有色金屬礦山水土流失監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)研究

劉 佳，賀 堯

(湖南有色冶金勞動保護(hù)研究院，湖南長沙 410014)

我國對開發(fā)建設(shè)造成的水土流失及其危害認(rèn)識較早，但將其納入水土流失監(jiān)測，還是近十幾年的事情。早在上世紀(jì)50～60年代，我國水土保持專家便開始研究經(jīng)濟(jì)活動造成水土流失問題［1］，70年代朱顯漠院士多次大聲疾呼控制人為侵蝕［2］;80年代后，工礦廢棄地的改造，荒漠化及退化土地的判別與恢復(fù)的相關(guān)研究逐步深入，采礦活動不僅占用了大量的土地資源，而且廢棄物的排放和堆存也帶來了一系列的環(huán)境問題，如土地退化致使農(nóng)作物減產(chǎn)。采礦活動對土地的侵占和對生態(tài)環(huán)境的污染進(jìn)而制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展并危害人們的健康。有色金屬礦產(chǎn)資源是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。礦產(chǎn)資源的大規(guī)模開發(fā)利用，一方面為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供了資源保障，另一方面又大大改變了礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量循環(huán)，產(chǎn)生了嚴(yán)重的生態(tài)破壞和環(huán)境污染。

1 有色金屬礦山水土流失監(jiān)測概況

根據(jù)水土保持法律法規(guī)的規(guī)定和要求，須對礦山開采過程中造成的水土流失采取切實(shí)可行的防治措施，同時還需開展從施工準(zhǔn)備、建設(shè)實(shí)施、竣工投產(chǎn)運(yùn)行全過程的水土流失監(jiān)測。通過水土流失監(jiān)測，可以摸清礦區(qū)原生水土流失狀況，清查建設(shè)過程中的水土流失類型、強(qiáng)度和危害，及時掌握水土流失發(fā)生發(fā)展的變化趨勢［3，4］，檢驗(yàn)水土保持措施的防護(hù)效果，并通過向設(shè)計單位反饋監(jiān)測結(jié)果來調(diào)整治理方式措施，有效減少水土流失。

由于礦山類開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測具有一定的特殊性及復(fù)雜性，本研究以湖南某有色金屬礦山為例，研究其水土流失監(jiān)測的監(jiān)測對象和重點(diǎn)內(nèi)容，經(jīng)調(diào)查監(jiān)測及地面監(jiān)測，設(shè)立臨時觀測場、觀測點(diǎn)等，以研究監(jiān)測點(diǎn)的具體布置位置為目的，根據(jù)監(jiān)測分區(qū)的各樣本的實(shí)際情況(包括自然條件、工程施工、監(jiān)測對象的分布、水土流失情況等)，對監(jiān)測點(diǎn)布置的原則、方法和所要考慮的問題進(jìn)行分析。將監(jiān)測樣本單元同監(jiān)測點(diǎn)結(jié)合起來，即監(jiān)測點(diǎn)只需要反映監(jiān)測樣本單元的情況，這就大大減低了監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)的難度，提高了監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)的針對性［5］。

2 水土流失監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)實(shí)例分析

選取湖南某有色金屬礦山作為實(shí)例，對其水土流失監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)進(jìn)行分析，該礦區(qū)過去主要開采鉛鋅礦，現(xiàn)鉛鋅礦資源已開采殆盡，現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)能力為500 t/d，經(jīng)生產(chǎn)勘探后發(fā)現(xiàn)了鉬鉍鎢多金屬礦床，可接替已形成采選系統(tǒng)的鉛鋅礦區(qū)。在項(xiàng)目的建設(shè)過程中，基建期和生產(chǎn)運(yùn)行期都存在水土流失的情況?；ㄊ┕r期主要的水土流失發(fā)生在廢石場、基礎(chǔ)開挖和管線沿線開挖等，在生產(chǎn)運(yùn)行期的水土流失主要發(fā)生在尾礦庫灘面上［6］。通過對項(xiàng)目區(qū)進(jìn)行水土流失監(jiān)測，及時掌握項(xiàng)目區(qū)水土流失發(fā)生的時段、強(qiáng)度和空間分布等情況，了解水土保持措施的防治效果，及時發(fā)現(xiàn)問題以便采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施，確保各項(xiàng)水土保持措施能正常發(fā)揮作用，最大限度地減少水土流失。

2.1 自然環(huán)境及水土流失現(xiàn)狀

該礦區(qū)屬低山丘陵地貌，海拔標(biāo)高450～780 m，總體地勢西部高，東部低;區(qū)內(nèi)巖性有灰?guī)r及花崗巖，花崗巖、灰?guī)r巖石較完整，而接近地表，風(fēng)化裂隙較多，巖石不完整;礦體范圍無大的地表水體，南部外圍有一小溪，大氣降水的變化是影響礦山補(bǔ)、徑、排的主要因素;本區(qū)屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)性氣候區(qū)，全年較溫暖，據(jù)當(dāng)?shù)貧庀缶?952年～2006年的氣象資料統(tǒng)計，年平均氣溫17.8℃，年平均降水量介于2 252.6～901.6 mm之間，多年平均降水量為1 466.8 mm，歷年月最大降水量584.55 mm，10 a一遇最大1 h暴雨強(qiáng)度為68.5 mm，年平均蒸發(fā)量1 537 mm，無霜期290 d，年內(nèi)最多風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，多年平均風(fēng)速為1.4 m/s，瞬時最大風(fēng)速18 m/s。

近些年來，項(xiàng)目建設(shè)單位高度重視對水土流失的治理，同時也借鑒積累了一定的保持水土經(jīng)驗(yàn)，主要采用攔擋、排水、護(hù)坡、土地整治等工程措施及造林種草、臨時攔擋等植物措施和臨時工程措施來防治水土流失的發(fā)生，水土保持監(jiān)測的主要任務(wù)是對開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目在生產(chǎn)建設(shè)期和運(yùn)行初期的水土流失及其防治效果進(jìn)行監(jiān)測。通過設(shè)立臨時觀測場、觀測點(diǎn)等，對本工程項(xiàng)目區(qū)的水土流失量進(jìn)行地面監(jiān)測和調(diào)查監(jiān)測，掌握建設(shè)生產(chǎn)過程中水土流失發(fā)生的時段、強(qiáng)度等情況，及時采取相應(yīng)的防控措施并觀測水土保持措施實(shí)施的效果。

2.2 重點(diǎn)監(jiān)測內(nèi)容及監(jiān)測對象

該礦山水土保持監(jiān)測的重點(diǎn)內(nèi)容包括:

1.工程水土保持方案落實(shí)情況。

2.尾礦庫使用及其安全要求落實(shí)情況。

3.選礦廠等基礎(chǔ)建設(shè)擾動土地及植被占壓情況。

4.水土保持措施(含臨時防護(hù)措施)實(shí)施狀況。

5.水土保持措施效益發(fā)揮等。

根據(jù)工程水土流失預(yù)測結(jié)果，結(jié)合項(xiàng)目建設(shè)和重點(diǎn)防治區(qū)域的劃分以及水土流失特點(diǎn)，確定該項(xiàng)目水土保持監(jiān)測的重點(diǎn)對象為:選礦廠、尾礦庫及尾砂輸送區(qū)以及廢石場的廢石堆放情況及表土堆放情況等。

1.選礦廠:主要為選礦廠施工過程表土剝離及臨時堆土、挖填邊坡等造成的水土流失量、對周邊影響及恢復(fù)期的水土保持效果。

2.尾礦庫及尾砂輸送區(qū):主要指尾礦庫及輸砂管線等在施工建設(shè)中開挖表土及臨時堆土及尾礦庫運(yùn)行期對周邊環(huán)境的影響。

3.廢石場防治區(qū):棄土廢石量、渣體穩(wěn)定性、水土流失面積、流失量、侵蝕程度的變化及水土流失治理情況。

2.3 監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

該礦山的水土流失監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)主要是以先期礦山的水土保持方案為主要依據(jù)，根據(jù)技術(shù)人員對工程施工區(qū)域進(jìn)行實(shí)地考察最終確定監(jiān)測點(diǎn)位置。監(jiān)測點(diǎn)布局根據(jù)監(jiān)測內(nèi)容設(shè)置，監(jiān)測點(diǎn)包括固定監(jiān)測點(diǎn)和抽樣調(diào)查監(jiān)測點(diǎn)(臨時監(jiān)測點(diǎn))。監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)要考慮的因素主要為以下3個方面。

2.3.1 水土流失因子監(jiān)測布點(diǎn)

1.調(diào)查監(jiān)測。對于項(xiàng)目建設(shè)區(qū)地形、地貌和植被的擾動變化，建設(shè)項(xiàng)目占地面積、擾動地表面積，挖方、填方數(shù)量及面積，主要采取調(diào)查的方式進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測范圍包括項(xiàng)目建設(shè)施工區(qū)所有水土流失防治責(zé)任范圍。按照監(jiān)測分區(qū)的劃分，每個監(jiān)測分區(qū)至少設(shè)置1個地形、地貌和植被的擾動變化調(diào)查監(jiān)測點(diǎn)。其中選礦廠、尾礦庫及尾砂輸送區(qū)、廢石場等監(jiān)測區(qū)可視具體情況增加監(jiān)測點(diǎn)。

2.地面觀測。初步確定在選礦廠、尾礦庫及尾砂輸送區(qū)、廢石場、運(yùn)輸?shù)缆返却笮痛笈R工程設(shè)置地面觀測點(diǎn)，具體位置根據(jù)實(shí)地調(diào)查結(jié)果確定。

2.3.2 水土流失狀況監(jiān)測布點(diǎn)

1.調(diào)查監(jiān)測。工程建設(shè)區(qū)水土流失面積變化情況，以及項(xiàng)目建設(shè)對下游和周邊地區(qū)造成的危害，擬通過對項(xiàng)目區(qū)各個分區(qū)進(jìn)行調(diào)查(或抽查，如果有必要還適當(dāng)安排測量調(diào)查工作)。重力侵蝕觀測設(shè)調(diào)查監(jiān)測點(diǎn)。

2.地面觀測。對于工程建設(shè)區(qū)擾動地表、棄渣等施工活動引起的水土流失面積、數(shù)量、變化情況以及危害進(jìn)行定點(diǎn)監(jiān)測，主要布設(shè)在選礦廠、尾礦庫及尾砂輸送區(qū)、廢石場、運(yùn)輸?shù)缆返却笮痛笈R工程區(qū)域，監(jiān)測點(diǎn)位根據(jù)實(shí)地調(diào)查后確定。

2.3.3 水土流失防治效果監(jiān)測布點(diǎn)

1.地面觀測。擬對以選礦廠、尾礦庫及尾砂輸送區(qū)、廢石場為主進(jìn)行抽樣調(diào)查水土保持設(shè)施質(zhì)量和運(yùn)行情況，調(diào)查內(nèi)容包括擋墻、護(hù)面工程、截排水溝、沉砂池以及植物措施防治效果等。

2.調(diào)查監(jiān)測。結(jié)合水土流失因子監(jiān)測點(diǎn)、水土流失狀況監(jiān)測點(diǎn)布置，以林草生長發(fā)育狀況為主要監(jiān)測內(nèi)容。

2.3.4 項(xiàng)目監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

該工程擬布設(shè)9個監(jiān)測點(diǎn)，各區(qū)域監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量及布設(shè)部位見表1。

表1 監(jiān)測點(diǎn)位布設(shè)表

3 有色金屬礦山水土流失監(jiān)測布局遇到的問題及建議

3.1 存在的問題

1.主觀判斷較多，缺乏相應(yīng)的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。目前，針對有色金屬礦山水土流失監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)還是基于水土流失分區(qū)進(jìn)行劃分的，還應(yīng)進(jìn)一步以監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行劃分，需要對工程區(qū)地形地貌類型、水土流失類型區(qū)、項(xiàng)目功能分區(qū)等多種因子進(jìn)行分析，并選擇某個因子作為主要劃分依據(jù)。但是，目前在因子選擇時，缺乏統(tǒng)一、有針對性的監(jiān)測區(qū)和層次劃分準(zhǔn)則，劃分依據(jù)的選擇主要依靠經(jīng)驗(yàn)來判斷。其次，目前監(jiān)測樣本單元尺度的選取過程中，還是只能通過主觀的判斷確定，是一種依靠經(jīng)驗(yàn)判斷方式，因此帶有很多的主觀因素，不利于監(jiān)測工作的開展，減低了其科學(xué)性。

2.由監(jiān)測時段不同產(chǎn)生的誤差尚待解決。由于礦山類屬于建設(shè)生產(chǎn)類項(xiàng)目，普遍項(xiàng)目建設(shè)周期較長，各種工程措施按步驟以工程進(jìn)度有序地進(jìn)行，所以對不同對象的監(jiān)測存在時間上的差異，因此受氣象等條件的影響，不可避免各監(jiān)測數(shù)據(jù)之間存在差異性，影響其最終目標(biāo)值的精度。在建設(shè)項(xiàng)目中大量存在的臨時性監(jiān)測對象受時間序列的影響尤為突出，例如同一項(xiàng)目、同一類監(jiān)測對象在雨季的監(jiān)測數(shù)據(jù)要遠(yuǎn)高于旱季。

3.2 建議

本研究針對有色金屬礦山水土流失監(jiān)測點(diǎn)布局進(jìn)行了初步探討，針對目前有色金屬礦山監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)存在的問題提出以下幾點(diǎn)建議:

1.推廣調(diào)查監(jiān)測與地面監(jiān)測相結(jié)合的監(jiān)測方法。由于有色金屬礦山項(xiàng)目面積大，地形復(fù)雜，應(yīng)盡快將調(diào)查監(jiān)測與地面監(jiān)測相結(jié)合推廣到水土流失監(jiān)測的實(shí)踐中去，使其服務(wù)于有色金屬礦山項(xiàng)目水土流失監(jiān)測設(shè)計、管理、監(jiān)測等方面，并在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。完善抽樣調(diào)查在水土流失監(jiān)測工作應(yīng)用，使其更好地發(fā)揮能動作用，為進(jìn)行水土流失監(jiān)測的管理機(jī)構(gòu)和監(jiān)測單位服務(wù)。

2.加強(qiáng)水土流失監(jiān)測技術(shù)手段和方法的研究。限于目前有色金屬礦山項(xiàng)目水土流失監(jiān)測方法和技術(shù)的可操作性和實(shí)用性不高，本研究中對項(xiàng)目調(diào)查的應(yīng)用與水土流失監(jiān)測各種假設(shè)都是建立在監(jiān)測數(shù)據(jù)是理想的，監(jiān)測數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確的，可以反映監(jiān)測點(diǎn)附近的水土流失狀況的基礎(chǔ)上。所以建議在今后的工作中，積極探索新的監(jiān)測方法和技術(shù)，并逐步補(bǔ)充和完善監(jiān)測布局方法，為開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失監(jiān)測實(shí)施提供可靠技術(shù)和數(shù)據(jù)的支持。

3.建立水土流失監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)積累，建立完善和系統(tǒng)的水土流失監(jiān)測布局方法，建立開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失監(jiān)測數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，收集水土流失監(jiān)測數(shù)據(jù)資料，更新和完善監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理。挖掘已有監(jiān)測數(shù)據(jù)，開發(fā)具有實(shí)用性的水土流失監(jiān)測布局與監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)的方法，并以此開展開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失監(jiān)測模式研究，以便更好的為有色金屬礦山項(xiàng)目水土保持工作服務(wù)。

［1］ 郭索彥，姜德文，趙永軍，等.建設(shè)項(xiàng)目水土流失現(xiàn)狀與綜合治理對策［J］. 中國水土保持科學(xué)，2008，6(l):51－56.

［2］ 朱顯漠.黃土高原綜合治理［J］.水土保持學(xué)報，1998，6(2);1－7.

［3］ 劉偉常.保持水土利國利民［J］.水土保持研究，1997，(l):2－6.

［4］ 郭宏忠，丁婭莉.開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測評價指標(biāo)體系研究［J］. 水土保持研究，2006，13(4):247－249，252.

［5］ 郭索彥，李智廣.新技術(shù)在我國水土保持監(jiān)測工作中的應(yīng)用［J］. 中國水利，2006，(12):24－27.

［6］ 趙景逵.礦區(qū)土地復(fù)墾技術(shù)與管理［M］.北京:農(nóng)業(yè)出版社，1993.68－69.