袁家村铁矿区土壤流失监测成果与分析

2015-12-02李霞

山西水土保持科技 2015年2期

李霞

（山西省水土保持科学研究所）

据调查，袁家村铁矿采选工程项目区以水力侵蚀为主，侵蚀形态主要表现为面蚀和沟蚀，水土流失主要发生在施工建设期。由于采矿场、选矿场开挖造成的地面扰动较大，原有地面植被遭到严重破坏，恢复十分困难，加之尾矿库、排土场的大量弃土弃渣，受降雨冲刷极易造成水土流失。水土保持监测研究从2012年8月开始，到2014年9月结束，分施工准备期、施工建设期、植被恢复期三个阶段开展，现将监测情况与监测成果作如下综合分析。

1 研究区概况与监测方法

1.1 研究区概况

袁家村铁矿采选工程项目区地处岚县梁家庄乡，距离岚县县城15 km，铁矿分布在南北长近6 km、东西宽0.4-1.5 km的范围内，属太钢所属的新建生产类工程，年采选能力2 200万t。据资料，工程总占地3 129.53 hm2，其中永久占地3 066.85 hm2。工程建设期实际挖方量为10 184万m3，填方量为2 771 万 m3，弃方量为7 413 万 m3。

采矿区地势西高东低、南高北低，一般海拔高程1 800-2 000 m。项目区处于土石山区向黄土丘陵沟壑区的过渡地带，采矿场和尾矿库处于土石山区，选矿场和排土场处于黄土丘陵沟壑区，道路穿梭于两种地貌区之间。

项目区水系属黄河支流汾河水系，气候属温带大陆性半干旱季风气候区。年均气温6.9℃，极端最高气温36.4℃，极端最低气温-30.5℃；年均降水量537.9 mm，多集中在7-9月份，占年降水量的63%，日最大降雨量84.0 mm，1 h最大降雨量43.8 mm；年均风速2.4 m/s，最大风速20.0 m/s，主导风向W。

1.2 监测方法

袁家村铁矿采选工程项目的重点监测区为采矿场、选矿场、排土场、尾矿库，主要监测水土流失量。具体监测方法如下：

1.2.1 径流小区观测法

在项目的采矿场和尾矿库区，各布设1处扰动地貌简易径流观测小区，小区面积100 m2，规格为10 m×5 m。在每次降雨产流时，及时观测集流池水位并取样。取样前用直尺量测出集流池内的浑水径流深，每个集流池测3次，取其平均值。然后，将集流池内的浑水人工搅匀，利用取样器在每个集流池中随机取3个水样，每个水样体积为3 000 ml，取样后编号记录，密封存放，在室内测定计算每次降雨的径流量和泥沙量。

1.2.2 插钎测定法

插钎法试验场地选择在选矿场、排土场的原地貌处和施工扰动地貌处有代表性的空旷地段，用直径1.0 cm、长50 cm规格钢钎，每个区设钎9支，间距为0.5 m×0.5 m。布设时垂直向下将钎打入地面，上端露出10 cm，编号登记。每次降雨后观测其离地高度变化，加权平均后确定土壤侵蚀厚度。

1.3 数据处理与分析

实验重复3次，所用数据为3次重复平均值。数据处理使用Excel 2007和SPSS 13.0分析软件。

2 结果与分析

2.1 原地貌土壤流失量监测分析

采矿场、尾矿库地处土石山区，原地貌土壤流失量监测成果见表1；选矿场、排土场地处黄土丘陵沟壑区，原地貌土壤流失量监测成果见表2。由表1可知，土石山区原地貌的年土壤侵蚀模数在2 100 t/km2左右；由表2可知，黄土丘陵沟壑区原地貌的年土壤侵蚀模数在3 500 t/km2左右。土石山区比黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀强度低的主要原因，是植被覆盖率不同所致。据调查，土石山区的植被覆盖率一般在60%以上，以灌木林为主；黄土丘陵沟壑区植被覆盖度一般40%-50%，以草本植物为主。

表1 土石山区原地貌土壤流失量测定成果表

表2 黄土丘陵沟壑区原地貌土壤流失量测定成果表

2.2 扰动地貌土壤流失量监测分析

扰动地貌的土壤流失量监测成果见表3和表4。从表3可以看出，土石山区扰动地貌的年土壤侵蚀模数为3 314.4 t/km2，比原地貌增大约58%；从表4可以看出，黄土丘陵沟壑区扰动地貌的年土壤侵蚀模数为8 500 t/km2左右，比原地貌增大约144%。各种扰动类型中，开挖回填类扰动造成的土壤侵蚀量最大，堆弃扰动次之，占压扰动相对较小。

2.3 水土保持措施实施后的土壤流失量监测分析

水土保持措施实施后的土壤流失量监测成果见表5和表6。从表5可以看出，土石山区水土保持措施实施后的年土壤侵蚀模数为1 115 t/km2，比扰动地貌降低约66%，比原地貌小约47%；从表6可知，黄土丘陵沟壑区水土保持措施实施后的年土壤侵蚀模数为1 225 t/km2，比扰动地貌降低约86%，比原地貌还小约65%。说明水土保持防治成效显著。