有色金屬礦山水土流失監(jiān)測點布設研究

劉 佳，賀 堯

(湖南有色冶金勞動保護研究院，湖南長沙 410014)

我國對開發(fā)建設造成的水土流失及其危害認識較早，但將其納入水土流失監(jiān)測，還是近十幾年的事情。早在上世紀50～60年代，我國水土保持專家便開始研究經濟活動造成水土流失問題［1］，70年代朱顯漠院士多次大聲疾呼控制人為侵蝕［2］;80年代后，工礦廢棄地的改造，荒漠化及退化土地的判別與恢復的相關研究逐步深入，采礦活動不僅占用了大量的土地資源，而且廢棄物的排放和堆存也帶來了一系列的環(huán)境問題，如土地退化致使農作物減產。采礦活動對土地的侵占和對生態(tài)環(huán)境的污染進而制約當?shù)亟洕陌l(fā)展并危害人們的健康。有色金屬礦產資源是國民經濟建設和社會發(fā)展的重要物質基礎。礦產資源的大規(guī)模開發(fā)利用，一方面為國民經濟建設提供了資源保障，另一方面又大大改變了礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)和能量循環(huán)，產生了嚴重的生態(tài)破壞和環(huán)境污染。

1 有色金屬礦山水土流失監(jiān)測概況

根據(jù)水土保持法律法規(guī)的規(guī)定和要求，須對礦山開采過程中造成的水土流失采取切實可行的防治措施，同時還需開展從施工準備、建設實施、竣工投產運行全過程的水土流失監(jiān)測。通過水土流失監(jiān)測，可以摸清礦區(qū)原生水土流失狀況，清查建設過程中的水土流失類型、強度和危害，及時掌握水土流失發(fā)生發(fā)展的變化趨勢［3，4］，檢驗水土保持措施的防護效果，并通過向設計單位反饋監(jiān)測結果來調整治理方式措施，有效減少水土流失。

由于礦山類開發(fā)建設項目水土保持監(jiān)測具有一定的特殊性及復雜性，本研究以湖南某有色金屬礦山為例，研究其水土流失監(jiān)測的監(jiān)測對象和重點內容，經調查監(jiān)測及地面監(jiān)測，設立臨時觀測場、觀測點等，以研究監(jiān)測點的具體布置位置為目的，根據(jù)監(jiān)測分區(qū)的各樣本的實際情況(包括自然條件、工程施工、監(jiān)測對象的分布、水土流失情況等)，對監(jiān)測點布置的原則、方法和所要考慮的問題進行分析。將監(jiān)測樣本單元同監(jiān)測點結合起來，即監(jiān)測點只需要反映監(jiān)測樣本單元的情況，這就大大減低了監(jiān)測點布設的難度，提高了監(jiān)測點布設的針對性［5］。

2 水土流失監(jiān)測點布設實例分析

選取湖南某有色金屬礦山作為實例，對其水土流失監(jiān)測點布設進行分析，該礦區(qū)過去主要開采鉛鋅礦，現(xiàn)鉛鋅礦資源已開采殆盡，現(xiàn)實際生產能力為500 t/d，經生產勘探后發(fā)現(xiàn)了鉬鉍鎢多金屬礦床，可接替已形成采選系統(tǒng)的鉛鋅礦區(qū)。在項目的建設過程中，基建期和生產運行期都存在水土流失的情況。基建施工時期主要的水土流失發(fā)生在廢石場、基礎開挖和管線沿線開挖等，在生產運行期的水土流失主要發(fā)生在尾礦庫灘面上［6］。通過對項目區(qū)進行水土流失監(jiān)測，及時掌握項目區(qū)水土流失發(fā)生的時段、強度和空間分布等情況，了解水土保持措施的防治效果，及時發(fā)現(xiàn)問題以便采取相應的補救措施，確保各項水土保持措施能正常發(fā)揮作用，最大限度地減少水土流失。

2.1 自然環(huán)境及水土流失現(xiàn)狀

該礦區(qū)屬低山丘陵地貌，海拔標高450～780 m，總體地勢西部高，東部低;區(qū)內巖性有灰?guī)r及花崗巖，花崗巖、灰?guī)r巖石較完整，而接近地表，風化裂隙較多，巖石不完整;礦體范圍無大的地表水體，南部外圍有一小溪，大氣降水的變化是影響礦山補、徑、排的主要因素;本區(qū)屬于亞熱帶濕潤季風性氣候區(qū)，全年較溫暖，據(jù)當?shù)貧庀缶?952年～2006年的氣象資料統(tǒng)計，年平均氣溫17.8℃，年平均降水量介于2 252.6～901.6 mm之間，多年平均降水量為1 466.8 mm，歷年月最大降水量584.55 mm，10 a一遇最大1 h暴雨強度為68.5 mm，年平均蒸發(fā)量1 537 mm，無霜期290 d，年內最多風向為東北風，多年平均風速為1.4 m/s，瞬時最大風速18 m/s。

近些年來，項目建設單位高度重視對水土流失的治理，同時也借鑒積累了一定的保持水土經驗，主要采用攔擋、排水、護坡、土地整治等工程措施及造林種草、臨時攔擋等植物措施和臨時工程措施來防治水土流失的發(fā)生，水土保持監(jiān)測的主要任務是對開發(fā)建設項目在生產建設期和運行初期的水土流失及其防治效果進行監(jiān)測。通過設立臨時觀測場、觀測點等，對本工程項目區(qū)的水土流失量進行地面監(jiān)測和調查監(jiān)測，掌握建設生產過程中水土流失發(fā)生的時段、強度等情況，及時采取相應的防控措施并觀測水土保持措施實施的效果。

2.2 重點監(jiān)測內容及監(jiān)測對象

該礦山水土保持監(jiān)測的重點內容包括:

1.工程水土保持方案落實情況。

2.尾礦庫使用及其安全要求落實情況。

3.選礦廠等基礎建設擾動土地及植被占壓情況。

4.水土保持措施(含臨時防護措施)實施狀況。

5.水土保持措施效益發(fā)揮等。

根據(jù)工程水土流失預測結果，結合項目建設和重點防治區(qū)域的劃分以及水土流失特點，確定該項目水土保持監(jiān)測的重點對象為:選礦廠、尾礦庫及尾砂輸送區(qū)以及廢石場的廢石堆放情況及表土堆放情況等。

1.選礦廠:主要為選礦廠施工過程表土剝離及臨時堆土、挖填邊坡等造成的水土流失量、對周邊影響及恢復期的水土保持效果。

2.尾礦庫及尾砂輸送區(qū):主要指尾礦庫及輸砂管線等在施工建設中開挖表土及臨時堆土及尾礦庫運行期對周邊環(huán)境的影響。

3.廢石場防治區(qū):棄土廢石量、渣體穩(wěn)定性、水土流失面積、流失量、侵蝕程度的變化及水土流失治理情況。

2.3 監(jiān)測點布設

該礦山的水土流失監(jiān)測點布設主要是以先期礦山的水土保持方案為主要依據(jù)，根據(jù)技術人員對工程施工區(qū)域進行實地考察最終確定監(jiān)測點位置。監(jiān)測點布局根據(jù)監(jiān)測內容設置，監(jiān)測點包括固定監(jiān)測點和抽樣調查監(jiān)測點(臨時監(jiān)測點)。監(jiān)測點布設要考慮的因素主要為以下3個方面。

2.3.1 水土流失因子監(jiān)測布點

1.調查監(jiān)測。對于項目建設區(qū)地形、地貌和植被的擾動變化，建設項目占地面積、擾動地表面積，挖方、填方數(shù)量及面積，主要采取調查的方式進行監(jiān)測。監(jiān)測范圍包括項目建設施工區(qū)所有水土流失防治責任范圍。按照監(jiān)測分區(qū)的劃分，每個監(jiān)測分區(qū)至少設置1個地形、地貌和植被的擾動變化調查監(jiān)測點。其中選礦廠、尾礦庫及尾砂輸送區(qū)、廢石場等監(jiān)測區(qū)可視具體情況增加監(jiān)測點。

2.地面觀測。初步確定在選礦廠、尾礦庫及尾砂輸送區(qū)、廢石場、運輸?shù)缆返却笮痛笈R工程設置地面觀測點，具體位置根據(jù)實地調查結果確定。

2.3.2 水土流失狀況監(jiān)測布點

1.調查監(jiān)測。工程建設區(qū)水土流失面積變化情況，以及項目建設對下游和周邊地區(qū)造成的危害，擬通過對項目區(qū)各個分區(qū)進行調查(或抽查，如果有必要還適當安排測量調查工作)。重力侵蝕觀測設調查監(jiān)測點。

2.地面觀測。對于工程建設區(qū)擾動地表、棄渣等施工活動引起的水土流失面積、數(shù)量、變化情況以及危害進行定點監(jiān)測，主要布設在選礦廠、尾礦庫及尾砂輸送區(qū)、廢石場、運輸?shù)缆返却笮痛笈R工程區(qū)域，監(jiān)測點位根據(jù)實地調查后確定。

2.3.3 水土流失防治效果監(jiān)測布點

1.地面觀測。擬對以選礦廠、尾礦庫及尾砂輸送區(qū)、廢石場為主進行抽樣調查水土保持設施質量和運行情況，調查內容包括擋墻、護面工程、截排水溝、沉砂池以及植物措施防治效果等。

2.調查監(jiān)測。結合水土流失因子監(jiān)測點、水土流失狀況監(jiān)測點布置，以林草生長發(fā)育狀況為主要監(jiān)測內容。

2.3.4 項目監(jiān)測點布設

該工程擬布設9個監(jiān)測點，各區(qū)域監(jiān)測點數(shù)量及布設部位見表1。

表1 監(jiān)測點位布設表

3 有色金屬礦山水土流失監(jiān)測布局遇到的問題及建議

3.1 存在的問題

1.主觀判斷較多，缺乏相應的科學標準。目前，針對有色金屬礦山水土流失監(jiān)測點的布設還是基于水土流失分區(qū)進行劃分的，還應進一步以監(jiān)測區(qū)域進行劃分，需要對工程區(qū)地形地貌類型、水土流失類型區(qū)、項目功能分區(qū)等多種因子進行分析，并選擇某個因子作為主要劃分依據(jù)。但是，目前在因子選擇時，缺乏統(tǒng)一、有針對性的監(jiān)測區(qū)和層次劃分準則，劃分依據(jù)的選擇主要依靠經驗來判斷。其次，目前監(jiān)測樣本單元尺度的選取過程中，還是只能通過主觀的判斷確定，是一種依靠經驗判斷方式，因此帶有很多的主觀因素，不利于監(jiān)測工作的開展，減低了其科學性。

2.由監(jiān)測時段不同產生的誤差尚待解決。由于礦山類屬于建設生產類項目，普遍項目建設周期較長，各種工程措施按步驟以工程進度有序地進行，所以對不同對象的監(jiān)測存在時間上的差異，因此受氣象等條件的影響，不可避免各監(jiān)測數(shù)據(jù)之間存在差異性，影響其最終目標值的精度。在建設項目中大量存在的臨時性監(jiān)測對象受時間序列的影響尤為突出，例如同一項目、同一類監(jiān)測對象在雨季的監(jiān)測數(shù)據(jù)要遠高于旱季。

3.2 建議

本研究針對有色金屬礦山水土流失監(jiān)測點布局進行了初步探討，針對目前有色金屬礦山監(jiān)測點布設存在的問題提出以下幾點建議:

1.推廣調查監(jiān)測與地面監(jiān)測相結合的監(jiān)測方法。由于有色金屬礦山項目面積大，地形復雜，應盡快將調查監(jiān)測與地面監(jiān)測相結合推廣到水土流失監(jiān)測的實踐中去，使其服務于有色金屬礦山項目水土流失監(jiān)測設計、管理、監(jiān)測等方面，并在應用中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。完善抽樣調查在水土流失監(jiān)測工作應用，使其更好地發(fā)揮能動作用，為進行水土流失監(jiān)測的管理機構和監(jiān)測單位服務。

2.加強水土流失監(jiān)測技術手段和方法的研究。限于目前有色金屬礦山項目水土流失監(jiān)測方法和技術的可操作性和實用性不高，本研究中對項目調查的應用與水土流失監(jiān)測各種假設都是建立在監(jiān)測數(shù)據(jù)是理想的，監(jiān)測數(shù)據(jù)是準確的，可以反映監(jiān)測點附近的水土流失狀況的基礎上。所以建議在今后的工作中，積極探索新的監(jiān)測方法和技術，并逐步補充和完善監(jiān)測布局方法，為開發(fā)建設項目水土流失監(jiān)測實施提供可靠技術和數(shù)據(jù)的支持。

3.建立水土流失監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)積累，建立完善和系統(tǒng)的水土流失監(jiān)測布局方法，建立開發(fā)建設項目水土流失監(jiān)測數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，收集水土流失監(jiān)測數(shù)據(jù)資料，更新和完善監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理。挖掘已有監(jiān)測數(shù)據(jù)，開發(fā)具有實用性的水土流失監(jiān)測布局與監(jiān)測點布設的方法，并以此開展開發(fā)建設項目水土流失監(jiān)測模式研究，以便更好的為有色金屬礦山項目水土保持工作服務。

［1］ 郭索彥，姜德文，趙永軍，等.建設項目水土流失現(xiàn)狀與綜合治理對策［J］. 中國水土保持科學，2008，6(l):51－56.

［2］ 朱顯漠.黃土高原綜合治理［J］.水土保持學報，1998，6(2);1－7.

［3］ 劉偉常.保持水土利國利民［J］.水土保持研究，1997，(l):2－6.

［4］ 郭宏忠，丁婭莉.開發(fā)建設項目水土保持監(jiān)測評價指標體系研究［J］. 水土保持研究，2006，13(4):247－249，252.

［5］ 郭索彥，李智廣.新技術在我國水土保持監(jiān)測工作中的應用［J］. 中國水利，2006，(12):24－27.

［6］ 趙景逵.礦區(qū)土地復墾技術與管理［M］.北京:農業(yè)出版社，1993.68－69.