有色金屬礦山水土流失監測點布設研究

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環境的污染進而制約當地經濟的發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展的重要物質基礎。礦產資源的大規模開發利用，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生態系統的物質循環和能量循環，產生了嚴重的生態破壞和環境污染。

1 有色金屬礦山水土流失監測概況

根據水土保持法律法規的規定和要求，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測。通過水土流失監測，可以摸清礦區原生水土流失狀況，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生發展的變化趨勢［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。

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

2 水土流失監測點布設實例分析

選取湖南某有色金屬礦山作為實例，對其水土流失監測點布設進行分析，該礦區過去主要開采鉛鋅礦，現鉛鋅礦資源已開采殆盡，現實際生產能力為500 t/d，經生產勘探后發現了鉬鉍鎢多金屬礦床，可接替已形成采選系統的鉛鋅礦區。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生在尾礦庫灘面上［6］。通過對項目區進行水土流失監測，及時掌握項目區水土流失發生的時段、強度和空間分布等情況，了解水土保持措施的防治效果，及時發現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揮作用，最大限度地減少水土流失。

2.1 自然環境及水土流失現狀

該礦區屬低山丘陵地貌，海拔標高450～780 m，總體地勢西部高，東部低;區內巖性有灰巖及花崗巖，花崗巖、灰巖巖石較完整，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;本區屬于亞熱帶濕潤季風性氣候區，全年較溫暖，據當地氣象局1952年～2006年的氣象資料統計，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生，水土保持監測的主要任務是對開發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測。通過設立臨時觀測場、觀測點等，對本工程項目區的水土流失量進行地面監測和調查監測，掌握建設生產過程中水土流失發生的時段、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 重點監測內容及監測對象

該礦山水土保持監測的重點內容包括:

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揮等。

根據工程水土流失預測結果，結合項目建設和重點防治區域的劃分以及水土流失特點，確定該項目水土保持監測的重點對象為:選礦廠、尾礦庫及尾砂輸送區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: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境的影響。

3.廢石場防治區:棄土廢石量、渣體穩定性、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 監測點布設

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

2.3.1 水土流失因子監測布點

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

2.地面觀測。初步確定在選礦廠、尾礦庫及尾砂輸送區、廢石場、運輸道路等大型大臨工程設置地面觀測點，具體位置根據實地調查結果確定。

2.3.2 水土流失狀況監測布點

1.調查監測。工程建設區水土流失面積變化情況，以及項目建設對下游和周邊地區造成的危害，擬通過對項目區各個分區進行調查(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測點。

2.地面觀測。對于工程建設區擾動地表、棄渣等施工活動引起的水土流失面積、數量、變化情況以及危害進行定點監測，主要布設在選礦廠、尾礦庫及尾砂輸送區、廢石場、運輸道路等大型大臨工程區域，監測點位根據實地調查后確定。

2.3.3 水土流失防治效果監測布點

1.地面觀測。擬對以選礦廠、尾礦庫及尾砂輸送區、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.調查監測。結合水土流失因子監測點、水土流失狀況監測點布置，以林草生長發育狀況為主要監測內容。

2.3.4 項目監測點布設

該工程擬布設9個監測點，各區域監測點數量及布設部位見表1。

表1 監測點位布設表

3 有色金屬礦山水土流失監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測點的布設還是基于水土流失分區進行劃分的，還應進一步以監測區域進行劃分，需要對工程區地形地貌類型、水土流失類型區、項目功能分區等多種因子進行分析，并選擇某個因子作為主要劃分依據。但是，目前在因子選擇時，缺乏統一、有針對性的監測區和層次劃分準則，劃分依據的選擇主要依靠經驗來判斷。其次，目前監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，不利于監測工作的開展，減低了其科學性。

2.由監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，不可避免各監測數據之間存在差異性，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、同一類監測對象在雨季的監測數據要遠高于旱季。

3.2 建議

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

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

2.加強水土流失監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測各種假設都是建立在監測數據是理想的，監測數據是準確的，可以反映監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，積極探索新的監測方法和技術，并逐步補充和完善監測布局方法，為開發建設項目水土流失監測實施提供可靠技術和數據的支持。

3.建立水土流失監測數據庫，通過對監測數據積累，建立完善和系統的水土流失監測布局方法，建立開發建設項目水土流失監測數據信息系統，收集水土流失監測數據資料，更新和完善監測數據的管理。挖掘已有監測數據，開發具有實用性的水土流失監測布局與監測點布設的方法，并以此開展開發建設項目水土流失監測模式研究，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.開發建設項目水土保持監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測工作中的應用［J］. 中國水利，2006，(12):24－27.

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