試論城市化建設和采礦對土壤侵蝕及環境的影響

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試論城市化建設和采礦對土壤侵蝕及環境的影響

羅應

(貴州省六盤水師范學院，貴州 六盤水 553000)

隨著經濟建設的高速發展，人口的大量增加，使土地資源大規模開發利用，土地利用變化劇烈。加劇土壤侵蝕，使其發生的初始、邊界條件更趨復雜。造成生態環境惡化，動植物物種多樣性減少或喪失。因此，在水土流失規律研究和治理技術方面受到限制，許多關鍵性問題尚未解決。目前國內外對土地利用的變化過程研究這一關鍵問題研究較少。無疑對這一問題進行研究具有特別重要的意義。

1城市土地利用

在城市地區，自然生態系統的變異程度通常比農業、林業要大的多。城市地區的大部分土地覆蓋著公路、建筑物以及其它難以滲透的地面。保存空曠的空間主要是為文化娛樂和裝飾的目的而不是為了生產糧食和木材，因此，城市中現存的綠色地區的生態系統的變遷與鄉村有很大差異。城市地面幾乎不能發生滲透現象；因有地下排水系統，城市排泄網比農村更有效，徑流增加了3～4倍。當進行建設時，往往會給地面造成破壞，導致產沙量比農村高幾倍；但建設完成后，大部分的地面密封了，產沙量降到高峰水平的1/10，低于農業經營時的水平。盡管如此，城市的產沙量仍然高于未受干擾的自然植被。城市的土地利用仍然遵循人類活動趨于增加產沙量的一般規律。

城市化造成土地最高的侵蝕速度產生在建設階段，這階段有大量裸露地面和由于運輸和開挖引起很大的擾動。為建筑而清除地面，一年間產生的土壤侵蝕相當于自然的甚至農業數十年造成的侵蝕。然而，施工不會永遠進行下去，一旦呈現出道路、建起花園和草坪，干擾就停止，侵蝕整流速度就會大大地降低。可能與在自然條件下，或農業耕種前的侵蝕速度基本相同。平均來講，城市化建設期土壤侵蝕率是農田的10～350倍(平均180倍)，是森林的1500倍。從19世紀初期開始，茂密的森林產沙量很小，土地產出損失率也很小；當農作物取代原始森林，產沙量增加，土地產出損失率隨之增加；隨著耕作的開始，產沙量隨之降低，農地的產出損失率降低；隨著時間的推移，產沙率再次增高，農地的產出損失率也隨著增高，即農地產出率減小；只是到20世紀，當某些耕地轉變為林地和草地后，產沙量才再次下降，土地產出損失率下降，即土地產出率有所回升；在城市擴展和建設時期，由于地面暴露和建設施工對土地的干擾，產沙速度急劇上升，土地產出損失率也急劇上升，也就是說土地產出率降到歷史最低；當大部分地表封在道路、建筑物以及其它難以滲透的表層下時，產沙量幾乎以相同的速度下降，城市化后的土地產出率也將急劇升高。在土地利用類型的演化過程中，每一種類型的轉化，都無疑帶來了產沙的急劇增加。

2采礦業

目前我國正處于高速發展時期，人口膨脹需要開發礦產資源滿足人民的物質生活的提高。采礦造成的土地利用變化雖然發展了經濟，但造成了嚴重的環境污染，尤其是對水土流失和河流泥沙帶來極其不利影響。這種影響國內外有很多實例。采礦不僅造成了嚴重的水土流失，而且其廢棄物嚴重污染當地水質。該礦區大小選礦廠和個體土法混汞碾佯者鱗次櫛比，所產生的廢水中含汞、鉛等有害物質注入當地水系，致使水資源受到污染帶毒，既不能飲用，也不能灌溉。銅鐵礦冶煉排放的SO2等有害氣體所及之處，危害植物生長。黃河中游大型煤田，地處多沙粗沙區，處在暴雨多發地帶，水土流失本來就非常嚴重，再加上大規模的開采煤炭，植被破壞殆盡，占用土地，造成地表地下土層松動，移動大量巖石土體，一遇暴雨極易形成滑坡、崩塌等重力侵蝕，更加劇了水土流失。不僅如此，采礦活動對河流泥沙影響可能在數十年后才顯示出來。由于皇甫川流域無采礦業，所以選擇了相鄰流域的準格爾礦區作為算例，利用人工神經網絡模型計算開礦引起的產流產沙量進行對比。無論是哪一種土地利用類型，開礦后都加劇了土壤侵蝕，侵蝕最為嚴重的類型當屬運輸類。在礦山建設初期比任何時期侵蝕都要嚴重。

3應用神經網絡模型預報各種土地利用類型的產流產沙量與土地利用變化總趨勢

流域產流產沙預報，影響因素多，物理機制復雜，采用數理方法建立降雨、產流和產沙之間的關系模型，通過計算來研究流域的水沙變化特性。然而在建模過程中邊界條件不明確、模型自身的假設條件、參數率定的復雜性和數值計算的不穩定性影響了計算精度，其應用受到限制。而經驗和隨機模型需要大量的詳盡資料，況且其建立要求有扎實的理論基礎和豐富的實踐經驗，應用很不方便。對于一個流域來講，卡口站的水文觀測資料容易得到，但降雨、匯流與產沙過程資料較難獲得。再加上人類活動強度的增加，導致許多無法量化的事件。應用人工神經網絡技術建模，可以避免這些缺陷，神經網絡只注重起始條件和最終結果，能夠通過部分準確樣本自學習來體現各因子間的復雜的內在聯系，比以往的計算模型有更好的適應性和穩定性。

綜上所述，城市化建設期對產流產沙影響最嚴重。采礦業對產流產沙影響嚴重。采礦不僅破壞了植被，而且也破壞了土壤結構。同時產生大量的棄土石方。隨著經濟蓬勃發展，農林牧副漁、城市化、工礦、交通、旅游等各業都在迅速發展。各項生產建設都要占用土地(含水域)，在逐年土地銳減的情況下，泱泱大國愈感土地量的不足。于是，土地變得緊張起來。經濟愈發展，對土地需求量越大。必然形成相爭竟發，大量開發土地資源，在市場經濟影響下，土地成為高值資源。這種形勢將延續相當長的時期。大量開發，多項使用，土地產出率增高，這是土地利用變化發展的總趨勢。

中圖分類號:F293

文獻標志碼：A

文章編號：1671-1602(2016)04-0106-01

作者簡介：羅應，貴州省六盤水師范學院2012級礦業工程系。