烏海市礦山復綠需水量分析

王 平，盧 嶸(內蒙古自治區地質環境監測院，內蒙古呼和浩特010010)

烏海市由于礦業開發導致自然植被嚴重破壞，使生態系統失去平衡，草原退化、土地沙化等現象嚴重。礦山復綠工程，是改善礦區生態環境、實現地區經濟可持續發展的一項重要工程。通過采取工程、生物等措施，對采礦活動引起的礦山地質環境問題進行綜合治理，使地質環境達到穩定、生態得到恢復、景觀得到美化，實現礦產資源開發利用與生態環境協調發展，為全市經濟社會可持續發展提供有力保障。

1 烏海市自然地理概況

1.1 氣象 烏海市屬干旱、半干旱大陸性氣候，年降水量小，蒸發量大，冬季寒冷，夏季炎熱，晝夜溫差大，干燥多風。據烏海市氣象局資料，多年平均降水量156.8 mm，年降水量的65%集中在7～9月。平均水面蒸發量達3 206 mm(20 cm蒸發皿觀測值)，其中5～8月的蒸發量占全年的61%，最大蒸發量多出現在6月份。多年平均氣溫9.7℃，氣溫年際變化不大，年內變化很大，極端最高氣溫40.2℃(1999年7月28日)，極端最低氣溫-32.6℃(1971年1月22日)，變幅達72.8℃，夏季各月平均氣溫在18℃以上。大風和風沙時有發生，歷年最大風速24 m/s。平均凍土深度1.05 m，最大凍土深度1.20 m。

1.2 水文 烏海市主要河流為黃河，由南向北，穿市區而過，流程約105 km。歷年最大流量為5 820 m3/s，汛期多在7～10月份，最小流量為88.5 m3/s，枯水期為12月至翌年6月份;流量為500～1 200 m3/s，年徑流量為220～400×109m3，流速為0.88 ～1.97 m/s，最大流速為2.73 m/s，水深2.50～11.60 m，水位標高1 063～1 069 m，水位變幅一般在2～3 m，河水水面比降1.3～3.9/10 000左右，河水水質良好，礦化度0.4～0.5 g/L，為 HCO3·SO4·Cl～ Na·Ca·Mg型水。河水含砂量較大，為2.30～5.02 kg/m3。

1.3 地形地貌 烏海市位于內蒙高原西南部，鄂爾多斯高原西北部的黃河之濱，地勢東南高，西北低，由東南向西北傾斜。山區海拔高程1 450～2 149 m，黃河沖洪積平原地勢平坦，海拔高程為1 060～1 090 m，坡度在1‰～2‰。根據形態特征烏海市地貌類型主要包括:低中山、低山丘陵、山間洼地、山前沖積平原、黃河沖積平原、風積沙地、波狀高原7種地貌形態。

2 主要礦山環境地質問題

2.1 礦山開發利用現狀 根據《內蒙古自治區烏海市礦山地質環境保護與治理規劃(2009～2015年)》［1］、《烏海市海勃灣礦區礦山地質環境調查報告》、《烏海市烏達礦區礦山地質環境調查報告》及“烏海市礦業權數據庫”統計，目前烏海市礦山企業總數共計278家，礦山總面積226.18 km2，其中生產礦山161家，閉坑礦山117家。按礦產類型劃分，能源礦山(煤礦)53家，金屬礦山(鐵礦、鉛礦)32家，非金屬礦山193家。按開采方式劃分，地下開采39家，露天開采236家，地下露天聯合開采3家。

2.2 主要環境地質問題

2.2.1 礦業開發占用和破壞土地資源［2-3］。根據《內蒙古自治區烏海市礦山地質環境保護與治理規劃(2009～2015年)》，烏海市礦山用地面積為226.18 km2，因礦業開發占用破壞土地面積84.95 km2，占礦山用地面積的37.56%。

2.2.1.1 露天開采。采礦場(工業場地、排土場地、采區)占用破壞土地3 829.07 hm2，其中煤礦開采占用破壞土地3 471.96 hm2，固體廢棄物(包括煤矸石和非煤礦山廢棄物)占用破壞土地面積311.11 hm2，其中煤矸石占地面積為101 hm2。

2.2.1.2 井工開采。固體廢棄物占用破壞土地25.136 hm2、地面塌陷區占用破壞土地4 980.44 hm2、工業場地占用破壞土地面積39.00 hm2。占用的土地類型主要為荒漠化天然草地。井工開采礦山占用及破壞土地面積5 044.576 hm2，露天開采礦山占用破壞土地面積3 829.07 hm2。不同礦產類型開發占用破壞土地面積為煤礦8 516.566 hm2，金屬、非金屬礦山357.11 hm2。

礦業開發對土地資源的占用與破壞，特別是對地貌景觀的破壞是不能完全恢復的，由于資源開發利用強度高，露天開采比井工開采占用破壞土地更加嚴重。占用破壞土地的資源類型以天然草地為主，表現形式主要是植被破壞，土地喪失使用價值，導致水土流失、土地沙漠化等其他環境地質問題的發生和發展。

2.2.2 固體廢棄物對環境的污染。礦業固體廢棄物主要指露天開采剝離廢石、土和煤矸石。全市各類礦山固體廢棄物年產出量1 579.668 ×104t，年排放量 1 127.800 8 ×104t，累計積存量5 639.004×104t;以煤礦、非金屬礦為主，其中煤礦固體廢棄物累計積存量5 073.444×104t，其中煤矸石年產出量600×104t，年排放量540×104t，煤矸石的累積存量2 700×104t。非金屬礦產固體廢棄物累計積存量565.56×104t。礦業固體廢棄物產出量主要為露采剝離廢石、土和煤矸石。烏海市大部分礦區的地下水相對貧乏，大多在開采標高以上，而且地表水系不發育，降水量較少，固體廢棄物對環境的污染，主要表現為淋濾污染、風化揚塵與土壤污染。

2.2.3 地面塌陷。烏海市礦山地質災害主要是煤礦采空區地面塌陷等。有兩種表現形式:一種呈明顯的地面塌陷區，由大小、規模不等的地面塌陷坑(面積20～800 m2，深度1.0～15.0 m)串珠狀、長列式組成;另一種呈大面積整體沉陷(沉陷深度0.3～1.0 m)，地表和周邊伴生環狀地裂縫(延伸長度20～1 200 m、寬度0.1～0.5 m、深度1.0～3.0 m)。根據《內蒙古自治區烏海市礦山地質環境保護與治理規劃(2009～2015年)》，全市煤礦區發生地面塌陷災害(地裂縫)點15處，其中大型2處、中型7處、小型6處，面積達4 980.44 hm2;據不完全統計，由此造成的直接經濟損失達6 000萬元。

3 烏海市礦山需水量分析

3.1 礦山復綠分區 根據“烏海市礦山復綠水資源利用工作方案”中利用海勃灣水利樞紐及環城水系解決礦山復綠用水的思路［4-5］，由北向南分別為:千里山礦區、摩爾溝礦區、駱駝山礦區、烏達礦區、老石旦礦區、公烏素礦區、雀兒溝礦區［6］。

3.1.1 千里山礦區。礦區位于烏海市海勃灣區千里山工業園區，海拔標高1 261～1 452 m，平均標高1 387 m，與黃河平均直線距離18 km，平均水位高差321 m。區內共計12家礦山，礦山總面積5.268 3 km2，其中露采礦山面積2.631 5 km2，井采礦山面積2.636 8 km2。開采礦種主要為鐵礦、石灰石礦等，礦山地質環境問題為采坑，固體廢棄物占用破壞了大面積土地資源，嚴重影響到經濟開發區周邊的地貌景觀。區內地表植被不發育，沙化嚴重。

3.1.2 摩爾溝礦區。礦區位于烏海市海勃灣區，海拔標高1 198～1 684 m，平均標高1 350 m，與黃河平均直線距離11 km，平均水位高差284 m。區內共計28家礦山，礦山總面積42.048 2 km2，其中露采礦山面積13.282 5 km2，井采礦山面積28.765 7 km2。開采礦種主要為煤礦、鐵礦、石灰石礦等，礦山地質環境問題為采坑、固體廢棄物占用破壞了大面積土地資源，區內地表植被不發育，沙化嚴重。

3.1.3 駱駝山礦區。礦區位于海勃灣區及海南區，海拔標高1 275～1 482 m，平均標高1 370 m，與黃河平均直線距離13 km，平均水位高差304 m。區內共計30家礦山，礦山總面積77.379 5 km2，其中露采礦山面積69.208 6 km2，井采礦山面積8.1709 km2。開采礦種主要為煤礦、鐵礦、石灰石礦等，礦山地質環境問題為采坑、固體廢棄物占用破壞了大面積土地資源，區內地表植被不發育，沙化嚴重。

3.1.4 烏達礦區。礦區位于烏海市烏達區，海拔標高1 181～1 257 m，平均標高1 220 m，與黃河平均直線距離13 km，平均水位高差154 m。區內共計12家礦山，礦山總面積29.687 3 km2，其中露采礦山面積14.824 1 km2，井采礦山面積14.863 2 km2。開采礦種主要為煤礦、鐵礦、石灰石礦等，礦山地質環境問題為采坑、固體廢棄物占用破壞了大面積土地資源，區內地表植被不發育，沙化嚴重。

3.1.5 老石旦礦區。礦區位于烏海市海南區，海拔標高1 154～1 409 m，平均標高1 280 m，與黃河平均直線距離9.7 km，平均水位高差214 m。區內共計80家礦山礦區面積11.405 4 km2，其中露采礦山面積1.629 km2，井采礦山面積9.776 4 km2。開采礦種主要為煤礦、粘土礦、石灰石礦等，礦山地質環境問題為采坑、固體廢棄物占用破壞了大面積土地資源，區內地表植被不發育，沙化嚴重。

3.1.6 公烏素礦區。礦區位于烏海市海南區，海拔標高1 206～1 301 m，平均標高1 220 m，與黃河平均直線距離11.7 km，平均水位高差218 m。區內共計4家礦山，礦山總面積29.014 6 km2，其中露采礦山面積5.534 8 km2，井采礦山面積23.479 8 km2。開采礦種主要為煤礦，礦山地質環境問題為采坑、固體廢棄物占用破壞了大面積土地資源，區內地表植被不發育，沙化嚴重。

3.1.7 雀兒溝礦區。礦區位于烏海市海南區，海拔標高1 106～1 169 m，平均標高1 137 m，與黃河平均直線距離0.8 km，平均水位高差102 m。區內共計7家礦山礦區面積10.066 3 km2，其中露采礦山面積3.247 3 km2，井采礦山面積6.819 km2。開采礦種主要為煤礦、石灰石礦等，礦山地質環境問題為采坑、固體廢棄物占用破壞了大面積土地資源，區內地表植被不發育，沙化嚴重。

3.2 礦山復綠需水量計算 對于烏海市荒漠草原區而言，植被生態環境需水量是保證植物正常、健康生長，同時能夠抑制土地沙化、鹽堿化，乃至荒漠化發展所需。根據《內蒙古自治區行業用水定額(DB-T385-2009)》，荒漠草原區多年生禾本科牧草灌溉定額為4 725 m3/hm2，速生林灌溉定額為1 800 m3/hm2。依據烏海地區氣候、土壤、作物需水等情況結合考慮礦區植被生態恢復為種植樹木和草地，草地用水定額較高而林地較少的實際情況，綜合上述因素確定烏海市礦區生態最低需水量2 500～3 000 m3/hm2(在節約用水的條件下，生態最低需水量相對較小)。根據礦區地質環境破壞情況，露天礦山對礦山環境破壞嚴重、破壞面積大，井工開采礦山對環境破壞較小的特點，在計算生態恢復區域面積時，露天礦山按礦山面積的100%計算，井工礦山按礦山面積的40%計算，不考慮礦區內、外未破壞區域，各礦山復綠年需水總量如表1所示，礦山復綠年需水總量為3704.063 0×104～4 444.875 6 ×104m3。

4 結論

烏海市主要環境地質問題是礦業開發占用和破壞土地資源、固體廢棄物對環境的污染和地面塌陷三方面，通過對各礦山復綠分區需水量的計算分析可知，礦山復綠年需水總量為3 704.063 0×104～4 444.875 6×104m3，露天開采礦山年需水總量為2 758.945×104～3 310.734×104m3，井工開采礦山年需水總量為945.118 0×104～1 134.141 6×104m3。

表1 烏海市各礦區復綠年需水總量統計

［1］劉占敏，王文東，關鵬.內蒙古自治區烏海市礦山需水分析報告［R］.內蒙古自治區地質環境監測院，2013.

［2］內蒙古自治區烏海市礦山地質環境保護與治理規劃(2009-2015年)［Z］.

［3］李峰，衛愛民，朱瑞賡.綠色生態材料與礦山復綠研究［J］.安陽工學院學報，2005(6):1-3.

［4］王蓉麗，方英姿，徐明.廢棄礦山生態復綠技術研究進展［J］.山西建筑，2011(10):200-202.

［5］武強.我國礦山環境地質問題類型劃分研究［J］.水文地質工程地質，2003(5):107-112.

［6］徐爭啟，倪師軍，張成江，等.我國城市環境地質研究現狀及注意的幾個問題［J］.國土資源科技管理，2006(1):100-103.