横山区石碧则煤矿扩建水土流失预测及建议

汪艳利

（陕西省榆林市横山区水土保持工作站，陕西 榆林 719100）

1 概况

横山区石碧则煤矿面积248km2，原设计生产能力为6×108m3/a。本次扩建是在原产能的基础上再扩建2×108m3/a产能，实现8×108m3/a的生产规模。扩建工程主要包括：新建井场117座，其中直井1座，水平井1座，U型井3座，丛式井112座。改建集气站5座，新建采气管线150.1 km，采气管线共穿越河流6次、冲沟13次、省道1次、县道5次、乡村土路131次。新建交通道路14.4 km，施工便道6 km，新建供电线路总长60.42 km。

2 项目区水土流失及水土保持现状

2.1 水土流失现状

根据全国水土保持第二次遥感普查数据，项目区以水蚀为主，土壤侵蚀强度为中度侵蚀，水土流失防治标准执行建设生产类二级标准。按水利部行业标准《土壤侵蚀分类分级标准》，项目区属于水力侵蚀类型，容许土壤流失量200 t/km2·a，根据《横山区土壤侵蚀强度图》，结合实地调查综合分析，项目区原地貌平均土壤侵蚀模数2775 t/km2·a。

2.2 水土保持现状

根据陕西省水土流失重点预防保护区和重点治理区划分，项目属陕西省水土流失重点治理区。项目区水土保持工程建设主要包括种植水保林、经济林、种草、修梯田、淤地坝以及沟道治理等。水保林主要以油松、侧柏、柳树、连翘、黄刺玫和紫穗槐为主；经济林主要为核桃、枣树等；草种以无芒雀麦、紫花苜蓿和野牛草为主。根据横山区2015年度水土流失综合治理情况年报表，横山区水土流失面积220.0千hm2，2015年累计完成治理面积93.22千hm2。

3 水土流失预测

3.1 扰动地表、损坏水土保持设施预测

3.1.1 已开工区扰动地表、损坏水土保持设施

石碧则煤矿扩建工程于2015年10月开工，2016年6月停工。其水土流失预测包括已开工部分和未建部分，对已开工部分进行现状调查，对未建部分进行预测。根据工程实际建设情况，结合现场踏勘，已开工区域包括井场、集气站、采气管线、交通道路和供电工程。已开工工程扰动地表面积与损坏水土保持设施面积一致，均为94.92 hm2。

3.1.2 未建工程扰动地表、损坏水土保持设施预测

通过查阅本工程的设计技术资料，利用设计图纸，结合实地查勘，调查项目区的水土流失和水土保持现状，对项目建设的主体工程、临时工程以及其它设施在建设期开挖扰动地表、占压土地和损坏林草植被面积分别进行统计、量算和预测。经测算统计，未建工程扰动地表面积58.61 hm2，损坏水土保持设施数量58.61 hm2。

本工程扰动地表、损坏水土保持设施面积包括已开工工程和未建工程总面积，所以，工程扰动地表面积153.53 hm2、损坏水土保持设施数量153.53 hm2。

3.2 弃渣量预测

建设期弃渣量预测主要包括管道敷设、穿越工程、场地平整、道路路基填筑等。工程土石方总量105.62万m3，其中挖方52.81万 m3，填方52.81万m3，无弃方。工程剥离表土量共1.33万m3，施工结束后全部回覆利用。根据调查,建设期产生的生活垃圾量约0.1万m3。生活垃圾定期运到横山区生活垃圾填埋场。

3.3 水土流失量预测

3.3.1 已开工水土流失调查

对已开工工程造成的水土流失量进行调查，工程扰动后土壤流失量1833.56 t，新增水土流失量为871.39 t。其中井场扰动地表面积12.22 hm2，扰动后土壤流失量794.3 t，新增土壤流失量488.8 t；集气站扰动地表面积0.06 hm2，扰动后土壤流失量0.05 t，新增土壤流失量0.02 t；采气管线扰动地表面积70.42 hm2，扰动后土壤流失量887.29 t，新增土壤流失量295.76 t；交通道路扰动地表面积7.82 hm2，扰动后土壤流失量107.92 t，新增土壤流失量65.69 t；供电工程扰动地表面积4.4 hm2，扰动后土壤流失量44.0 t，新增土壤流失量21.12 t。

3.3.2 工程建设水土流失预测

根据石碧则煤矿扩建工程总体布局及项目特点，结合现场踏勘，工程建设水土流失量预测范围为项目建设区，预测单元为井场、采气管线、交通道路、供电工程。

（1）预测时段。由于本项目施工点分散，“三通一平”工作在较短时间内完成，所以本方案将施工准备期与建设期合并为同一时段考虑，水土流失预测时段分为基本建设期和自然恢复期。本工程总工期29个月，其中已开工并完工工程工期21个月，未建工程工期8个月。考虑到本工程的总工期和单项工程的工期相差较大，预测时段在单项工程工期基础上确定。单座井场建设期5~8个月，单条采气管线建设期2~3个月单条交通道路建设期2~3个月，单条供电线路建设期1~2个月，自然恢复期按3年考虑。

（2）预测方法。根据地形条件和本工程建设的特点，调查掌握工程建设对地表、植被的扰动情况，了解堆置物的组成、堆放位置和形式。通过调查和分析有关资料，确定不同地段、不同类型的土壤侵蚀模数，作为计算新增水蚀量的依据。采用模型预测法预测项目造成的新增水土流失量：

新增水土流失量可按下式计算：

式中：W为土壤流失量，t；ΔW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/km2·a；ΔMji为某时段某单元新增土壤侵蚀模数，t/km2·a，只计正值，负值按0计；Tji为某时段某单元的预测时间；i为预测单元，i=1、2、3、4；j为预测时段，j=1、2，指建设期和自然恢复期。

采用区域调查资料并结合项目所涉及区域的地貌类型、土地类型、当地降雨情况、土壤母质、植被覆盖情况等进行综合分析。项目建设前后的土壤侵蚀模数对比见表1。

表1 工程建设前后的土壤侵蚀模数对比

（3）预测结果

横山区石碧则煤矿扩建工程原地表土壤流失量为12409.56 t，其中建设期（含施工准备期）原地表土壤流失量为501.75 t，自然恢复期原地表土壤流失量为11907.81 t。根据扰动后地表土壤侵蚀模数，计算扰动范围内扰动后的土壤流失量。在建设期，本工程在无水保措施的情况下，因施工扰动产生的土壤流失量1344.36 t。自然恢复期土壤流失量预测根据确定的自然恢复期土壤侵蚀模数计算出自然恢复期的土壤流失量，本工程自然恢复期土壤流失量为17648.10 t，详见表 2。

表2 扰动地表后土壤流失量预测表

3.3.3 新增土壤流失量

根据水土流失调查和水土流失预测结果，扰动后土壤流失量与原地表土壤流失量之差即为新增土壤流失量。工程新增土壤流失量为7454.29 t，其中，建设期已开工区新增土壤流失量为871.39 t，建设期未开工区新增土壤流失量为842.61 t，自然恢复期新增土壤流失量为5740.29 t。

3.4 新增水土流失特点分析

经过对本项目建设内容、施工工序、生产工艺等技术资料的分析，本项目新增水土流失有以下特点：

（1）时空分布一致，侵蚀强度变化不同。本项目呈点、片、线状，新增侵蚀活跃，施工结束后，侵蚀活动随之减弱，呈现先强后弱的特点。

（2）新增侵蚀的行业特点鲜明，与同类项目建设相同，本项目建设的新增侵蚀主要集中体现在施工扰动形成的加速侵蚀；建设期临时堆土的堆积物侵蚀。

3.5 水土流失重点时段与重点区域分析

（1）重点预测时段确定。根据新增土壤流失量汇总表可知，自然恢复期时间长于建设期且扰动面积大于建设期，造成的土壤流失总量大于建设期。但是建设期扰动强度大，土壤侵蚀剧增，造成的水土流失危害大。确定建设期为水土流失产生的重点时段，也是重点防治和监测时段。

（2）重点防治区域确定。水土流失重点防治区域根据建设期各功能区单位面积单位时间增量确定，见表3。

表3 单位面积增量分析表表

从表3可以看出，在建设期，各区域单位面积单位时间土壤流失增量在24.0～48.0 t/hm2·a之间，相差较大，采气管线单位面积单位时间土壤流失增量最大，其次为交通道路，再次为井场和供电工程。从上表可以看出，采气管线、交通道路、井场防治区土壤流失增量较大，原因是这些区域施工过程中形成的裸露面较大，且施工过程中临时堆土堆积引起土壤流失。通过分析，本方案确定采气管线、交通道路、井场为本方案水土流失重点防治区域。

4 防治重点及意见

4.1 防治重点

根据分析，建设期为本方案重点防治时段和监测时段。重点防治区域的确定主要是根据其单位面积的新增土壤流失量的大小决定，在建设期时段内，采气管线、交通道路、井场单位面积新增土壤流失量较大，为本方案水土流失重点防治区域和水土保持监测的重点区域。

4.2 指导意见

（1）应采取的防治工程类型。对井场防治区，以场内排水、边坡防护、施工结束后清理平整场地、绿化等措施为主进行防治；交通道路防治区以路基排水及两侧绿化措施为主进行防治；采气管线、供电工程防治区施工结束后清理平整场地、恢复原地貌。

（2）合理安排水保工程施工工期。雨季施工时要加强施工管理，采取相应的临时防护措施。已完工项目尽快完善水保措施，未开工项目水保措施与主体设计同步施工。

（3）对监测的指导性意见。由于在井场、采气管线、交通道路区域开挖、填充面较大，且都存在临时堆土，所以要加强各区域开挖、填充面、及临时堆土的监测。采气管线、交通道路、井场作为重点监测区域。

5 结语

通过分析讨论，横山区石碧则煤矿扩建工程施工期间扰动地表、损坏水土保持设施面积153.53 hm2。其中已开工区域扰动地表、破坏植被面积94.92 hm2，未开工区域扰动地表、破坏植被面积58.61 hm2。工程土石方总量105.62万m3，无弃方。项目扰动后土壤流失量为20826.02 t，原地表土壤流失量为13371.73 t，新增土壤流失量为7454.29 t。通过水土流失预测可以看出，本工程若不进行有效的防治，将产生较大的水土流失，所以必须采取工程措施和植物措施相结合的方式进行水保治理。