喀斯特地區(qū)露天采石場水土流失特點(diǎn)及防治對策

張杰

摘 ?要：喀斯特地區(qū)因?yàn)樽陨砩鷳B(tài)較為脆弱，小而多的各類采石場雖然為經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了正面影響，但也因?yàn)樯a(chǎn)過程中持續(xù)的水土流失，嚴(yán)重影響了區(qū)域生態(tài)環(huán)境。通過討論采石場的典型水土保持措施布置，為采石場水土保持方案的編制和水土流失治理提供有效參考。

關(guān)鍵詞：采石場;水土流失特點(diǎn);水土保持措施設(shè)計;金沙縣

中圖分類號：S157 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）19-0146-02

Abstract： In Karst area， because of its own ecological fragility， the small but many kinds of quarries have a positive impact on economic development. But because of the continuous soil and water loss in the production process， the regional ecological environment was seriously affected. By discussing the arrangement of typical soil and water conservation measures in the quarry， this paper provides an effective reference for the compilation of soil and water conservation plan and the control of soil and water loss in the quarry.

Keywords： quarry; characteristics of soil and water loss; design of soil and water conservation measures; Jinsha County

1 基本情況

金沙縣位于貴州省西北部，畢節(jié)市東部，處于黔中山原向西北高原山地過渡地帶，地勢西南高東北低，全縣山地面積占總面積的61.3%，地形地貌復(fù)雜，以中山地和丘陵為主，大部分區(qū)域平均海拔高程800-1500m，為典型的喀斯特縣域。

喀斯特區(qū)域山坡陡峭，地表破碎，生態(tài)環(huán)境本身比較脆弱，但帶來了一個優(yōu)勢產(chǎn)品即石灰石。本地石灰?guī)r儲量豐富，易開采，品質(zhì)高，由于城鎮(zhèn)化和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對砂石料的巨大需求，使得全縣一度出現(xiàn)大量的露天采石場。這些采石場為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了良好效益，但由于管理粗放，礦山開采過程中往往漠視環(huán)境問題，亂采亂挖，造成嚴(yán)重的水土流失和環(huán)境破壞。

在《全國水土保持規(guī)劃國家級水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)和重點(diǎn)治理區(qū)復(fù)核劃分成果》（辦水保〔2013〕188號）文件中，金沙縣已經(jīng)列入烏江赤水河上中游國家級水土流失重點(diǎn)治理區(qū)，屬于水土流失嚴(yán)重縣。黨的十八大以來，生態(tài)文明作為“五位一體”總體布局和“四個全面”戰(zhàn)略布局的重要內(nèi)容，擺在了非常重要的位置。在全國上下踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念大潮下，為兼顧經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保護(hù)環(huán)境，國土部門按照“規(guī)范提升+淘汰關(guān)閉”的工作思路，對各個砂石礦山，根據(jù)其生產(chǎn)狀況和市場需求，采取了關(guān)停、整合、擴(kuò)能等措施，最終，全縣每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)保留了1-2個砂石廠。由此，結(jié)束了砂石礦雜亂無序的局面，一些不符合新形勢下生產(chǎn)要求的礦山被關(guān)閉，減少了對生態(tài)環(huán)境的持續(xù)擾動。但是，整合后延續(xù)生產(chǎn)的砂石廠，大多沒有編報水土保持方案，開采過程也忽視了水土流失防治。

2 流失特點(diǎn)

一個典型的山區(qū)露天采石場，分為兩大區(qū)域：容納各種基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)區(qū)，和露天開采區(qū)。按功能來劃分，建設(shè)區(qū)應(yīng)包括用于人員辦公及食宿的辦公生活區(qū)域，用于破碎、堆料的工業(yè)場地，配電房、倉庫及循環(huán)水池等占用的附屬設(shè)施區(qū)域。露天開采區(qū)可能包括采空區(qū)和正在作業(yè)的開采區(qū)、禁采區(qū)。

原則上，礦山開采設(shè)計中會提到“剝采比”，即開采一定數(shù)量的石料將產(chǎn)生多少噸廢石作為棄渣，理論上這些廢石和開采區(qū)剝離的表土需要指定排土場進(jìn)行堆存。但是與煤礦和金屬礦不同，對于采石場而言所有的石料都是資源，剝離的廢石經(jīng)過打砂機(jī)破碎之后成為各種規(guī)格的建筑用砂，提高了原料利用率和經(jīng)濟(jì)效益，因此排土場基本上只堆放表土。為防止概念混淆，本文將排土場定義為“表土堆放場”。

根據(jù)對各類采石場的調(diào)查分析，各區(qū)域水土流失防治方面存在如下問題：第一，工業(yè)場地大多建設(shè)不規(guī)范，物料及廢品亂堆亂放，地表未做硬化，在徑流沖刷下污水橫流，產(chǎn)生水土流失。第二，建設(shè)區(qū)域幾乎不考慮綠化，或以自然生長的次生植被作為綠化，美觀性和水土流失防治效果均不能保證。有的甚至地表也未硬化。第三，生產(chǎn)周期長，只注重安全生產(chǎn)，而忽視水土流失防治。露天開采過程中剝離原生地表植被和表層巖土，使地表基巖外露，完全喪失生物生產(chǎn)力。同時由于生產(chǎn)場地、道路等施工占地及采礦過程中的設(shè)備、廢棄物堆放、占壓土地，使地表植被受到破壞。第四，表土堆放場選址并未經(jīng)過水土保持評價論證，與各種廢料一起隨意堆積在山坡或溝谷，防護(hù)措施也不到位，沒有考慮雨水沖刷造成表土資源浪費(fèi)等情況。不但污染下游環(huán)境，也造成土壤退化。由于廢石的不完全利用，巖土混合堆放，使廢石的摩擦力減小，透水性變小，在暴雨作用下極易誘發(fā)泥石流。第五，由于采區(qū)分層開采的機(jī)制，使得開采面坡度激增，陡峻的斜坡巖土剪應(yīng)力常常大于抗剪強(qiáng)度，巖土在剪切破裂面上有時會發(fā)生明顯位移，產(chǎn)生崩塌。或巖壁在干濕、冷熱、凍融交替作用下，產(chǎn)生破碎巖屑，也容易誘發(fā)泥石流。

此外，除了仍在運(yùn)行的采石場以外，還有一些已廢棄關(guān)停的采石場未得到及時治理。廢棄的生產(chǎn)場地，由于人為干擾巨大，超出了原有生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)能力[1]，已經(jīng)完全石漠化，從而成為城鎮(zhèn)中的“沙漠”。

3 防治對策

在水土保持“天地一體化”監(jiān)管系統(tǒng)的輔助下，水行政主管部門加大了監(jiān)督執(zhí)法力度，大部分采石場礦山補(bǔ)報了水土保持方案。但一些方案編制人員水平不高，在布置水土流失防治措施時通常機(jī)械照搬，最常見的就是排水措施過多，甚至沿整個采區(qū)范圍修建截排水溝，完全未論證可操作性及防治效果。后期復(fù)墾復(fù)綠時又公式化地將整個場地覆土，種樹，與國土部門的礦山復(fù)綠方案不一致，從而流于形式，不具備指導(dǎo)意義。

為此，本文在對大量采石場水保方案總結(jié)分析的基礎(chǔ)上，針對采石場各分區(qū)的水土流失特征，提出建議的水土保持措施體系供參考。鑒于礦區(qū)道路、供電供水管線、施工區(qū)域等的水土保持措施與道路工程、管道工程等類似，本文不再探討。

3.1 工業(yè)場地和辦公生活區(qū)

施工前應(yīng)規(guī)劃出堆土場，對于占地范圍內(nèi)的表土資源應(yīng)全數(shù)剝離，運(yùn)至堆土場堆存。根據(jù)場地地形，如有開挖邊坡，應(yīng)采用擋土墻攔擋或填土編織袋臨時防護(hù)[根據(jù)《生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50433-2018）附錄D的規(guī)定，場地邊坡或階地間的擋土墻主要作用是維護(hù)主體工程安全，不界定為水土保持措施]。根據(jù)場地匯水情況，還應(yīng)考慮修建排水溝、沉沙池等。

對于工業(yè)場地，通常堆滿了生產(chǎn)設(shè)備和原料，無法大面積綠化。但可以在場地邊緣極少擾動的區(qū)域進(jìn)行整治之后，種植適宜的喬木灌木，或撒草籽。減少地表裸露，同時也能提升水土保持防治目標(biāo)中的林草植被恢復(fù)率和林草覆蓋率。

對于辦公生活區(qū)，作為工作和生活的主要活動場所，應(yīng)盡可能增加綠化，可以考慮行道樹、灌木搭配種草等，除了增加美觀效果，也能改善區(qū)域環(huán)境質(zhì)量。同時建議對該區(qū)域地面進(jìn)行硬化，減少徑流沖刷帶走的泥沙。

3.2 采空區(qū)

采空區(qū)應(yīng)考慮恢復(fù)治理，減少地面裸露及荒廢時間。業(yè)主應(yīng)通過廢渣回填，覆土，場地平整之后，還原原有的耕地或林地。對于開采期間產(chǎn)生的石質(zhì)邊坡，應(yīng)根據(jù)協(xié)調(diào)性、生態(tài)性和復(fù)合性的原則[2]，通過加固結(jié)合綠化進(jìn)行治理。加固手段包括錨桿（索）、噴錨支護(hù)、混凝土框架、擋土墻等，綠化手段包括噴播、網(wǎng)格植草、磚塊骨架植物護(hù)坡等。如坡度過陡，應(yīng)首先削坡減載，防止滑坡甚至垮塌。

3.3 開采區(qū)

開采區(qū)的環(huán)境是不斷動態(tài)變化的，在水土保持方案中，很難針對開采區(qū)布置定量的水土保持措施。因此建議在水土保持后續(xù)設(shè)計中，定性提出防治要求，應(yīng)包括如下幾點(diǎn)：（1）表土剝離堆放到堆土場。（2）根據(jù)自然條件和地形等實(shí)際情況，可以在開采面的坡頂或開采平臺布置截水溝，防止大量徑流沖刷開采面。截流的水應(yīng)經(jīng)過消力、沉沙之后妥善排放。（3）考慮到許多項(xiàng)目的生產(chǎn)現(xiàn)狀，開采期間應(yīng)因地制宜采用填土編織袋攔擋、臨時排水溝、臨時苫蓋等措施，防止坡面裸露、石料長期堆積等造成水土流失。（4）一個開采面結(jié)束之后應(yīng)立即開始治理，具體措施可參考采空區(qū)。

3.4 表土堆放場

喀斯特地區(qū)的表土堆放場按照地形地貌特點(diǎn)，可以分為坑槽型、平地型、溝谷型和山坡型。應(yīng)優(yōu)先選擇項(xiàng)目占地范圍內(nèi)，較少擾動或暫不擾動的坑槽地帶，防治措施相對簡單，且不易對周邊環(huán)境造成危害。其次盡量選擇平地堆土。

溝谷型區(qū)域由于涉及溝道行洪，應(yīng)盡量避免使用。如果堆土經(jīng)論證后可行，則應(yīng)在上游占地邊緣設(shè)置截水溝將水引流至下游，并做好土坡面的防護(hù)，例如通過漿砌石擋土墻攔擋，進(jìn)行臨時苫蓋或撒播草籽。

山坡型堆放場沿山坡堆放表土，并逐步向外擴(kuò)展。建議在上下游分別設(shè)置截排水溝，同時在下游應(yīng)修建漿砌石擋土墻進(jìn)行攔擋。如堆土量不大，也可只采用編織袋填土臨時攔擋結(jié)合臨時排水溝。同樣應(yīng)做好土坡面的防護(hù)。

剝離的表土應(yīng)分層堆放，避免熟土和半熟土混合。為確保土壤活性，避免因自重被過分壓實(shí)，表土堆高一般不超過5m。剝離的表土可用于土壤改良、污染治理、植被恢復(fù)等方向[3]。因此表土其實(shí)是生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目中非常寶貴的資源，但實(shí)際上，很多項(xiàng)目業(yè)主對此并不在意。在對各種采石場檢查過程中，多數(shù)業(yè)主坦言，并沒有刻意留存表土，而是隨意亂堆，或者摻到產(chǎn)品里。這對于后期的生態(tài)修復(fù)是非常不利的。

此外，因資源枯竭或在整合過程中關(guān)停廢棄的采石場，留下各種形態(tài)的礦山廢棄地。對這種廢棄地的生態(tài)恢復(fù)方向主要是回填及覆土，恢復(fù)原地表功能。一些規(guī)模巨大、具有工業(yè)特色的廢棄地可以改造成礦山公園，但采石場幾乎都不具備這種條件。不過，在降水充沛的喀斯特區(qū)域，一些有條件的礦坑可以用另一種思路改造：清淤后用復(fù)合土工膜防滲處理，鋪設(shè)細(xì)砂和黏土，作為水生植物的生長區(qū)域。結(jié)合生態(tài)護(hù)岸，可以將這種廢棄的礦坑改造成坑塘，在蓄水的同時能夠凈化水質(zhì)，并具有觀賞價值[4]。

但對于礦山廢棄地的修復(fù)，多數(shù)是在閑置很多年之后才開始的，此時廢棄地內(nèi)的生態(tài)環(huán)境問題已經(jīng)非常嚴(yán)重。而出現(xiàn)這種情況，也在于前期采石場生產(chǎn)不規(guī)范，未考慮開采及閉礦后的水土流失和生態(tài)修復(fù)。因此，采石場開采完畢之后，還應(yīng)結(jié)合礦山復(fù)綠方案，重新編報恢復(fù)治理的水土保持方案。

露天采石場規(guī)模普遍不大，但其生產(chǎn)周期長，導(dǎo)致水土流失持續(xù)時間長。個體規(guī)模雖小但數(shù)量眾多，水土流失積少成多，對生態(tài)環(huán)境造成的危害不容小覷。對采石場的水土流失防治措施提出針對性措施，對于區(qū)域環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]張鴻齡，孫麗娜，孫鐵珩，等.礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)過程中基質(zhì)改良與植被重建研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)雜志，2012，31（02）：460-467.

[2]申桂順，丁鵬.山體邊坡生態(tài)修復(fù)方法初探[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（13）：202.

[3]馬力，張雪楊，常志兵，等.長江流域生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目中表土的剝離、防護(hù)及利用[J].中國水土保持，2019（11）：34-38.

[4]李丹雄，武亞南，胡雪.基于雨洪管理理念的廢棄砂石坑改造[J].中國水土保持，2017（07）：37-40.