沁水縣端氏煤礦煤矸石回填項目水土流失分析與預(yù)測

徐海波

（沁水縣水務(wù)局，山西 沁水 048200）

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，社會對煤炭的需求量也與日俱增，與此同時煤矸石的產(chǎn)量也在逐年增加。煤矸石如果不能得到合理處置，會占用大量的土地，造成土地資源的浪費和土壤污染[1]。為避免礦井新產(chǎn)生的矸石亂堆亂放，破壞生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)生潛在危害，將煤矸石填溝造地，不僅可以增加耕地面積，而且還可以達到美化環(huán)境的效果，實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展[2]。

1 工程概況

沁和能源集團有限公司端氏煤礦位于山西省晉城市沁水縣端氏鎮(zhèn)端氏村，井田面積9.403 1 km2。本項目填溝造地所用矸石來源于端氏煤礦礦井大巷掘進產(chǎn)生的矸石，矸石經(jīng)新建的副立井提升后，由汽車運輸至本項目區(qū)進行填溝造地。

本項目區(qū)屬中低山區(qū)，溝頂最高高程771 m，溝底最低高程742 m，主溝呈現(xiàn)南北向伸展，長約290 m，寬50～100 m，最大溝深約29 m，總占地面積2.66 hm2，總庫容量35.05 萬m3，可容納煤矸石的量為27.95 萬m3。本項目總占地面積4.84 hm2，其中溝道綜合治理區(qū)面積為2.66 hm2，取土場面積為2.00 hm2，運矸道路占地0.18 hm2。本項目建設(shè)內(nèi)容包括排矸場（欄矸壩工程、護坡工程、防洪排水工程、綠化工程）取土場、臨時工程等。

2 水土流失分析

2.1 水土流失現(xiàn)狀

本項目位于晉城市沁水縣，項目區(qū)屬于西北黃土高原區(qū)中的汾渭及晉城丘陵階地區(qū)晉南丘陵階地保土蓄水區(qū)。根據(jù)《土壤侵蝕分類分級標準》（SL 190-2007），項目區(qū)屬于西北黃土高原區(qū)，土壤年容許流失量為1 000 t/km2。

根據(jù)全國第二次土壤侵蝕遙感調(diào)查，結(jié)合實地踏勘，項目區(qū)以中度水力侵蝕為主，年侵蝕模數(shù)背景值為3 000 t/km2。

2.2 水土流失影響因素分析

對項目建設(shè)開挖擾動地表、占壓土地、損壞林草植被的種類、數(shù)量、程度和面積進行測算和統(tǒng)計[3]。本工程建設(shè)擾動原地表面積4.84 hm2，如表1 所示。

表1 工程建設(shè)擾動原地表面積表

經(jīng)分析統(tǒng)計，本工程建設(shè)損毀植被面積4.84 hm2，土地類型為灌木林地和其他草地。

工程建設(shè)期，動用土石方總量3.50 萬m3，其中：挖方總量1.75 萬m3（包括表土剝離0.85 萬m3），填方總量1.75 萬m3（表土返填0.85 萬m3），無棄方。

取土場的土石方平衡主要發(fā)生在運行期。

工程運行期，取土場總?cè)⊥亮繛?.84 萬m3，容納煤矸石的量為27.95 萬m3。

3 土壤流失量預(yù)測

3.1 預(yù)測范圍及預(yù)測時段

（1）預(yù)測范圍

根據(jù)工程總體布局、建設(shè)特點、地形地貌、擾動方式、氣象特征及水土流失影響因子，通過對現(xiàn)場進行勘測調(diào)繪，可以確定本項目水土流失預(yù)測的主要范圍有3 個，即溝道綜合治理區(qū)防治區(qū)、運矸道路防治區(qū)和取土場防治區(qū)。

（2）預(yù)測時段

根據(jù)本工程的建設(shè)特點以及所在地區(qū)的自然條件，水土流失預(yù)測分為建設(shè)期和自然恢復(fù)期。考慮到水土流失主要發(fā)生在汛期（該區(qū)域汛期為6—9 月）的特點，在確定預(yù)測時間時，根據(jù)工程施工跨汛期作適當(dāng)調(diào)整。施工期預(yù)測時間按連續(xù)12 個月為一年計，不足12 個月，但達到一個雨季長度的，按一年計，不足一個雨季長度的，按占雨季長度的比例計算。根據(jù)項目區(qū)的實際情況，本項目處于半濕潤區(qū)，自然恢復(fù)期按3 年考慮。運行期按10 年考慮。各區(qū)域預(yù)測時段如表2 所示。

表2 水土流失預(yù)測面積和時段一覽表

3.2 土壤侵蝕模數(shù)的確定

3.2.1 原地貌土壤侵蝕模數(shù)

項目區(qū)水土流失背景值，是指項目區(qū)內(nèi)在未動工前，尚未擾動破壞原始地貌狀態(tài)下，不同地貌類型區(qū)水土流失總量，它與項目區(qū)水土流失各類自然因子有著密切的關(guān)系，是水土流失預(yù)測中重要參數(shù)之一[4]。

綜合現(xiàn)場勘查數(shù)據(jù)和土壤遙感普查數(shù)據(jù)，根據(jù)土壤侵蝕與影響因子之間的關(guān)系，可以確定項目區(qū)土壤侵蝕背景值。項目區(qū)各個防治分區(qū)的侵蝕模數(shù)因地形因子不同產(chǎn)生差異，如表3 所示。

表3 項目區(qū)現(xiàn)狀地貌土壤侵蝕模數(shù)背景值

3.2.2 擾動后土壤侵蝕模數(shù)

本方案水土流失量預(yù)測的主要防治區(qū)有2 個，即溝道綜合治理區(qū)和取土場。在項目建設(shè)階段，挖土、碾壓、占地等行為都會對地表造成不同程度的擾動，不僅改變了地形地貌，而且可能出現(xiàn)新的水土流失問題。結(jié)合項目區(qū)立地條件、植被、氣象因素，調(diào)查當(dāng)?shù)氐孛差愋图扒治g強度，項目區(qū)不同時段擾動后土壤侵蝕模數(shù)如表4 所示。

表4 各區(qū)域不同時段擾動后土壤侵蝕模數(shù)

各區(qū)域不同時段土壤侵蝕模數(shù)如表5 所示。

表5 不同時段土壤侵蝕模數(shù)表

3.3 預(yù)測結(jié)果

3.3.1 建設(shè)期水土流失量預(yù)測

經(jīng)計算工程項目區(qū)建設(shè)期產(chǎn)生水土流失總量為61.28 t，新增水土流失量為39.36 t，如表6 所示。

表6 工程項目區(qū)建設(shè)期水土流失量預(yù)測表

3.3.2 自然恢復(fù)期水土流失量預(yù)測

本項目中，本次預(yù)測區(qū)域的整體面積為4.84 hm2，將地面建筑物占地面積和地面水泥硬化面積部分去除，如果不采取水土流失防治措施，水土流失就會產(chǎn)生。本次自然恢復(fù)期水土流失預(yù)測就是該部分面積。由前文可知，溝道綜合治理區(qū)防治區(qū)的侵蝕模數(shù)值為3 100，運矸道路防治區(qū)的侵蝕模數(shù)背景值為2 900，通過計算可以得出流水量，具體數(shù)值如表7 所示。

表7 項目區(qū)自然恢復(fù)期水土流失量預(yù)測

3.3.3 運行期水土流失量預(yù)測

經(jīng)計算，工程運行期可能產(chǎn)生水土流失總量為3 914.20 t，新增水土流失量為2 489.60 t，如表8 所示。

表8 運行期水土流失量預(yù)測表

3.3.4 本工程水土流失量預(yù)測結(jié)果

本項目建設(shè)期可能造成的水土流失總量為61.28 t，新增水土流失量為39.36 t。自然恢復(fù)期可能造成的水土流失總量為373.27 t，新增水土流失量為122.41 t。運行期可能造成的水土流失總量為3914.20 t，新增水土流失量為2 489.60 t，如表9 所示。

表9 新增水土流失量匯總表

3.4 水土流失危害分析

項目建設(shè)、生產(chǎn)造成的水土流失如果不及時采取合理的預(yù)防和保護措施，將會產(chǎn)生嚴重危害[5]。根據(jù)水土流失量調(diào)查及預(yù)測結(jié)果，結(jié)合項目區(qū)地形、地貌、土壤、植被以及施工方式等特點，項目建設(shè)及生產(chǎn)可能造成的水土流失危害主要有以下幾方面：

（1）項目區(qū)及周邊地區(qū)的水土流失。項目預(yù)計造成的新增水土流失量為2651.37t，加劇了當(dāng)?shù)氐乃亮魇А?/p>

（2）破壞地形地貌。建設(shè)過程中占用土地，損壞了土地資源，破壞了地形地貌。

（3）破壞地表植被。項目的建設(shè)過程中擾動和破壞了現(xiàn)有的植被，降低了土壤保水和保土能力。

（4）影響區(qū)域整體良好景觀。在工程建設(shè)和生產(chǎn)過程中，如果不能有效治理水土流失，會對項目區(qū)生態(tài)環(huán)境造成危害，不利于地區(qū)良好景觀。

4 結(jié)論與防治措施

經(jīng)分析預(yù)測可知，本工程擾動原地表面積共計4.84 hm2，損毀植被面積為4.84 hm2。在工程建設(shè)期，動用土石方總量3.50 萬m3，其中挖方總量1.75 萬m3（包括表土剝離0.85 萬m3），填方總量1.75 萬m3（表土回填0.85 萬m3），無棄方。

工程運行期，取土場總?cè)⊥亮繛?.84 萬m3，容納煤矸石的量為27.95 萬m3。本項目建設(shè)期可能造成的水土流失總量為61.28 t，新增水土流失量為39.36 t。自然恢復(fù)期可能造成的水土流失總量為373.27 t，新增水土流失量為122.41 t。運行期可能造成的水土流失總量為3 914.20 t，新增水土流失量為2 489.60 t。

本項目在建設(shè)生產(chǎn)過程中水土流失可能造成四個方面的危害：一是使項目區(qū)域周邊地區(qū)的水土流失程度加大；二是破壞了區(qū)域的整體地形地貌；三是破壞地表的植被；四是影響區(qū)域整體的良好景觀。

根據(jù)本項目特點和水土流失分析結(jié)論，水土保持防治時段重點是運行期。重點防治區(qū)域是溝道綜合治理區(qū)。對溝道綜合治理區(qū)采用排水、覆土、綠化等措施進行防治，對取土場采用排水和植被恢復(fù)措施進行防治。特別是6—9 月降雨季節(jié)，應(yīng)加強監(jiān)測，采取重點監(jiān)測措施的區(qū)域是溝道綜合治理區(qū)建設(shè)期，采取一般監(jiān)測措施的有其余防治區(qū)域。

項目應(yīng)將水土流失防治措施貫徹落實到建設(shè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中，使水土流失控制在最低范圍內(nèi)，保證該項目建設(shè)生產(chǎn)區(qū)域整體生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展。