矿区水土保持研究进展

王静杰

（山西省水土保持科学研究所）

矿区水土保持研究进展

王静杰

（山西省水土保持科学研究所）

随着矿产资源的开发，所造成的生态地质灾害亦在不断加剧，加强矿区的生态恢复治理，预防造成的人为水土流失必要而紧迫。通过收集大量资料，综述了矿区建设生产对土壤环境、水环境的影响以及水土流失防治措施研究进展，展望了矿区水土保持前景。

水土流失 综合治理 土壤环境 水环境 矿区建设与生产

矿产资源赋存于地下，是人们生产生活的重要物质基础，对社会经济发展有着不可替代的作用。随着社会经济的不断发展和科学技术的进步，对矿产资源的开采需求也在日益加大，所造成的生态地质灾害亦在不断加剧。如不合理的粗放式采矿生产活动，造成矿区原有的土地产生运移、重新堆积，使得矿区地表呈现坍塌、沉陷，从而诱发地质灾害，并且造成深层储水结构的破坏和地表水的大量渗漏[1-4]。由于矿区本身在建设生产过程中对地表与地层的破坏，使得其植物生长不良，植被覆盖率降低，难以抵抗土壤的侵蚀与搬运。对于矿产资源富集且又十分缺水的山西省来讲，长期大规模的开矿，已使矿区的水土流失问题越演越烈，旧账未结，新账又填，给不少地区造成毁灭性的生态灾难，严重影响着居民的生活质量。近几十年来，世界各发达国家均很重视矿藏的过度开采所引发的矿区水土流失、土地沉陷问题[5],开展了一系列的科学研究；国内针对矿区所产生的水土流失与生态恶化问题，也进行了多方面、多视角的研究探讨。

1 矿区建设生产对土壤环境的影响

随着矿区的不断建设与发展，必然会使矿区地表土壤产生松动、位移、坍塌和沉陷，使得土壤原有的特性发生改变，减弱了抵抗水土流失的能力。谷裕等[6]研究了干旱半干旱煤矿区土壤含水率的变化，认为土壤水分是制约我国干旱半干旱矿区植被建设的重要因素，针对当前我国在矿区土壤水分调控措施方面的研究还不够完善，提出了今后应加强运用统计学和数学模型等相关方法，加强对矿区土壤水分时空变异方面的研究探讨，并对矿区土壤水分调控提出了相关措施。煤矿开采过程中会产生大量的废渣，这些废渣中含有一些有毒有害物质，如果不经过妥善处理堆放，将会随降水淋溶而直接进入土壤中，造成土壤重金属含量升高[7-9]，被重金属污染的农田土壤很难恢复到原状，并间接通过食物链而对人体健康产生危害[10]。关于矿区土壤重金属的研究，国内外均开展了大量的研究。国外学者Panov et al.[11]、Teixeira et al.[12]和Benhaddya et al.[13]分别针对俄罗斯、巴西和阿尔及利亚矿区土壤中的重金属含量展开研究，结果表明矿区土壤中的Hg、As、Pb、Zn、Ni、Fe 等重金属的含量严重超标。我国学者崔龙鹏等[14]、杨建等[15]、张连科等[16]、刘硕等[17]分别针对淮南矿区、河南焦作矿区、包头某铝厂、龙口煤矿区的土壤重金属进行研究，结果表明矿区土壤重金属污染浓度较高，并具有明显的时空分布特征。

2 矿区建设生产对水环境的影响

矿区的开发和周围的环境紧密相关，不仅会造成局部土壤的重金属污染，且会对矿区及周围的地表水、地下水环境造成深远的影响。欧美等发达国家，对矿区水环境的研究已有久远的历史。我国对矿区水环境的研究相对较晚，但经过深入研究，也取得了一定的成果。葛亮涛等[18]系统研究了我国煤矿的水文地质环境，对各种水文地质条件下煤炭的安全开采和地下水资源的保护提出了合理建议。张金海[19]、樊燕[20]、李玉山[21]等深入研究了矿山开采对地表及地下水环境的影响程度和范围，并提出了较为系统的评价矿区水环境的指标体系，对治理矿区水环境也提出了一些行之有效的办法和措施。牛仁亮等[22]和王双明等[23]分别对山西采煤和榆神矿区开采对水资源的影响进行了调查，并对水资源的保护提出了合理对策。

3 矿区水土流失治理措施

3.1 植物措施

矿区建设与生产，不可避免的会造成扰动地表，破坏生态植被与水土保持设施。为了有效恢复矿区植被，应选择根蘖性强、生长能力较旺盛的植物，积极开展植树造林与种草等措施，恢复、优化当地的植被。对于那些因矿产开采而造成的弃土弃渣，应根据具体情况，对其渣体经土地平整后，在其上进行不同厚度的覆土，再在覆土上面栽植树木或种草[24]。对于弃渣，应选择合理的地方进行集中储存，并在其周围修建挡墙，弃渣结束后尽可能利用其覆土种植植物。种植植物恢复植被，对于治理矿区的水土流失、改造生态环境有着深远意义，是建设清洁生产矿区、生态文明矿区的重要举措。

3.2 工程措施

矿区水土流失治理的工程措施，主要包括拦渣工程、护坡工程和截排水工程。对于因开采矿山而造成的弃土、弃石、弃渣等固体废弃物，根据不同的堆放位置，常用的拦渣工程有拦渣坝、拦渣堤和挡渣墙等，为了预防重金属污染，在堆渣前还要进行底部防水处理。对于开矿所形成的陡立面，为防止塌方影响建设与生产，在削坡开级的基础上，常采用干砌石或浆砌石护坡，并完善其坡面排水系统。截排水工程是预防矿区水患的重要工程，主要布设于矿区周边、弃渣场周边和矿区道路两侧，包括截洪沟、排水沟、蓄水池、沉砂池等，通过配套完善地下管网，将积水有效排出矿区。为了防止排水冲刷，在出水口还常建有跌水、挑流、海曼等消能工程。

3.3 管理措施

除植物措施和工程措施外，矿区水土流失防治的其他措施主要为管理措施。在管理上，水土保持监督管理工作者，依照相应的法律法规和规范性文件，首先加强对矿区开发企业环境保护部门的监督和管理，对于不遵守法律法规、发现问题不闻不问等行为提出警告，并限期整改；对于整改不力、说服教育不能凑效的企业，提出严厉的经济处罚；对于造成重大生态灾难的企业，通过法律诉讼由直接责任者承担刑事责任。为了加强水土保持监督管理，应大力宣传水土保持法律法规，使企业和当地居民都能自觉的遵守，避免不合理开采矿山。同时，应用RS、GIS、GPS等现代高新技术，加强对矿区水土流失的预报预警，使企业可以及时地发现、解决出现的问题。

4 前景展望

地下矿藏是大自然赋予人类的共同财富，开发矿产是推动经济发展与社会进步的重要举措。由于矿产资源开采会对矿区的土壤和水环境造成不可逆转的负面影响，且这种影响是长期的，故对矿区的水土流失生态治理任重而道远。我们应根据区域经济发展的需要，科学评估所开发矿区的矿产储量，按照供给侧结构改革的要求，采取合理的措施避免过度开采。同时，根据矿区的自然地理特点与开矿造成的水土流失生态危害，采用植物、工程和管理相配套的措施体系，有效防治矿区的人为水土流失，推进社会经济可持续发展与生态文明建设。

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1008-0120（2017）03-0005-02

2017-07-06

王静杰（1970-）：男，工程师，规划设计室副主任；通讯地址：太原市郝家沟街99号汇隆花园，030013