陳景燦

（福建省197 地質(zhì)大隊(duì) 福建泉州 362011）

大田縣東埔尾廢棄礦山位于大田縣建設(shè)鎮(zhèn)人民政府南西方，方位230°，直距約0.5 km 處，行政區(qū)劃隸屬大田縣建設(shè)鎮(zhèn)建強(qiáng)村管轄，地理坐標(biāo)為北緯25°58＇24.58″～25°58＇33.56″，東經(jīng)117°46＇58.67″～117°47＇13.77″。礦山距省道S217 最近距離 僅285 m，且已有礦山公路與省道相連，可直達(dá)礦山，交通方便。

原礦山為露天開采磚瓦用粘土，原始邊坡高60 m，坡度35°。因礦山采場無序開采，露天采場形成多個(gè)不規(guī)則形狀的開采平臺，各平臺邊坡較陡，坡度平均約50°。礦山現(xiàn)狀地表裸露，水土流失嚴(yán)重，建設(shè)鎮(zhèn)人民政府采取直接在平臺及邊坡上植樹、撒草籽等措施對礦山進(jìn)行復(fù)綠，但復(fù)綠效果較差。本文通過對東埔尾廢棄礦山現(xiàn)狀分析，提出有效防止水土流失的治理方案，通過對比東埔尾廢棄礦山治理前后的土壤侵蝕模數(shù)及水土流失量的變化，為治理方案提供數(shù)據(jù)上的支持，并為今后廢棄礦山水土流失治理及生態(tài)環(huán)境地質(zhì)恢復(fù)提供參考依據(jù)。

1 礦山水土流失現(xiàn)狀及研究方法

1.1 礦山水土流失現(xiàn)狀

建設(shè)鎮(zhèn)人民政府針對東埔尾廢棄礦山情況，積極開展推進(jìn)廢棄礦山生態(tài)恢復(fù)工作。具體為邊坡治理采用撒播草籽并覆蓋可降解土工膜，平臺治理采用挖穴種植喬木，但因廢棄礦山治理前未進(jìn)行削坡分級及修筑截排水溝等措施，致使該廢棄礦山在治理管護(hù)期水土流失嚴(yán)重，植被成活率低。

1.2 研究方法

為深入了解東埔尾廢棄礦山水土流失具體情況，本文采用美國通用水土流失方程式進(jìn)行水土流失分析，計(jì)算公式如式（1）：

式中：A 為侵蝕模數(shù)，是指單位面積單位時(shí)間的平均水土流失量，t/（hm2·a）；R 為降雨侵蝕力指數(shù)，反映了降雨侵蝕力的大小，MJ·mm/（hm2·h·a）；K 為土壤可蝕性因子，反映土壤易遭受侵蝕的程度，t·hm2·h/（hm2·MJ·mm）；L 為坡長因子，是水土流失量與特定長度（22.13 m）的地塊的水土量的比率；S 為坡度因子，是水土流失量與特定坡度（9%）的地塊的水土流失量的比率；C 為作物（植被）經(jīng)營管理因子，是水土流失量與標(biāo)準(zhǔn)處理地塊（順坡犁翻而無遮蔽的休閑地）的流失量的比率；P 為水土保持措施因子，是水土流失量同沒有水土保持措施的地塊（順坡犁耕的最陡的坡地）的流失量的比率。

2 現(xiàn)狀土壤侵蝕模數(shù)(A)計(jì)算

2.1 降雨侵蝕力指數(shù)(R)

降雨侵蝕力指數(shù)計(jì)算采用我國著名水土保持專家周伏建等［1］應(yīng)用于福建地區(qū)的計(jì)算，如公式（2）：

式中：R 為年降雨侵蝕力指數(shù)；Pi為第i 個(gè)月降雨量，mm［1-2］。

選取大田縣建設(shè)鎮(zhèn)建設(shè)站點(diǎn)（經(jīng)度117.78°，緯度25.98°）2017—2019 年降雨量數(shù)據(jù)（表1）進(jìn)行計(jì)算。

表1 大田縣建設(shè)鎮(zhèn)建設(shè)站點(diǎn)2017—2019 年度降水量數(shù)據(jù)資料 單位：mm

將平均降雨量數(shù)據(jù)代入公式（2）求得：年降雨侵蝕力指數(shù)R=211 MJ·mm/（hm2·h·a）。

2.2 土壤可蝕性因子(K)

土壤可蝕性因子與土壤中的粘粒、有機(jī)質(zhì)有關(guān)。根據(jù)卜兆宏等［3］的研究成果，依據(jù)土壤質(zhì)地采用查圖表法求K 值。大田縣東埔尾廢棄礦山土壤質(zhì)地為粘壤土，查表可得K 值應(yīng)為0.32 t·hm2·h/（hm2·MJ·mm）。

2.3 坡度-坡長因子(LS)

坡長因子L 與坡度因子S 合并成坡度-坡長因子LS，采用水土流失通用公式（3）計(jì)算：

式中：L 為侵蝕坡面的坡長，m；S 為侵蝕坡面的坡度，（°）；m 為指數(shù)：sinS＞5%，m=0.5；3.5%＜sinS＜5%，m=0.4；1%＜sinS＜5%，m=0.3；sinS＜1%，m=0.2。

大田縣東埔尾廢棄礦山坡長78 m，坡度50°，所以m=0.5。代入公式（3）求得LS=77.49。

2.4 作物(植被)經(jīng)營管理因子(C)

根據(jù)蔡崇法等［4］專家學(xué)者的研究成果，作物（植被）經(jīng)營管理因子C 值大小與植被種類覆蓋率有關(guān)，大田縣東埔尾廢棄礦山屬無植被覆蓋的裸露地，取C=1。

2.5 水土保持措施因子(P)

包含于這一因子中的侵蝕控制措施有：等高耕作、等高帶狀種植、修梯田、土壤保持耕作、輪作等。大田縣東埔尾廢棄礦山未采取任何侵蝕控制措施，取水土保持措施因子P=1。

2.6 現(xiàn)狀土壤侵蝕模數(shù)估算

根據(jù)公式（1）及坡長因子L 與坡度因子S 合并成坡度-坡長因子LS，計(jì)算土壤侵蝕模數(shù)（A）如式（4）：

將各項(xiàng)數(shù)值代入求得：

根據(jù)《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》（SL 190—2007）東埔尾廢棄礦山現(xiàn)狀土壤侵蝕強(qiáng)度為劇烈級。數(shù)據(jù)表明當(dāng)前現(xiàn)狀下極易發(fā)生水土流失。

3 治理措施分析

為減輕、消除東埔尾廢棄礦山水土流失，恢復(fù)礦山生態(tài)地質(zhì)環(huán)境，針對廢棄礦山現(xiàn)狀提出以下治理措施：

（1）削坡分級，具體為將原有邊坡后退，降低邊坡坡度，并按15 m 高度對邊坡進(jìn)行削坡留設(shè)平臺分級。該治理措施既可有效減緩坡面徑流速度，又能為坡面植草提供有利的地形條件。

東埔尾廢棄礦山現(xiàn)狀坡高60 m，坡度50°。預(yù)想削坡后，邊坡坡度為45°，坡長85 m，削坡后邊坡分4 級臺階，每級臺階高15 m。

（2）修筑截排水溝，可以有效減少坡面徑流量。預(yù)計(jì)治理措施為在東埔尾廢棄礦山坡頂修筑截水溝，在各個(gè)平臺內(nèi)側(cè)及坡腳修筑排水溝，截水溝排水的一端與平臺及坡腳排水溝相接，向附近溝谷或公路排水溝排泄。

截排水溝設(shè)計(jì)要素為梯形斷面，溝底寬0.5 m，溝深0.4 m，內(nèi)坡比1∶1，外坡比1∶1.5。

（3）植被復(fù)綠，主要為坡面噴播植草，平臺及坡腳挖穴種植喬木。噴播植草步驟為：清理坡面石塊及雜物→自上而下坡面平鋪掛網(wǎng)并固定→坡面填土→噴播草籽→無紡布覆蓋→植被養(yǎng)護(hù)。

4 治理后侵蝕模數(shù)估算

4.1 參數(shù)變化情況

經(jīng)過治理后坡度-坡長因子（LS）、作物（植被）經(jīng)營管理因子（C）、水土保持措施因子（P）將發(fā)生顯著變化，降雨侵蝕力指數(shù)（R）和土壤可蝕性因子（K）將保持不變。

4.2 變化參數(shù)值

（1）坡度-坡長因子（LS）。經(jīng)過削坡分級后，大田縣東埔尾廢棄礦山坡長85 m，坡度45°，所以m=0.5。代入公式（3）求得LS=68.73。

（2）作物（植被）經(jīng)營管理因子（C）。采用江忠善等［5］研究的C 因子與植被蓋度V（%）關(guān)系式：

預(yù)計(jì)東埔尾廢棄礦山治理后邊坡植被蓋度可達(dá)80%以上，代入公式（5）計(jì)算得出：C=0.043。

（3）水土保持措施因子（P）。采用朱紅等［6］、牟金澤等［7］依據(jù)黃河中游水土保持實(shí)驗(yàn)站的實(shí)測資料，研究結(jié)果表明種草的P 值為0.18，即東埔尾廢棄礦山治理后P=0.18。

（4）降雨侵蝕力指數(shù)（R）。根據(jù)公式（2）降雨侵蝕力指數(shù)僅與月降雨量相關(guān)，廢棄礦山治理后并不會改變月降雨量，因此降雨侵蝕力指數(shù)將保持不變。

（5）土壤可蝕性因子（K）。利用查表法求土壤可蝕性因子（K），其影響因子主要為土壤質(zhì)地，本復(fù)綠方案并未涉及改變土壤質(zhì)地的措施，因此土壤可蝕性因子（K）保持不變。

4.3 治理后侵蝕模數(shù)估算

根據(jù)公式（4）將各項(xiàng)數(shù)值代入求得：

根據(jù)《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》（SL 190—2007）東埔尾廢棄礦山治理后土壤侵蝕強(qiáng)度為中度級。

5 結(jié)論

通過對東埔尾廢棄礦山現(xiàn)狀及治理后土壤侵蝕度模數(shù)估算可知，現(xiàn)狀土壤侵蝕模數(shù)為523 212 t/（km2·a），土壤侵蝕強(qiáng)度為劇烈級；治理后土壤侵蝕模數(shù)為3 592 t/（km2·a），土壤侵蝕強(qiáng)度為中度級；治理后土壤侵蝕模數(shù)顯著下降，治理后單位面積每年的水土流失量僅為現(xiàn)狀的1/145。

東埔尾廢棄礦山治理措施主要有削坡分級、修筑截排水溝及植被復(fù)綠，預(yù)計(jì)治理后邊坡植被蓋度可達(dá)80%以上。

治理后東埔尾廢棄礦山土壤侵蝕強(qiáng)度為中度級，若想降低土壤侵蝕強(qiáng)度為低度級甚至微度級，應(yīng)加強(qiáng)治理后植被的養(yǎng)護(hù)等工作，提升植被的蓋度及預(yù)防水土流失的能力。