田燏賢

（長治市上黨區(qū)水利發(fā)展中心,山西 長治 047100）

1 研究區(qū)自然地理概況

1.1 長治市地理?xiàng)l件概況

長治市位于黃土高原東部,包括沖積平原、丘陵區(qū)、土石山區(qū)三種地貌,其中丘陵和土石山區(qū)的溝壑密度分別為1.89 km/km2、溝壑密度2. 23 km/km2,地面坡度陡峻復(fù)雜,是典型的黃土高原地貌。該市植被覆蓋面積共計(jì)118 km2,森林被覆率為6.79%,各類植被的分布情況隨區(qū)而異。黃土丘陵階地區(qū)共有各類植被面積27 km2,其中人工植被9 km2,天然植被18 km2。土石山區(qū)共有各類植被89 km2,其中人工植被17 km2,天然植被89 km2。該市水土流失面積共有141 km2,丘陵階地區(qū)流失面積為54 km2,其中耕地的流失面積16 km2,土石山區(qū)流失面積為87 km2,其中耕地的流失面積12 km2。該地區(qū)水土流失的侵蝕形式主要為水力侵蝕,部分區(qū)域產(chǎn)生重力侵蝕[1]。

長治市的水土流失是各種自然因素和人為因素引起的。其中土石山區(qū),由于降雨比較集中,強(qiáng)度大,歷時(shí)短,加之耕地土壤抗蝕能力較差,以及不合理的順坡耕作,促進(jìn)了耕地面積的發(fā)展,形成了不少“三跑田”,在荒山荒坡中,土壤含水量低,活土層薄,植被生長緩慢,覆蓋差,形成嚴(yán)重的坡面侵蝕,在丘陵地區(qū),黃土遇水飽和后,極易產(chǎn)生坍塌,形成了大小不一的溝谷,溝谷在水力的沖蝕下逐年擴(kuò)大也是水土流失產(chǎn)生的原因之一。此外不按照自然規(guī)律辦事的人為因素如：陡坡開荒、毀林毀草、筑路、開礦、廢渣棄土處理不當(dāng)都加快了水土流失的形成。

1.2 采煤區(qū)概況

長治市含煤面積為8500 km2,地質(zhì)儲(chǔ)量606 億t,探明儲(chǔ)量274 億t,年生產(chǎn)規(guī)模為14535 t。截止2015 年12 月,全市礦區(qū)總面積為1824.099 km2,采空面積113.6661 km ,治理面積為42.2158 km2。煤礦開采導(dǎo)致地表移動(dòng)、采空區(qū)地面沉降、頂板塌落等問題,在采空區(qū)附近也出現(xiàn)了不同程度的地面沉降[2]。

煤炭資源開采過程中,頂板垮落直接引發(fā)的地面塌陷是造成地面有規(guī)律的沉降的最主要因素。同時(shí)煤層開采后,地表出現(xiàn)塌陷與裂縫,采空對(duì)煤層上部的砂巖含水層結(jié)構(gòu)造成破壞,形成導(dǎo)水通道,導(dǎo)致采空區(qū)周圍的砂巖含水層、基巖風(fēng)化帶含水層及松散層地下水水位下降,直至干涸,對(duì)含水層的影響程度嚴(yán)重。含水層被疏干或半疏干可能會(huì)引發(fā)開采塌陷區(qū)域以外的地面沉降。

2 采煤區(qū)常見水土流失問題

2.1 地表擾動(dòng)

煤礦建設(shè)期以及開采過程中進(jìn)行的施工開挖、回填、堆土等活動(dòng)使地表覆蓋結(jié)皮被破壞,加大了地面坡度,破壞了土體結(jié)構(gòu),導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)松散,土壤抗侵蝕能力降低,在水力侵蝕及人為因素的綜合作用下極易造成水土流失,擾動(dòng)地表土壤流失量與原地貌狀態(tài)下的土壤流失量相比明顯增加,地表擾動(dòng)后侵蝕模數(shù)也顯著增加[3]。

2.2 植被破壞

采煤區(qū)礦坑開挖,開拓道路等活動(dòng)對(duì)地表植被進(jìn)行清除,使得采礦區(qū)植被覆蓋率大幅下降,而植被可以起到防風(fēng)固沙的作用,其根系還能加強(qiáng)土壤之間的聯(lián)系。植被的減少會(huì)導(dǎo)致礦區(qū)土壤抵抗雨水侵蝕的能力降低,礦區(qū)土壤與施工前相比更易流失。

2.3 棄土棄渣

采煤項(xiàng)目建設(shè)期新建工業(yè)場地,新炸藥庫和進(jìn)場道路,會(huì)對(duì)項(xiàng)目區(qū)進(jìn)行挖方與填方,期間產(chǎn)生廢棄的土石渣,以及礦井生產(chǎn)期間產(chǎn)生的煤矸石,若不進(jìn)行處理隨意堆放,不僅會(huì)對(duì)土壤造成污染,還會(huì)造成堆放區(qū)土地沉降,地表松散,加劇水土流失的危害。

2.4 采空區(qū)土壤流失

煤礦開采會(huì)造成大面積的采空區(qū),采空區(qū)的含水層、各含水層之間的隔水層遭到破壞,形成了采動(dòng)裂隙,導(dǎo)致地下水極易流失,再加上雨水沖刷侵蝕,該地區(qū)的土壤會(huì)被雨水帶走,沿著采動(dòng)裂隙流失。同時(shí)采空區(qū)也易出現(xiàn)地面沉降與地表塌陷等問題,進(jìn)一步導(dǎo)致土壤條件惡化,加劇水土流失。

3 防治措施及其評(píng)價(jià)

通過分析總結(jié)可知,各采煤項(xiàng)目在建設(shè)與運(yùn)行過程中采取的水土流失防治措施基本都是以工程措施和臨時(shí)措施為主,控制大面積、高強(qiáng)度水土流失,為植物措施創(chuàng)造條件；同時(shí)以工程措施和植物措施、永久措施和臨時(shí)措施相結(jié)合,提高水土保持效果、節(jié)省工程投資、改善生態(tài)環(huán)境。

3.1 工程措施

采煤項(xiàng)目建設(shè)期水土保持主要包括以下幾個(gè)防治區(qū),且各工業(yè)場地在建設(shè)過程中基本都會(huì)對(duì)地面裸露區(qū)進(jìn)行硬化處理,所以場地雨水匯流面積較大,需要實(shí)施的主要工程措施為截水溝、排水溝、擋土墻、土地整治。

3.1.1 工業(yè)場地防治區(qū)工程措施

（1）截水溝：為防止坡面雨水對(duì)工業(yè)場地的沖刷,在挖方邊坡之上設(shè)置梯形漿砌石截水溝。

（2）排水溝：為使廠區(qū)匯流的雨水及時(shí)排出,且避免在排出過程中對(duì)土地額沖刷,采煤區(qū)場地多設(shè)排水明溝,與自然排水相結(jié)合,排水明溝沿道路修建,明溝加蓋板,排雨水明溝采用漿硼石矩形結(jié)構(gòu)。

（3）漿砌石擋土墻：在場地邊坡布置擋土墻,采用臺(tái)階式豎向布置方式,上、下臺(tái)階采用漿砌石擋土墻。用于支承填土或土體,防治填土或土體變形失穩(wěn)。

3.1.2 炸藥庫防治區(qū)工程措施

（1）排水溝：炸藥庫場地內(nèi)排水采用明溝排水方式。

（2）邊坡防護(hù)：在炸藥庫周圍地勢(shì)較高的地段,采取漿砌石邊坡防護(hù)工程,防止邊坡土體失穩(wěn)。

3.1.3 場外公路防治區(qū)工程措施

（1）排水溝：在進(jìn)場公路和炸藥庫公路兩側(cè)布設(shè)漿石矩形結(jié)構(gòu)排水溝。

（2）邊坡防護(hù)：在道路邊側(cè)高填地段,采取漿砌石邊坡防護(hù)工程,維持填方土體的穩(wěn)定性。

3.1.4 輸電線路防治區(qū)工程措施

工程施工結(jié)束后,對(duì)輸電線路擾動(dòng)區(qū)域進(jìn)行土地整治,工程內(nèi)容包括坑洼回填、翻耕、耙松等工序,是地表土體結(jié)構(gòu)恢復(fù)到擾動(dòng)之前的

3.1.5 排矸場防治區(qū)工程措施

排矸場地面硬化,防止雨水淋濾煤矸石以及侵蝕地面,并修建排水溝排放污水。

3.2 植物措施

3.2.1 工業(yè)場地防治區(qū)植物措施

場地綠化：廠區(qū)的植物措施應(yīng)注重綠化美化與環(huán)境保護(hù)密切配合,一般采用喬、灌、草相結(jié)合的方式,喬木包括在廠前區(qū)種植一些觀賞性樹種,如刺柏、雪松、紅葉李等,灌木主要為冬青,草籽多選擇披堿草。

3.2.2 場外公路防治區(qū)植物措施

道路綠化：場外道路防治區(qū)的植物措施主要有在道路兩側(cè)種植行道樹和撒播草籽。

3.2.3 輸電線路防治區(qū)植物措施

植被恢復(fù)：在輸電線路線路架設(shè)過程中,在施工擾動(dòng)地表選擇撒播草籽恢復(fù)植被,草籽選用白羊草、披堿草等易成活的種類。

3.2.4 廢棄場防治區(qū)植物措施

植被恢復(fù)：廢棄場地施工擾動(dòng)地表同樣采用撒播草籽恢復(fù)植被。

3.3 臨時(shí)設(shè)施

（1）臨時(shí)排水溝：為使場地周邊雨水順利排出,建設(shè)期在場地周圍布設(shè)臨時(shí)排水溝,雨水經(jīng)臨時(shí)排水溝匯集后排入場地內(nèi)沉沙池,雨水經(jīng)沉沙池沉淀后排入自然溝道。臨時(shí)排水溝采用漿砌石結(jié)構(gòu),采用人工修筑,斷面為梯形,并采用的灰土抹面,防止下滲。

（2）臨時(shí)沉沙池：為了減少泥沙流失對(duì)周邊環(huán)境的影響,采煤項(xiàng)目運(yùn)行期會(huì)選擇在工業(yè)場地臨時(shí)排水溝出水口處布設(shè)臨時(shí)沉沙池,中間設(shè)隔段,隔段預(yù)留排水。沉沙池同樣采用灰土抹面。

（3）工業(yè)場地施工過程中對(duì)臨時(shí)堆土采用編織袋攔擋和防護(hù)網(wǎng)苫蓋。

3.4 防治措施評(píng)價(jià)

從表1可以看出,采煤項(xiàng)目區(qū)的水土保持措施都能達(dá)到較高的防治成果,且主要采取的是工程措施,從水土流失治理程度對(duì)比來看,工程措施所達(dá)到的治理效果較為顯著,見效快且持久性好。臨時(shí)防護(hù)措施也發(fā)揮著重要作用,植物措施是難度較大的防護(hù)方式,但從長遠(yuǎn)與環(huán)境友好角度來看,植物措施是必不可少的,且比工程措施更為重要。

表1 防治措施對(duì)比結(jié)果 單位：hm2

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

（1）黃土高原采煤區(qū)常見的水土流失問題主要有地表擾動(dòng)、植被破壞、棄土棄渣危害以及采空區(qū)的土壤問題。

（2）對(duì)于這些問題,一般采用的水土防治措施是臨時(shí)措施與工程措施相結(jié)合,并輔以植物措施。

（3）這三種措施中效果最顯著的是工程措施,但與保護(hù)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展理念最為契合的則是植物措施。

4.2 建議

（1）加強(qiáng)排水系統(tǒng)運(yùn)行期間的現(xiàn)場巡查,及時(shí)清理雜物,保證排水順暢,落實(shí)管理責(zé)任到人,出現(xiàn)問題及時(shí)解決,以保證水土流失防治效果。

（2）加強(qiáng)綠化措施運(yùn)行期間的現(xiàn)場巡查,及時(shí)更換補(bǔ)植場地內(nèi)未成活樹種, 并加大管護(hù)力度,防止人為破壞,確保植物措施正常生長,逐步達(dá)到改善生態(tài)環(huán) 境的目的。

（3）建議建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)一步樹立水土保持意識(shí),強(qiáng)化保護(hù)生態(tài)環(huán)境責(zé)任,進(jìn)一步完善水土保持措施管理養(yǎng)護(hù)制度,落實(shí)到具體人員,使水土保持設(shè)施能夠持續(xù)有效的發(fā)揮作用。

（4）相關(guān)部門完善水土流失防止管理制度,完善相關(guān)法律法規(guī),加大宣傳力度,提高建設(shè)單位對(duì)水土保持重要性的認(rèn)識(shí),按照自然規(guī)律辦事。