烏海市礦山復(fù)綠需水量分析

王 平，盧 嶸(內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010010)

烏海市由于礦業(yè)開(kāi)發(fā)導(dǎo)致自然植被嚴(yán)重破壞，使生態(tài)系統(tǒng)失去平衡，草原退化、土地沙化等現(xiàn)象嚴(yán)重。礦山復(fù)綠工程，是改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要工程。通過(guò)采取工程、生物等措施，對(duì)采礦活動(dòng)引起的礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行綜合治理，使地質(zhì)環(huán)境達(dá)到穩(wěn)定、生態(tài)得到恢復(fù)、景觀得到美化，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，為全市經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)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(fā)量大，冬季寒冷，夏季炎熱，晝夜溫差大，干燥多風(fēng)。據(jù)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(fā)量達(dá)3 206 mm(20 cm蒸發(fā)皿觀測(cè)值)，其中5～8月的蒸發(fā)量占全年的61%，最大蒸發(fā)量多出現(xiàn)在6月份。多年平均氣溫9.7℃，氣溫年際變化不大，年內(nèi)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(dá)72.8℃，夏季各月平均氣溫在18℃以上。大風(fēng)和風(fēng)沙時(shí)有發(fā)生，歷年最大風(fēng)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(qū)而過(guò)，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(biāo)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(zhì)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(nèi)蒙高原西南部，鄂爾多斯高原西北部的黃河之濱，地勢(shì)東南高，西北低，由東南向西北傾斜。山區(qū)海拔高程1 450～2 149 m，黃河沖洪積平原地勢(shì)平坦，海拔高程為1 060～1 090 m，坡度在1‰～2‰。根據(jù)形態(tài)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(fēng)積沙地、波狀高原7種地貌形態(tài)。

2 主要礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題

2.1 礦山開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀 根據(jù)《內(nèi)蒙古自治區(qū)烏海市礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理規(guī)劃(2009～2015年)》［1］、《烏海市海勃灣礦區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查報(bào)告》、《烏海市烏達(dá)礦區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查報(bào)告》及“烏海市礦業(yè)權(quán)數(shù)據(jù)庫(kù)”統(tǒng)計(jì)，目前烏海市礦山企業(yè)總數(shù)共計(jì)278家，礦山總面積226.18 km2，其中生產(chǎn)礦山161家，閉坑礦山117家。按礦產(chǎn)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(kāi)采方式劃分，地下開(kāi)采39家，露天開(kāi)采236家，地下露天聯(lián)合開(kāi)采3家。

2.2 主要環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題

2.2.1 礦業(yè)開(kāi)發(fā)占用和破壞土地資源［2-3］。根據(jù)《內(nèi)蒙古自治區(qū)烏海市礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理規(guī)劃(2009～2015年)》，烏海市礦山用地面積為226.18 km2，因礦業(yè)開(kāi)發(fā)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(kāi)采。采礦場(chǎng)(工業(yè)場(chǎng)地、排土場(chǎng)地、采區(qū))占用破壞土地3 829.07 hm2，其中煤礦開(kāi)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(kāi)采。固體廢棄物占用破壞土地25.136 hm2、地面塌陷區(qū)占用破壞土地4 980.44 hm2、工業(yè)場(chǎng)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(kāi)采礦山占用及破壞土地面積5 044.576 hm2，露天開(kāi)采礦山占用破壞土地面積3 829.07 hm2。不同礦產(chǎn)類型開(kāi)發(fā)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(yè)開(kāi)發(fā)對(duì)土地資源的占用與破壞，特別是對(duì)地貌景觀的破壞是不能完全恢復(fù)的，由于資源開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度高，露天開(kāi)采比井工開(kāi)采占用破壞土地更加嚴(yán)重。占用破壞土地的資源類型以天然草地為主，表現(xiàn)形式主要是植被破壞，土地喪失使用價(jià)值，導(dǎo)致水土流失、土地沙漠化等其他環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的發(fā)生和發(fā)展。

2.2.2 固體廢棄物對(duì)環(huán)境的污染。礦業(yè)固體廢棄物主要指露天開(kāi)采剝離廢石、土和煤矸石。全市各類礦山固體廢棄物年產(chǎn)出量1 579.668 ×104t，年排放量 1 127.800 8 ×104t，累計(jì)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(jì)積存量5 073.444×104t，其中煤矸石年產(chǎn)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(chǎn)固體廢棄物累計(jì)積存量565.56×104t。礦業(yè)固體廢棄物產(chǎn)出量主要為露采剝離廢石、土和煤矸石。烏海市大部分礦區(qū)的地下水相對(duì)貧乏，大多在開(kāi)采標(biāo)高以上，而且地表水系不發(fā)育，降水量較少，固體廢棄物對(duì)環(huán)境的污染，主要表現(xiàn)為淋濾污染、風(fēng)化揚(yáng)塵與土壤污染。

2.2.3 地面塌陷。烏海市礦山地質(zhì)災(zāi)害主要是煤礦采空區(qū)地面塌陷等。有兩種表現(xiàn)形式:一種呈明顯的地面塌陷區(qū)，由大小、規(guī)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(zhǎng)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(huán)狀地裂縫(延伸長(zhǎng)度20～1 200 m、寬度0.1～0.5 m、深度1.0～3.0 m)。根據(jù)《內(nèi)蒙古自治區(qū)烏海市礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理規(guī)劃(2009～2015年)》，全市煤礦區(qū)發(fā)生地面塌陷災(zāi)害(地裂縫)點(diǎn)15處，其中大型2處、中型7處、小型6處，面積達(dá)4 980.44 hm2;據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，由此造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)6 000萬(wàn)元。

3 烏海市礦山需水量分析

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

3.1.1 千里山礦區(qū)。礦區(qū)位于烏海市海勃灣區(qū)千里山工業(yè)園區(qū)，海拔標(biāo)高1 261～1 452 m，平均標(biāo)高1 387 m，與黃河平均直線距離18 km，平均水位高差321 m。區(qū)內(nèi)共計(jì)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(kāi)采礦種主要為鐵礦、石灰石礦等，礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題為采坑，固體廢棄物占用破壞了大面積土地資源，嚴(yán)重影響到經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)周邊的地貌景觀。區(qū)內(nèi)地表植被不發(fā)育，沙化嚴(yán)重。

3.1.2 摩爾溝礦區(qū)。礦區(qū)位于烏海市海勃灣區(qū)，海拔標(biāo)高1 198～1 684 m，平均標(biāo)高1 350 m，與黃河平均直線距離11 km，平均水位高差284 m。區(qū)內(nèi)共計(jì)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(kāi)采礦種主要為煤礦、鐵礦、石灰石礦等，礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題為采坑、固體廢棄物占用破壞了大面積土地資源，區(qū)內(nèi)地表植被不發(fā)育，沙化嚴(yán)重。

3.1.3 駱駝山礦區(qū)。礦區(qū)位于海勃灣區(qū)及海南區(qū)，海拔標(biāo)高1 275～1 482 m，平均標(biāo)高1 370 m，與黃河平均直線距離13 km，平均水位高差304 m。區(qū)內(nèi)共計(jì)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(kāi)采礦種主要為煤礦、鐵礦、石灰石礦等，礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題為采坑、固體廢棄物占用破壞了大面積土地資源，區(qū)內(nèi)地表植被不發(fā)育，沙化嚴(yán)重。

3.1.4 烏達(dá)礦區(qū)。礦區(qū)位于烏海市烏達(dá)區(qū)，海拔標(biāo)高1 181～1 257 m，平均標(biāo)高1 220 m，與黃河平均直線距離13 km，平均水位高差154 m。區(qū)內(nèi)共計(jì)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(kāi)采礦種主要為煤礦、鐵礦、石灰石礦等，礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題為采坑、固體廢棄物占用破壞了大面積土地資源，區(qū)內(nèi)地表植被不發(fā)育，沙化嚴(yán)重。

3.1.5 老石旦礦區(qū)。礦區(qū)位于烏海市海南區(qū)，海拔標(biāo)高1 154～1 409 m，平均標(biāo)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(qū)內(nèi)共計(jì)80家礦山礦區(qū)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(kāi)采礦種主要為煤礦、粘土礦、石灰石礦等，礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題為采坑、固體廢棄物占用破壞了大面積土地資源，區(qū)內(nèi)地表植被不發(fā)育，沙化嚴(yán)重。

3.1.6 公烏素礦區(qū)。礦區(qū)位于烏海市海南區(qū)，海拔標(biāo)高1 206～1 301 m，平均標(biāo)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(qū)內(nèi)共計(jì)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(kāi)采礦種主要為煤礦，礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題為采坑、固體廢棄物占用破壞了大面積土地資源，區(qū)內(nèi)地表植被不發(fā)育，沙化嚴(yán)重。

3.1.7 雀兒溝礦區(qū)。礦區(qū)位于烏海市海南區(qū)，海拔標(biāo)高1 106～1 169 m，平均標(biāo)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(qū)內(nèi)共計(jì)7家礦山礦區(qū)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(kāi)采礦種主要為煤礦、石灰石礦等，礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題為采坑、固體廢棄物占用破壞了大面積土地資源，區(qū)內(nèi)地表植被不發(fā)育，沙化嚴(yán)重。

3.2 礦山復(fù)綠需水量計(jì)算 對(duì)于烏海市荒漠草原區(qū)而言，植被生態(tài)環(huán)境需水量是保證植物正常、健康生長(zhǎng)，同時(shí)能夠抑制土地沙化、鹽堿化，乃至荒漠化發(fā)展所需。根據(jù)《內(nèi)蒙古自治區(qū)行業(yè)用水定額(DB-T385-2009)》，荒漠草原區(qū)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(jù)烏海地區(qū)氣候、土壤、作物需水等情況結(jié)合考慮礦區(qū)植被生態(tài)恢復(fù)為種植樹(shù)木和草地，草地用水定額較高而林地較少的實(shí)際情況，綜合上述因素確定烏海市礦區(qū)生態(tài)最低需水量2 500～3 000 m3/hm2(在節(jié)約用水的條件下，生態(tài)最低需水量相對(duì)較小)。根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境破壞情況，露天礦山對(duì)礦山環(huán)境破壞嚴(yán)重、破壞面積大，井工開(kāi)采礦山對(duì)環(huán)境破壞較小的特點(diǎn)，在計(jì)算生態(tài)恢復(fù)區(qū)域面積時(shí)，露天礦山按礦山面積的100%計(jì)算，井工礦山按礦山面積的40%計(jì)算，不考慮礦區(qū)內(nèi)、外未破壞區(qū)域，各礦山復(fù)綠年需水總量如表1所示，礦山復(fù)綠年需水總量為3704.063 0×104～4 444.875 6 ×104m3。

4 結(jié)論

烏海市主要環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題是礦業(yè)開(kāi)發(fā)占用和破壞土地資源、固體廢棄物對(duì)環(huán)境的污染和地面塌陷三方面，通過(guò)對(duì)各礦山復(fù)綠分區(qū)需水量的計(jì)算分析可知，礦山復(fù)綠年需水總量為3 704.063 0×104～4 444.875 6×104m3，露天開(kāi)采礦山年需水總量為2 758.945×104～3 310.734×104m3，井工開(kāi)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(qū)復(fù)綠年需水總量統(tǒng)計(jì)

［1］劉占敏，王文東，關(guān)鵬.內(nèi)蒙古自治區(qū)烏海市礦山需水分析報(bào)告［R］.內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院，2013.

［2］內(nèi)蒙古自治區(qū)烏海市礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理規(guī)劃(2009-2015年)［Z］.

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