非煤矿山水土流失预测内容和预测方法——以杨树沟铁矿矿区为例

李宗伟，陈锋彪，周庆瑜

(1.长春工程学院，吉林 长春 130012；2.山东省东明县水务局,山东 菏泽 274500；3.水利部建设管理与质量安全中心，北京 100038)

非煤矿山水土流失预测内容和预测方法
——以杨树沟铁矿矿区为例

李宗伟1，陈锋彪2，周庆瑜3

(1.长春工程学院，吉林 长春 130012；2.山东省东明县水务局,山东 菏泽 274500；3.水利部建设管理与质量安全中心，北京 100038)

非煤矿山生产中产生的尾矿堆积致使地表植被、土壤均被破坏，且尾砂松散固结力差使得水土流失加剧。本文以杨树沟铁矿矿区为例，对非煤矿山水土流失类型以及产生原因进行分析，给出非煤矿山水土流失预测的内容和方法。预测结果明确了水土流失中的重要时段和重点单元，为水土流失防治措施和监测方案的制定提供依据。

非煤矿山；水土流失预测；水土流失原因；水土流失类型

非煤矿山水土流失预测可以客观评价其造成的危害及其对矿井周边生态的影响，并为矿区水土流失防治分区和分区防治措施及水土保持监测方案制定提供依据[1]。有效的预测方法可以更好地解决工程给环境带来的影响，及时有效地确定防治目标，从而有效地控制水土流失[2-3]。

1 项目区概况

杨树沟铁矿矿区位于桦甸市夹皮沟镇杨树沟村北山上，距桦甸市92°方向直距51 km，南距烟白线铁路蛤蚂石站约20 km，有林区公路及乡间公路相连；桦甸—大蒲柴河林业公路在矿区南侧通过，距离约5 km，交通方便。地理坐标为：东经127°21′42″～127°22′15″，北纬42°56′51″～42°57′01″。矿区开采深度由620～550 m标高，矿区面积0.0713 km2。地貌类型为山地，该区域是水利部公告的水土流失重点治理区和吉林省人民政府通告的水土流失重点监督区。

2 水土流失类型、成因及分布

2.1 水土流失成因分析

项目区地处长白山区至松辽平原过渡地带，地貌类型为低山，海拔标高一般在522～685 m，矿区东侧最高点标高728.54 m，项目区属北温带季风气候类型，四季分明，雨热同季，多年平均气温4.5℃，多年平均降水量754.6 mm，实测最大24 h降雨量92 mm，由于工程区域降雨量年季变化较大，分配不均，多集中在夏秋两季，水量大，流速快，易形成径流。项目区地面坡度10°～30°，在地表径流集中、地形坡度较大的情况下，工程建设易造成表土侵蚀，矿山开采无疑会加剧该地区的水土流失。项目区主要土壤类型为灰棕壤，林草植被覆盖率为85%,建设期间扰动地表、占压挖损土地等改变了原地貌形态和地表土层结构，同时破坏了地表植被，产生了大量的裸露地面，其弃土弃渣产生了大量的松散土体，土壤抗蚀、抗冲能力下降，原有的水土保持功能迅速降低或完全丧失，为水土流失的发生和发展提供了互促条件。

2.2 水土流失类型及分布

根据工程施工进度、建设特点及地形条件，工程造成的水土流失类型和分布特点如表1所示。

表1 水土流失类型

由表1可见，本矿井工程建设期水土流失类型主要以水力侵蚀为主[4]。水土流失分布在各施工区域。施工期水土流失多发生在废石场，运行期水土流失多发生在工业场地。

3 水土流失预测内容和方法

3.1 预测时段

本工程建设造成的水土流失，从时段分析主要有两个时段，即：工程建设施工期及生产运行期。

3.2 预测内容

水土流失预测内容[5]见表2。

表2 水土流失预测内容

3.3 预测方法

水土保持监测的重点包括水土保持方案落实情况、扰动土地及植被占压情况、水土保持措施(含临时防护措施)实施情况、水土保持责任制度落实情况等。

3.3.1 扰动地表面积的预测方法

利用主体工程设计单位提供的可行性研究报告，以及项目区地形图对该地段进行实地调绘，调查项目区的水土流失和水土保持现状。对建设项目的主体工程、临时工程，以及配套的服务设施在建设期开挖扰动地表、占压土地和损坏林草植被的程度和面积，分别进行统计、量算、预测。

3.3.2 损坏水土保持设施的预测方法

根据工程设计资料并结合野外实地调查、勘测来计算。分别核算不同地类的占地面积和占地方式。

3.3.3 弃土、弃渣量的预测方法

通过查阅主体工程可行性研究报告资料，统计分析开挖量、回填量与弃渣量的关系，计算出各个分区的弃土、弃渣量，结合现场勘查中确定的对不同区域弃土、弃渣量的调配方案，预测调配方案可能产生的弃渣量。

3.3.4 可能造成的水土流失量的预测方法

根据项目区土壤侵蚀背景资料和工程建设特点，项目区水土流失类型为水力侵蚀，水土流失预测将根据当地区域土壤侵蚀资料和当地水土保持规划，初步确定原生地貌土壤侵蚀模数，并通过对原有矿山水土流失监测成果进行类比，确定扰动后土壤侵蚀模数。

扰动土地面积和损坏水保设施情况的预测方法主要根据工程设计文件及相关图件确定。

弃土弃渣量的预测根据流失表面积进行计算。

水土流失量计算采用公式法计算：

(1)

(2)

式中：W为土壤流失量，t；△W为新增土壤流失量，t；Fji为某时段某单元的预测面积，km2；Mji为某时段某单元的土壤侵蚀模数，t·km-2·a-1；△Wij为某时段某单元的新增土壤侵蚀模数，t·km-2·a-1，只计正值，负值按0计；Tji为某时段某单元的预测时间，a；i为预测单元，i=1、2、3、…、n；j为预测时段，j=1、2指建设期和自然恢复期。

3.3.5 可能造成的水土流失危害的预测方法

通过实地勘查、查阅文件及以上部分内容的预测结果进行分析评价。工程建设过程中开挖、扰动原地貌造成新增水土流失，根据可能造成的水土流失的形式、数量、位置及周围自然生态环境特点进行预测。

3.4 预测结果

在实地调查的基础上对项目建设期开挖扰动地表、占压土地和破坏林草植被面积分别进行预测和统计，工程建设区将损坏原地貌5.32 hm2。

本项目水土流失量预测详见表3。

在不采取水土保持措施的条件下，本工程预测造成的水土流失总量为188.79 t，其中建设期可能造成的水土流失量为106.44 t，自然恢复期可能造成水土流失量为61.92 t，生产运行期可能造成水土流失量为20.43 t。与背景值相比新增水土流失总量为128.15 t，其中建设期可能新增的水土流失量为80.47 t，自然恢复期可能造成水土流失量为32.87 t，生产运行期可能新增的水土流失量为14.81 t。

可见，预测时段中，工程建设期水土流失最为严重，预测单元中，场内道路区水土流失量最为严重。

表3 水土流失量预测结果

4 结 论

本文以杨树沟铁矿矿区为例，对非煤矿山水土流失的类型以及产生原因进行分析，并给出具有针对性的预测内容和方法，根据预测方法得到了预测结果。

根据预测结果，该项目的三个预测时段中工程建设期水土流失量最为严重，预测单元中场内道路区水土流失量最大。因此，应该优化工程建设期的施工安排，加强对工程施工期的水土流失监测，以便为矿区水土流失防治分区和分区防治措施及水土保持监测方案制定提供依据。

[1] 王治国,段喜明,李文银,等.开发建设项目水土流失预测的若干问题讨论[J].中国水土保持,2000(4):38-40.

[2] 余江.生态环境影响评价水土流失预测方法应用研究[D].成都：四川师范大学,2001.

[3] 罗林.调查分析法在开发建设项目水土流失预测中的应用[J].中国水土保持,2010(12):6-8.

[4] 赵健,郭宏忠,陈健桥,等.三峡库区水土流失类型划分及防治对策[J].中国水土保持,2010(1):16-18.

[5] 朱丽,秦富仓.露天煤矿开采项目水土流失量预测——以内蒙古锡林郭勒盟胜利矿区一号露天煤矿为例[J].水土保持通报,2008(4):111-115+137.

李宗伟(1977-)，男，实验师，主要从事水利工程研究及教学工作。E-mail：weilizong@126.com

S157

A

2096-0506(2015)05-0050-03