云 杰

（榆林市淤地壩建設(shè)辦公室,陜西 榆林 719000）

1 概況

神木市水土流失類型以風(fēng)蝕為主，兼有水蝕，水土流失總面積5770.2 km2，占總面積的71%。其中水力侵蝕為1084 km2，風(fēng)力侵蝕為4686.2 km2。某煤礦位于神木市“三北”戈壁沙漠及沙地風(fēng)沙區(qū)，屬于輕度風(fēng)力侵蝕?？傮w規(guī)劃面積89.51 km2，以不粘煤礦為主，長焰煤次之。井田可采煤層共11層，含煤地層總厚度為140.55 m～253.83 m，地層厚度總體變化南部薄，北部厚。為對項目建設(shè)進行水土保持治理，需對項目建設(shè)產(chǎn)生的水土流失進行預(yù)測。

2 項目建設(shè)擾動水土情況

2.1 擾動地表面積及植被損壞情況

2019 年4 月，水土保持方案編制單位對礦區(qū)在前期建設(shè)過程中開挖擾動地表、占壓土地和損壞植被程度，擾動土地面積進行了量算統(tǒng)計和現(xiàn)場調(diào)查。該項目建設(shè)擾動地表和植被損壞面積為工程占地面積，共計915.00 hm2。現(xiàn)項目建設(shè)生產(chǎn)區(qū)已產(chǎn)生擾動面積共計908.00 hm2，后期采掘場區(qū)在建設(shè)期將新增擾動面積7.00 hm2。

2.2 已損壞水土保持設(shè)施情況

經(jīng)實地調(diào)查，對工程建設(shè)及生產(chǎn)過程中的占地面積及土地利用類型進行統(tǒng)計、分析，工程建設(shè)區(qū)的原始土地利用類型均裸地，原始地表結(jié)皮、砂礫層、植被等均可認(rèn)定為具有水土保持功能的設(shè)施，因而現(xiàn)損毀水土保持設(shè)施區(qū)為工程已擾動地表區(qū)面積，共計908.00 hm2。

2.3 棄土、棄渣量

經(jīng)統(tǒng)計，本項目基建期（2018 年5 月～2019 年4 月）共計挖方2473.18 萬m3，填方總量39.18 萬m3，內(nèi)部調(diào)用土方量4.00 萬m3，棄方總量2434.00 萬m3，廢棄土方全部排往排土場（含內(nèi)排土場341 萬m3）。根據(jù)生產(chǎn)計劃和現(xiàn)場調(diào)查統(tǒng)計，至2019 年4 月，煤礦前期建設(shè)生產(chǎn)共計剝離11051.00 萬m3，排放棄土棄渣11047.00 萬m3，其中內(nèi)排土場排棄598.00 萬m3、東排土場排棄8722 萬m3、西排土場排棄1456 萬m3、北排土場排棄271 萬m3。土石方剝離和排棄情況統(tǒng)計見表1。

表1 剝離、排棄情況一覽表 單位：萬m3

2.4 存在的水土流失問題

（1）采掘場區(qū)。采掘場區(qū)水土流失主要為上部剝離臺階邊坡。采掘場區(qū)除采坑周邊停車區(qū)內(nèi)經(jīng)機械碾壓加固區(qū)約15.00 hm2及防洪渠永久占地范圍外，其他區(qū)域因施工生產(chǎn)活動均存在不同程度水土流失問題。

（2）外排土場區(qū)。外排土場由于排土作業(yè)，在未停排區(qū)均存在水土流失問題?，F(xiàn)狀調(diào)查發(fā)現(xiàn)東排土場已停排平臺內(nèi)，由于前期施工機械碾壓水土流失較弱。在排土道路路面由于匯水沖刷，存在水蝕現(xiàn)象，應(yīng)盡快落實排土道路的排水措施建設(shè)工作。新排土區(qū)受風(fēng)蝕影響較大，揚塵明顯，邊坡松散顆粒吹蝕明顯。

（3）工業(yè)場地區(qū)。水土流失主要發(fā)生在場地周邊平場臺階邊坡、施工作業(yè)區(qū)，場內(nèi)臨時堆土區(qū)，整體水土流失較弱。

（4）生產(chǎn)系統(tǒng)及選煤廠區(qū)。在生產(chǎn)系統(tǒng)北側(cè)臨時占地區(qū)、規(guī)劃選煤廠東側(cè)平場堆土邊坡存在水土流失問題，主要為風(fēng)蝕。

（5）場外道路區(qū)。目前水土流失主要發(fā)生在排土道路臨時占地區(qū)、停車場及服務(wù)區(qū)場地邊沿，主要為占地范圍外圍少量裸露堆土在大風(fēng)時的風(fēng)蝕。

（6）給排水工程區(qū)。給排水工程區(qū)的場外給排水管線及取水口泵房、蓄水池建設(shè)場地區(qū)施工結(jié)束后尚未進行平整，全區(qū)均有明顯水土流失問題，主要為裸露表土在大風(fēng)時產(chǎn)生的風(fēng)蝕。

3 水土流失影響因素分析

露天礦區(qū)開發(fā)建設(shè)排棄大量土、石渣廢棄物，人為擾動地面、構(gòu)筑各類人工平臺、邊坡而造成水土資源的損壞和土地生產(chǎn)力的下降，同時在降雨和大風(fēng)的作用下，誘發(fā)、加劇了新的水土流失，因而造成礦區(qū)水土流失的原因既有自然因素，又有人為因素。

3.1 自然因素

本項目建設(shè)區(qū)自然條件惡劣，降雨稀少，植被蓋度低，土壤以以棕鈣土和灰棕漠土為主，還有部分風(fēng)沙土為主，區(qū)域主導(dǎo)風(fēng)向為西北風(fēng)，一般風(fēng)力3 級～5 級，多年平均風(fēng)速2.2 m/s，最大風(fēng)速16 m/s，大風(fēng)日數(shù)10 天，風(fēng)季2 月～5 月。本露天礦所在區(qū)域地表土壤松散，土壤膠結(jié)力差，植被稀少，在春季大風(fēng)時極易形成風(fēng)蝕。同時由于土壤抗沖蝕力差，在雨季短歷時強降雨時極易發(fā)生水蝕。礦區(qū)自然條件決定了本項目區(qū)土壤侵蝕發(fā)生強烈，由于歷史侵蝕，目前礦區(qū)地表小顆粒沙土已侵蝕殆盡，地表廣布礫石。

3.2 人為因素

根據(jù)露天煤礦工程的建設(shè)特點，人為施工建設(shè)活動形成新增水土流失。

（1）天然戈壁地表結(jié)皮和砂礫層由于擾動受到損壞。礦區(qū)大規(guī)模的采、運、排，使得具有水土保持功能的地表結(jié)皮和砂礫層嚴(yán)重損壞，地表裸露，使其覆蓋保護作用喪失殆盡；施工活動、施工機械的碾壓和人員往來等損壞了臨時施工場地區(qū)的地表結(jié)皮。

（2）土方開挖、機械碾壓使土壤表層松散性加大。露天煤礦項目區(qū)土壤主要為灰棕漠土，所處地勢低平，林草覆蓋率低，表層結(jié)皮和砂礫層具有較強的抗風(fēng)蝕能力。由于露天煤礦的建設(shè)，大量的松散表土發(fā)生運移和重新堆積，結(jié)皮層被損壞，土體原結(jié)構(gòu)被破壞，土壤水分大量散失，土體的機械組成混雜不一，喪失了原地表土壤的抗蝕力。

（3）土石方開挖回填使地形、地貌發(fā)生變化。露天煤礦項目區(qū)原生狀態(tài)下水蝕微弱。露天煤礦采掘場的剝離、建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)開挖與道路路基開挖、堆墊等形成表土疏松裸露、坡度較大的人工堆墊坡面和陡立的挖方邊坡，增加了水蝕和重力侵蝕的發(fā)生；隨著采礦排土，在內(nèi)、外排土場逐漸形成了占地面積較大，高度較高的人工堆墊塔丘狀地貌。排土場排棄物為泥巖和土沙，物料質(zhì)地不均勻、松散，各區(qū)段排棄高度不盡相同，導(dǎo)致受力不均勻，在平臺形成沉陷、裂縫、陷穴等。

4 土壤流失量預(yù)測

4.1 預(yù)測單元

某煤礦土壤流失量預(yù)測范圍為項目建設(shè)擾動范圍。根據(jù)水土流失調(diào)查和項目建設(shè)擬擾動地表面積，施工期預(yù)測范圍按工程占地面積915 hm2（永久占地+臨時占地）計算。自然恢復(fù)期預(yù)測范圍按施工期占地范圍減除硬化場地、建筑設(shè)施占地、加固場地、道路硬化路面之后的面積計算，為617.07 hm2。

4.2 預(yù)測時段

由于本工程為建設(shè)生產(chǎn)類項目，結(jié)合建設(shè)過程中水土流失發(fā)生和發(fā)展具體情況，將水土流失預(yù)測期分為施工期2018年（1年）、自然恢復(fù)期（2018年～2022年）及運行期三個時段。根據(jù)本項目區(qū)氣候、土壤條件，擾動區(qū)域恢復(fù)約需要3年時間，因此自然恢復(fù)期預(yù)測時段取3年。

各防治分區(qū)的預(yù)測時段以最不利時段確定預(yù)測時段，即施工時段超過風(fēng)季、雨季長度的按全年計算（項目區(qū)雨季為6月～9月，風(fēng)季為2月～5月），不超過風(fēng)、雨季長度的按占風(fēng)季或雨季長度的比例計算，方案按各工程可能產(chǎn)生的最大不利施工時間考慮。

4.3 土壤侵蝕模數(shù)

項目區(qū)屬于輕度風(fēng)力侵蝕區(qū)，項目區(qū)的土壤侵蝕模數(shù)背景值為1500 t/（km2·a），容許土壤流失量為1000 t/（km2·a）。項目各建設(shè)區(qū)地表物質(zhì)組成和植被情況近似相同，因而土壤侵蝕模數(shù)背景值取相同值，取1500 t/（km2·a）。擾動后的土壤侵蝕模數(shù)取2018年5月～2019年4月的監(jiān)測數(shù)據(jù)確定土壤侵蝕模數(shù)，自然恢復(fù)期土壤侵蝕模數(shù)隨時間推移逐步降低，取原生土壤侵蝕模數(shù)與擾動后土壤侵蝕模數(shù)的平均值，綜上各施工區(qū)擾動后的侵蝕模數(shù)見表2。

表2 工程區(qū)土壤侵蝕模數(shù)表 單位：t/（km2·a）

表3 各建設(shè)區(qū)土壤流失量預(yù)測匯總

圖1 預(yù)測土壤流失量柱狀圖

圖2 新增土壤流失量柱狀圖

4.4 預(yù)測結(jié)果

經(jīng)計算，預(yù)測本項目建設(shè)期可能造成的水土流失總量為125245 t，新增土壤流失量為83339 t。見表3、圖1、圖2。

由圖1、圖2可知，采掘場、外排土場兩個區(qū)為水土流失主要發(fā)生區(qū)，以上區(qū)域應(yīng)是水土流失治理與監(jiān)測的重點區(qū)域，同時施工期水土流失發(fā)生面積廣，強度大，應(yīng)為重點治理和監(jiān)測時段。

5 結(jié)語

通過對項目區(qū)水土流失程度、強度、土壤流失量的分析和預(yù)測得出結(jié)果如下：

（1）根據(jù)工程施工特點和工藝，估算項目建設(shè)期擾動地表 915.00 hm2。

（2）本項目建設(shè)開工至達產(chǎn)時土石方挖方總量為15463.18 萬m3，填方總量為39.18 萬m3，內(nèi)部調(diào)運土石方總量4.0 萬 m3，棄渣量 15424.00 萬m3（其中內(nèi)排 837.00 萬m3）。其中基建年（2018 年5 月至2019 年4 月）土石方挖方總量為2473.18 萬m3，填方總量39.18 萬m3，內(nèi)部調(diào)用土方量4.00 萬m3，棄方總量2434.00 萬m3，廢棄土方全部排往排土場（含內(nèi)排土場341 萬m3）。達產(chǎn)第4年實現(xiàn)全部內(nèi)排。

（3）如果不采取水土保持措施，預(yù)測期內(nèi)可能造成的水土流失總量為125245 t，新增土壤流失量為83339 t。采掘場、外排土場兩個區(qū)為水土流失主要發(fā)生區(qū)，應(yīng)為重點治理和監(jiān)測時段。