淺談礦山類開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)方法

馬雯靜　許嵐　高僖

摘 要：文章通過對(duì)紅格釩鈦磁鐵礦北礦區(qū)東礦段一期開采工程建設(shè)及其水土流失特點(diǎn)、危害的分析，結(jié)合礦山工程的特點(diǎn)， 對(duì)開展水土保持監(jiān)測(cè)的內(nèi)容、監(jiān)測(cè)的方法進(jìn)行了探討，確定了水土保持監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)。

目前，開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目造成的水土流失成為我國(guó)水土流失重要來(lái)源之一。為準(zhǔn)確掌握和實(shí)時(shí)監(jiān)控開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失狀況和水土保持措施實(shí)施情況，科學(xué)評(píng)價(jià)水土流失防治效益，水利部相繼頒布了《水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)管理辦法》和《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持設(shè)施驗(yàn)收管理辦法》，明確規(guī)定開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)實(shí)施專項(xiàng)水土保持監(jiān)測(cè)工作[1][2]。

礦產(chǎn)類開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入了活力，但礦產(chǎn)資源的開發(fā)建設(shè)及生產(chǎn)，破壞了原地貌[3]，大量的棄土棄渣堆積形成的礦渣堆積場(chǎng)和裸露、松散的廢棄尾礦堆積體，極易被雨水沖刷，這就加劇了地面的水土流失，一旦發(fā)生壩體泄漏、坍塌，礦砂傾瀉而下，將會(huì)造成江河淤塞、農(nóng)田毀壞、交通阻斷、污染環(huán)境的嚴(yán)重后果，會(huì)給人民生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大損失[4]。因此， 為切實(shí)遏制人為造成新的水土流失， 保護(hù)水土資源，加強(qiáng)礦產(chǎn)資源開發(fā)生產(chǎn)過程中的水土保持動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與管理至關(guān)重要[5]。

一、 項(xiàng)目及項(xiàng)目區(qū)概況

紅格釩鈦磁鐵礦北礦區(qū)東礦段一期開采工程位于四川省鹽邊縣新九鄉(xiāng)，為一特大型露天礦山，采場(chǎng)上界長(zhǎng)約970m，寬約440m，采場(chǎng)開采地表最高標(biāo)高為1895m，露天底標(biāo)高為1655m，開采深度為240m。工程區(qū)建設(shè)內(nèi)容包括采礦場(chǎng)、排土場(chǎng)、選礦廠、尾礦庫(kù)及輔助生產(chǎn)生活設(shè)施。

項(xiàng)目區(qū)所在鹽邊縣屬四川省西南邊緣南亞熱帶干熱河谷氣候區(qū)，具有典型的南亞熱帶半干旱季風(fēng)氣候特點(diǎn)。溫度垂直變化大，年、月氣溫變化小，小氣候復(fù)雜多樣。礦區(qū)平均年降雨量約878.10mm，降雨量年變化大。地貌屬深切割剝蝕中山類型，山地占70%以上。由于境內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，褶皺斷層發(fā)育，并伴有多期巖漿活動(dòng)，地形破碎，平地很少，山地坡度多在25°～40°之間。

二、工程水土流失特點(diǎn)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，鹽邊縣紅格釩鈦磁鐵礦北礦區(qū)東礦段一期開采工程范圍以重力侵蝕和水力侵蝕為主，侵蝕的形式主要是溝蝕和面蝕。平均土壤侵蝕模數(shù)為4717t/km2·a。

1.擾動(dòng)地表點(diǎn)多面廣，影響范圍大

本項(xiàng)目由一期采場(chǎng)、尾礦庫(kù)、排土場(chǎng)、礦區(qū)道路、生產(chǎn)生活設(shè)施區(qū)等組成。在各項(xiàng)工程建設(shè)期間，礦山開采、場(chǎng)地平整、棄渣堆放、邊坡及基礎(chǔ)開挖、施工機(jī)械碾壓地面等施工活動(dòng)都不可避免會(huì)造成地表大面積的擾動(dòng)，破壞地表植被降低水土保持功能，開采過程中產(chǎn)生的土石方大量廢棄，極容易受到雨水沖刷產(chǎn)生水土流失。

2.擾動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，流失量大

項(xiàng)目屬建設(shè)生產(chǎn)類工程，根據(jù)方案設(shè)計(jì)，項(xiàng)目建設(shè)期120個(gè)月，擾動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，在建設(shè)期及運(yùn)行期內(nèi)均有大量的土石方開挖、回填，易形成棄土棄渣等松散堆積體，極易產(chǎn)生大量水土流失。

3.土壤侵蝕形式多樣

項(xiàng)目區(qū)建設(shè)期大量的表土剝離破壞了原地表植被，加之施工機(jī)械設(shè)備的擾動(dòng)，旱季極易形成風(fēng)力侵蝕，雨季易產(chǎn)生水力侵蝕，水土流失形式以面蝕、溝蝕為主，局部因施工開挖形成的高陡邊坡可能引起重力侵蝕，形式以崩塌為主。運(yùn)行期礦山開挖的主要是礦石和廢石，存在輕微面蝕，局部因施工開挖形成的高陡邊坡可能引起重力侵蝕，形式以崩塌為主。

三、水土保持監(jiān)測(cè)的內(nèi)容與方法

1.監(jiān)測(cè)內(nèi)容

開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)主要是通過設(shè)立典型觀測(cè)斷面、觀測(cè)點(diǎn)、觀測(cè)基準(zhǔn)等，對(duì)項(xiàng)目在生產(chǎn)建設(shè)和運(yùn)行初期的水土流失情況及防治效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)。根據(jù)水利部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水土保持監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程》，結(jié)合本工程實(shí)際情況確定本項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)內(nèi)容。

（1）水土流失狀況監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括工程建設(shè)對(duì)土地的擾動(dòng)面積，挖方、填方數(shù)量及占地面積，棄土（石渣）量及占地面積等，各監(jiān)測(cè)單元水土流失面積、水土流失程度及其流失量情況，施工地段土地平整、管溝開挖、堆土、路基填筑過程中水土流失強(qiáng)度及流失量的監(jiān)測(cè)。

（2）水土流失危害監(jiān)測(cè)。包括工程建設(shè)過程中和植被恢復(fù)期的水土流失面積、分布、流失量和水土流失強(qiáng)度變化情況，以及對(duì)下游和周邊地區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響，造成的危害情況等。主要是工程建設(shè)在雨季、大風(fēng)揚(yáng)沙季節(jié)監(jiān)測(cè)水土流失程度的發(fā)展和水土流失對(duì)河道水體以及對(duì)沿河生態(tài)敏感地帶的影響等。

（3）項(xiàng)目區(qū)水土保持防治措施效果監(jiān)測(cè)。主要包括水土保持防治措施的數(shù)量和質(zhì)量，林草措施成活率、保存率及覆蓋率，防護(hù)工程的穩(wěn)定性、完好程度和運(yùn)行情況，各項(xiàng)防治措施的攔渣保土效果。

（4）圍繞水土流失防治目標(biāo)內(nèi)容監(jiān)測(cè)。為本工程水土保持設(shè)施驗(yàn)收提供直接的數(shù)據(jù)支持和依據(jù)，監(jiān)測(cè)結(jié)果應(yīng)計(jì)算出工程的擾動(dòng)土地治理率、水土流失治理程度、水土流失控制比、攔渣率、植被恢復(fù)系數(shù)和植被覆蓋率6項(xiàng)防治目標(biāo)的達(dá)到值。

2.監(jiān)測(cè)方法

《水土保持監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程》中關(guān)于開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)方法的規(guī)定：開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失監(jiān)測(cè)，宜采用地面觀測(cè)法和調(diào)查監(jiān)測(cè)法。在防治責(zé)任范圍內(nèi)，水土流失影響較小的地段，可進(jìn)行調(diào)查監(jiān)測(cè)；水土流失影響較大的地段，應(yīng)進(jìn)行地面觀測(cè)。結(jié)合本工程的實(shí)際情況，力求檢測(cè)方法的適用性和可操作性，確定采用調(diào)查監(jiān)測(cè)、定位監(jiān)測(cè)與巡查監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方法。根據(jù)監(jiān)測(cè)內(nèi)容、要求，定時(shí)觀測(cè)和采樣分析，獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)通過設(shè)置水土流失簡(jiǎn)易觀測(cè)場(chǎng)，驗(yàn)證水土保持措施布局及設(shè)計(jì)的合理性。

（1）地面監(jiān)測(cè)。根據(jù)本工程建設(shè)擾動(dòng)實(shí)際情況，地面監(jiān)測(cè)方法如下：

樁釘法：將2×3cm/長(zhǎng)50cm的木樁按間距1m距離沿垂直方向打入地面，并沿地表給木樁涂上紅漆（要求木樁表面平整，刻度細(xì)小清晰），編號(hào)登記入冊(cè)。定期按編號(hào)測(cè)量侵蝕厚度（即紅漆與地面的垂直距離），并在樣地內(nèi)取土樣測(cè)得土壤容重，進(jìn)而可計(jì)算出土壤侵蝕模數(shù)，計(jì)算公式為：

A=ZS/1000cosθendprint

式中：A-土壤侵蝕量（m3）；

Z-侵蝕深度（mm）；

S-侵蝕面積（水平投影m2）；

θ-坡度值。

徑流場(chǎng)觀測(cè)：由于工程項(xiàng)目棄渣堆放的動(dòng)態(tài)變化、開挖邊坡短時(shí)間內(nèi)需進(jìn)行防護(hù)等，本項(xiàng)目無(wú)法布設(shè)徑流場(chǎng)。為此，在類似工程的棄土場(chǎng)布設(shè)了簡(jiǎn)易徑流小區(qū)和徑流場(chǎng)，將觀測(cè)數(shù)據(jù)作為參考。

下游淤積監(jiān)測(cè)：在采場(chǎng)各排水溝山口處修建沉砂池，排土場(chǎng)下游修建攔沙壩，通過對(duì)兩區(qū)域的水土流失調(diào)查，反映整個(gè)工程的水土流失強(qiáng)度。

（2）調(diào)查監(jiān)測(cè)。調(diào)查監(jiān)測(cè)是開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目最常用的一種監(jiān)測(cè)方法。調(diào)查監(jiān)測(cè)是指定期采用分區(qū)調(diào)查的方式，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘測(cè)，采用GPS定位儀結(jié)合項(xiàng)目區(qū)地形圖及其他測(cè)定工具等，按照不同防治區(qū)域和工程測(cè)定其基本特征。

調(diào)查監(jiān)測(cè)主要用于以下幾個(gè)方面：①對(duì)項(xiàng)目建設(shè)區(qū)侵蝕溝、淤積區(qū)進(jìn)行調(diào)查監(jiān)測(cè)，計(jì)算分析水土流失量及土壤侵蝕模數(shù)。②對(duì)防治措施的數(shù)量和質(zhì)量、林草成活率、保存率、生長(zhǎng)情況及覆蓋度、防護(hù)工程的穩(wěn)定性、完好程度和運(yùn)行情況及攔渣、蓄水、保土效果等項(xiàng)目監(jiān)測(cè)采用實(shí)地樣方調(diào)查方法進(jìn)行。③評(píng)價(jià)工程建設(shè)對(duì)項(xiàng)目區(qū)及周邊地區(qū)可能造成的危害，對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的影響等采用實(shí)地調(diào)查法，并結(jié)合實(shí)地量測(cè)等方法進(jìn)行。④對(duì)地形、地貌的變化情況，建設(shè)項(xiàng)目占用土地面積、擾動(dòng)地表面積，工程挖方、填方數(shù)量，排棄土石渣數(shù)量及堆放面積等項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)，結(jié)合設(shè)計(jì)資料采用實(shí)地調(diào)查法進(jìn)行。

（3）巡查。巡查是指定期采取線路調(diào)查或全面調(diào)查，采用全站儀、GPS 定位儀、照相機(jī)、標(biāo)桿、尺子等對(duì)項(xiàng)目區(qū)防治責(zé)任范圍內(nèi)地表擾動(dòng)類型和面積、基本特征及水土保持措施實(shí)施情況（攔渣工程、護(hù)坡工程、土地整治等）進(jìn)行監(jiān)測(cè)記錄。場(chǎng)地巡查是水土保持監(jiān)測(cè)中的一種特殊方法。定位監(jiān)測(cè)有時(shí)是十分困難的，常采用場(chǎng)地巡查。

場(chǎng)地巡查一般的重點(diǎn)是：堆放在坡面或溝道的排土場(chǎng)、開挖量大的邊坡，特別是周邊有來(lái)水的陡立和破碎工作面。

四、監(jiān)測(cè)結(jié)果

1.水土流失防治責(zé)任范圍監(jiān)測(cè)結(jié)果

工程建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治責(zé)任范圍的總面積為114.93hm2，其中項(xiàng)目建設(shè)區(qū)為106.27hm2，直接影響區(qū)為8.66hm2。

2.棄土棄渣量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果

通過查詢排土記錄，并通過現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，截至監(jiān)測(cè)期末（排土場(chǎng)堆渣總量457.90萬(wàn)立方米，不含尾礦庫(kù)尾礦排放量）。根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)期各項(xiàng)施工活動(dòng)，廢石產(chǎn)生于礦山剝離、道路、選礦廠開挖及輔助生產(chǎn)生活設(shè)施建設(shè)。

3.地表擾動(dòng)面積動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果

根據(jù)本項(xiàng)目水土保持方案報(bào)告書，本項(xiàng)目包括場(chǎng)內(nèi)道路占地、礦山、選礦廠、輔助生產(chǎn)生活設(shè)施、排土場(chǎng)、尾礦庫(kù)等。根據(jù)調(diào)查，一期工程建設(shè)總用地面積106.27hm2。

4.土壤流失量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果

紅格釩鈦磁鐵礦北礦區(qū)東礦段一期開采工程屬于建設(shè)生產(chǎn)類項(xiàng)目，結(jié)合工程實(shí)際，本項(xiàng)目監(jiān)測(cè)時(shí)段主要是項(xiàng)目建設(shè)期及運(yùn)行初期。本工程建設(shè)期及運(yùn)行初期水土流失總量為12810.81t。

五、 結(jié)論

本文以龍蟒礦山紅格釩鈦磁鐵礦北礦區(qū)為例，對(duì)礦區(qū)東礦段一期開采工程水土流失的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并結(jié)合工程實(shí)際給出了具有針對(duì)性的水土保持監(jiān)測(cè)內(nèi)容和監(jiān)測(cè)方法，根據(jù)監(jiān)測(cè)方法得到了預(yù)測(cè)結(jié)果。本工程項(xiàng)目水土流失重點(diǎn)時(shí)段為建設(shè)期，重點(diǎn)部位為采礦區(qū)、排土場(chǎng)及尾礦庫(kù)，根據(jù)土壤流失量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果，本工程建設(shè)期及運(yùn)行初期水土流失總量為12810.81t。本項(xiàng)目作為建設(shè)生產(chǎn)類項(xiàng)目，礦山在生產(chǎn)期間仍然有持續(xù)的開挖，對(duì)地表水土保持設(shè)施的破壞也是不間斷的，因此，還應(yīng)加強(qiáng)生產(chǎn)運(yùn)行期的水土保持監(jiān)測(cè)工作，以減輕工程項(xiàng)目造成的水土流失。

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