云 杰

（榆林市淤地坝建设办公室,陕西 榆林 719000）

1 概况

神木市水土流失类型以风蚀为主，兼有水蚀，水土流失总面积5770.2 km2，占总面积的71%。其中水力侵蚀为1084 km2，风力侵蚀为4686.2 km2。某煤矿位于神木市“三北”戈壁沙漠及沙地风沙区，属于轻度风力侵蚀。总体规划面积89.51 km2，以不粘煤矿为主，长焰煤次之。井田可采煤层共11层，含煤地层总厚度为140.55 m～253.83 m，地层厚度总体变化南部薄，北部厚。为对项目建设进行水土保持治理，需对项目建设产生的水土流失进行预测。

2 项目建设扰动水土情况

2.1 扰动地表面积及植被损坏情况

2019 年4 月，水土保持方案编制单位对矿区在前期建设过程中开挖扰动地表、占压土地和损坏植被程度，扰动土地面积进行了量算统计和现场调查。该项目建设扰动地表和植被损坏面积为工程占地面积，共计915.00 hm2。现项目建设生产区已产生扰动面积共计908.00 hm2，后期采掘场区在建设期将新增扰动面积7.00 hm2。

2.2 已损坏水土保持设施情况

经实地调查，对工程建设及生产过程中的占地面积及土地利用类型进行统计、分析，工程建设区的原始土地利用类型均裸地，原始地表结皮、砂砾层、植被等均可认定为具有水土保持功能的设施，因而现损毁水土保持设施区为工程已扰动地表区面积，共计908.00 hm2。

2.3 弃土、弃渣量

经统计，本项目基建期（2018 年5 月～2019 年4 月）共计挖方2473.18 万m3，填方总量39.18 万m3，内部调用土方量4.00 万m3，弃方总量2434.00 万m3，废弃土方全部排往排土场（含内排土场341 万m3）。根据生产计划和现场调查统计，至2019 年4 月，煤矿前期建设生产共计剥离11051.00 万m3，排放弃土弃渣11047.00 万m3，其中内排土场排弃598.00 万m3、东排土场排弃8722 万m3、西排土场排弃1456 万m3、北排土场排弃271 万m3。土石方剥离和排弃情况统计见表1。

表1 剥离、排弃情况一览表 单位：万m3

2.4 存在的水土流失问题

（1）采掘场区。采掘场区水土流失主要为上部剥离台阶边坡。采掘场区除采坑周边停车区内经机械碾压加固区约15.00 hm2及防洪渠永久占地范围外，其他区域因施工生产活动均存在不同程度水土流失问题。

（2）外排土场区。外排土场由于排土作业，在未停排区均存在水土流失问题。现状调查发现东排土场已停排平台内，由于前期施工机械碾压水土流失较弱。在排土道路路面由于汇水冲刷，存在水蚀现象，应尽快落实排土道路的排水措施建设工作。新排土区受风蚀影响较大，扬尘明显，边坡松散颗粒吹蚀明显。

（3）工业场地区。水土流失主要发生在场地周边平场台阶边坡、施工作业区，场内临时堆土区，整体水土流失较弱。

（4）生产系统及选煤厂区。在生产系统北侧临时占地区、规划选煤厂东侧平场堆土边坡存在水土流失问题，主要为风蚀。

（5）场外道路区。目前水土流失主要发生在排土道路临时占地区、停车场及服务区场地边沿，主要为占地范围外围少量裸露堆土在大风时的风蚀。

（6）给排水工程区。给排水工程区的场外给排水管线及取水口泵房、蓄水池建设场地区施工结束后尚未进行平整，全区均有明显水土流失问题，主要为裸露表土在大风时产生的风蚀。

3 水土流失影响因素分析

露天矿区开发建设排弃大量土、石渣废弃物，人为扰动地面、构筑各类人工平台、边坡而造成水土资源的损坏和土地生产力的下降，同时在降雨和大风的作用下，诱发、加剧了新的水土流失，因而造成矿区水土流失的原因既有自然因素，又有人为因素。

3.1 自然因素

本项目建设区自然条件恶劣，降雨稀少，植被盖度低，土壤以以棕钙土和灰棕漠土为主，还有部分风沙土为主，区域主导风向为西北风，一般风力3 级～5 级，多年平均风速2.2 m/s，最大风速16 m/s，大风日数10 天，风季2 月～5 月。本露天矿所在区域地表土壤松散，土壤胶结力差，植被稀少，在春季大风时极易形成风蚀。同时由于土壤抗冲蚀力差，在雨季短历时强降雨时极易发生水蚀。矿区自然条件决定了本项目区土壤侵蚀发生强烈，由于历史侵蚀，目前矿区地表小颗粒沙土已侵蚀殆尽，地表广布砾石。

3.2 人为因素

根据露天煤矿工程的建设特点，人为施工建设活动形成新增水土流失。

（1）天然戈壁地表结皮和砂砾层由于扰动受到损坏。矿区大规模的采、运、排，使得具有水土保持功能的地表结皮和砂砾层严重损坏，地表裸露，使其覆盖保护作用丧失殆尽；施工活动、施工机械的碾压和人员往来等损坏了临时施工场地区的地表结皮。

（2）土方开挖、机械碾压使土壤表层松散性加大。露天煤矿项目区土壤主要为灰棕漠土，所处地势低平，林草覆盖率低，表层结皮和砂砾层具有较强的抗风蚀能力。由于露天煤矿的建设，大量的松散表土发生运移和重新堆积，结皮层被损坏，土体原结构被破坏，土壤水分大量散失，土体的机械组成混杂不一，丧失了原地表土壤的抗蚀力。

（3）土石方开挖回填使地形、地貌发生变化。露天煤矿项目区原生状态下水蚀微弱。露天煤矿采掘场的剥离、建（构）筑物基础开挖与道路路基开挖、堆垫等形成表土疏松裸露、坡度较大的人工堆垫坡面和陡立的挖方边坡，增加了水蚀和重力侵蚀的发生；随着采矿排土，在内、外排土场逐渐形成了占地面积较大，高度较高的人工堆垫塔丘状地貌。排土场排弃物为泥岩和土沙，物料质地不均匀、松散，各区段排弃高度不尽相同，导致受力不均匀，在平台形成沉陷、裂缝、陷穴等。

4 土壤流失量预测

4.1 预测单元

某煤矿土壤流失量预测范围为项目建设扰动范围。根据水土流失调查和项目建设拟扰动地表面积，施工期预测范围按工程占地面积915 hm2（永久占地+临时占地）计算。自然恢复期预测范围按施工期占地范围减除硬化场地、建筑设施占地、加固场地、道路硬化路面之后的面积计算，为617.07 hm2。

4.2 预测时段

由于本工程为建设生产类项目，结合建设过程中水土流失发生和发展具体情况，将水土流失预测期分为施工期2018年（1年）、自然恢复期（2018年～2022年）及运行期三个时段。根据本项目区气候、土壤条件，扰动区域恢复约需要3年时间，因此自然恢复期预测时段取3年。

各防治分区的预测时段以最不利时段确定预测时段，即施工时段超过风季、雨季长度的按全年计算（项目区雨季为6月～9月，风季为2月～5月），不超过风、雨季长度的按占风季或雨季长度的比例计算，方案按各工程可能产生的最大不利施工时间考虑。

4.3 土壤侵蚀模数

项目区属于轻度风力侵蚀区，项目区的土壤侵蚀模数背景值为1500 t/（km2·a），容许土壤流失量为1000 t/（km2·a）。项目各建设区地表物质组成和植被情况近似相同，因而土壤侵蚀模数背景值取相同值，取1500 t/（km2·a）。扰动后的土壤侵蚀模数取2018年5月～2019年4月的监测数据确定土壤侵蚀模数，自然恢复期土壤侵蚀模数随时间推移逐步降低，取原生土壤侵蚀模数与扰动后土壤侵蚀模数的平均值，综上各施工区扰动后的侵蚀模数见表2。

表2 工程区土壤侵蚀模数表 单位：t/（km2·a）

表3 各建设区土壤流失量预测汇总

图1 预测土壤流失量柱状图

图2 新增土壤流失量柱状图

4.4 预测结果

经计算，预测本项目建设期可能造成的水土流失总量为125245 t，新增土壤流失量为83339 t。见表3、图1、图2。

由图1、图2可知，采掘场、外排土场两个区为水土流失主要发生区，以上区域应是水土流失治理与监测的重点区域，同时施工期水土流失发生面积广，强度大，应为重点治理和监测时段。

5 结语

通过对项目区水土流失程度、强度、土壤流失量的分析和预测得出结果如下：

（1）根据工程施工特点和工艺，估算项目建设期扰动地表 915.00 hm2。

（2）本项目建设开工至达产时土石方挖方总量为15463.18 万m3，填方总量为39.18 万m3，内部调运土石方总量4.0 万 m3，弃渣量 15424.00 万m3（其中内排 837.00 万m3）。其中基建年（2018 年5 月至2019 年4 月）土石方挖方总量为2473.18 万m3，填方总量39.18 万m3，内部调用土方量4.00 万m3，弃方总量2434.00 万m3，废弃土方全部排往排土场（含内排土场341 万m3）。达产第4年实现全部内排。

（3）如果不采取水土保持措施，预测期内可能造成的水土流失总量为125245 t，新增土壤流失量为83339 t。采掘场、外排土场两个区为水土流失主要发生区，应为重点治理和监测时段。