黃土區(qū)大型露天礦排土場水力侵蝕計算與防治

胡興定, 白中科, 張 靈, 樊 翔, 寇曉蓉, 陳曉輝

(1.中煤科工集團唐山研究院有限公司, 河北 唐山 063012；2.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 北京 100083; 3.國土資源部土地整治重點實驗室, 北京 100035)

黃土區(qū)大型露天礦排土場水力侵蝕計算與防治

胡興定1, 白中科2,3, 張 靈2, 樊 翔2, 寇曉蓉2, 陳曉輝2

(1.中煤科工集團唐山研究院有限公司, 河北 唐山 063012；2.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 北京 100083; 3.國土資源部土地整治重點實驗室, 北京 100035)

以黃土區(qū)安太堡露天礦未復(fù)墾排土場為對象，研究未復(fù)墾排土場平臺水力侵蝕(溝蝕)狀況，通過實地外業(yè)采樣和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，結(jié)合數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析平臺，計算出了研究區(qū)內(nèi)的溝蝕量分布情況，并分析了平臺匯水面、土壤容重、坡度與溝蝕模數(shù)的關(guān)系，估算研究區(qū)水力侵蝕造成的直接經(jīng)濟損失，提出排土場平臺復(fù)墾和水土流失防治措施。結(jié)果表明：(1) 研究區(qū)水力侵蝕嚴(yán)重，總體溝蝕模數(shù)相當(dāng)于自然地貌土壤侵蝕模數(shù)的6.8倍，其中平臺匯水面對溝蝕模數(shù)的影響巨大；(2) 排土場平臺表層土壤壓實，40 cm以內(nèi)土層壓實最為嚴(yán)重，深層土壤土質(zhì)較疏松；(3) 排土場平臺坡度和坡長在一定程度上可以反映出土壤侵蝕的高低，在水土流失防治措施中應(yīng)予考慮。在平臺復(fù)墾和土壤侵蝕防治中應(yīng)采用減少平臺匯水面積、增大地表水入滲能力和提高植被覆蓋度的措施為主，本研究成果可為排土場復(fù)墾和水土流失防治提供參考。

黃土區(qū); 大型露天礦; 排土場; 水力侵蝕; 水土流失; 土壤侵蝕; 防治

黃土高原生態(tài)環(huán)境脆弱，是我國水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū)，受露天采礦的影響，使得地表發(fā)生劇烈擾動，加劇了生態(tài)環(huán)境的破壞[1]。黃土區(qū)大型露天礦排土場屬于典型的人工堆墊地貌，其水土流失的嚴(yán)重性、特殊性以及進行水土流失治理的迫切性已得到諸多專家學(xué)者的關(guān)注[2-4]，并分析得到了黃土區(qū)露天排土場水土流失的8個致災(zāi)因子，認(rèn)為非均勻沉降和容重是排土場水土流失的特殊致災(zāi)因子[5]。白中科等致力于黃土區(qū)露天礦區(qū)排土場復(fù)墾20多年，對水土流失進行了詳細(xì)研究，通過在安太堡排土場試驗估算得出，在未復(fù)墾排土場平臺和邊坡，其土壤侵蝕模數(shù)分別為4 500 t/(km2·a)和32 500 t/(km2·a)，是原地貌水土流失量的1.4～2.8倍[6]。研究區(qū)位于山西省朔州市境內(nèi)，屬于桑干河流域，其原地貌水土流失侵蝕模數(shù)高達(dá)10 120 t/(km2·a)，是土壤侵蝕最為嚴(yán)重的地區(qū)[7]。通過針孔式人工降雨模擬試驗表明，在降雨強度0.75～0.81 mm/min、歷時60 min的條件下，排土場平臺徑流系數(shù)達(dá)到68%，與原地貌農(nóng)田和荒地相比，其徑流系數(shù)分別是二者的2.9倍和6.1倍[8]，并探討了硬化地面與黃土高原水土流失的關(guān)系[9]。在排土場水土流失嚴(yán)重性的基礎(chǔ)上，建立排土場水土流失的評價指標(biāo)體系和評價模型，反映了植被覆蓋度的提高對排土場水土流失的治理起到關(guān)鍵性作用[10]。水土流失不僅會造成排土場土地資源的流失，還會引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，例如排土場的內(nèi)部滑坡、沿排土場地基軟弱層滑坡、沿地基接觸面滑坡[11]。此外，對排土場的研究已經(jīng)從單一向整體轉(zhuǎn)變，例如排土場生態(tài)風(fēng)險研究[12-13]，評價排土場存在的潛在風(fēng)險、排土場復(fù)墾后帶來的效益，以及對復(fù)墾土壤重金屬污染存在的潛在風(fēng)險進行評價[14-15]。

相關(guān)學(xué)者為探索治理排土場水土流失、減少土壤侵蝕的防治措施進行了相關(guān)研究，張丹丹等[16]研究了露天煤礦排土場植被控制水土流失的典型模式，總結(jié)得到排土場主要的3種植被配置模式，即平臺植被配置類型、邊坡植被配置類型和坡腳沉積區(qū)植被配置類型，研究指出，排土場平臺復(fù)墾以永久性林業(yè)、牧業(yè)和農(nóng)業(yè)為復(fù)墾目標(biāo)；邊坡復(fù)墾采用草灌喬混交結(jié)構(gòu)，并結(jié)合邊坡魚鱗坑水土保持工程措施；坡腳采用整體植被恢復(fù)，起到攔擋和防護的作用。劉瑞順等[17]分析了邊坡防護措施減水減沙的效益；魏忠義等[18]從排土場土壤重構(gòu)工程措施出發(fā)，平臺采用“堆狀地面”的土壤重構(gòu)方法，研究結(jié)果表明，“堆狀地面”土壤重構(gòu)方法可避免表層土壤壓實，可最大限度地增加地表水分入滲、分散地表徑流，減少平臺水土流失量，同時對排土場的穩(wěn)定性起到一定作用。研究結(jié)果表明，未進行復(fù)墾前排土場平臺表層土壤嚴(yán)重壓實，土壤容重達(dá)到1.5～1.9 g/cm3，地表水分的滲透系數(shù)為0.3～0.4 mm/min，邊坡土體松軟，容重只有0.9～1.2 g/cm3。因此對排土場而言，平臺更容易形成地表徑流而邊坡更容易發(fā)生水土流失。對黃土區(qū)排土場的研究近幾年已有不少，而對于未復(fù)墾平臺的土壤侵蝕量與平臺匯水面、土壤容重、坡長、坡度等因素的定量關(guān)系，以及排土場平臺地進行工程平整后土壤容重的垂直關(guān)系的研究鮮有報道。本文通過實地采樣，計算排土場平臺在溝蝕下的土壤侵蝕模數(shù)，并分析其土壤侵蝕量與土壤容重、坡度以及坡長的關(guān)系，探索排土場平臺水土流失的防治措施，為排土場進行土地資源保護、減少土壤侵蝕提供參考，具有一定的現(xiàn)實意義。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)地處黃土丘陵溝壑區(qū)，位于山西省朔州市境內(nèi)，屬于桑干河流域水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū)，礦區(qū)位于東經(jīng)112°17′—112°26′E，北緯39°24′—39°32′N，南北長23 km，東西寬22 km，面積380 km2，主要包括三個大型露天礦和三個井工礦，見圖1。地處溫帶大陸性季風(fēng)氣候，屬于晉北溫帶寒冷半干旱氣候區(qū)，四季分明，冬季寒冷，降雨主要集中在夏季，間有大雨、暴雨、冰雹等，多年平均降雨量為421.2 mm。自1986年開始采礦以來，已形成多個大型人工堆墊地貌——排土場(外排土場和內(nèi)排土場)，現(xiàn)已有部分排土場完成土地復(fù)墾工作，部分排土場仍未實施植被復(fù)墾措施，排土場地表無植被覆蓋，因未及時完成復(fù)墾工作，導(dǎo)致排土場平整后產(chǎn)生水土流失。為了定量反映排土場為及時完成復(fù)墾造成的水土流失程度，通過實地采樣和計算，定量分析未復(fù)墾排土場水土流失的嚴(yán)重性。

圖1研究區(qū)位置示意圖

2 數(shù)據(jù)與研究方法

2.1 野外數(shù)據(jù)采集

本次研究數(shù)據(jù)通過野外數(shù)據(jù)采集和內(nèi)業(yè)處理獲得，采集數(shù)據(jù)包括侵蝕溝寬、溝深，土壤容重、平臺坡度、上級平臺邊坡坡度、匯水面積、研究區(qū)面積等。數(shù)據(jù)采集區(qū)排土場位于大型露天煤礦安太堡礦區(qū)內(nèi)排土場1 470平臺東側(cè)，該平臺于2013年5月排棄到界，已完成排土場工程平整，面積6 372 m2，長約280 m，西南—東北走向，平均坡度2.3°。截至2014年8月，該平臺未進行復(fù)墾，無植被覆蓋，地表水土流失嚴(yán)重，已產(chǎn)生較為嚴(yán)重的水力侵蝕，其中以溝蝕最為嚴(yán)重，在其210 m左右處，上級平臺的邊坡于2013年9月被沖毀，同年11月重新修復(fù)。研究區(qū)排土場匯水面包括研究區(qū)平臺面積、上級平臺的邊坡投影面積以及位于240～280 m處的另一排土場平臺面積。

2.2 數(shù)據(jù)采集單元的劃分

在采集數(shù)據(jù)前，將研究區(qū)沿坡長間隔10 m劃分為獨立的采集單元，共計28個采集區(qū)，利用百米測繩進行放樣并埋木樁進行采集單元編號010—280，每個數(shù)據(jù)采集區(qū)沿坡長劃分3個采樣線A，B，C，依次間隔2 m，3 m，3 m，見圖2。利用鋼尺依次從采集單元010至280在數(shù)據(jù)采集線(A，B，C)上測量侵蝕溝寬、溝深，共測得數(shù)據(jù)1 161條；利用環(huán)刀取土，沿坡長呈“S”狀在數(shù)據(jù)采集線上采取土樣，土層深度分為8層，分別是0—10 cm，10—20 cm，20—40 cm，40—60 cm，60—80 cm，80—100 cm，100—120 cm，>120 cm層，取土深度不小于采樣線上侵蝕溝的最大深度，共取土樣95個；利用塔尺和羅盤沿平臺坡長方向在每個采樣單元按內(nèi)、中、外3個位置測量坡度，共測得數(shù)據(jù)87條；利用測距儀測取外來水平臺匯流面積，記錄上級邊坡徑流匯水位置，將采樣得到的數(shù)值利用GIS軟件繪制得到平臺匯水面圖，分類計算各單元的匯水面積和平臺匯水總面積。

2.3 土壤容重測定

將新鮮的樣土放在鋁盒中稱重并記錄，在實驗室的105℃烘箱內(nèi)將取回的樣土進行烘干，每次烘干時間8 h，重復(fù)三次。土壤容重計算公式如下：

(1)

式中：rs表示土壤容重(g/cm3)；g2表示鋁盒和新鮮采樣土總重量；g1表示鋁盒重量(g)；v表示取土?xí)r使用的環(huán)刀的體積(cm3)；w表示采樣土的土壤含水量百分?jǐn)?shù)。

圖2研究區(qū)采樣單元劃分與布點

2.4 排土場溝蝕量計算

將測得的侵蝕溝的深度和寬度進行分類統(tǒng)計，按照土壤容重在垂直結(jié)構(gòu)上的取樣規(guī)律，把侵蝕溝深度分層次統(tǒng)計。每個采樣單元的3條采樣線各土層厚度下的溝寬分層求和，計算3條采樣線上各土層厚度下侵蝕溝上低、下底寬和的平均值，即為采樣單元各土層厚度下的侵蝕溝上底寬和下底寬，分別記為limu，limd，單位m；每個采樣單元的3條采樣線各土層厚度下的侵蝕溝深分層相加，計算得到各土層厚度下的侵蝕溝深總和的平均值，即為采樣單元各土層厚度下的侵蝕溝深，記為him，單位m，則基于臺體體積計算公式，得到每個采樣單元的溝蝕量計算公式如下：

(i=1，2，…，28)

(2)

式中：sei表示采樣單元i的溝蝕量(t)；limu表示采樣單元i在土層厚度m時的侵蝕溝上底寬(m)；limd表示采樣單元i在土層厚度m時的侵蝕溝上底寬(m)；him表示采樣單元i在土層厚度m時的侵蝕溝深(m)；rsim表示采樣單元i在土層厚度m時的土壤容重(g/cm3)。

3 結(jié)果與分析

3.1 溝蝕量分析

溝蝕量在一定程度上反映了未復(fù)墾排土場水土流失的大小。通過計算得出，從2013年5月排土場排棄到2014年8月間，約1.25 a，各樣地溝蝕總量和平臺面積見表1。通過表1可以計算得出，排土場平臺溝蝕總量468.40 t，溝蝕模數(shù)高達(dá)58 906.39 t/(km2·a)，約等于原地貌水土流失侵蝕模數(shù)的5.8倍，由于該平臺在樣地210之后區(qū)域受外來匯水的影響，增加了匯水面積，加劇了土壤侵蝕程度；在0～210 m平臺范圍內(nèi)，排土場平臺溝蝕總量98.72 t，溝蝕模數(shù)達(dá)到16 443.08 t/(km2·a)，約等于原地貌水土流失侵蝕模數(shù)的1.6倍，而在210～280 m范圍內(nèi)，受到外來匯水的影響，平臺溝蝕總量369.68 t，溝蝕模數(shù)達(dá)到189 796.32 t/(km2·a)，約等于原地貌水土流失侵蝕模數(shù)的18.8倍。

表1 排土場平臺樣地溝蝕量和面積統(tǒng)計

該研究區(qū)面積約為6 372 m2，其匯水面為15 267 m2，沿平臺坡長變化見圖3。由此可知，平臺匯水面在平穩(wěn)增加過程中，樣地的溝蝕模數(shù)呈現(xiàn)出較為平穩(wěn)的趨勢，而在260 m處，由于外來匯水面積的急劇增大，使得樣地前后溝蝕模數(shù)顯著增大，因此，溝蝕模數(shù)的大小與平臺匯水面積呈正相關(guān)關(guān)系。

圖3排土場溝蝕模數(shù)和匯水面趨勢圖

3.2 土壤容重分析

根據(jù)實驗室對土樣進行處理得到各采樣單元各土層厚度下的土壤容重值，由統(tǒng)計分析可知，壓實排

土場平臺經(jīng)過1.25 a自然恢復(fù)后，其土壤表層0—10 cm的土壤容重基本維持在1.6～1.7 g/cm3(圖4A)，由圖可知，在排土場平臺沿坡長0—70 m土壤容重出現(xiàn)連續(xù)較低值，而此時的溝蝕模數(shù)值也處于較低值(圖4A)，在80 m處表層土壤容重達(dá)到最大值，與此同時溝蝕模數(shù)有較大幅度的增高。由相關(guān)研究可知，表層土壤容重越大其對應(yīng)的侵蝕量相對較小，盡管容重增大導(dǎo)致徑流增多，徑流侵蝕力增強，但是面臨的土壤抗侵蝕也增強，二者是相互制約的關(guān)系。而在本研究中卻表現(xiàn)出土壤容重與溝蝕量呈正相關(guān)的關(guān)系，由于土壤侵蝕的大小受多重因子的影響，因此溝蝕模數(shù)與土壤容重在本文中表現(xiàn)出的異常現(xiàn)象表明，該研究區(qū)其他因子對溝蝕影響巨大。從排土場平臺土層垂直結(jié)構(gòu)可知(圖4B)，排土場經(jīng)過1 a多自然恢復(fù)后，土壤容重發(fā)生變化，從表層到土層深度40 cm處，土壤容重逐漸增大；當(dāng)土層深度大于40 cm后容重逐漸減小，在60—80 cm深度處容重低于1.5 g/cm3，而深度大于100 cm后土壤較為疏松，其容重值低于1.4 g/cm3。

圖4排土場樣地土壤容重值

由此可知，排土場機械平整過程中，其表層土壤嚴(yán)重壓實，深度大約在40 cm左右，而深層土壤仍較為疏松，研究區(qū)由于在自然恢復(fù)的條件下，地表土壤經(jīng)過1 a多的雨水滲透、冰雪凍融等外營力作用下，土壤容重有所下降，而深度20—40 cm處受外營力作用較小，土壤容重自然恢復(fù)能力較弱，故表現(xiàn)出從表層到深度40 cm處土壤容重逐漸減小。根據(jù)排土場土壤垂直結(jié)構(gòu)的土壤容重分布結(jié)果可知，當(dāng)?shù)乇硭纬蓮搅餮乜p隙在底層匯流，由于底層土壤疏松容易發(fā)生溝蝕，致使排土場地基松軟，產(chǎn)生誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的可能性。

3.3 排土場平臺坡度分析

排土場平臺坡度在一定程度上可以反映溝蝕的強度。當(dāng)土壤容重一定時，坡度越大其形成地表徑流的可能性加大，從而增強溝蝕能力。通過對安太堡排土場試驗可知，排土場平臺徑流模數(shù)13.93萬m3/(km2·a)，約是邊坡徑流模數(shù)的3倍；徑流小區(qū)試驗進一步表明，雖然排土場邊坡徑流模數(shù)只有平臺徑流模數(shù)的1/3，但其溝蝕模數(shù)約是平臺的11倍，達(dá)27 529.97 t/(km2·a)[5]，進一步說明坡度對溝蝕模數(shù)的影響。研究區(qū)排土場坡度變化見圖5。由圖可知，該研究區(qū)平均坡度2°～3°，在排土場沿坡長80 m處坡度出現(xiàn)最大值，而由圖3，圖4A可知排土場在該點處的溝蝕模數(shù)有較大的增幅且土壤容重較大，因此在80 m處坡度加速了地表徑流的形成，增強溝蝕能力。

圖5排土場平臺坡度

4 土壤侵蝕防治措施

4.1 減小排土場平臺匯流面積

研究結(jié)果表明，排土場平臺匯流面積的大小在土壤侵蝕程度上起到了關(guān)鍵性作用，因此，減小平臺匯流面積在保護土地資源、減少水土流失過程中至關(guān)重要。主要措施有：(1) 在土地平整過程中，進行畦狀整地，將大面積連片的平臺規(guī)劃為單一獨立的畦田，一方面可以減少平臺匯流面積，另一方面可以留住雨水，起到保水的效果；(2) 對于寬度較窄、坡長較長的平臺，可以分段進行平整，減小坡長，降低匯流面積；(3) 對坡度較大的平臺，結(jié)合“坡改梯田”的做法，降低平臺表面坡度，減小地表徑流。

4.2 增大地表水分入滲能力

排土場平臺的土壤侵蝕與地表徑流密切相關(guān)，徑流是造成水土流失的主要因素。因此，在排土場土地平整過程中，需要充分考慮土壤的入滲能力。一方面可以采用“堆狀地面”[16]進行排土場覆土，在增加土壤粗糙度的同時，由于土壤未被壓實，土質(zhì)松軟，具有較好的水分入滲能力；另一方面，對已經(jīng)壓實的排土場平臺，對土壤表層進行翻耕，其翻耕深度不低于40 cm，降低土壤容重，確保土壤表層和整個土體都具有較強的水分入滲能力，降低徑流系數(shù)。

4.3 增加植被覆蓋度

植被覆蓋對控制水土流失的效果顯著，已有不少的專家和學(xué)者對此進行了研究。白中科等[6]研究了排土場土壤容重、地表物質(zhì)組成、坡位與水土流失及植被恢復(fù)的關(guān)系，其中明確指出了植被恢復(fù)有利于地表土壤容重恢復(fù)到可利用狀態(tài)；同時，增加植被覆蓋度，對保護土地資源，降低水土流失起到了顯著作用。另一方面，土壤侵蝕的開始源自于雨水的擊濺侵蝕，因此可適當(dāng)增加地表物質(zhì)覆蓋，比如植物秸稈等，在護土保水的同時，給土壤提供有機物質(zhì)增強土壤肥力。

5 結(jié)論與討論

5.1 討 論

本研究所有數(shù)據(jù)均是實地測量所得，溝蝕模數(shù)與自然地貌相比高出很多，在相當(dāng)程度上反映了排土場平臺未及時進行復(fù)墾所造成的水土流失的嚴(yán)重性，且不包含面蝕，同時總結(jié)提出了防治平臺土壤侵蝕的主要措施，研究成果可為研究排土場侵蝕程度提供數(shù)據(jù)參考，同時也為排土場平臺復(fù)墾和水土流失治理措施的選擇提供了依據(jù)。通過本次研究不僅讓人反思，黃土高原溝壑縱橫的地貌是經(jīng)歷了千百年演變形成的，對于大型人工堆墊地貌排土場，雖然目前沒有表現(xiàn)出將會演變成溝壑縱橫地貌的趨勢，但對其不采用合理的復(fù)墾和管護措施，防止水土流失擴大化，那么排土場是否也可能演變成溝壑縱橫的地形地貌。本次研究實地采樣方法簡單傳統(tǒng)，但工作量大，不適用于大面積、大區(qū)域地表現(xiàn)出土壤侵蝕狀況，因此在未來研究整個區(qū)域的排土場水土流失，使其在區(qū)域上具有代表性，應(yīng)探尋其他更有利的方法。

5.2 結(jié) 論

本文通過實地調(diào)查采樣研究了黃土區(qū)大型排土場平臺的水力侵蝕情況，得出如下結(jié)論：(1) 研究區(qū)排土場平臺因溝蝕造成的土地資源流失非常嚴(yán)重，整體溝蝕模數(shù)相當(dāng)于自然地貌土壤侵蝕模數(shù)的7倍，而受外來平臺匯水的影響，使平臺溝蝕模數(shù)由相當(dāng)于自然地貌土壤侵蝕模數(shù)的2.6倍增大到了20.3倍，匯水面的大小直接反映了土壤侵蝕的程度高低；(2) 排土場平臺表層土壤容重較大，在進行機械土地平整過程中，地表土層深度40 cm以內(nèi)的土體壓實程度較高，且不利于自然恢復(fù)；(3) 排土場平臺坡度和坡長在一定程度上可以反映土壤侵蝕的大小，因此在平整過程中要充分考慮平臺的坡度和坡長因素；(4) 通過研究表明，排土場復(fù)墾對水土流失的防治需要工程措施和生物措施相結(jié)合，前者是短期護土保水措施，后者是長治久安之計。

[1] 周偉,白中科,袁春,等.東露天煤礦區(qū)采礦對土地利用和土壤侵蝕的影響預(yù)測[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2007,23(3):55-60.

[2] Renard G R, Foster G R, Weesies G A, et al. RUSLE revised universal soil loss equation. Journal of Soil and Water Conservation, 1991,46(1):30-33.

[3] Wischmeier W H, Smith D D. Predicting rainfall erosion losses:A guide to conservation planning[R].U. S. Dep. Ag-ic., USDA Handbook No.1537, Washington D C,1978.

[4] 蔡強國,劉紀(jì)根,劉前進.岔巴溝流域次暴雨產(chǎn)沙統(tǒng)計模型[J].地理研究,2004,23(4):433-439.

[5] 馬銳,韓武波,白中科.黃土區(qū)大型露天礦排土場水土流失致災(zāi)因子的確定:以安太堡露天煤礦南排土場為例[J].能源環(huán)境保護,2006,20(2):50-53.

[6] 白中科,胡振華,王治國.露天礦排土場人為加速侵蝕及分類研究[J].土壤侵蝕與水土保持學(xué)報,1998,4(1):34-40.

[7] 白中科,王治國,趙景逵,等.安太堡露天煤礦水土流失特征與控制[J].煤炭學(xué)報,1997,22(5):96-101.

[8] 安太堡露天煤礦土地復(fù)墾協(xié)作組.黃土高原地區(qū)露天煤礦土地復(fù)墾研究論文集(第一集)[M].北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社,1995.

[9] 姚文波.硬化地面與黃土高原水土流失[J].地理研究,2007,26(6):1097-1108.

[10] 韓武波,馬銳,白中科,等.黃土區(qū)大型露天礦排土場水土流失評價[J].煤炭學(xué)報,2004,29(4):400-404.

[11] 張建宇,塔娜.依蘭煤礦南排土場水土流失防治分析[J].水利科技與經(jīng)濟,2014,20(6):91-94.

[12] 田大平,張世雄,陳聯(lián)喬,等.安太堡露天礦區(qū)生態(tài)風(fēng)險分析[J].露天采礦技術(shù),2007,(5):62-64.

[13] 高雅,陸兆華,魏振寬,等.露天煤礦區(qū)生態(tài)風(fēng)險受體分析:以內(nèi)蒙古平莊西露天煤礦為例[J].生態(tài)學(xué)報,2014,34(11):2844-2854.

[14] 樊文華,白中科,李慧峰,等.復(fù)墾土壤重金屬污染潛在生態(tài)風(fēng)險評價[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2011,27(1):348-354.

[15] 葛元英,崔旭,白中科.露天煤礦復(fù)墾土壤重金屬污染及生態(tài)風(fēng)險評價:以平朔安太堡露天礦區(qū)為例[J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2008,28(1):85-88.

[16] 張丹丹,潘德成.露天煤礦排土場植被控制水土流失典型模式評述[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2009,28(S2):243-244.

[17] 劉瑞順,王文龍,廖超英,等.露天煤礦排土場邊坡防護措施減水減沙效益分析[J].西北林學(xué)院學(xué)報,2014,29(4):59-64.論文集(第一集)[C].北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社,1995.

[18] 魏忠義,胡振琪,白中科.露天煤礦排土場平臺“堆狀地面”土壤重構(gòu)方法[J].煤炭學(xué)報,2001,26(1):18-21.

HydraulicErosionCalculationandControlinDumpingSiteofLargeOpencastCoalMineinLoessArea

HU Xingding1, BAI Zhongke2,3, ZHANG Ling2, FAN Xiang2, KOU Xiaorong2, CHEN Xiaohui2

(1.TangshanResearchInstitute,ChinaCoalTechnology&EngineeringGroup,Tangshan,Hebei063012,China; 2.SchoolofLandScienceandTechnology,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China;3.KeyLabofLandConsolidationandRehabilitation,MinistryofLandandResources,Beijing100035,China)

This paper describes the hydraulic erosion of the dumping site without reclamation that estimates the soil erosion amount on the spatial distribution of catchment area, soil bulk density, slope, and slope length for Antaibao opencast coal mine in loess area. Through on-the-spot sampling and data analysis based on statistical analysis platform, the gully erosion amount was calculated, and the relationship between soil erosion modulus with platform catchment area, soil bulk density, slope, and slope length were analyzed. The direct economic losses caused by water erosion in the study area was estimated, and prevention and control measures of dumping site reclamation and soil erosion were proposed. Some conclusions can be found as follows. (1)The hydraulic erosion is serious, and the total erosion modulus in study area is 6.8 times of natural area. (2) Dumping site platform surface soil is compacted and soil compaction within 40 cm is most serious, the deeper soil is relatively loose. (3) To a certain extent, dumping site platform slope and slope length can reflect the soil erosion degree which should be considered in the prevention and control measures of water loss and soil erosion. The results show that measures for reducing catchment area of platform, increasing the vegetation coverage and surface water infiltration capacity should be adopted with respect to dumping site reclamation and soil erosion prevention.

loess area； large opencast coal mine； dumping site； hydraulic erosion； water and soil erosion； soil erosion； control

2016-09-19

：2017-03-12

國家重點研發(fā)計劃項目“大型煤電基地土地整治關(guān)鍵技術(shù)”(2016YFC0501105)

胡興定(1992—),男,湖南張家界人,碩士,研究方向：土地整治與生態(tài)恢復(fù)。E-mail:huxingding1992@126.com

白中科(1963—),男,山西運城人,博士,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事土地整理復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)、環(huán)境影響評價研究工作。E-mail:Baizk@cugb.edu.cn

S157

：A

：1005-3409(2017)05-0021-06