陳國(guó)武

(福建省仙游縣水利局水土辦，福建 仙游 351200)

礦產(chǎn)資源的開發(fā)與利用不可避免地會(huì)引起植被破壞、土地退化、土壤抗侵蝕能力減弱，物種多樣性減少和生態(tài)完整性破壞[1]。礦區(qū)開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失具有不均衡特點(diǎn)，往往開始建設(shè)時(shí)存在十分嚴(yán)重的水土流失現(xiàn)象，到生產(chǎn)時(shí)期則保持一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的侵蝕量級(jí)[2]。因此，針對(duì)礦區(qū)開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目本身特點(diǎn)，科學(xué)合理預(yù)測(cè)水土流失特征和總量，基于預(yù)測(cè)成果進(jìn)行水土流失防治，科學(xué)配置水保措施，為開展生態(tài)效益監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)具有重要的實(shí)踐價(jià)值。

1 礦區(qū)概況

1.1 礦區(qū)現(xiàn)狀

仙游縣三房山礦區(qū)位于福建省仙游縣，開采礦種為建筑用凝灰?guī)r礦，設(shè)計(jì)利用資源儲(chǔ)量521.74萬(wàn) m3，可采儲(chǔ)量495.65萬(wàn) m3，規(guī)劃生產(chǎn)能力為50萬(wàn) m3/a，預(yù)計(jì)服務(wù)年限10 a。項(xiàng)目征占地面積20.90 hm2，其中礦區(qū)占地約12.69 hm2。項(xiàng)目由礦山采場(chǎng)、生產(chǎn)基地、生活基地、排土場(chǎng)、礦山便道組成。礦體分布高程180～375 m，相對(duì)高差195 m，局部地段裸露于地表(河流溝谷處)。礦山地貌屬丘陵，地形自然坡度25°～30°，局部大于35°，地形較陡，溝谷發(fā)育，巖石局部節(jié)理裂隙較發(fā)育，其對(duì)穩(wěn)定性有一定影響。

1.2 水土流失現(xiàn)狀

項(xiàng)目區(qū)屬于水力侵蝕一級(jí)類型區(qū)中的南方紅壤丘陵區(qū)，水土流失容許值500 t/km2·a。經(jīng)實(shí)地調(diào)查，項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕模數(shù)背景值為350 t/km2·a，以輕度流失為主，主要表現(xiàn)為水蝕。

2 水土流失預(yù)測(cè)

2.1 水土流失影響因素分析

水土流失的影響因素分為自然因素和人為因素，主要發(fā)生在建設(shè)期，各子項(xiàng)目施工土石方開挖、回填，設(shè)施用地等對(duì)工程范圍植被和地形地貌等均有不同程度的影響。施工期水土流失影響因素梳理見表1。

表1 施工期水土流失影響因素分析表

2.2 預(yù)測(cè)單元

預(yù)測(cè)的范圍為水土流失防治責(zé)任范圍。根據(jù)地形地貌、擾動(dòng)前后地表基質(zhì)層特征及擾動(dòng)方式將本項(xiàng)目預(yù)測(cè)單元?jiǎng)澐譃椋旱V山采場(chǎng)、生產(chǎn)基地、生活基地、排土場(chǎng)、礦山便道5個(gè)預(yù)測(cè)單元。

2.3 預(yù)測(cè)時(shí)段

以項(xiàng)目建設(shè)施工期和自然恢復(fù)初期為主要水土流失預(yù)測(cè)期。工程施工各預(yù)測(cè)單元預(yù)測(cè)時(shí)段根據(jù)工程建設(shè)的施工進(jìn)度安排、施工工藝、水土流失特點(diǎn)、當(dāng)?shù)厮亮魇б?guī)律及擾動(dòng)植被恢復(fù)所需時(shí)間具體確定。對(duì)于各區(qū)按各自的施工期進(jìn)行預(yù)測(cè)，自然恢復(fù)按竣工后的頭2年進(jìn)行預(yù)測(cè)。水土流失預(yù)測(cè)分區(qū)及時(shí)段劃分見表2。

表2 水土流失預(yù)測(cè)區(qū)域及預(yù)測(cè)時(shí)段表

2.4 土壤侵蝕模數(shù)

2.4.1 水土流失背景值

項(xiàng)目區(qū)為南方紅壤區(qū)，水土流失以水力侵蝕為主，土地林草覆蓋良好，侵蝕強(qiáng)度以輕度為主，土壤侵蝕模數(shù)背景值取350 t/km2·a。

2.4.2 擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)

工程擾動(dòng)地表后土壤侵蝕模數(shù)采用類比法確定。

根據(jù)類似工程水土流失實(shí)測(cè)資料，分析預(yù)測(cè)工程與實(shí)測(cè)工程在地形地貌和氣象特征、植被類型和覆蓋率、土壤、擾動(dòng)地表的組成物質(zhì)和坡度、坡長(zhǎng)、侵蝕類型、棄土(石、渣)的堆放形態(tài)等水土流失因子的可比性，當(dāng)預(yù)測(cè)工程與實(shí)測(cè)工程具有較強(qiáng)可比性時(shí)，根據(jù)對(duì)水土流失的因子比較，對(duì)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行修正，從而得出各預(yù)測(cè)單元擾動(dòng)后的土壤侵蝕模數(shù)。根據(jù)本工程地形地貌、氣象特征、植被類型、覆蓋率等特點(diǎn)，選擇莆田L(fēng)NG燃?xì)怆姀S一期工程作為類比工程。兩工程的土壤侵蝕模數(shù)調(diào)整系數(shù)見表3，土壤侵蝕模數(shù)確定值見表4。

表3 土壤侵蝕模數(shù)調(diào)整系數(shù)表

表4 平均土壤侵蝕模數(shù)M值 t/km2·a

2.5 預(yù)測(cè)結(jié)果

2.5.1 預(yù)測(cè)內(nèi)容和方法

水土流失預(yù)測(cè)內(nèi)容主要包括：開挖擾動(dòng)的地塊面積、水保設(shè)施的損壞數(shù)量、棄土(石、渣)量、新增水土流失量、可能造成的水土流失量、水土流失危害等方面。

2.5.2 水土流失量預(yù)測(cè)公式

礦區(qū)水土流失主要發(fā)生在建設(shè)過(guò)程中的土地平整、邊坡開挖、場(chǎng)地占?jí)旱?。施工中形成的裸露表地表極易在降雨時(shí)受徑流沖刷造成水土流失。預(yù)測(cè)損壞地表新增侵蝕區(qū)的水土流失量，采用擾動(dòng)前后侵蝕模數(shù)計(jì)算，見式(1)：

(1)

式中：W為土壤流失量(t)；i為各預(yù)測(cè)單元；j=1，2，3，……n-1，n，n=5；j為預(yù)測(cè)時(shí)段，j=1，2，指施工期(含施工準(zhǔn)備期)和自然恢復(fù)期兩個(gè)時(shí)段；Fji為第j預(yù)測(cè)時(shí)段，第i個(gè)預(yù)測(cè)單元的面積(km2)；Tji為第j預(yù)測(cè)時(shí)段，第i個(gè)預(yù)測(cè)單元的預(yù)測(cè)時(shí)段(a)；Mji為第j預(yù)測(cè)時(shí)段，第i個(gè)預(yù)測(cè)單元的土壤侵蝕模數(shù)，t/(km2·a)。當(dāng)預(yù)測(cè)單元土壤侵蝕強(qiáng)度恢復(fù)原地貌土壤侵蝕模數(shù)以下時(shí)，不再計(jì)算。

2.5.3 預(yù)測(cè)成果

根據(jù)地貌、地形、土壤、降雨、植被等水土流失影響因子，結(jié)合現(xiàn)狀及測(cè)算的土壤侵蝕模數(shù)，計(jì)算各預(yù)測(cè)區(qū)域水土流失量，詳見表5。

表5 水土流失預(yù)測(cè)結(jié)果綜合分析表

從表5可知，預(yù)測(cè)時(shí)段內(nèi)可能的水土流失總量為11 558.7 t，其中施工期(含準(zhǔn)備期)達(dá)11 376.7 t，自然恢復(fù)期僅為181.9 t。因開挖擾動(dòng)，工程新增水土流失量10 749.9 t。水土流失的影響主要集中在礦山開采期期，如：土石方開挖、料場(chǎng)場(chǎng)地開挖回填、土地平整等施工環(huán)節(jié)。工程建成后，場(chǎng)地已進(jìn)行采用工程與植物措施相結(jié)合的方法進(jìn)行防治，綠化、美化恢復(fù)植被，達(dá)到水土保持。

根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果分析，分區(qū)看，礦山采場(chǎng)水土流失量占流失總量的61.02%，應(yīng)采取完善的工程措施和植物措施作為重點(diǎn)防治區(qū)對(duì)待。礦山采場(chǎng)、砂石料生產(chǎn)基地在生產(chǎn)過(guò)程中地表裸露，碾壓地表，破壞植被，應(yīng)以恢復(fù)植被和減少水土流失量應(yīng)對(duì)。分時(shí)段看，施工期水土流失量占總量的98.43%，此時(shí)段應(yīng)作為防治和監(jiān)測(cè)重點(diǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

礦區(qū)生產(chǎn)建設(shè)因施工取土、削坡處理改變了原地貌，影響了礦區(qū)范圍內(nèi)的土壤、植被和地形，不可避免地引發(fā)了一定的水土流失。根據(jù)施工特點(diǎn)和工程布局，采用科學(xué)合理的預(yù)測(cè)方法對(duì)工程可能的水土流失原因、形式、程度及危害綜合分析判斷，是合理制定水土保持方案及后期運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)手段的基礎(chǔ)和前提。