非煤礦山水土流失預測內容和預測方法
——以楊樹溝鐵礦礦區為例

李宗偉，陳鋒彪，周慶瑜

(1.長春工程學院，吉林 長春 130012；2.山東省東明縣水務局,山東 菏澤 274500；3.水利部建設管理與質量安全中心，北京 100038)

非煤礦山水土流失預測內容和預測方法
——以楊樹溝鐵礦礦區為例

李宗偉1，陳鋒彪2，周慶瑜3

(1.長春工程學院，吉林 長春 130012；2.山東省東明縣水務局,山東 菏澤 274500；3.水利部建設管理與質量安全中心，北京 100038)

非煤礦山生產中產生的尾礦堆積致使地表植被、土壤均被破壞，且尾砂松散固結力差使得水土流失加劇。本文以楊樹溝鐵礦礦區為例，對非煤礦山水土流失類型以及產生原因進行分析，給出非煤礦山水土流失預測的內容和方法。預測結果明確了水土流失中的重要時段和重點單元，為水土流失防治措施和監測方案的制定提供依據。

非煤礦山；水土流失預測；水土流失原因；水土流失類型

非煤礦山水土流失預測可以客觀評價其造成的危害及其對礦井周邊生態的影響，并為礦區水土流失防治分區和分區防治措施及水土保持監測方案制定提供依據[1]。有效的預測方法可以更好地解決工程給環境帶來的影響，及時有效地確定防治目標，從而有效地控制水土流失[2-3]。

1 項目區概況

楊樹溝鐵礦礦區位于樺甸市夾皮溝鎮楊樹溝村北山上，距樺甸市92°方向直距51 km，南距煙白線鐵路蛤螞石站約20 km，有林區公路及鄉間公路相連；樺甸—大蒲柴河林業公路在礦區南側通過，距離約5 km，交通方便。地理坐標為：東經127°21′42″～127°22′15″，北緯42°56′51″～42°57′01″。礦區開采深度由620～550 m標高，礦區面積0.0713 km2。地貌類型為山地，該區域是水利部公告的水土流失重點治理區和吉林省人民政府通告的水土流失重點監督區。

2 水土流失類型、成因及分布

2.1 水土流失成因分析

項目區地處長白山區至松遼平原過渡地帶，地貌類型為低山，海拔標高一般在522～685 m，礦區東側最高點標高728.54 m，項目區屬北溫帶季風氣候類型，四季分明，雨熱同季，多年平均氣溫4.5℃，多年平均降水量754.6 mm，實測最大24 h降雨量92 mm，由于工程區域降雨量年季變化較大，分配不均，多集中在夏秋兩季，水量大，流速快，易形成徑流。項目區地面坡度10°～30°，在地表徑流集中、地形坡度較大的情況下，工程建設易造成表土侵蝕，礦山開采無疑會加劇該地區的水土流失。項目區主要土壤類型為灰棕壤，林草植被覆蓋率為85%,建設期間擾動地表、占壓挖損土地等改變了原地貌形態和地表土層結構，同時破壞了地表植被，產生了大量的裸露地面，其棄土棄渣產生了大量的松散土體，土壤抗蝕、抗沖能力下降，原有的水土保持功能迅速降低或完全喪失，為水土流失的發生和發展提供了互促條件。

2.2 水土流失類型及分布

根據工程施工進度、建設特點及地形條件，工程造成的水土流失類型和分布特點如表1所示。

表1 水土流失類型

由表1可見，本礦井工程建設期水土流失類型主要以水力侵蝕為主[4]。水土流失分布在各施工區域。施工期水土流失多發生在廢石場，運行期水土流失多發生在工業場地。

3 水土流失預測內容和方法

3.1 預測時段

本工程建設造成的水土流失，從時段分析主要有兩個時段，即：工程建設施工期及生產運行期。

3.2 預測內容

水土流失預測內容[5]見表2。

表2 水土流失預測內容

3.3 預測方法

水土保持監測的重點包括水土保持方案落實情況、擾動土地及植被占壓情況、水土保持措施(含臨時防護措施)實施情況、水土保持責任制度落實情況等。

3.3.1 擾動地表面積的預測方法

利用主體工程設計單位提供的可行性研究報告，以及項目區地形圖對該地段進行實地調繪，調查項目區的水土流失和水土保持現狀。對建設項目的主體工程、臨時工程，以及配套的服務設施在建設期開挖擾動地表、占壓土地和損壞林草植被的程度和面積，分別進行統計、量算、預測。

3.3.2 損壞水土保持設施的預測方法

根據工程設計資料并結合野外實地調查、勘測來計算。分別核算不同地類的占地面積和占地方式。

3.3.3 棄土、棄渣量的預測方法

通過查閱主體工程可行性研究報告資料，統計分析開挖量、回填量與棄渣量的關系，計算出各個分區的棄土、棄渣量，結合現場勘查中確定的對不同區域棄土、棄渣量的調配方案，預測調配方案可能產生的棄渣量。

3.3.4 可能造成的水土流失量的預測方法

根據項目區土壤侵蝕背景資料和工程建設特點，項目區水土流失類型為水力侵蝕，水土流失預測將根據當地區域土壤侵蝕資料和當地水土保持規劃，初步確定原生地貌土壤侵蝕模數，并通過對原有礦山水土流失監測成果進行類比，確定擾動后土壤侵蝕模數。

擾動土地面積和損壞水保設施情況的預測方法主要根據工程設計文件及相關圖件確定。

棄土棄渣量的預測根據流失表面積進行計算。

水土流失量計算采用公式法計算：

(1)

(2)

式中：W為土壤流失量，t；△W為新增土壤流失量，t；Fji為某時段某單元的預測面積，km2；Mji為某時段某單元的土壤侵蝕模數，t·km-2·a-1；△Wij為某時段某單元的新增土壤侵蝕模數，t·km-2·a-1，只計正值，負值按0計；Tji為某時段某單元的預測時間，a；i為預測單元，i=1、2、3、…、n；j為預測時段，j=1、2指建設期和自然恢復期。

3.3.5 可能造成的水土流失危害的預測方法

通過實地勘查、查閱文件及以上部分內容的預測結果進行分析評價。工程建設過程中開挖、擾動原地貌造成新增水土流失，根據可能造成的水土流失的形式、數量、位置及周圍自然生態環境特點進行預測。

3.4 預測結果

在實地調查的基礎上對項目建設期開挖擾動地表、占壓土地和破壞林草植被面積分別進行預測和統計，工程建設區將損壞原地貌5.32 hm2。

本項目水土流失量預測詳見表3。

在不采取水土保持措施的條件下，本工程預測造成的水土流失總量為188.79 t，其中建設期可能造成的水土流失量為106.44 t，自然恢復期可能造成水土流失量為61.92 t，生產運行期可能造成水土流失量為20.43 t。與背景值相比新增水土流失總量為128.15 t，其中建設期可能新增的水土流失量為80.47 t，自然恢復期可能造成水土流失量為32.87 t，生產運行期可能新增的水土流失量為14.81 t。

可見，預測時段中，工程建設期水土流失最為嚴重，預測單元中，場內道路區水土流失量最為嚴重。

表3 水土流失量預測結果

4 結 論

本文以楊樹溝鐵礦礦區為例，對非煤礦山水土流失的類型以及產生原因進行分析，并給出具有針對性的預測內容和方法，根據預測方法得到了預測結果。

根據預測結果，該項目的三個預測時段中工程建設期水土流失量最為嚴重，預測單元中場內道路區水土流失量最大。因此，應該優化工程建設期的施工安排，加強對工程施工期的水土流失監測，以便為礦區水土流失防治分區和分區防治措施及水土保持監測方案制定提供依據。

[1] 王治國,段喜明,李文銀,等.開發建設項目水土流失預測的若干問題討論[J].中國水土保持,2000(4):38-40.

[2] 余江.生態環境影響評價水土流失預測方法應用研究[D].成都：四川師范大學,2001.

[3] 羅林.調查分析法在開發建設項目水土流失預測中的應用[J].中國水土保持,2010(12):6-8.

[4] 趙健,郭宏忠,陳健橋,等.三峽庫區水土流失類型劃分及防治對策[J].中國水土保持,2010(1):16-18.

[5] 朱麗,秦富倉.露天煤礦開采項目水土流失量預測——以內蒙古錫林郭勒盟勝利礦區一號露天煤礦為例[J].水土保持通報,2008(4):111-115+137.

李宗偉(1977-)，男，實驗師，主要從事水利工程研究及教學工作。E-mail：weilizong@126.com

S157

A

2096-0506(2015)05-0050-03