橫山區(qū)石碧則煤礦擴建水土流失預測及建議

汪艷利

（陜西省榆林市橫山區(qū)水土保持工作站，陜西 榆林 719100）

1 概況

橫山區(qū)石碧則煤礦面積248km2，原設計生產能力為6×108m3/a。本次擴建是在原產能的基礎上再擴建2×108m3/a產能，實現(xiàn)8×108m3/a的生產規(guī)模。擴建工程主要包括：新建井場117座，其中直井1座，水平井1座，U型井3座，叢式井112座。改建集氣站5座，新建采氣管線150.1 km，采氣管線共穿越河流6次、沖溝13次、省道1次、縣道5次、鄉(xiāng)村土路131次。新建交通道路14.4 km，施工便道6 km，新建供電線路總長60.42 km。

2 項目區(qū)水土流失及水土保持現(xiàn)狀

2.1 水土流失現(xiàn)狀

根據(jù)全國水土保持第二次遙感普查數(shù)據(jù)，項目區(qū)以水蝕為主，土壤侵蝕強度為中度侵蝕，水土流失防治標準執(zhí)行建設生產類二級標準。按水利部行業(yè)標準《土壤侵蝕分類分級標準》，項目區(qū)屬于水力侵蝕類型，容許土壤流失量200 t/km2·a，根據(jù)《橫山區(qū)土壤侵蝕強度圖》，結合實地調查綜合分析，項目區(qū)原地貌平均土壤侵蝕模數(shù)2775 t/km2·a。

2.2 水土保持現(xiàn)狀

根據(jù)陜西省水土流失重點預防保護區(qū)和重點治理區(qū)劃分，項目屬陜西省水土流失重點治理區(qū)。項目區(qū)水土保持工程建設主要包括種植水保林、經(jīng)濟林、種草、修梯田、淤地壩以及溝道治理等。水保林主要以油松、側柏、柳樹、連翹、黃刺玫和紫穗槐為主；經(jīng)濟林主要為核桃、棗樹等；草種以無芒雀麥、紫花苜蓿和野牛草為主。根據(jù)橫山區(qū)2015年度水土流失綜合治理情況年報表，橫山區(qū)水土流失面積220.0千hm2，2015年累計完成治理面積93.22千hm2。

3 水土流失預測

3.1 擾動地表、損壞水土保持設施預測

3.1.1 已開工區(qū)擾動地表、損壞水土保持設施

石碧則煤礦擴建工程于2015年10月開工，2016年6月停工。其水土流失預測包括已開工部分和未建部分，對已開工部分進行現(xiàn)狀調查，對未建部分進行預測。根據(jù)工程實際建設情況，結合現(xiàn)場踏勘，已開工區(qū)域包括井場、集氣站、采氣管線、交通道路和供電工程。已開工工程擾動地表面積與損壞水土保持設施面積一致，均為94.92 hm2。

3.1.2 未建工程擾動地表、損壞水土保持設施預測

通過查閱本工程的設計技術資料，利用設計圖紙，結合實地查勘，調查項目區(qū)的水土流失和水土保持現(xiàn)狀，對項目建設的主體工程、臨時工程以及其它設施在建設期開挖擾動地表、占壓土地和損壞林草植被面積分別進行統(tǒng)計、量算和預測。經(jīng)測算統(tǒng)計，未建工程擾動地表面積58.61 hm2，損壞水土保持設施數(shù)量58.61 hm2。

本工程擾動地表、損壞水土保持設施面積包括已開工工程和未建工程總面積，所以，工程擾動地表面積153.53 hm2、損壞水土保持設施數(shù)量153.53 hm2。

3.2 棄渣量預測

建設期棄渣量預測主要包括管道敷設、穿越工程、場地平整、道路路基填筑等。工程土石方總量105.62萬m3，其中挖方52.81萬 m3，填方52.81萬m3，無棄方。工程剝離表土量共1.33萬m3，施工結束后全部回覆利用。根據(jù)調查,建設期產生的生活垃圾量約0.1萬m3。生活垃圾定期運到橫山區(qū)生活垃圾填埋場。

3.3 水土流失量預測

3.3.1 已開工水土流失調查

對已開工工程造成的水土流失量進行調查，工程擾動后土壤流失量1833.56 t，新增水土流失量為871.39 t。其中井場擾動地表面積12.22 hm2，擾動后土壤流失量794.3 t，新增土壤流失量488.8 t；集氣站擾動地表面積0.06 hm2，擾動后土壤流失量0.05 t，新增土壤流失量0.02 t；采氣管線擾動地表面積70.42 hm2，擾動后土壤流失量887.29 t，新增土壤流失量295.76 t；交通道路擾動地表面積7.82 hm2，擾動后土壤流失量107.92 t，新增土壤流失量65.69 t；供電工程擾動地表面積4.4 hm2，擾動后土壤流失量44.0 t，新增土壤流失量21.12 t。

3.3.2 工程建設水土流失預測

根據(jù)石碧則煤礦擴建工程總體布局及項目特點，結合現(xiàn)場踏勘，工程建設水土流失量預測范圍為項目建設區(qū)，預測單元為井場、采氣管線、交通道路、供電工程。

（1）預測時段。由于本項目施工點分散，“三通一平”工作在較短時間內完成，所以本方案將施工準備期與建設期合并為同一時段考慮，水土流失預測時段分為基本建設期和自然恢復期。本工程總工期29個月，其中已開工并完工工程工期21個月，未建工程工期8個月?？紤]到本工程的總工期和單項工程的工期相差較大，預測時段在單項工程工期基礎上確定。單座井場建設期5~8個月，單條采氣管線建設期2~3個月單條交通道路建設期2~3個月，單條供電線路建設期1~2個月，自然恢復期按3年考慮。

（2）預測方法。根據(jù)地形條件和本工程建設的特點，調查掌握工程建設對地表、植被的擾動情況，了解堆置物的組成、堆放位置和形式。通過調查和分析有關資料，確定不同地段、不同類型的土壤侵蝕模數(shù)，作為計算新增水蝕量的依據(jù)。采用模型預測法預測項目造成的新增水土流失量：

新增水土流失量可按下式計算：

式中：W為土壤流失量，t；ΔW為新增土壤流失量，t；Fji為某時段某單元的預測面積，km2；Mji為某時段某單元的土壤侵蝕模數(shù)，t/km2·a；ΔMji為某時段某單元新增土壤侵蝕模數(shù)，t/km2·a，只計正值，負值按0計；Tji為某時段某單元的預測時間；i為預測單元，i=1、2、3、4；j為預測時段，j=1、2，指建設期和自然恢復期。

采用區(qū)域調查資料并結合項目所涉及區(qū)域的地貌類型、土地類型、當?shù)亟涤昵闆r、土壤母質、植被覆蓋情況等進行綜合分析。項目建設前后的土壤侵蝕模數(shù)對比見表1。

表1 工程建設前后的土壤侵蝕模數(shù)對比

（3）預測結果

橫山區(qū)石碧則煤礦擴建工程原地表土壤流失量為12409.56 t，其中建設期（含施工準備期）原地表土壤流失量為501.75 t，自然恢復期原地表土壤流失量為11907.81 t。根據(jù)擾動后地表土壤侵蝕模數(shù)，計算擾動范圍內擾動后的土壤流失量。在建設期，本工程在無水保措施的情況下，因施工擾動產生的土壤流失量1344.36 t。自然恢復期土壤流失量預測根據(jù)確定的自然恢復期土壤侵蝕模數(shù)計算出自然恢復期的土壤流失量，本工程自然恢復期土壤流失量為17648.10 t，詳見表 2。

表2 擾動地表后土壤流失量預測表

3.3.3 新增土壤流失量

根據(jù)水土流失調查和水土流失預測結果，擾動后土壤流失量與原地表土壤流失量之差即為新增土壤流失量。工程新增土壤流失量為7454.29 t，其中，建設期已開工區(qū)新增土壤流失量為871.39 t，建設期未開工區(qū)新增土壤流失量為842.61 t，自然恢復期新增土壤流失量為5740.29 t。

3.4 新增水土流失特點分析

經(jīng)過對本項目建設內容、施工工序、生產工藝等技術資料的分析，本項目新增水土流失有以下特點：

（1）時空分布一致，侵蝕強度變化不同。本項目呈點、片、線狀，新增侵蝕活躍，施工結束后，侵蝕活動隨之減弱，呈現(xiàn)先強后弱的特點。

（2）新增侵蝕的行業(yè)特點鮮明，與同類項目建設相同，本項目建設的新增侵蝕主要集中體現(xiàn)在施工擾動形成的加速侵蝕；建設期臨時堆土的堆積物侵蝕。

3.5 水土流失重點時段與重點區(qū)域分析

（1）重點預測時段確定。根據(jù)新增土壤流失量匯總表可知，自然恢復期時間長于建設期且擾動面積大于建設期，造成的土壤流失總量大于建設期。但是建設期擾動強度大，土壤侵蝕劇增，造成的水土流失危害大。確定建設期為水土流失產生的重點時段，也是重點防治和監(jiān)測時段。

（2）重點防治區(qū)域確定。水土流失重點防治區(qū)域根據(jù)建設期各功能區(qū)單位面積單位時間增量確定，見表3。

表3 單位面積增量分析表表

從表3可以看出，在建設期，各區(qū)域單位面積單位時間土壤流失增量在24.0～48.0 t/hm2·a之間，相差較大，采氣管線單位面積單位時間土壤流失增量最大，其次為交通道路，再次為井場和供電工程。從上表可以看出，采氣管線、交通道路、井場防治區(qū)土壤流失增量較大，原因是這些區(qū)域施工過程中形成的裸露面較大，且施工過程中臨時堆土堆積引起土壤流失。通過分析，本方案確定采氣管線、交通道路、井場為本方案水土流失重點防治區(qū)域。

4 防治重點及意見

4.1 防治重點

根據(jù)分析，建設期為本方案重點防治時段和監(jiān)測時段。重點防治區(qū)域的確定主要是根據(jù)其單位面積的新增土壤流失量的大小決定，在建設期時段內，采氣管線、交通道路、井場單位面積新增土壤流失量較大，為本方案水土流失重點防治區(qū)域和水土保持監(jiān)測的重點區(qū)域。

4.2 指導意見

（1）應采取的防治工程類型。對井場防治區(qū)，以場內排水、邊坡防護、施工結束后清理平整場地、綠化等措施為主進行防治；交通道路防治區(qū)以路基排水及兩側綠化措施為主進行防治；采氣管線、供電工程防治區(qū)施工結束后清理平整場地、恢復原地貌。

（2）合理安排水保工程施工工期。雨季施工時要加強施工管理，采取相應的臨時防護措施。已完工項目盡快完善水保措施，未開工項目水保措施與主體設計同步施工。

（3）對監(jiān)測的指導性意見。由于在井場、采氣管線、交通道路區(qū)域開挖、填充面較大，且都存在臨時堆土，所以要加強各區(qū)域開挖、填充面、及臨時堆土的監(jiān)測。采氣管線、交通道路、井場作為重點監(jiān)測區(qū)域。

5 結語

通過分析討論，橫山區(qū)石碧則煤礦擴建工程施工期間擾動地表、損壞水土保持設施面積153.53 hm2。其中已開工區(qū)域擾動地表、破壞植被面積94.92 hm2，未開工區(qū)域擾動地表、破壞植被面積58.61 hm2。工程土石方總量105.62萬m3，無棄方。項目擾動后土壤流失量為20826.02 t，原地表土壤流失量為13371.73 t，新增土壤流失量為7454.29 t。通過水土流失預測可以看出，本工程若不進行有效的防治，將產生較大的水土流失，所以必須采取工程措施和植物措施相結合的方式進行水保治理。