内蒙古开发建设项目水土流失特点与监测技术探讨

郭百平，于亚文，王志军

(内蒙古自治区水土保持监测站，内蒙古 呼和浩特 010020)

1 内蒙古开发建设项目现状与水土流失特点

内蒙古资源丰富，特别是煤炭资源十分丰富，现已探明煤炭资源储量7413.9亿t，居全国第一位，已成为全国重要的能源保障基地。近几年全国经济发展对煤炭的需求增长在很大程度上拉动了内蒙古的经济增长，2010年内蒙古的GDP突破10000亿元大关。除矿产资源的大规模开发外，其他开发建设活动也很活跃，“十一五”末，全区公路总里程达到15.7万km，其中高速公路2365km，一级公路3387km。近年来风电产业发展速度加快，产业规模快速形成，并网风电装机容量870万kW，居全国首位。据统计，“十一五”期间，全区各级水行政主管部门批复的各类开发建设项目水土保持方案达2643个，涉及水土流失防治责任范围6614km2，设计弃土弃渣量33.9亿t。大规模的开发建设活动在支撑全区经济快速发展的同时，对生态环境造成了极大的压力，人为水土流失呈现出上升趋势。

近年来随着开发建设项目水土保持工作的不断深入，特别是《开发建设项目水土保持设施验收管理办法》(水利部16号令)颁布实施以来，开发建设项目水土保持监测工作已逐渐被社会所接受，得以快速推进。但据2009年的统计资料，全区开发建设项目水土保持监测率还不到24%。

总结现场调查情况，内蒙古开发建设项目水土流失呈现出以下特点:

(1)水土流失范围广。内蒙古自治区矿产资源种类多、储量大、分布广，随着矿产资源的大规模开发，交通、水利、电力等相关建设活动日趋增多增强。从呼伦贝尔草原到阿拉善荒漠从黄土丘陵沟壑区到大兴安岭山地，从农村到城市，各类开发建设活动遍地开花。开发建设活动不可避免地造成了大面积的土地开挖和植被破坏，并产生了大量弃土、弃渣，加剧了区域水土流失。

(2)类型多样。区内地貌类型多样，东西部气候差异大，加之各类开发建设活动的类型不同，生产工艺、施工工艺与施工时序安排存在较大差异，造成水土流失类型多样、形式复杂，水力、风力、重力侵蚀等多种侵蚀类型在空间上叠加，在时间上交替出现。

(3)危害大。开发建设项目施工及生产过程中的场地平整、开挖、堆填，客观上造成地表裸露和大量松散堆积物的存在，重塑地貌甚至是改变水系，加剧了水土流失，特别是在雨季防护措施不到位的情况下，极易形成滑坡、崩塌、局部洪水泛滥，造成危害发生。主要危害有:淤积河道，降低水库、灌溉渠道的使用寿命，埋压农田、草场、交通设施，威胁工程安全运行，影响周边居民的生产和生活，特别是火电厂的贮灰场、金属矿的尾矿库干滩受风力侵蚀时间长、强度大，给周边居民生活造成的不良影响持续时间长、危害大。

(4)治理难度大。长期以来，开发建设活动中的表土剥离和利用一直未能得到建设单位和施工单位的高度重视，也未得到有效监控，致使十分宝贵的表土资源白白丧失，对后期的植被恢复造成了很大困难。另外，煤矿及非煤矿山的露天开采一方面造成大面积的土地挖损和植被破坏，另一方面疏干水的排放造成水资源的浪费和地下水位的降低，对区域生态环境造成不利影响，后期治理难度很大。

2 内蒙古开发建设项目水土流失类型与分布

总体来讲，人为活动的影响加剧了区域水土流失。从近年来对全区大中型开发建设项目水土流失调查和监测的结果来看，内蒙古自治区开发建设项目水土流失的类型主要有水力、风力和重力侵蚀3种。

2.1 水力侵蚀

几乎所有的开发建设项目均会造成地表强烈扰动和植被破坏，甚至是重塑地貌，进而加剧水力侵蚀。最常见的水力侵蚀形式主要有面蚀和浅沟侵蚀，其中面蚀发生于各种地貌形态和扰动单元，浅沟侵蚀主要发生在有一定汇水面积的斜坡上。开发建设项目特有的现象是在未顺接至自然沟道或低洼处的排水沟末端极易造成浅沟甚至是切沟侵蚀。切沟侵蚀多见于大型排土场，排土场平台径流若不能有效拦蓄，常汇集到地形低洼处，在平台与边坡交接处形成切沟，一直发展到边坡底部，造成严重的水力侵蚀。水力侵蚀从空间上讲主要分布于内蒙古中东部地区，从时间上讲主要分布于每年的6—8月份。

2.2 风力侵蚀

从空间分布上讲，内蒙古风蚀主要发生在中西部及区内几大沙漠沙地风蚀区、风蚀水蚀复合侵蚀区，区域自然条件特点是气候干旱、年降水量不超过400mm，土壤类型以风沙土为主。地面组成物质以风沙土为主的地区，只要施工扰动破坏了地面植被，风蚀就会加剧;地面组成物质为黄土状物质、黑钙土的地区，机械碾压强度大的扰动单元风蚀也很强烈。从时间上讲，由于全区大部分地区每年3—5月份的平均风速最大，与风速分布相对应，3—5月是风蚀最为强烈的时间段。从扰动形态上讲，挖损、堆积均会造成风蚀加剧，在堆积形态中，以火电厂贮灰场、金属矿尾矿库干滩风蚀最为强烈。

2.3 重力侵蚀

重力侵蚀在开发建设项目建设区并不普遍，其形式主要有崩塌、滑坡和陷穴。滑坡主要发生在大的开挖或堆土边坡，如位于沟谷中的工业场地的开挖边坡、露天采掘场边坡、排土场边坡，发生滑坡的主要原因是基岩岩性软弱、边坡较陡、人工边坡高差较大或堆土高度较高、截排水措施不到位等。崩塌主要发生在比较陡峭的人工开挖边坡，如非等级道路边坡、取土场边坡、工业场地开挖边坡，一般规模较小。陷穴主要发生在黄土或黄土状堆积物较深厚的堆土层中，如排土场平台外侧靠近边坡处。

3 开发建设项目水土流失监测技术路线

水土保持监测实施方案是直接用于指导监测工作的重要的技术文件，制定一个科学的、可操作的实施方案是保障开发建设项目水土保持监测成果质量的关键。监测技术人员应根据项目的建设内容与规模、建设活动扰动方式、项目区自然条件和水土流失特点、建设活动对水土流失的影响等制定切实可行的水土流失监测方案，并付诸实施。在监测过程中，还应根据开发建设项目的变更情况与监测过程中发现的问题，及时修正监测方案，收集和分析监测数据，指导建设单位有效防治建设过程中的水土流失。具体的监测技术路线如下:

(1)收集有关资料。包括项目区地形地貌、地质、水文、气象、土壤、植被、水土流失与水土保持、土地利用现状等自然概况和社会经济概况的资料，建设工程总体布局图、进度安排、施工工艺、弃土弃渣特点等主体工程设计资料，水土保持方案及其批复文件，掌握水土保持工程布局和要求。

(2)进行现场调查。确定项目建设区、水土流失防治分区。

(3)制定监测方案。根据收集的各方面资料和现场勘查情况，按照《水土保持监测技术规程》和水利部《关于规范生产建设项目水土保持监测工作的意见》，制定监测方案，确定监测范围并分区，确定监测内容、指标、时间和频次，确定监测点位和观测设施类型。

(4)布设监测点和监测设施。

(5)开展调查和观测工作，收集监测数据。

(6)整理、分析监测数据，编制监测报告。

4 水土流失监测方法探讨

由于目前设计阶段水土保持方案中的水土保持监测方案针对性不强、操作性差，实施阶段监测人员对建设项目的水土流失特点把握不准，监测点位布设不合理、代表性差;监测技术与方法不成熟，监测数据不全面、不系统;项目建设区在建设过程中处于持续的扰动和变化中，监测点位的布设受到种种限制;监测单位片面地为建设单位过关服务［1］，技术力量和设备投入严重不足，很少在数据的采集与分析方面下工夫等原因造成监测数据难以真实反映开发建设项目的水土流失状况水土流失监测是开发建设项目水土保持监测的核心，积极探索开发建设项目水土流失监测的技术与方法，提高监测技术水平和成果质量，有效监控开发建设项目水土流失状况，对指导水土流失防治具有重要意义。

4.1 水力侵蚀监测方法探讨

根据《水土保持监测技术规程》，开发建设项目水土流失监测可采用径流小区、控制站、简易观测场(插钎法)、简易坡面量测法(体积法)等方法。具体采用什么方法，应在充分了解区域自然概况、主体工程施工扰动特点、预判可能发生的水土流失类型与形式的基础上，合理选择、组合上述监测方法，布置监测设施。

(1)径流小区是一种有效的、可考虑首选的水力侵蚀监测方法，适用于扰动面、弃土弃渣等形成的水土流失坡面的监测，不适用于纯弃石组成的堆积物的监测。对大量开发建设项目水土流失监测设施的调查发现，实际工作中，径流小区布设存在的问题主要有:未充分考虑主体工程施工进度与工序，与施工单位沟通不够，小区布设于活动的边坡，受施工影响较大;未考虑地形条件和汇水情况，缺少截水措施;多数监测小区面积过小，不具有代表性。开发建设项目人工边坡的坡长、坡度因项目区地形地貌特点和工程特点差异很大，径流小区规格受地形条件和下垫面的制约。在采用径流小区观测时应注意:选择相对固定的边坡;径流小区的长度最好选择全坡长;在布设时应进行适当处理，防止上游径流汇入径流小区影响观测数据的准确性和代表性;布设原地貌径流小区。

(2)简易观测场(插钎法)适用于项目区内类型复杂、分散、暂不受干扰或干扰少的弃土弃渣及不便于设置径流小区或控制站的土状堆积物的水土流失的监测。采用简易观测场(插钎法)应注意:选择弃土场固定坡面，最好在相应坡度原地貌设置对照观测场;选址时应尽量排除弃土场外围来水的影响，建立必要的截水系统;测钎间距不应小于2 m，以避免观测活动的影响;应考虑沉降对监测数据的影响。

(3)简易坡面量测法(体积法)适用于暂不扰动的临时土质开挖面或堆土坡面的水土流失量的测定。其方法是根据调查样区内侵蚀沟的形状、尺寸计算出侵蚀沟的体积，然后利用土壤容重换算出土壤流失量，通过沟蚀占水蚀的比例计算总的土壤流失量。此方法一般是在发生侵蚀性降雨后选择有代表性的侵蚀坡面进行调查，在坡面的上、中、下部均匀布设观测断面，将侵蚀沟断面概化为V形、U形或其他形状，量测侵蚀沟尺寸。

值得注意的是，在暴雨后项目建设区可能出现数量不多的切沟侵蚀，具有典型性，但不具代表性，应逐个进行调查与评价。

(4)控制站适用于地面扰动程度大，弃土弃渣基本集中在一个或几个小流域(或集水区)范围内的开发建设项目。布设时应考虑利用或新建原地貌控制站。对于一些点式工程，利用初期建立的排水系统代替控制站不失为一种有效实用的监测方法，应注意除观测悬移质外，还应于退水后量测称重排水系统沉积的泥沙量。

4.2 风力侵蚀监测方法探讨

风力侵蚀常用的监测方法主要有集沙仪法、测钎法、降尘缸法等，适用于地表组成物质为风沙土的风蚀区、水蚀风蚀交错区的建设项目以及火电项目的贮灰场、冶金项目的尾矿库干滩的风力侵蚀监测。

(1)集沙仪是一种测量风沙流强度的仪器，可收集近地不同高度气流的挟沙量(主要是跃移量和蠕移量)，计算出距离地面不同高度的单位时间单位面积(或宽度)的输沙量，即输沙率［g/(cm2·min)］。其不足之处:一是仪器本身对风沙流的影响较大;二是一般集沙仪无标定系数，无法直接求得侵蚀模数，要由输沙率推算侵蚀模数，必须通过风洞试验厘定侵蚀模数与输沙率的关系。

(2)测钎法简单易行，便于操作，一般于一次大风过后或每15天测定一次测钎高度的变化量，得到风蚀厚度或风积厚度可直接计算出侵蚀量，但其观测精度较低。

(3)降尘缸主要用于收集低空悬浮沙尘，观测得到的是一定时段内单位面积的悬移沙尘量(g/m2)，但悬移沙尘量在风蚀总量中所占比例很小，一般不足5%［2］，因此降尘缸法只能作为辅助方法应用。

具体监测时，应选择有代表性的原地貌作为对比区，并根据监测条件，选择上述一种或多种方法，以获得比较全面、可靠的水土流失数据。

4.3 重力侵蚀监测方法探讨

由于现行的《开发建设项目水土保持技术规范》对重力侵蚀的预测未作明确规定，目前开发建设项目水土保持方案报告书中水土流失预测章节均未对重力侵蚀进行预测，已验收的开发建设项目水土保持监测报告中均未反映重力侵蚀情况。重力侵蚀在开发建设项目中虽不普遍，但确实存在，并且一旦发生，危害很大。《水土保持监测技术规程》对重力侵蚀监测提出了一些基本规定，今后有必要加强对重力侵蚀的监测。重力侵蚀的发生往往存在突发性，除有条件的项目可对滑坡进行布点连续监测外，一般可采用调查法，利用GPS确定侵蚀位置和范围，结合使用测绳、皮尺等工具进行量测，计算侵蚀量，同时调查侵蚀造成的危害情况和损失。

5 结语

开发建设项目水土流失监测的重点时段是建设期，而建设区在建设期处于持续扰动状态，加之开发建设项目类型多样情况复杂、特点各异，客观上增加了监测工作的难度。开发建设项目水土保持监测工作尚处于推进阶段，具体的开发建设项目的水土流失监测方法的确定应在充分了解项目建设内容与规模、建设活动扰动方式、项目区自然条件和水土流失特点、建设活动对水土流失的影响等因素的基础上，选择一种或多种监测方法，或不同方法交替运用，并注意吸收水土保持科研成果以实现客观反映开发建设项目水土流失状况的目标。

［1］姜德文.开发建设项目水土保持监测与监控探讨［J］.中国水土保持，2010(5):10－12.

［2］张洪江.土壤侵蚀原理［M］.北京:中国林业出版社，199971.