子洲某礦區(qū)水土保持項(xiàng)目監(jiān)測(cè)分析

王振飛

（子洲縣水利局，陜西 子洲 718409）

1 概況

子洲縣某露天礦面積為46.87 km2。露天礦一期最大開(kāi)采深度約491 m，地質(zhì)資源量1128.67 Mt，可采原煤量788.41 Mt。礦區(qū)屬大陸干旱荒漠氣候，土壤以棕鈣土和灰棕漠土為主，并有部分風(fēng)沙土，地表植被稀少，項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕類(lèi)型區(qū)屬于輕度風(fēng)力侵蝕區(qū)，土壤侵蝕模數(shù)背景值為1500 t/（km2·a），容許土壤流失量為1000 t/（km2·a）。根據(jù)主體設(shè)計(jì)，本項(xiàng)目建設(shè)期2018 年5 月至設(shè)計(jì)達(dá)產(chǎn)年2022 年4 月，總占地面積915.00 hm2。為了監(jiān)督項(xiàng)目建設(shè)，檢驗(yàn)水保方案結(jié)果，需對(duì)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行分析探討。

2 水保方案

在項(xiàng)目建設(shè)中，盡最大努力減少占地、地面擾動(dòng)和水土保持破壞。按照項(xiàng)目開(kāi)發(fā)建設(shè)水土保持設(shè)計(jì)，采取工程與非工程措施進(jìn)行水保治理。工程施工結(jié)束后對(duì)場(chǎng)內(nèi)空地和施工臨時(shí)占地實(shí)施平整措施，并對(duì)場(chǎng)內(nèi)空地實(shí)施礫石壓蓋措施，在場(chǎng)內(nèi)建筑周邊空地、路旁和圍墻內(nèi)側(cè)實(shí)施綠化并對(duì)綠化區(qū)進(jìn)行撫育管護(hù)措施。施工結(jié)束后對(duì)施工臨時(shí)占地區(qū)采取灑水結(jié)皮措施，對(duì)場(chǎng)內(nèi)臺(tái)階邊坡實(shí)施密目網(wǎng)苫蓋措施。截止2019 年6 月，煤礦項(xiàng)目開(kāi)發(fā)建設(shè)主要生產(chǎn)設(shè)施均已建設(shè)完成，工業(yè)場(chǎng)地區(qū)土建設(shè)施主體框架及涉及土石方的工程均已完工，地面設(shè)施于2019 年11 月全部完工。

3 監(jiān)測(cè)范圍和時(shí)段

3.1 監(jiān)測(cè)范圍

根據(jù)水土流失防治責(zé)任范圍，該礦區(qū)水土保持監(jiān)測(cè)面積915.00 hm2。監(jiān)測(cè)分區(qū)與項(xiàng)目水土流失防治分區(qū)一致，分別為采掘場(chǎng)區(qū)、外排土場(chǎng)區(qū)、工業(yè)場(chǎng)地區(qū)、生產(chǎn)系統(tǒng)及選煤廠(chǎng)區(qū)、場(chǎng)外道路區(qū)、輸電線(xiàn)路區(qū)、給排水工程區(qū)。水土保持重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)域?yàn)榕磐翀?chǎng)區(qū)、采掘場(chǎng)區(qū)。

3.2 監(jiān)測(cè)時(shí)段

本方案的監(jiān)測(cè)時(shí)段從施工準(zhǔn)備期2018 年開(kāi)始，設(shè)計(jì)水平年2019 年12 月結(jié)束。生產(chǎn)運(yùn)行期的水土保持監(jiān)測(cè)另行計(jì)列，其中建設(shè)期為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)時(shí)段。

3.3 監(jiān)測(cè)內(nèi)容和方法

根據(jù)相關(guān)規(guī)定及礦區(qū)實(shí)際，某礦區(qū)水土保持監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括擾動(dòng)土地情況、取土（石、料）棄土（石、渣）情況、水土流失情況、水土保持實(shí)施情況、水土保持方案落實(shí)情況，排矸場(chǎng)使用情況及安全落實(shí)情況，擾動(dòng)地面及植被占?jí)呵闆r，水土保持措施（含臨時(shí)防護(hù)措施）實(shí)施情況以及水土保持責(zé)任制度落實(shí)情況等。

對(duì)防治責(zé)任范圍內(nèi)點(diǎn)型項(xiàng)目水土流失面積小于100 hm2的和擾動(dòng)土地情況監(jiān)測(cè)采用實(shí)地量測(cè)、地面觀(guān)測(cè)和資料分析等方法。大于100 hm2的除地面觀(guān)測(cè)、實(shí)地量測(cè)之外，還增加遙感監(jiān)測(cè)方法。取土（石、料）棄土（石、渣）情況監(jiān)測(cè)，結(jié)合擾動(dòng)土地遙感監(jiān)測(cè)，采取實(shí)地量測(cè)、遙感監(jiān)測(cè)、資料分析的方法，核實(shí)其位置、數(shù)量及分布。水土流失情況、水土保持措施監(jiān)測(cè)采用實(shí)地量測(cè)、地面觀(guān)測(cè)、遙感監(jiān)測(cè)和資料分析的方法。本項(xiàng)目水土流失主要發(fā)生在工業(yè)場(chǎng)地區(qū)、生產(chǎn)系統(tǒng)及選煤廠(chǎng)、外排土場(chǎng)區(qū)、采掘場(chǎng)區(qū)等區(qū)域，故在以上水土流失嚴(yán)重區(qū)域進(jìn)行選擇有代表性的區(qū)域布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，進(jìn)行定點(diǎn)、定位監(jiān)測(cè)，其他區(qū)域作為巡查、調(diào)查監(jiān)測(cè)區(qū)。

4 項(xiàng)目監(jiān)測(cè)過(guò)程

4.1 調(diào)查巡查監(jiān)測(cè)法

（1）實(shí)地勘查法：主要是查閱原設(shè)計(jì)方案和主體工程的相關(guān)資料，對(duì)項(xiàng)目有關(guān)指標(biāo)以及水文氣象、土壤侵蝕模數(shù)、土壤類(lèi)型、土地占用等資料，結(jié)合實(shí)地勘查分析給各指標(biāo)賦值；采掘場(chǎng)東幫邊坡角30°（最小穩(wěn)定系數(shù)1.66），南幫邊坡角32°（最小穩(wěn)定系數(shù)1.32），西幫最終邊坡角為32°，北幫最終邊坡角為32°（最小穩(wěn)定系數(shù)1.38）。對(duì)水土流失危害監(jiān)測(cè)涉及的指標(biāo)，主要通過(guò)對(duì)項(xiàng)目區(qū)重點(diǎn)地段進(jìn)行典型調(diào)查和對(duì)周邊居民進(jìn)行訪(fǎng)談?wù){(diào)查，獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

（2）實(shí)地量測(cè)法：通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，對(duì)施工范圍和擾動(dòng)區(qū)域、破壞的水保設(shè)施面積采用GPS 衛(wèi)星定位系統(tǒng)的RTK 技術(shù)，沿占地紅線(xiàn)和擾動(dòng)邊界跟蹤作業(yè)確定，經(jīng)監(jiān)測(cè)，項(xiàng)目建設(shè)擾動(dòng)地表面積908.00 hm2，損壞水土保持設(shè)施和植被面積915.00 hm2。采掘場(chǎng)完成防洪渠/堤4000 m，擋水堤4000 m，排水溝3000 m，場(chǎng)地平整3.50 hm2。外排土場(chǎng)區(qū)完成防洪渠/堤2900 m，擋水堤18500 m，攔渣堤9400 m，排水溝1200 m，場(chǎng)地平整113.97 hm2。

（3）樣方調(diào)查法：項(xiàng)目區(qū)植被狀況的監(jiān)測(cè)，采用樣方法或標(biāo)準(zhǔn)行法進(jìn)行監(jiān)測(cè)。樣方投影面積喬木林按20 m×20 m 進(jìn)行，或采用標(biāo)準(zhǔn)行測(cè)定法，灌木區(qū)5 m×5 m 或標(biāo)準(zhǔn)行測(cè)定法，草地區(qū)1 m×1 m，每一樣方重復(fù)2 次，經(jīng)監(jiān)測(cè)，項(xiàng)目區(qū)植物措施實(shí)施后，當(dāng)年草木成活率在80%以上，2 年后草木的保存率在70%以上，均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)目標(biāo)要求。

（4）巡查和觀(guān)察法：對(duì)水土保持設(shè)施實(shí)施情況和水土保持設(shè)施穩(wěn)定性情況采用不定期巡查和觀(guān)察法監(jiān)測(cè)，經(jīng)規(guī)定頻率的暴雨考驗(yàn)后，排水溝及護(hù)坡等的完好率在90%以上。

4.2 定點(diǎn)監(jiān)測(cè)法

主要針對(duì)氣象資料、水土流失強(qiáng)度和程度的變化、攔渣保土量等指標(biāo)進(jìn)行定位、定點(diǎn)觀(guān)測(cè)。

（1）氣象監(jiān)測(cè)。主要根據(jù)年內(nèi)風(fēng)沙情況，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目區(qū)各級(jí)風(fēng)沙的起歷時(shí)，并查閱收集氣象站的平均起沙風(fēng)速、大風(fēng)日數(shù)、頻次等，記錄每次降雨出現(xiàn)的時(shí)間、降雨量、大雨出現(xiàn)的時(shí)間、頻次。

（2）水土流失強(qiáng)度監(jiān)測(cè)。由于項(xiàng)目區(qū)屬于輕度風(fēng)力侵蝕區(qū)，項(xiàng)目建設(shè)生產(chǎn)對(duì)原地貌的破壞又加進(jìn)了一定量的水蝕，而礦區(qū)地面平坦，地面徑流量較小，產(chǎn)流可能性小，給水蝕監(jiān)測(cè)帶來(lái)一定的難度，在平坦地面風(fēng)蝕和水蝕難以區(qū)分，因而對(duì)于水蝕和風(fēng)蝕不易區(qū)分的地區(qū)采用風(fēng)蝕、水蝕綜合監(jiān)測(cè)的方法。本項(xiàng)目風(fēng)蝕、水蝕綜合監(jiān)測(cè)采用簡(jiǎn)易徑流小區(qū)配合揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)法。簡(jiǎn)易徑流小區(qū)具體設(shè)置見(jiàn)圖1。

圖1 風(fēng)蝕、水蝕綜合監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)小區(qū)設(shè)置示意圖

標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)規(guī)格應(yīng)為5 m×20 m 的小區(qū)，但是考慮到監(jiān)測(cè)區(qū)各區(qū)坡面長(zhǎng)度不盡相同，因而按最小坡面長(zhǎng)度設(shè)置監(jiān)測(cè)小區(qū)的長(zhǎng)度。在采掘場(chǎng)邊坡、外排土場(chǎng)邊坡坡面和原始地貌對(duì)照區(qū)各設(shè)置一個(gè)寬3 m、長(zhǎng)5 m 的小區(qū)，小區(qū)邊界修建高0.2m 的圍欄（用磚砌），圍欄墻采用12 墻，高0.2 m，頂部設(shè)置成直角三角形，將砌磚頂部的雨水?dāng)r向外側(cè)。在小區(qū)底部設(shè)置沉砂池，沉砂池規(guī)格為1 m×0.8 m×0.8 m，壁厚0.12 m，底厚0.12 m，用磚砌襯。每次降雨結(jié)束后進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測(cè)試，并清理集水池。

揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)：采用在簡(jiǎn)易監(jiān)測(cè)區(qū)下風(fēng)側(cè)布設(shè)缸壁光滑的圓形降塵缸的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，降塵缸規(guī)格為24 cm×23 cm，原地表1 處，擾動(dòng)地表1 處，每組2 處，每處布設(shè)降塵缸3 個(gè)，間距50 cm。降塵缸埋設(shè)時(shí)與地面水平，埋入地下時(shí)盡量減少地表擾動(dòng)。降塵缸安置好后，往缸內(nèi)加水，每次加200 mL。夏季使用時(shí)降塵缸內(nèi)應(yīng)加入2.0 mL 硫酸銅溶液，以抑制微生物及藻類(lèi)的生長(zhǎng)，避免對(duì)塵土數(shù)據(jù)的影響。冬季使用時(shí)應(yīng)加入20%乙醇（60 mL～80 mL）作為防凍劑。在每月收集稱(chēng)量降塵缸內(nèi)沉積物時(shí)，應(yīng)先除去缸內(nèi)的殘草、鳥(niǎo)糞、昆蟲(chóng)等干擾物，并注明相應(yīng)的時(shí)間段，登記入冊(cè)，以便總后匯總計(jì)算。

4.3 遙感監(jiān)測(cè)

遙感監(jiān)測(cè)：充分利用已有的設(shè)計(jì)方案中的土地利用、水保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、圖件以及最新的衛(wèi)星遙感信息，在GPS 和GIS 的支持下，對(duì)工程空間布置、占地，水土流失防治措施面積等采用遙感監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握水保的最新動(dòng)態(tài)變化。經(jīng)監(jiān)測(cè)，建設(shè)單位在建設(shè)施工過(guò)程中實(shí)施了采掘場(chǎng)周邊防洪渠/堤，內(nèi)部道路排水溝，剝離臺(tái)階邊沿?fù)跛?，作業(yè)面和排土道路防塵灑水，邊坡灑水結(jié)皮等措施。與批復(fù)方案中措施體系相比，表土剝離、撒播草籽、密目網(wǎng)苫蓋措施未實(shí)施，新增了灑水防塵措施。工程土石方挖方總量為15463.18 萬(wàn)m3，填方總量為39.18 萬(wàn)m3，內(nèi)部調(diào)運(yùn)土石方總量4.0 萬(wàn)m3，棄渣量15424.00 萬(wàn)m3（其中內(nèi)排837.00 萬(wàn)m3）。

4.4 點(diǎn)位布設(shè)

結(jié)合實(shí)際，共布設(shè)固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)2 個(gè)，設(shè)置監(jiān)測(cè)小區(qū)6 個(gè)。其中在選煤廠(chǎng)臨時(shí)堆土區(qū)設(shè)置1 處監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置風(fēng)蝕、水蝕綜合監(jiān)測(cè)小區(qū)1 個(gè)。在排土場(chǎng)東北側(cè)（距排土場(chǎng)邊緣260 m 處即外排土場(chǎng)影響區(qū)外）的平坦地表設(shè)置1 個(gè)原始地貌監(jiān)測(cè)小區(qū)，進(jìn)行風(fēng)蝕、水蝕復(fù)合監(jiān)測(cè)。在外排土場(chǎng)初始一級(jí)平臺(tái)設(shè)置2 個(gè)擾動(dòng)后監(jiān)測(cè)小區(qū)，布設(shè)2 個(gè)風(fēng)蝕、水蝕復(fù)合監(jiān)測(cè)站。在排土場(chǎng)迎風(fēng)面一級(jí)邊坡坡面設(shè)2 個(gè)監(jiān)測(cè)小區(qū)，內(nèi)設(shè)風(fēng)蝕、水蝕綜合監(jiān)測(cè)小區(qū)和水蝕監(jiān)測(cè)站。監(jiān)測(cè)點(diǎn)位及小區(qū)匯總見(jiàn)表1。

表1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位小區(qū)匯總

4.5 監(jiān)測(cè)結(jié)果匯總

采取實(shí)地定點(diǎn)測(cè)量法和實(shí)地調(diào)查相結(jié)合的方法，按《水土保持綜合治理效益計(jì)算方法》（GB/T 15774-2008）規(guī)定進(jìn)行測(cè)算，總計(jì)整治水土流失土地面積653.27 hm2，攔渣量6809 萬(wàn)m3。項(xiàng)目區(qū)水土流失治理度達(dá)到98.24%，土壤流失控制比為0.91，渣土防護(hù)率99.98%，表土保護(hù)率8.3%，林草植被恢復(fù)率達(dá)94%，方案實(shí)施后可減少水土流失量70125 t，均達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)值。新增水土流失得到有效扼制，擾動(dòng)區(qū)域內(nèi)植被得以恢復(fù)，從整體來(lái)看，水土流失治理效果達(dá)到要求。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)項(xiàng)目水土保持跟蹤監(jiān)測(cè)，工程建設(shè)基本按照主體工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和《水土保持方案》設(shè)計(jì)實(shí)施各種水土保持措施。根據(jù)監(jiān)測(cè)成果分析，可以得出以下總體結(jié)論：（1）通過(guò)對(duì)調(diào)查資料分析，項(xiàng)目建設(shè)期因工程建設(shè)施工不可避免的擾動(dòng)和破壞防治責(zé)任范圍內(nèi)的原地貌，增加了水土流失強(qiáng)度和程度。（2）通過(guò)對(duì)各工程的分項(xiàng)評(píng)價(jià)，認(rèn)為工程水土保持工作到位，特別是道路區(qū)和棄渣場(chǎng)區(qū)的綠化措施等工作取得了顯著效果，最大限度地減少了項(xiàng)開(kāi)發(fā)引起的水土流失。（3）各個(gè)分區(qū)的各項(xiàng)水土保持措施布局合理，項(xiàng)目建設(shè)區(qū)實(shí)現(xiàn)了《水土保持方案》中提出的水土保持防治目標(biāo)。