淺談礦山類開發(fā)建設(shè)項目水土保持監(jiān)測方法

馬雯靜　許嵐　高僖

摘 要：文章通過對紅格釩鈦磁鐵礦北礦區(qū)東礦段一期開采工程建設(shè)及其水土流失特點、危害的分析，結(jié)合礦山工程的特點， 對開展水土保持監(jiān)測的內(nèi)容、監(jiān)測的方法進行了探討，確定了水土保持監(jiān)測的重點。

目前，開發(fā)建設(shè)項目造成的水土流失成為我國水土流失重要來源之一。為準(zhǔn)確掌握和實時監(jiān)控開發(fā)建設(shè)項目水土流失狀況和水土保持措施實施情況，科學(xué)評價水土流失防治效益，水利部相繼頒布了《水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)管理辦法》和《開發(fā)建設(shè)項目水土保持設(shè)施驗收管理辦法》，明確規(guī)定開發(fā)建設(shè)項目應(yīng)實施專項水土保持監(jiān)測工作[1][2]。

礦產(chǎn)類開發(fā)建設(shè)項目，為我國經(jīng)濟發(fā)展注入了活力，但礦產(chǎn)資源的開發(fā)建設(shè)及生產(chǎn)，破壞了原地貌[3]，大量的棄土棄渣堆積形成的礦渣堆積場和裸露、松散的廢棄尾礦堆積體，極易被雨水沖刷，這就加劇了地面的水土流失，一旦發(fā)生壩體泄漏、坍塌，礦砂傾瀉而下，將會造成江河淤塞、農(nóng)田毀壞、交通阻斷、污染環(huán)境的嚴(yán)重后果，會給人民生命財產(chǎn)帶來巨大損失[4]。因此， 為切實遏制人為造成新的水土流失， 保護水土資源，加強礦產(chǎn)資源開發(fā)生產(chǎn)過程中的水土保持動態(tài)監(jiān)測與管理至關(guān)重要[5]。

一、 項目及項目區(qū)概況

紅格釩鈦磁鐵礦北礦區(qū)東礦段一期開采工程位于四川省鹽邊縣新九鄉(xiāng)，為一特大型露天礦山，采場上界長約970m，寬約440m，采場開采地表最高標(biāo)高為1895m，露天底標(biāo)高為1655m，開采深度為240m。工程區(qū)建設(shè)內(nèi)容包括采礦場、排土場、選礦廠、尾礦庫及輔助生產(chǎn)生活設(shè)施。

項目區(qū)所在鹽邊縣屬四川省西南邊緣南亞熱帶干熱河谷氣候區(qū)，具有典型的南亞熱帶半干旱季風(fēng)氣候特點。溫度垂直變化大，年、月氣溫變化小，小氣候復(fù)雜多樣。礦區(qū)平均年降雨量約878.10mm，降雨量年變化大。地貌屬深切割剝蝕中山類型，山地占70%以上。由于境內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，褶皺斷層發(fā)育，并伴有多期巖漿活動，地形破碎，平地很少，山地坡度多在25°～40°之間。

二、工程水土流失特點

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，鹽邊縣紅格釩鈦磁鐵礦北礦區(qū)東礦段一期開采工程范圍以重力侵蝕和水力侵蝕為主，侵蝕的形式主要是溝蝕和面蝕。平均土壤侵蝕模數(shù)為4717t/km2·a。

1.擾動地表點多面廣，影響范圍大

本項目由一期采場、尾礦庫、排土場、礦區(qū)道路、生產(chǎn)生活設(shè)施區(qū)等組成。在各項工程建設(shè)期間，礦山開采、場地平整、棄渣堆放、邊坡及基礎(chǔ)開挖、施工機械碾壓地面等施工活動都不可避免會造成地表大面積的擾動，破壞地表植被降低水土保持功能，開采過程中產(chǎn)生的土石方大量廢棄，極容易受到雨水沖刷產(chǎn)生水土流失。

2.擾動時間長，流失量大

項目屬建設(shè)生產(chǎn)類工程，根據(jù)方案設(shè)計，項目建設(shè)期120個月，擾動時間長，在建設(shè)期及運行期內(nèi)均有大量的土石方開挖、回填，易形成棄土棄渣等松散堆積體，極易產(chǎn)生大量水土流失。

3.土壤侵蝕形式多樣

項目區(qū)建設(shè)期大量的表土剝離破壞了原地表植被，加之施工機械設(shè)備的擾動，旱季極易形成風(fēng)力侵蝕，雨季易產(chǎn)生水力侵蝕，水土流失形式以面蝕、溝蝕為主，局部因施工開挖形成的高陡邊坡可能引起重力侵蝕，形式以崩塌為主。運行期礦山開挖的主要是礦石和廢石，存在輕微面蝕，局部因施工開挖形成的高陡邊坡可能引起重力侵蝕，形式以崩塌為主。

三、水土保持監(jiān)測的內(nèi)容與方法

1.監(jiān)測內(nèi)容

開發(fā)建設(shè)項目水土保持監(jiān)測主要是通過設(shè)立典型觀測斷面、觀測點、觀測基準(zhǔn)等，對項目在生產(chǎn)建設(shè)和運行初期的水土流失情況及防治效果進行監(jiān)測。根據(jù)水利部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水土保持監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》，結(jié)合本工程實際情況確定本項目的監(jiān)測內(nèi)容。

（1）水土流失狀況監(jiān)測。監(jiān)測內(nèi)容包括工程建設(shè)對土地的擾動面積，挖方、填方數(shù)量及占地面積，棄土（石渣）量及占地面積等，各監(jiān)測單元水土流失面積、水土流失程度及其流失量情況，施工地段土地平整、管溝開挖、堆土、路基填筑過程中水土流失強度及流失量的監(jiān)測。

（2）水土流失危害監(jiān)測。包括工程建設(shè)過程中和植被恢復(fù)期的水土流失面積、分布、流失量和水土流失強度變化情況，以及對下游和周邊地區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響，造成的危害情況等。主要是工程建設(shè)在雨季、大風(fēng)揚沙季節(jié)監(jiān)測水土流失程度的發(fā)展和水土流失對河道水體以及對沿河生態(tài)敏感地帶的影響等。

（3）項目區(qū)水土保持防治措施效果監(jiān)測。主要包括水土保持防治措施的數(shù)量和質(zhì)量，林草措施成活率、保存率及覆蓋率，防護工程的穩(wěn)定性、完好程度和運行情況，各項防治措施的攔渣保土效果。

（4）圍繞水土流失防治目標(biāo)內(nèi)容監(jiān)測。為本工程水土保持設(shè)施驗收提供直接的數(shù)據(jù)支持和依據(jù)，監(jiān)測結(jié)果應(yīng)計算出工程的擾動土地治理率、水土流失治理程度、水土流失控制比、攔渣率、植被恢復(fù)系數(shù)和植被覆蓋率6項防治目標(biāo)的達到值。

2.監(jiān)測方法

《水土保持監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》中關(guān)于開發(fā)建設(shè)項目監(jiān)測方法的規(guī)定：開發(fā)建設(shè)項目水土流失監(jiān)測，宜采用地面觀測法和調(diào)查監(jiān)測法。在防治責(zé)任范圍內(nèi)，水土流失影響較小的地段，可進行調(diào)查監(jiān)測；水土流失影響較大的地段，應(yīng)進行地面觀測。結(jié)合本工程的實際情況，力求檢測方法的適用性和可操作性，確定采用調(diào)查監(jiān)測、定位監(jiān)測與巡查監(jiān)測相結(jié)合的方法。根據(jù)監(jiān)測內(nèi)容、要求，定時觀測和采樣分析，獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時通過設(shè)置水土流失簡易觀測場，驗證水土保持措施布局及設(shè)計的合理性。

（1）地面監(jiān)測。根據(jù)本工程建設(shè)擾動實際情況，地面監(jiān)測方法如下：

樁釘法：將2×3cm/長50cm的木樁按間距1m距離沿垂直方向打入地面，并沿地表給木樁涂上紅漆（要求木樁表面平整，刻度細(xì)小清晰），編號登記入冊。定期按編號測量侵蝕厚度（即紅漆與地面的垂直距離），并在樣地內(nèi)取土樣測得土壤容重，進而可計算出土壤侵蝕模數(shù)，計算公式為：

A=ZS/1000cosθendprint

式中：A-土壤侵蝕量（m3）；

Z-侵蝕深度（mm）；

S-侵蝕面積（水平投影m2）；

θ-坡度值。

徑流場觀測：由于工程項目棄渣堆放的動態(tài)變化、開挖邊坡短時間內(nèi)需進行防護等，本項目無法布設(shè)徑流場。為此，在類似工程的棄土場布設(shè)了簡易徑流小區(qū)和徑流場，將觀測數(shù)據(jù)作為參考。

下游淤積監(jiān)測：在采場各排水溝山口處修建沉砂池，排土場下游修建攔沙壩，通過對兩區(qū)域的水土流失調(diào)查，反映整個工程的水土流失強度。

（2）調(diào)查監(jiān)測。調(diào)查監(jiān)測是開發(fā)建設(shè)項目最常用的一種監(jiān)測方法。調(diào)查監(jiān)測是指定期采用分區(qū)調(diào)查的方式，通過現(xiàn)場實地勘測，采用GPS定位儀結(jié)合項目區(qū)地形圖及其他測定工具等，按照不同防治區(qū)域和工程測定其基本特征。

調(diào)查監(jiān)測主要用于以下幾個方面：①對項目建設(shè)區(qū)侵蝕溝、淤積區(qū)進行調(diào)查監(jiān)測，計算分析水土流失量及土壤侵蝕模數(shù)。②對防治措施的數(shù)量和質(zhì)量、林草成活率、保存率、生長情況及覆蓋度、防護工程的穩(wěn)定性、完好程度和運行情況及攔渣、蓄水、保土效果等項目監(jiān)測采用實地樣方調(diào)查方法進行。③評價工程建設(shè)對項目區(qū)及周邊地區(qū)可能造成的危害，對經(jīng)濟、社會發(fā)展的影響等采用實地調(diào)查法，并結(jié)合實地量測等方法進行。④對地形、地貌的變化情況，建設(shè)項目占用土地面積、擾動地表面積，工程挖方、填方數(shù)量，排棄土石渣數(shù)量及堆放面積等項目的監(jiān)測，結(jié)合設(shè)計資料采用實地調(diào)查法進行。

（3）巡查。巡查是指定期采取線路調(diào)查或全面調(diào)查，采用全站儀、GPS 定位儀、照相機、標(biāo)桿、尺子等對項目區(qū)防治責(zé)任范圍內(nèi)地表擾動類型和面積、基本特征及水土保持措施實施情況（攔渣工程、護坡工程、土地整治等）進行監(jiān)測記錄。場地巡查是水土保持監(jiān)測中的一種特殊方法。定位監(jiān)測有時是十分困難的，常采用場地巡查。

場地巡查一般的重點是：堆放在坡面或溝道的排土場、開挖量大的邊坡，特別是周邊有來水的陡立和破碎工作面。

四、監(jiān)測結(jié)果

1.水土流失防治責(zé)任范圍監(jiān)測結(jié)果

工程建設(shè)項目水土流失防治責(zé)任范圍的總面積為114.93hm2，其中項目建設(shè)區(qū)為106.27hm2，直接影響區(qū)為8.66hm2。

2.棄土棄渣量動態(tài)監(jiān)測結(jié)果

通過查詢排土記錄，并通過現(xiàn)場核實，截至監(jiān)測期末（排土場堆渣總量457.90萬立方米，不含尾礦庫尾礦排放量）。根據(jù)項目建設(shè)期各項施工活動，廢石產(chǎn)生于礦山剝離、道路、選礦廠開挖及輔助生產(chǎn)生活設(shè)施建設(shè)。

3.地表擾動面積動態(tài)監(jiān)測結(jié)果

根據(jù)本項目水土保持方案報告書，本項目包括場內(nèi)道路占地、礦山、選礦廠、輔助生產(chǎn)生活設(shè)施、排土場、尾礦庫等。根據(jù)調(diào)查，一期工程建設(shè)總用地面積106.27hm2。

4.土壤流失量動態(tài)監(jiān)測結(jié)果

紅格釩鈦磁鐵礦北礦區(qū)東礦段一期開采工程屬于建設(shè)生產(chǎn)類項目，結(jié)合工程實際，本項目監(jiān)測時段主要是項目建設(shè)期及運行初期。本工程建設(shè)期及運行初期水土流失總量為12810.81t。

五、 結(jié)論

本文以龍蟒礦山紅格釩鈦磁鐵礦北礦區(qū)為例，對礦區(qū)東礦段一期開采工程水土流失的特點進行了分析，并結(jié)合工程實際給出了具有針對性的水土保持監(jiān)測內(nèi)容和監(jiān)測方法，根據(jù)監(jiān)測方法得到了預(yù)測結(jié)果。本工程項目水土流失重點時段為建設(shè)期，重點部位為采礦區(qū)、排土場及尾礦庫，根據(jù)土壤流失量動態(tài)監(jiān)測結(jié)果，本工程建設(shè)期及運行初期水土流失總量為12810.81t。本項目作為建設(shè)生產(chǎn)類項目，礦山在生產(chǎn)期間仍然有持續(xù)的開挖，對地表水土保持設(shè)施的破壞也是不間斷的，因此，還應(yīng)加強生產(chǎn)運行期的水土保持監(jiān)測工作，以減輕工程項目造成的水土流失。

參考文獻：

[1]唐學(xué)文，孔德樹，唐繼斗，等.開發(fā)建設(shè)項目水土保持監(jiān)測指標(biāo)與方法體系探討[J].中國水土保持，2006（6）：46-47.

[2]唐學(xué)文，孔德樹，唐繼斗，等.淺談開發(fā)建設(shè)項目水土保持監(jiān)測指標(biāo)與方法[J].水土保持通報，2007，27（4）：63-66.

[3]范遠(yuǎn)麗，劉治祥.鳳城市礦業(yè)開發(fā)過程水土保持監(jiān)測[J].水土保持應(yīng)用技術(shù)，2007（2）：29-30.

[4]李江鋒.北京首鋼鐵礦生態(tài)恢復(fù)及效果評價[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2007.

[5]王小軍，姚才有，周利民，等.開發(fā)建設(shè)項目水土保持監(jiān)測方法探討——以阿（榮旗）深（圳）高速公路粵贛段監(jiān)測為例[J].水土保持通報，2007，27（4）：79-83.endprint