试论城市化建设和采矿对土壤侵蚀及环境的影响



试论城市化建设和采矿对土壤侵蚀及环境的影响

罗应

(贵州省六盘水师范学院，贵州 六盘水 553000)

随着经济建设的高速发展，人口的大量增加，使土地资源大规模开发利用，土地利用变化剧烈。加剧土壤侵蚀，使其发生的初始、边界条件更趋复杂。造成生态环境恶化，动植物物种多样性减少或丧失。因此，在水土流失规律研究和治理技术方面受到限制，许多关键性问题尚未解决。目前国内外对土地利用的变化过程研究这一关键问题研究较少。无疑对这一问题进行研究具有特别重要的意义。

1城市土地利用

在城市地区，自然生态系统的变异程度通常比农业、林业要大的多。城市地区的大部分土地覆盖着公路、建筑物以及其它难以渗透的地面。保存空旷的空间主要是为文化娱乐和装饰的目的而不是为了生产粮食和木材，因此，城市中现存的绿色地区的生态系统的变迁与乡村有很大差异。城市地面几乎不能发生渗透现象；因有地下排水系统，城市排泄网比农村更有效，径流增加了3～4倍。当进行建设时，往往会给地面造成破坏，导致产沙量比农村高几倍；但建设完成后，大部分的地面密封了，产沙量降到高峰水平的1/10，低于农业经营时的水平。尽管如此，城市的产沙量仍然高于未受干扰的自然植被。城市的土地利用仍然遵循人类活动趋于增加产沙量的一般规律。

城市化造成土地最高的侵蚀速度产生在建设阶段，这阶段有大量裸露地面和由于运输和开挖引起很大的扰动。为建筑而清除地面，一年间产生的土壤侵蚀相当于自然的甚至农业数十年造成的侵蚀。然而，施工不会永远进行下去，一旦呈现出道路、建起花园和草坪，干扰就停止，侵蚀整流速度就会大大地降低。可能与在自然条件下，或农业耕种前的侵蚀速度基本相同。平均来讲，城市化建设期土壤侵蚀率是农田的10～350倍(平均180倍)，是森林的1500倍。从19世纪初期开始，茂密的森林产沙量很小，土地产出损失率也很小；当农作物取代原始森林，产沙量增加，土地产出损失率随之增加；随着耕作的开始，产沙量随之降低，农地的产出损失率降低；随着时间的推移，产沙率再次增高，农地的产出损失率也随着增高，即农地产出率减小；只是到20世纪，当某些耕地转变为林地和草地后，产沙量才再次下降，土地产出损失率下降，即土地产出率有所回升；在城市扩展和建设时期，由于地面暴露和建设施工对土地的干扰，产沙速度急剧上升，土地产出损失率也急剧上升，也就是说土地产出率降到历史最低；当大部分地表封在道路、建筑物以及其它难以渗透的表层下时，产沙量几乎以相同的速度下降，城市化后的土地产出率也将急剧升高。在土地利用类型的演化过程中，每一种类型的转化，都无疑带来了产沙的急剧增加。

2采矿业

目前我国正处于高速发展时期，人口膨胀需要开发矿产资源满足人民的物质生活的提高。采矿造成的土地利用变化虽然发展了经济，但造成了严重的环境污染，尤其是对水土流失和河流泥沙带来极其不利影响。这种影响国内外有很多实例。采矿不仅造成了严重的水土流失，而且其废弃物严重污染当地水质。该矿区大小选矿厂和个体土法混汞碾佯者鳞次栉比，所产生的废水中含汞、铅等有害物质注入当地水系，致使水资源受到污染带毒，既不能饮用，也不能灌溉。铜铁矿冶炼排放的SO2等有害气体所及之处，危害植物生长。黄河中游大型煤田，地处多沙粗沙区，处在暴雨多发地带，水土流失本来就非常严重，再加上大规模的开采煤炭，植被破坏殆尽，占用土地，造成地表地下土层松动，移动大量岩石土体，一遇暴雨极易形成滑坡、崩塌等重力侵蚀，更加剧了水土流失。不仅如此，采矿活动对河流泥沙影响可能在数十年后才显示出来。由于皇甫川流域无采矿业，所以选择了相邻流域的准格尔矿区作为算例，利用人工神经网络模型计算开矿引起的产流产沙量进行对比。无论是哪一种土地利用类型，开矿后都加剧了土壤侵蚀，侵蚀最为严重的类型当属运输类。在矿山建设初期比任何时期侵蚀都要严重。

3应用神经网络模型预报各种土地利用类型的产流产沙量与土地利用变化总趋势

流域产流产沙预报，影响因素多，物理机制复杂，采用数理方法建立降雨、产流和产沙之间的关系模型，通过计算来研究流域的水沙变化特性。然而在建模过程中边界条件不明确、模型自身的假设条件、参数率定的复杂性和数值计算的不稳定性影响了计算精度，其应用受到限制。而经验和随机模型需要大量的详尽资料，况且其建立要求有扎实的理论基础和丰富的实践经验，应用很不方便。对于一个流域来讲，卡口站的水文观测资料容易得到，但降雨、汇流与产沙过程资料较难获得。再加上人类活动强度的增加，导致许多无法量化的事件。应用人工神经网络技术建模，可以避免这些缺陷，神经网络只注重起始条件和最终结果，能够通过部分准确样本自学习来体现各因子间的复杂的内在联系，比以往的计算模型有更好的适应性和稳定性。

综上所述，城市化建设期对产流产沙影响最严重。采矿业对产流产沙影响严重。采矿不仅破坏了植被，而且也破坏了土壤结构。同时产生大量的弃土石方。随着经济蓬勃发展，农林牧副渔、城市化、工矿、交通、旅游等各业都在迅速发展。各项生产建设都要占用土地(含水域)，在逐年土地锐减的情况下，泱泱大国愈感土地量的不足。于是，土地变得紧张起来。经济愈发展，对土地需求量越大。必然形成相争竟发，大量开发土地资源，在市场经济影响下，土地成为高值资源。这种形势将延续相当长的时期。大量开发，多项使用，土地产出率增高，这是土地利用变化发展的总趋势。

中图分类号:F293

文献标志码：A

文章编号：1671-1602(2016)04-0106-01

作者简介：罗应，贵州省六盘水师范学院2012级矿业工程系。