衛星遙感視角下的尾礦庫

高俊華 魚磊 劉立 劉欣悅

行走在一些礦區的路上，遠遠看到山坡上的一座座壩體，初見或許會誤認為是水庫。其實熟悉了就知道，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成的，用以堆存金屬或非金屬礦山進行礦石選別后排出尾礦或其他工業廢渣的場所。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星遙感的視角去認識尾礦庫。見圖1。

一、尾礦庫與水庫的區別

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，調節徑流，蓄洪補枯，滿足人們生活或生產用水需求。水庫周邊基本為民用建筑設施，水庫中雖然也含有少量的泥沙等雜質，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黑色。尾礦庫周邊是礦業采選場地和礦山建筑，尾礦庫在壩體一端形狀筆直規整，與周圍地物界線分明，尾砂含量較高，水體含量較少，在遙感圖像上表現為色調隨著距排砂口的遠近而呈暈狀變化，具有明顯的分帶紋理特征。距排砂口近、尾砂濃度高的位置，色調較亮；距排砂口遠，尾砂濃度低的位置，色調較暗；尾礦庫中水體的顏色由淺灰白色逐漸過渡到藍黑色；壩體另一端邊坡多數呈三角形狀，分布著有規律的條紋狀排水設施和綠化帶。見圖2。

二、尾礦庫的類型

根據所在的地形條件，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，當堆壩較高時，可獲得較大的庫容，庫區縱深較長。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，不占農田，庫區匯水面積不太大，但尾礦庫上游的匯水面積通常很大。見圖3。

三、尾礦庫的發展變化

尾礦庫也存在一個生命周期過程，即施工建設、運行使用、閉庫處置等。在選好地形和場址后，進行壩體、庫區和進出道路等尾礦庫設施的建設。建成后的尾礦庫開始投入運行，隨著排砂量的增加，逐步提高壩體、綠化邊坡，庫區堆砂面積也逐步增大。當堆砂量接近庫容上限時，尾礦庫閉庫停止擴張，然后采取覆土、植被恢復等生態修復措施，保持尾礦庫安全穩定。見圖4。

四、尾礦庫的生態修復

尾礦庫占用了大量的土地資源，其殘存的有毒物質損壞了植物的生長條件，庫面上寸草不生、沙塵飛揚，庫區周邊的環境因此受到污染和破壞。生態修復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，形成綠化帶抑制揚塵擴散；建排洪溝和攔洪壩及山洪疏導渠等進行排水、防洪。由于尾礦庫表面大多地形開闊、地面平整、陽光充足，也有一些地區在關閉的尾礦庫上鋪設光伏發電站，既解決了光伏發電站選址問題，又促成了尾礦庫治理和再利用。見圖5。

如今，遙感技術在尾礦庫調查監測中發揮著越來越重要的作用，有效識別尾礦庫的位置、數量、規模、形態和利用狀態等信息只是其中一個領域。遙感技術還可應用于尾礦礦物質反演研究，通過光譜特征推斷礦物質組成成分，為尾礦再利用提供參考依據；用于尾礦庫環境影響和風險評估，查清周邊環境敏感對象和保護目標信息，為防災和治理提供技術支撐等。