子洲某礦區水土保持項目監測分析

王振飛

（子洲縣水利局，陜西 子洲 718409）

1 概況

子洲縣某露天礦面積為46.87 km2。露天礦一期最大開采深度約491 m，地質資源量1128.67 Mt，可采原煤量788.41 Mt。礦區屬大陸干旱荒漠氣候，土壤以棕鈣土和灰棕漠土為主，并有部分風沙土，地表植被稀少，項目區土壤侵蝕類型區屬于輕度風力侵蝕區，土壤侵蝕模數背景值為1500 t/（km2·a），容許土壤流失量為1000 t/（km2·a）。根據主體設計，本項目建設期2018 年5 月至設計達產年2022 年4 月，總占地面積915.00 hm2。為了監督項目建設，檢驗水保方案結果，需對項目水土保持監測情況進行分析探討。

2 水保方案

在項目建設中，盡最大努力減少占地、地面擾動和水土保持破壞。按照項目開發建設水土保持設計，采取工程與非工程措施進行水保治理。工程施工結束后對場內空地和施工臨時占地實施平整措施，并對場內空地實施礫石壓蓋措施，在場內建筑周邊空地、路旁和圍墻內側實施綠化并對綠化區進行撫育管護措施。施工結束后對施工臨時占地區采取灑水結皮措施，對場內臺階邊坡實施密目網苫蓋措施。截止2019 年6 月，煤礦項目開發建設主要生產設施均已建設完成，工業場地區土建設施主體框架及涉及土石方的工程均已完工，地面設施于2019 年11 月全部完工。

3 監測范圍和時段

3.1 監測范圍

根據水土流失防治責任范圍，該礦區水土保持監測面積915.00 hm2。監測分區與項目水土流失防治分區一致，分別為采掘場區、外排土場區、工業場地區、生產系統及選煤廠區、場外道路區、輸電線路區、給排水工程區。水土保持重點監測區域為排土場區、采掘場區。

3.2 監測時段

本方案的監測時段從施工準備期2018 年開始，設計水平年2019 年12 月結束。生產運行期的水土保持監測另行計列，其中建設期為重點監測時段。

3.3 監測內容和方法

根據相關規定及礦區實際，某礦區水土保持監測內容主要包括擾動土地情況、取土（石、料）棄土（石、渣）情況、水土流失情況、水土保持實施情況、水土保持方案落實情況，排矸場使用情況及安全落實情況，擾動地面及植被占壓情況，水土保持措施（含臨時防護措施）實施情況以及水土保持責任制度落實情況等。

對防治責任范圍內點型項目水土流失面積小于100 hm2的和擾動土地情況監測采用實地量測、地面觀測和資料分析等方法。大于100 hm2的除地面觀測、實地量測之外，還增加遙感監測方法。取土（石、料）棄土（石、渣）情況監測，結合擾動土地遙感監測，采取實地量測、遙感監測、資料分析的方法，核實其位置、數量及分布。水土流失情況、水土保持措施監測采用實地量測、地面觀測、遙感監測和資料分析的方法。本項目水土流失主要發生在工業場地區、生產系統及選煤廠、外排土場區、采掘場區等區域，故在以上水土流失嚴重區域進行選擇有代表性的區域布設監測點位，進行定點、定位監測，其他區域作為巡查、調查監測區。

4 項目監測過程

4.1 調查巡查監測法

（1）實地勘查法：主要是查閱原設計方案和主體工程的相關資料，對項目有關指標以及水文氣象、土壤侵蝕模數、土壤類型、土地占用等資料，結合實地勘查分析給各指標賦值；采掘場東幫邊坡角30°（最小穩定系數1.66），南幫邊坡角32°（最小穩定系數1.32），西幫最終邊坡角為32°，北幫最終邊坡角為32°（最小穩定系數1.38）。對水土流失危害監測涉及的指標，主要通過對項目區重點地段進行典型調查和對周邊居民進行訪談調查，獲取監測數據。

（2）實地量測法：通過現場踏勘，對施工范圍和擾動區域、破壞的水保設施面積采用GPS 衛星定位系統的RTK 技術，沿占地紅線和擾動邊界跟蹤作業確定，經監測，項目建設擾動地表面積908.00 hm2，損壞水土保持設施和植被面積915.00 hm2。采掘場完成防洪渠/堤4000 m，擋水堤4000 m，排水溝3000 m，場地平整3.50 hm2。外排土場區完成防洪渠/堤2900 m，擋水堤18500 m，攔渣堤9400 m，排水溝1200 m，場地平整113.97 hm2。

（3）樣方調查法：項目區植被狀況的監測，采用樣方法或標準行法進行監測。樣方投影面積喬木林按20 m×20 m 進行，或采用標準行測定法，灌木區5 m×5 m 或標準行測定法，草地區1 m×1 m，每一樣方重復2 次，經監測，項目區植物措施實施后，當年草木成活率在80%以上，2 年后草木的保存率在70%以上，均滿足設計目標要求。

（4）巡查和觀察法：對水土保持設施實施情況和水土保持設施穩定性情況采用不定期巡查和觀察法監測，經規定頻率的暴雨考驗后，排水溝及護坡等的完好率在90%以上。

4.2 定點監測法

主要針對氣象資料、水土流失強度和程度的變化、攔渣保土量等指標進行定位、定點觀測。

（1）氣象監測。主要根據年內風沙情況，監測項目區各級風沙的起歷時，并查閱收集氣象站的平均起沙風速、大風日數、頻次等，記錄每次降雨出現的時間、降雨量、大雨出現的時間、頻次。

（2）水土流失強度監測。由于項目區屬于輕度風力侵蝕區，項目建設生產對原地貌的破壞又加進了一定量的水蝕，而礦區地面平坦，地面徑流量較小，產流可能性小，給水蝕監測帶來一定的難度，在平坦地面風蝕和水蝕難以區分，因而對于水蝕和風蝕不易區分的地區采用風蝕、水蝕綜合監測的方法。本項目風蝕、水蝕綜合監測采用簡易徑流小區配合揚塵監測法。簡易徑流小區具體設置見圖1。

圖1 風蝕、水蝕綜合監測監測小區設置示意圖

標準小區規格應為5 m×20 m 的小區，但是考慮到監測區各區坡面長度不盡相同，因而按最小坡面長度設置監測小區的長度。在采掘場邊坡、外排土場邊坡坡面和原始地貌對照區各設置一個寬3 m、長5 m 的小區，小區邊界修建高0.2m 的圍欄（用磚砌），圍欄墻采用12 墻，高0.2 m，頂部設置成直角三角形，將砌磚頂部的雨水攔向外側。在小區底部設置沉砂池，沉砂池規格為1 m×0.8 m×0.8 m，壁厚0.12 m，底厚0.12 m，用磚砌襯。每次降雨結束后進行相關指標的測試，并清理集水池。

揚塵監測：采用在簡易監測區下風側布設缸壁光滑的圓形降塵缸的方式進行監測，降塵缸規格為24 cm×23 cm，原地表1 處，擾動地表1 處，每組2 處，每處布設降塵缸3 個，間距50 cm。降塵缸埋設時與地面水平，埋入地下時盡量減少地表擾動。降塵缸安置好后，往缸內加水，每次加200 mL。夏季使用時降塵缸內應加入2.0 mL 硫酸銅溶液，以抑制微生物及藻類的生長，避免對塵土數據的影響。冬季使用時應加入20%乙醇（60 mL～80 mL）作為防凍劑。在每月收集稱量降塵缸內沉積物時，應先除去缸內的殘草、鳥糞、昆蟲等干擾物，并注明相應的時間段，登記入冊，以便總后匯總計算。

4.3 遙感監測

遙感監測：充分利用已有的設計方案中的土地利用、水保監測數據、圖件以及最新的衛星遙感信息，在GPS 和GIS 的支持下，對工程空間布置、占地，水土流失防治措施面積等采用遙感監測，及時掌握水保的最新動態變化。經監測，建設單位在建設施工過程中實施了采掘場周邊防洪渠/堤，內部道路排水溝，剝離臺階邊沿擋水堤，作業面和排土道路防塵灑水，邊坡灑水結皮等措施。與批復方案中措施體系相比，表土剝離、撒播草籽、密目網苫蓋措施未實施，新增了灑水防塵措施。工程土石方挖方總量為15463.18 萬m3，填方總量為39.18 萬m3，內部調運土石方總量4.0 萬m3，棄渣量15424.00 萬m3（其中內排837.00 萬m3）。

4.4 點位布設

結合實際，共布設固定監測點2 個，設置監測小區6 個。其中在選煤廠臨時堆土區設置1 處監測點進行監測。在監測點設置風蝕、水蝕綜合監測小區1 個。在排土場東北側（距排土場邊緣260 m 處即外排土場影響區外）的平坦地表設置1 個原始地貌監測小區，進行風蝕、水蝕復合監測。在外排土場初始一級平臺設置2 個擾動后監測小區，布設2 個風蝕、水蝕復合監測站。在排土場迎風面一級邊坡坡面設2 個監測小區，內設風蝕、水蝕綜合監測小區和水蝕監測站。監測點位及小區匯總見表1。

表1 監測點位小區匯總

4.5 監測結果匯總

采取實地定點測量法和實地調查相結合的方法，按《水土保持綜合治理效益計算方法》（GB/T 15774-2008）規定進行測算，總計整治水土流失土地面積653.27 hm2，攔渣量6809 萬m3。項目區水土流失治理度達到98.24%，土壤流失控制比為0.91，渣土防護率99.98%，表土保護率8.3%，林草植被恢復率達94%，方案實施后可減少水土流失量70125 t，均達到了預期目標值。新增水土流失得到有效扼制，擾動區域內植被得以恢復，從整體來看，水土流失治理效果達到要求。

5 結語

通過項目水土保持跟蹤監測，工程建設基本按照主體工程設計的內容和《水土保持方案》設計實施各種水土保持措施。根據監測成果分析，可以得出以下總體結論：（1）通過對調查資料分析，項目建設期因工程建設施工不可避免的擾動和破壞防治責任范圍內的原地貌，增加了水土流失強度和程度。（2）通過對各工程的分項評價，認為工程水土保持工作到位，特別是道路區和棄渣場區的綠化措施等工作取得了顯著效果，最大限度地減少了項開發引起的水土流失。（3）各個分區的各項水土保持措施布局合理，項目建設區實現了《水土保持方案》中提出的水土保持防治目標。