衛(wèi)星遙感視角下的尾礦庫

高俊華 魚磊 劉立 劉欣悅

行走在一些礦區(qū)的路上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)看到山坡上的一座座壩體，初見或許會誤認(rèn)為是水庫。其實(shí)熟悉了就知道，那是堆放尾砂的尾礦庫，人們看到的壩體就是尾礦壩。尾礦庫是由尾礦壩攔截谷口或圍地構(gòu)成的，用以堆存金屬或非金屬礦山進(jìn)行礦石選別后排出尾礦或其他工業(yè)廢渣的場所。有的尾礦庫壩體很高，庫面遼闊，常人以肉眼很難窺其全貌，今天我們就一起以衛(wèi)星遙感的視角去認(rèn)識尾礦庫。見圖1。

一、尾礦庫與水庫的區(qū)別

尾礦庫與水庫在遙感影像上的特征有明顯不同。水庫是在山溝或河流的狹口處建造攔河壩形成的人工湖泊，一般起到防洪和興利作用，調(diào)節(jié)徑流，蓄洪補(bǔ)枯，滿足人們生活或生產(chǎn)用水需求。水庫周邊基本為民用建筑設(shè)施，水庫中雖然也含有少量的泥沙等雜質(zhì)，但其總體反映的是水的光譜特征，對光線的可見光到中紅外波段吸收大于反射，在遙感影像上一般呈藍(lán)黑色。尾礦庫周邊是礦業(yè)采選場地和礦山建筑，尾礦庫在壩體一端形狀筆直規(guī)整，與周圍地物界線分明，尾砂含量較高，水體含量較少，在遙感圖像上表現(xiàn)為色調(diào)隨著距排砂口的遠(yuǎn)近而呈暈狀變化，具有明顯的分帶紋理特征。距排砂口近、尾砂濃度高的位置，色調(diào)較亮；距排砂口遠(yuǎn)，尾砂濃度低的位置，色調(diào)較暗；尾礦庫中水體的顏色由淺灰白色逐漸過渡到藍(lán)黑色；壩體另一端邊坡多數(shù)呈三角形狀，分布著有規(guī)律的條紋狀排水設(shè)施和綠化帶。見圖2。

二、尾礦庫的類型

根據(jù)所在的地形條件，尾礦庫可分為山谷型、傍山型、平地型和截河型四類。山谷型是在山谷口處筑壩形成的尾礦庫，目前我國最常見，初期壩體相對較短，當(dāng)堆壩較高時(shí)，可獲得較大的庫容，庫區(qū)縱深較長。傍山型是在山坡腳下依山筑壩所圍成的尾礦庫，初期壩體相對較長，后期壩堆高度一般不太高，庫容較小，庫區(qū)縱深較短。平地型是在平緩地形周邊筑壩圍成的尾礦庫，初期壩和后期尾礦堆壩工程量大，堆壩高度受到限制，一般不高，由于周邊堆壩，庫區(qū)面積越來越小，尾礦沉積灘坡度越來越緩。截河型是截取一段河床，在其上、下游兩端分別筑壩形成的尾礦庫，有的在寬淺式河床上留出一定的流水寬度，三面筑壩圍成尾礦庫，不占農(nóng)田，庫區(qū)匯水面積不太大，但尾礦庫上游的匯水面積通常很大。見圖3。

三、尾礦庫的發(fā)展變化

尾礦庫也存在一個(gè)生命周期過程，即施工建設(shè)、運(yùn)行使用、閉庫處置等。在選好地形和場址后，進(jìn)行壩體、庫區(qū)和進(jìn)出道路等尾礦庫設(shè)施的建設(shè)。建成后的尾礦庫開始投入運(yùn)行，隨著排砂量的增加，逐步提高壩體、綠化邊坡，庫區(qū)堆砂面積也逐步增大。當(dāng)堆砂量接近庫容上限時(shí)，尾礦庫閉庫停止擴(kuò)張，然后采取覆土、植被恢復(fù)等生態(tài)修復(fù)措施，保持尾礦庫安全穩(wěn)定。見圖4。

四、尾礦庫的生態(tài)修復(fù)

尾礦庫占用了大量的土地資源，其殘存的有毒物質(zhì)損壞了植物的生長條件，庫面上寸草不生、沙塵飛揚(yáng)，庫區(qū)周邊的環(huán)境因此受到污染和破壞。生態(tài)修復(fù)通常的方法是在尾礦庫表面覆土，再種植草皮、樹木等植被綠化；在尾礦庫周邊種植楊柳樹等喬木，形成綠化帶抑制揚(yáng)塵擴(kuò)散；建排洪溝和攔洪壩及山洪疏導(dǎo)渠等進(jìn)行排水、防洪。由于尾礦庫表面大多地形開闊、地面平整、陽光充足，也有一些地區(qū)在關(guān)閉的尾礦庫上鋪設(shè)光伏發(fā)電站，既解決了光伏發(fā)電站選址問題，又促成了尾礦庫治理和再利用。見圖5。

如今，遙感技術(shù)在尾礦庫調(diào)查監(jiān)測中發(fā)揮著越來越重要的作用，有效識別尾礦庫的位置、數(shù)量、規(guī)模、形態(tài)和利用狀態(tài)等信息只是其中一個(gè)領(lǐng)域。遙感技術(shù)還可應(yīng)用于尾礦礦物質(zhì)反演研究，通過光譜特征推斷礦物質(zhì)組成成分，為尾礦再利用提供參考依據(jù)；用于尾礦庫環(huán)境影響和風(fēng)險(xiǎn)評估，查清周邊環(huán)境敏感對象和保護(hù)目標(biāo)信息，為防災(zāi)和治理提供技術(shù)支撐等。