李宗偉，陳鋒彪，周慶瑜

(1.長(zhǎng)春工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130012；2.山東省東明縣水務(wù)局,山東 菏澤 274500；3.水利部建設(shè)管理與質(zhì)量安全中心，北京 100038)

非煤礦山水土流失預(yù)測(cè)內(nèi)容和預(yù)測(cè)方法
——以楊樹(shù)溝鐵礦礦區(qū)為例

李宗偉1，陳鋒彪2，周慶瑜3

(1.長(zhǎng)春工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130012；2.山東省東明縣水務(wù)局,山東 菏澤 274500；3.水利部建設(shè)管理與質(zhì)量安全中心，北京 100038)

非煤礦山生產(chǎn)中產(chǎn)生的尾礦堆積致使地表植被、土壤均被破壞，且尾砂松散固結(jié)力差使得水土流失加劇。本文以楊樹(shù)溝鐵礦礦區(qū)為例，對(duì)非煤礦山水土流失類(lèi)型以及產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，給出非煤礦山水土流失預(yù)測(cè)的內(nèi)容和方法。預(yù)測(cè)結(jié)果明確了水土流失中的重要時(shí)段和重點(diǎn)單元，為水土流失防治措施和監(jiān)測(cè)方案的制定提供依據(jù)。

非煤礦山；水土流失預(yù)測(cè)；水土流失原因；水土流失類(lèi)型

非煤礦山水土流失預(yù)測(cè)可以客觀評(píng)價(jià)其造成的危害及其對(duì)礦井周邊生態(tài)的影響，并為礦區(qū)水土流失防治分區(qū)和分區(qū)防治措施及水土保持監(jiān)測(cè)方案制定提供依據(jù)[1]。有效的預(yù)測(cè)方法可以更好地解決工程給環(huán)境帶來(lái)的影響，及時(shí)有效地確定防治目標(biāo)，從而有效地控制水土流失[2-3]。

1 項(xiàng)目區(qū)概況

楊樹(shù)溝鐵礦礦區(qū)位于樺甸市夾皮溝鎮(zhèn)楊樹(shù)溝村北山上，距樺甸市92°方向直距51 km，南距煙白線鐵路蛤螞石站約20 km，有林區(qū)公路及鄉(xiāng)間公路相連；樺甸—大蒲柴河林業(yè)公路在礦區(qū)南側(cè)通過(guò)，距離約5 km，交通方便。地理坐標(biāo)為：東經(jīng)127°21′42″～127°22′15″，北緯42°56′51″～42°57′01″。礦區(qū)開(kāi)采深度由620～550 m標(biāo)高，礦區(qū)面積0.0713 km2。地貌類(lèi)型為山地，該區(qū)域是水利部公告的水土流失重點(diǎn)治理區(qū)和吉林省人民政府通告的水土流失重點(diǎn)監(jiān)督區(qū)。

2 水土流失類(lèi)型、成因及分布

2.1 水土流失成因分析

項(xiàng)目區(qū)地處長(zhǎng)白山區(qū)至松遼平原過(guò)渡地帶，地貌類(lèi)型為低山，海拔標(biāo)高一般在522～685 m，礦區(qū)東側(cè)最高點(diǎn)標(biāo)高728.54 m，項(xiàng)目區(qū)屬北溫帶季風(fēng)氣候類(lèi)型，四季分明，雨熱同季，多年平均氣溫4.5℃，多年平均降水量754.6 mm，實(shí)測(cè)最大24 h降雨量92 mm，由于工程區(qū)域降雨量年季變化較大，分配不均，多集中在夏秋兩季，水量大，流速快，易形成徑流。項(xiàng)目區(qū)地面坡度10°～30°，在地表徑流集中、地形坡度較大的情況下，工程建設(shè)易造成表土侵蝕，礦山開(kāi)采無(wú)疑會(huì)加劇該地區(qū)的水土流失。項(xiàng)目區(qū)主要土壤類(lèi)型為灰棕壤，林草植被覆蓋率為85%,建設(shè)期間擾動(dòng)地表、占?jí)和趽p土地等改變了原地貌形態(tài)和地表土層結(jié)構(gòu)，同時(shí)破壞了地表植被，產(chǎn)生了大量的裸露地面，其棄土棄渣產(chǎn)生了大量的松散土體，土壤抗蝕、抗沖能力下降，原有的水土保持功能迅速降低或完全喪失，為水土流失的發(fā)生和發(fā)展提供了互促條件。

2.2 水土流失類(lèi)型及分布

根據(jù)工程施工進(jìn)度、建設(shè)特點(diǎn)及地形條件，工程造成的水土流失類(lèi)型和分布特點(diǎn)如表1所示。

表1 水土流失類(lèi)型

由表1可見(jiàn)，本礦井工程建設(shè)期水土流失類(lèi)型主要以水力侵蝕為主[4]。水土流失分布在各施工區(qū)域。施工期水土流失多發(fā)生在廢石場(chǎng)，運(yùn)行期水土流失多發(fā)生在工業(yè)場(chǎng)地。

3 水土流失預(yù)測(cè)內(nèi)容和方法

3.1 預(yù)測(cè)時(shí)段

本工程建設(shè)造成的水土流失，從時(shí)段分析主要有兩個(gè)時(shí)段，即：工程建設(shè)施工期及生產(chǎn)運(yùn)行期。

3.2 預(yù)測(cè)內(nèi)容

水土流失預(yù)測(cè)內(nèi)容[5]見(jiàn)表2。

表2 水土流失預(yù)測(cè)內(nèi)容

3.3 預(yù)測(cè)方法

水土保持監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)包括水土保持方案落實(shí)情況、擾動(dòng)土地及植被占?jí)呵闆r、水土保持措施(含臨時(shí)防護(hù)措施)實(shí)施情況、水土保持責(zé)任制度落實(shí)情況等。

3.3.1 擾動(dòng)地表面積的預(yù)測(cè)方法

利用主體工程設(shè)計(jì)單位提供的可行性研究報(bào)告，以及項(xiàng)目區(qū)地形圖對(duì)該地段進(jìn)行實(shí)地調(diào)繪，調(diào)查項(xiàng)目區(qū)的水土流失和水土保持現(xiàn)狀。對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的主體工程、臨時(shí)工程，以及配套的服務(wù)設(shè)施在建設(shè)期開(kāi)挖擾動(dòng)地表、占?jí)和恋睾蛽p壞林草植被的程度和面積，分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、量算、預(yù)測(cè)。

3.3.2 損壞水土保持設(shè)施的預(yù)測(cè)方法

根據(jù)工程設(shè)計(jì)資料并結(jié)合野外實(shí)地調(diào)查、勘測(cè)來(lái)計(jì)算。分別核算不同地類(lèi)的占地面積和占地方式。

3.3.3 棄土、棄渣量的預(yù)測(cè)方法

通過(guò)查閱主體工程可行性研究報(bào)告資料，統(tǒng)計(jì)分析開(kāi)挖量、回填量與棄渣量的關(guān)系，計(jì)算出各個(gè)分區(qū)的棄土、棄渣量，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘查中確定的對(duì)不同區(qū)域棄土、棄渣量的調(diào)配方案，預(yù)測(cè)調(diào)配方案可能產(chǎn)生的棄渣量。

3.3.4 可能造成的水土流失量的預(yù)測(cè)方法

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕背景資料和工程建設(shè)特點(diǎn)，項(xiàng)目區(qū)水土流失類(lèi)型為水力侵蝕，水土流失預(yù)測(cè)將根據(jù)當(dāng)?shù)貐^(qū)域土壤侵蝕資料和當(dāng)?shù)厮帘３忠?guī)劃，初步確定原生地貌土壤侵蝕模數(shù)，并通過(guò)對(duì)原有礦山水土流失監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行類(lèi)比，確定擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)。

擾動(dòng)土地面積和損壞水保設(shè)施情況的預(yù)測(cè)方法主要根據(jù)工程設(shè)計(jì)文件及相關(guān)圖件確定。

棄土棄渣量的預(yù)測(cè)根據(jù)流失表面積進(jìn)行計(jì)算。

水土流失量計(jì)算采用公式法計(jì)算：

(1)

(2)

式中：W為土壤流失量，t；△W為新增土壤流失量，t；Fji為某時(shí)段某單元的預(yù)測(cè)面積，km2；Mji為某時(shí)段某單元的土壤侵蝕模數(shù)，t·km-2·a-1；△Wij為某時(shí)段某單元的新增土壤侵蝕模數(shù)，t·km-2·a-1，只計(jì)正值，負(fù)值按0計(jì)；Tji為某時(shí)段某單元的預(yù)測(cè)時(shí)間，a；i為預(yù)測(cè)單元，i=1、2、3、…、n；j為預(yù)測(cè)時(shí)段，j=1、2指建設(shè)期和自然恢復(fù)期。

3.3.5 可能造成的水土流失危害的預(yù)測(cè)方法

通過(guò)實(shí)地勘查、查閱文件及以上部分內(nèi)容的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。工程建設(shè)過(guò)程中開(kāi)挖、擾動(dòng)原地貌造成新增水土流失，根據(jù)可能造成的水土流失的形式、數(shù)量、位置及周?chē)匀簧鷳B(tài)環(huán)境特點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

3.4 預(yù)測(cè)結(jié)果

在實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上對(duì)項(xiàng)目建設(shè)期開(kāi)挖擾動(dòng)地表、占?jí)和恋睾推茐牧植葜脖幻娣e分別進(jìn)行預(yù)測(cè)和統(tǒng)計(jì)，工程建設(shè)區(qū)將損壞原地貌5.32 hm2。

本項(xiàng)目水土流失量預(yù)測(cè)詳見(jiàn)表3。

在不采取水土保持措施的條件下，本工程預(yù)測(cè)造成的水土流失總量為188.79 t，其中建設(shè)期可能造成的水土流失量為106.44 t，自然恢復(fù)期可能造成水土流失量為61.92 t，生產(chǎn)運(yùn)行期可能造成水土流失量為20.43 t。與背景值相比新增水土流失總量為128.15 t，其中建設(shè)期可能新增的水土流失量為80.47 t，自然恢復(fù)期可能造成水土流失量為32.87 t，生產(chǎn)運(yùn)行期可能新增的水土流失量為14.81 t。

可見(jiàn)，預(yù)測(cè)時(shí)段中，工程建設(shè)期水土流失最為嚴(yán)重，預(yù)測(cè)單元中，場(chǎng)內(nèi)道路區(qū)水土流失量最為嚴(yán)重。

表3 水土流失量預(yù)測(cè)結(jié)果

4 結(jié) 論

本文以楊樹(shù)溝鐵礦礦區(qū)為例，對(duì)非煤礦山水土流失的類(lèi)型以及產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，并給出具有針對(duì)性的預(yù)測(cè)內(nèi)容和方法，根據(jù)預(yù)測(cè)方法得到了預(yù)測(cè)結(jié)果。

根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，該項(xiàng)目的三個(gè)預(yù)測(cè)時(shí)段中工程建設(shè)期水土流失量最為嚴(yán)重，預(yù)測(cè)單元中場(chǎng)內(nèi)道路區(qū)水土流失量最大。因此，應(yīng)該優(yōu)化工程建設(shè)期的施工安排，加強(qiáng)對(duì)工程施工期的水土流失監(jiān)測(cè)，以便為礦區(qū)水土流失防治分區(qū)和分區(qū)防治措施及水土保持監(jiān)測(cè)方案制定提供依據(jù)。

[1] 王治國(guó),段喜明,李文銀,等.開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失預(yù)測(cè)的若干問(wèn)題討論[J].中國(guó)水土保持,2000(4):38-40.

[2] 余江.生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)水土流失預(yù)測(cè)方法應(yīng)用研究[D].成都：四川師范大學(xué),2001.

[3] 羅林.調(diào)查分析法在開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J].中國(guó)水土保持,2010(12):6-8.

[4] 趙健,郭宏忠,陳健橋,等.三峽庫(kù)區(qū)水土流失類(lèi)型劃分及防治對(duì)策[J].中國(guó)水土保持,2010(1):16-18.

[5] 朱麗,秦富倉(cāng).露天煤礦開(kāi)采項(xiàng)目水土流失量預(yù)測(cè)——以內(nèi)蒙古錫林郭勒盟勝利礦區(qū)一號(hào)露天煤礦為例[J].水土保持通報(bào),2008(4):111-115+137.

李宗偉(1977-)，男，實(shí)驗(yàn)師，主要從事水利工程研究及教學(xué)工作。E-mail：weilizong@126.com

S157

A

2096-0506(2015)05-0050-03