礦區(qū)水土保持研究進展

王靜杰

（山西省水土保持科學(xué)研究所）

礦區(qū)水土保持研究進展

王靜杰

（山西省水土保持科學(xué)研究所）

隨著礦產(chǎn)資源的開發(fā)，所造成的生態(tài)地質(zhì)災(zāi)害亦在不斷加劇，加強礦區(qū)的生態(tài)恢復(fù)治理，預(yù)防造成的人為水土流失必要而緊迫。通過收集大量資料，綜述了礦區(qū)建設(shè)生產(chǎn)對土壤環(huán)境、水環(huán)境的影響以及水土流失防治措施研究進展，展望了礦區(qū)水土保持前景。

水土流失 綜合治理 土壤環(huán)境 水環(huán)境 礦區(qū)建設(shè)與生產(chǎn)

礦產(chǎn)資源賦存于地下，是人們生產(chǎn)生活的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，對社會經(jīng)濟發(fā)展有著不可替代的作用。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，對礦產(chǎn)資源的開采需求也在日益加大，所造成的生態(tài)地質(zhì)災(zāi)害亦在不斷加劇。如不合理的粗放式采礦生產(chǎn)活動，造成礦區(qū)原有的土地產(chǎn)生運移、重新堆積，使得礦區(qū)地表呈現(xiàn)坍塌、沉陷，從而誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，并且造成深層儲水結(jié)構(gòu)的破壞和地表水的大量滲漏[1-4]。由于礦區(qū)本身在建設(shè)生產(chǎn)過程中對地表與地層的破壞，使得其植物生長不良，植被覆蓋率降低，難以抵抗土壤的侵蝕與搬運。對于礦產(chǎn)資源富集且又十分缺水的山西省來講，長期大規(guī)模的開礦，已使礦區(qū)的水土流失問題越演越烈，舊賬未結(jié)，新賬又填，給不少地區(qū)造成毀滅性的生態(tài)災(zāi)難，嚴(yán)重影響著居民的生活質(zhì)量。近幾十年來，世界各發(fā)達國家均很重視礦藏的過度開采所引發(fā)的礦區(qū)水土流失、土地沉陷問題[5],開展了一系列的科學(xué)研究；國內(nèi)針對礦區(qū)所產(chǎn)生的水土流失與生態(tài)惡化問題，也進行了多方面、多視角的研究探討。

1 礦區(qū)建設(shè)生產(chǎn)對土壤環(huán)境的影響

隨著礦區(qū)的不斷建設(shè)與發(fā)展，必然會使礦區(qū)地表土壤產(chǎn)生松動、位移、坍塌和沉陷，使得土壤原有的特性發(fā)生改變，減弱了抵抗水土流失的能力。谷裕等[6]研究了干旱半干旱煤礦區(qū)土壤含水率的變化，認(rèn)為土壤水分是制約我國干旱半干旱礦區(qū)植被建設(shè)的重要因素，針對當(dāng)前我國在礦區(qū)土壤水分調(diào)控措施方面的研究還不夠完善，提出了今后應(yīng)加強運用統(tǒng)計學(xué)和數(shù)學(xué)模型等相關(guān)方法，加強對礦區(qū)土壤水分時空變異方面的研究探討，并對礦區(qū)土壤水分調(diào)控提出了相關(guān)措施。煤礦開采過程中會產(chǎn)生大量的廢渣，這些廢渣中含有一些有毒有害物質(zhì)，如果不經(jīng)過妥善處理堆放，將會隨降水淋溶而直接進入土壤中，造成土壤重金屬含量升高[7-9]，被重金屬污染的農(nóng)田土壤很難恢復(fù)到原狀，并間接通過食物鏈而對人體健康產(chǎn)生危害[10]。關(guān)于礦區(qū)土壤重金屬的研究，國內(nèi)外均開展了大量的研究。國外學(xué)者Panov et al.[11]、Teixeira et al.[12]和Benhaddya et al.[13]分別針對俄羅斯、巴西和阿爾及利亞礦區(qū)土壤中的重金屬含量展開研究，結(jié)果表明礦區(qū)土壤中的Hg、As、Pb、Zn、Ni、Fe 等重金屬的含量嚴(yán)重超標(biāo)。我國學(xué)者崔龍鵬等[14]、楊建等[15]、張連科等[16]、劉碩等[17]分別針對淮南礦區(qū)、河南焦作礦區(qū)、包頭某鋁廠、龍口煤礦區(qū)的土壤重金屬進行研究，結(jié)果表明礦區(qū)土壤重金屬污染濃度較高，并具有明顯的時空分布特征。

2 礦區(qū)建設(shè)生產(chǎn)對水環(huán)境的影響

礦區(qū)的開發(fā)和周圍的環(huán)境緊密相關(guān)，不僅會造成局部土壤的重金屬污染，且會對礦區(qū)及周圍的地表水、地下水環(huán)境造成深遠的影響。歐美等發(fā)達國家，對礦區(qū)水環(huán)境的研究已有久遠的歷史。我國對礦區(qū)水環(huán)境的研究相對較晚，但經(jīng)過深入研究，也取得了一定的成果。葛亮濤等[18]系統(tǒng)研究了我國煤礦的水文地質(zhì)環(huán)境，對各種水文地質(zhì)條件下煤炭的安全開采和地下水資源的保護提出了合理建議。張金海[19]、樊燕[20]、李玉山[21]等深入研究了礦山開采對地表及地下水環(huán)境的影響程度和范圍，并提出了較為系統(tǒng)的評價礦區(qū)水環(huán)境的指標(biāo)體系，對治理礦區(qū)水環(huán)境也提出了一些行之有效的辦法和措施。牛仁亮等[22]和王雙明等[23]分別對山西采煤和榆神礦區(qū)開采對水資源的影響進行了調(diào)查，并對水資源的保護提出了合理對策。

3 礦區(qū)水土流失治理措施

3.1 植物措施

礦區(qū)建設(shè)與生產(chǎn)，不可避免的會造成擾動地表，破壞生態(tài)植被與水土保持設(shè)施。為了有效恢復(fù)礦區(qū)植被，應(yīng)選擇根蘗性強、生長能力較旺盛的植物，積極開展植樹造林與種草等措施，恢復(fù)、優(yōu)化當(dāng)?shù)氐闹脖?。對于那些因礦產(chǎn)開采而造成的棄土棄渣，應(yīng)根據(jù)具體情況，對其渣體經(jīng)土地平整后，在其上進行不同厚度的覆土，再在覆土上面栽植樹木或種草[24]。對于棄渣，應(yīng)選擇合理的地方進行集中儲存，并在其周圍修建擋墻，棄渣結(jié)束后盡可能利用其覆土種植植物。種植植物恢復(fù)植被，對于治理礦區(qū)的水土流失、改造生態(tài)環(huán)境有著深遠意義，是建設(shè)清潔生產(chǎn)礦區(qū)、生態(tài)文明礦區(qū)的重要舉措。

3.2 工程措施

礦區(qū)水土流失治理的工程措施，主要包括攔渣工程、護坡工程和截排水工程。對于因開采礦山而造成的棄土、棄石、棄渣等固體廢棄物，根據(jù)不同的堆放位置，常用的攔渣工程有攔渣壩、攔渣堤和擋渣墻等，為了預(yù)防重金屬污染，在堆渣前還要進行底部防水處理。對于開礦所形成的陡立面，為防止塌方影響建設(shè)與生產(chǎn)，在削坡開級的基礎(chǔ)上，常采用干砌石或漿砌石護坡，并完善其坡面排水系統(tǒng)。截排水工程是預(yù)防礦區(qū)水患的重要工程，主要布設(shè)于礦區(qū)周邊、棄渣場周邊和礦區(qū)道路兩側(cè)，包括截洪溝、排水溝、蓄水池、沉砂池等，通過配套完善地下管網(wǎng)，將積水有效排出礦區(qū)。為了防止排水沖刷，在出水口還常建有跌水、挑流、海曼等消能工程。

3.3 管理措施

除植物措施和工程措施外，礦區(qū)水土流失防治的其他措施主要為管理措施。在管理上，水土保持監(jiān)督管理工作者，依照相應(yīng)的法律法規(guī)和規(guī)范性文件，首先加強對礦區(qū)開發(fā)企業(yè)環(huán)境保護部門的監(jiān)督和管理，對于不遵守法律法規(guī)、發(fā)現(xiàn)問題不聞不問等行為提出警告，并限期整改；對于整改不力、說服教育不能湊效的企業(yè)，提出嚴(yán)厲的經(jīng)濟處罰；對于造成重大生態(tài)災(zāi)難的企業(yè)，通過法律訴訟由直接責(zé)任者承擔(dān)刑事責(zé)任。為了加強水土保持監(jiān)督管理，應(yīng)大力宣傳水土保持法律法規(guī)，使企業(yè)和當(dāng)?shù)鼐用穸寄茏杂X的遵守，避免不合理開采礦山。同時，應(yīng)用RS、GIS、GPS等現(xiàn)代高新技術(shù)，加強對礦區(qū)水土流失的預(yù)報預(yù)警，使企業(yè)可以及時地發(fā)現(xiàn)、解決出現(xiàn)的問題。

4 前景展望

地下礦藏是大自然賦予人類的共同財富，開發(fā)礦產(chǎn)是推動經(jīng)濟發(fā)展與社會進步的重要舉措。由于礦產(chǎn)資源開采會對礦區(qū)的土壤和水環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的負(fù)面影響，且這種影響是長期的，故對礦區(qū)的水土流失生態(tài)治理任重而道遠。我們應(yīng)根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的需要，科學(xué)評估所開發(fā)礦區(qū)的礦產(chǎn)儲量，按照供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革的要求，采取合理的措施避免過度開采。同時，根據(jù)礦區(qū)的自然地理特點與開礦造成的水土流失生態(tài)危害，采用植物、工程和管理相配套的措施體系，有效防治礦區(qū)的人為水土流失，推進社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)。

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1008-0120（2017）03-0005-02

2017-07-06

王靜杰（1970-）：男，工程師，規(guī)劃設(shè)計室副主任；通訊地址：太原市郝家溝街99號匯隆花園，030013