袁家村鐵礦區(qū)土壤流失監(jiān)測成果與分析

李 霞

（山西省水土保持科學(xué)研究所）

據(jù)調(diào)查，袁家村鐵礦采選工程項目區(qū)以水力侵蝕為主，侵蝕形態(tài)主要表現(xiàn)為面蝕和溝蝕，水土流失主要發(fā)生在施工建設(shè)期。由于采礦場、選礦場開挖造成的地面擾動較大，原有地面植被遭到嚴(yán)重破壞，恢復(fù)十分困難，加之尾礦庫、排土場的大量棄土棄渣，受降雨沖刷極易造成水土流失。水土保持監(jiān)測研究從2012年8月開始，到2014年9月結(jié)束，分施工準(zhǔn)備期、施工建設(shè)期、植被恢復(fù)期三個階段開展，現(xiàn)將監(jiān)測情況與監(jiān)測成果作如下綜合分析。

1 研究區(qū)概況與監(jiān)測方法

1.1 研究區(qū)概況

袁家村鐵礦采選工程項目區(qū)地處嵐縣梁家莊鄉(xiāng)，距離嵐縣縣城15 km，鐵礦分布在南北長近6 km、東西寬0.4-1.5 km的范圍內(nèi)，屬太鋼所屬的新建生產(chǎn)類工程，年采選能力2 200萬t。據(jù)資料，工程總占地3 129.53 hm2，其中永久占地3 066.85 hm2。工程建設(shè)期實際挖方量為10 184萬m3，填方量為2 771 萬 m3，棄方量為7 413 萬 m3。

采礦區(qū)地勢西高東低、南高北低，一般海拔高程1 800-2 000 m。項目區(qū)處于土石山區(qū)向黃土丘陵溝壑區(qū)的過渡地帶，采礦場和尾礦庫處于土石山區(qū)，選礦場和排土場處于黃土丘陵溝壑區(qū)，道路穿梭于兩種地貌區(qū)之間。

項目區(qū)水系屬黃河支流汾河水系，氣候?qū)贉貛Т箨懶园敫珊导撅L(fēng)氣候區(qū)。年均氣溫6.9℃，極端最高氣溫36.4℃，極端最低氣溫-30.5℃；年均降水量537.9 mm，多集中在7-9月份，占年降水量的63%，日最大降雨量84.0 mm，1 h最大降雨量43.8 mm；年均風(fēng)速2.4 m/s，最大風(fēng)速20.0 m/s，主導(dǎo)風(fēng)向W。

1.2 監(jiān)測方法

袁家村鐵礦采選工程項目的重點監(jiān)測區(qū)為采礦場、選礦場、排土場、尾礦庫，主要監(jiān)測水土流失量。具體監(jiān)測方法如下：

1.2.1 徑流小區(qū)觀測法

在項目的采礦場和尾礦庫區(qū)，各布設(shè)1處擾動地貌簡易徑流觀測小區(qū)，小區(qū)面積100 m2，規(guī)格為10 m×5 m。在每次降雨產(chǎn)流時，及時觀測集流池水位并取樣。取樣前用直尺量測出集流池內(nèi)的渾水徑流深，每個集流池測3次，取其平均值。然后，將集流池內(nèi)的渾水人工攪勻，利用取樣器在每個集流池中隨機(jī)取3個水樣，每個水樣體積為3 000 ml，取樣后編號記錄，密封存放，在室內(nèi)測定計算每次降雨的徑流量和泥沙量。

1.2.2 插釬測定法

插釬法試驗場地選擇在選礦場、排土場的原地貌處和施工擾動地貌處有代表性的空曠地段，用直徑1.0 cm、長50 cm規(guī)格鋼釬，每個區(qū)設(shè)釬9支，間距為0.5 m×0.5 m。布設(shè)時垂直向下將釬打入地面，上端露出10 cm，編號登記。每次降雨后觀測其離地高度變化，加權(quán)平均后確定土壤侵蝕厚度。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

實驗重復(fù)3次，所用數(shù)據(jù)為3次重復(fù)平均值。數(shù)據(jù)處理使用Excel 2007和SPSS 13.0分析軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 原地貌土壤流失量監(jiān)測分析

采礦場、尾礦庫地處土石山區(qū)，原地貌土壤流失量監(jiān)測成果見表1；選礦場、排土場地處黃土丘陵溝壑區(qū)，原地貌土壤流失量監(jiān)測成果見表2。由表1可知，土石山區(qū)原地貌的年土壤侵蝕模數(shù)在2 100 t/km2左右；由表2可知，黃土丘陵溝壑區(qū)原地貌的年土壤侵蝕模數(shù)在3 500 t/km2左右。土石山區(qū)比黃土丘陵溝壑區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度低的主要原因，是植被覆蓋率不同所致。據(jù)調(diào)查，土石山區(qū)的植被覆蓋率一般在60%以上，以灌木林為主；黃土丘陵溝壑區(qū)植被覆蓋度一般40%-50%，以草本植物為主。

表1 土石山區(qū)原地貌土壤流失量測定成果表

表2 黃土丘陵溝壑區(qū)原地貌土壤流失量測定成果表

2.2 擾動地貌土壤流失量監(jiān)測分析

擾動地貌的土壤流失量監(jiān)測成果見表3和表4。從表3可以看出，土石山區(qū)擾動地貌的年土壤侵蝕模數(shù)為3 314.4 t/km2，比原地貌增大約58%；從表4可以看出，黃土丘陵溝壑區(qū)擾動地貌的年土壤侵蝕模數(shù)為8 500 t/km2左右，比原地貌增大約144%。各種擾動類型中，開挖回填類擾動造成的土壤侵蝕量最大，堆棄擾動次之，占壓擾動相對較小。

2.3 水土保持措施實施后的土壤流失量監(jiān)測分析

水土保持措施實施后的土壤流失量監(jiān)測成果見表5和表6。從表5可以看出，土石山區(qū)水土保持措施實施后的年土壤侵蝕模數(shù)為1 115 t/km2，比擾動地貌降低約66%，比原地貌小約47%；從表6可知，黃土丘陵溝壑區(qū)水土保持措施實施后的年土壤侵蝕模數(shù)為1 225 t/km2，比擾動地貌降低約86%，比原地貌還小約65%。說明水土保持防治成效顯著。

表3 土石山區(qū)擾動地貌土壤流失量測定成果表

表4 黃土丘陵溝壑區(qū)擾動地貌土壤流失量測定成果表

表5 土石山區(qū)治理后的土壤流失量測定成果表

表6 黃土丘陵溝壑區(qū)治理后的土壤流失量測定成果表

3 結(jié)論

3.1 原地貌土壤流失量

監(jiān)測成果表明，袁家村鐵礦采選工程的采礦場、尾礦庫地處土石山區(qū)，原地貌的年土壤侵蝕模數(shù)為2 100 t/km2左右；選礦場、排土場地處黃土丘陵溝壑區(qū)，原地貌的年土壤侵蝕模數(shù)為3 500 t/km2左右。侵蝕程度屬輕度和中度。土石山區(qū)比黃土丘陵溝壑區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度低的主要原因是由于植被覆蓋率高所致。

3.2 擾動地貌土壤流失量

監(jiān)測成果表明，鐵礦土石山區(qū)擾動地貌的年土壤侵蝕模數(shù)為3 314.4 t/km2，比原地貌增大約58%；鐵礦黃土丘陵溝壑區(qū)擾動地貌的年土壤侵蝕模數(shù)為8 500 t/km2左右，比原地貌增大約144%。各種擾動類型中，開挖回填類擾動造成的土壤侵蝕量最大。

3.3 水土保持措施實施后的土壤流失量

監(jiān)測成果表明，鐵礦土石山區(qū)水土保持措施實施后的年土壤侵蝕模數(shù)為1 115 t/km2，比擾動地貌降低約66%，比原地貌還小約47%；鐵礦黃土丘陵溝壑區(qū)水土保持措施實施后的年土壤侵蝕模數(shù)為1 225 t/km2，比擾動地貌降低約86%，比原地貌還小約65%。說明水土保持防治成效顯著。