建筑石灰?guī)r礦水土保持措施設(shè)計(jì)

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摘要:為避免重慶大足區(qū)古龍鄉(xiāng)建筑用石灰?guī)r礦山開(kāi)采引起的水土流失，需對(duì)石灰?guī)r礦山進(jìn)行合理的水土保持措施設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)礦區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查及計(jì)算分析，礦區(qū)在服務(wù)期內(nèi)的預(yù)測(cè)水土流失總量可達(dá)3061．04t。針對(duì)礦山不同功能區(qū)，因地制宜地設(shè)計(jì)水土保持工程、植物和臨時(shí)措施。礦山在實(shí)施水土保持措施后，水土流失總治理度達(dá)95%，渣土防護(hù)率達(dá)95%，林草植被恢復(fù)率達(dá)97%，林草覆蓋率達(dá)81%。該水土保持措施設(shè)計(jì)科學(xué)環(huán)保、合理可行，能夠?yàn)橥?lèi)礦山的水土流失防治提供良好的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞:重慶大足區(qū);石灰?guī)r礦;水土流失;水土保持

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者呼吁重視礦山開(kāi)采引起的水土流失，并且提倡設(shè)計(jì)因地制宜的水土保持措施來(lái)防治危害，確保生態(tài)綠色發(fā)展，經(jīng)濟(jì)繁榮開(kāi)發(fā)。通過(guò)對(duì)古龍鄉(xiāng)建筑用石灰?guī)r礦山的水土流失分析與預(yù)測(cè)，設(shè)計(jì)合理高效的水土保持措施設(shè)計(jì);對(duì)礦山進(jìn)行完善地維護(hù)與治理后，將在區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生顯著的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1礦區(qū)概況

1．1礦區(qū)基本情況

礦區(qū)位于重慶大足區(qū)古龍鄉(xiāng)大林村五組，礦區(qū)面積0．0723km2，標(biāo)高范圍+530至+420m，開(kāi)挖石料是三疊系下統(tǒng)嘉陵江組第三段的建筑用石灰?guī)r，生產(chǎn)規(guī)模為51萬(wàn)t/a，服務(wù)年限為8．2a。礦區(qū)由露天采場(chǎng)、工業(yè)廣場(chǎng)、排土場(chǎng)、礦山道路4部分組成，共計(jì)占地面積為6．45hm2。

1．2礦區(qū)自然特征

礦山屬低山淺丘地貌，土壤類(lèi)型為黃壤［1］。屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均降水量為1044．7mm，熱量較富足且雨量充足。礦區(qū)植被類(lèi)型為亞熱帶常綠針葉林，植被覆蓋率約60%。

2礦區(qū)水土流失分析與預(yù)測(cè)

2．1水土流失現(xiàn)狀

礦區(qū)位于以水力侵蝕為主的西南土石山區(qū)［1］，已被開(kāi)采多年，采場(chǎng)已經(jīng)形成大面積裸露邊坡，缺少覆蓋和綠化，降雨引起的水土流失嚴(yán)重。

2．2水土流失量預(yù)測(cè)

預(yù)測(cè)單元包括露天采場(chǎng)區(qū)(包含排土場(chǎng)區(qū))、工業(yè)廣場(chǎng)區(qū)和礦山道路區(qū)，共3個(gè)。預(yù)測(cè)時(shí)段按照開(kāi)采運(yùn)作時(shí)間可分為生產(chǎn)運(yùn)行期(8．2a)和自然恢復(fù)期(2a)［2］。依據(jù)《土壤侵蝕分類(lèi)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》［3］，本礦區(qū)土壤容許流失量為500t/(km2•a)。經(jīng)計(jì)算，礦區(qū)土壤年侵蝕總量背景值為147．8t，年均土壤侵蝕模數(shù)背景值為2291t/(km2•a)。選擇類(lèi)比法［4］進(jìn)行水土流失預(yù)測(cè)，璧山區(qū)新型干法水泥工程與本礦山水土流失因子相差不大，可采用數(shù)值。結(jié)合水土流失量預(yù)測(cè)方法、預(yù)測(cè)單元和預(yù)測(cè)時(shí)段的劃分結(jié)果及預(yù)測(cè)參數(shù)取值［5］，計(jì)算該礦區(qū)在服務(wù)期內(nèi)預(yù)測(cè)水土流失總量為3061．04t。

3水土保持措施設(shè)計(jì)

3．1露天采場(chǎng)防治區(qū)

3．1．1工程措施(1)截水溝:由于礦山凹陷開(kāi)采，故在坡頂設(shè)置截水溝用來(lái)攔截山坡上來(lái)水量［6］，匯水面積達(dá)0．12km2;后于礦山東南側(cè)增加一條長(zhǎng)390m的截水溝，寬×深為0．6m×0．6m;共開(kāi)采土石方量為140．4m3，其中石方量為70．2m3，土方量為70．2m3。(2)漿砌片石擋土墻:采場(chǎng)邊坡臺(tái)階種植藤蔓植物，在表土回覆前，臺(tái)階邊緣需設(shè)擋土墻。擋土墻采取矩形斷面，寬×深為0．2m×0．2m，選用M7．5漿砌片石修建。礦山開(kāi)采后，形成的最終邊坡總長(zhǎng)約5175m，共需M7．5漿砌片石207m3。(3)沉砂池:在截水溝的兩端均設(shè)計(jì)1座沉砂池，用來(lái)沉積水流攜帶的泥沙［7］。沉砂池內(nèi)長(zhǎng)×寬×深為1m×1m×0．8m。池底部選用8cm厚C20砼現(xiàn)澆，池壁部分選用10cm厚C20砼現(xiàn)澆。(4)開(kāi)挖坑穴:露天采場(chǎng)采坑面積為14143m2，方案設(shè)計(jì)在礦山盤(pán)底開(kāi)挖坑穴，種植喬木［8］?？v橫5m挖掘尺寸為0．5m×0．5m×0．5m的樹(shù)坑，預(yù)計(jì)開(kāi)挖坑穴566個(gè)，預(yù)計(jì)開(kāi)挖石方量約70．7m3。

3．1．2植物措施采場(chǎng)邊坡臺(tái)階種植藤蔓植物［9］，臺(tái)階邊緣設(shè)擋土沿，鋪設(shè)前需要先培土厚約0．15m，礦山邊坡的恢復(fù)治理需栽種藤蔓植物面積約10351m2，株行距1．0m×1．0m，種植藤蔓植物約10351棵。采坑面積14143m2，栽種喬木苗的行距與株距尺寸均為5m×5m，預(yù)計(jì)共需566株。藤蔓植物選擇野薔薇、黃馨、迎春、爬山虎、地瓜藤、葛藤等，喬木選擇馬尾松［10］。在礦山終采邊坡和平臺(tái)進(jìn)行表土回覆后播撒草籽，選擇播撒草種麥冬草2．44hm2，播種量70kg/hm2。

3．1．3臨時(shí)措施露天采場(chǎng)坡頂剝離表土后形成多條裸露邊坡，總長(zhǎng)約1000m，坡面面積約3000m2。設(shè)計(jì)在此區(qū)域采用防雨布進(jìn)行臨時(shí)覆蓋，需防雨布3000m2。

3．2工業(yè)廣場(chǎng)防治區(qū)

3．2．1工程措施(1)洗車(chē)池:礦山工業(yè)廣場(chǎng)大部分已經(jīng)硬化，在入口處工業(yè)廣場(chǎng)上設(shè)置漿砌石洗車(chē)池1座，寬6m，深0．4m，長(zhǎng)8m。(2)擋土墻:在工業(yè)廣場(chǎng)的邊坡上設(shè)計(jì)漿砌片石擋墻［11］，長(zhǎng)120m，厚0．4m，高2～5m。

3．2．2植物措施由于工業(yè)廣場(chǎng)在本次礦山開(kāi)采完畢后將作為新建礦山的工業(yè)廣場(chǎng)繼續(xù)使用，只在工業(yè)廣場(chǎng)四周種植喬木。將在礦山閉坑后進(jìn)行樹(shù)木綠化，種植間距為2m×2m，共需250株。喬木種植選擇胸徑4～5cm的帶土球健康樹(shù)苗，樹(shù)種選擇馬尾松。且對(duì)工業(yè)廣場(chǎng)土質(zhì)邊坡播撒草籽，播撒草種麥冬草0．12hm2，播種量70kg/hm2。

3．2．3臨時(shí)措施對(duì)工業(yè)廣場(chǎng)的土質(zhì)邊坡用防雨布進(jìn)行臨時(shí)覆蓋，覆蓋面積約600m2。待播撒的草籽生長(zhǎng)出來(lái)后，將防雨布撤出重復(fù)利用。

3．3礦山道路防治區(qū)

3．3．1工程措施(1)排水溝:由于礦界坡頂設(shè)置了截水溝，匯水面積變小，在公路邊設(shè)置排水溝2條［7］，把工業(yè)廣場(chǎng)、礦山道路等匯水集中于沉砂池沉淀后排出。排水溝選擇尺寸0．4m×0．3m的矩形斷面結(jié)構(gòu)，預(yù)計(jì)長(zhǎng)度共500m，溝的底部選用8cm厚C20砼現(xiàn)澆，溝壁部分選用10cm厚C20砼現(xiàn)澆。(2)沉砂池:排水溝尾端分別設(shè)計(jì)1座沉砂池。設(shè)計(jì)沉砂池內(nèi)凈長(zhǎng)1m，凈寬1m，凈深0．8m;池底部同樣選用8cm厚的C20砼現(xiàn)澆，池壁選用10cm厚的C20砼現(xiàn)澆。

3．3．2植物措施礦山道路將在礦山閉坑后進(jìn)行植樹(shù)綠化，設(shè)計(jì)在道路兩側(cè)種植喬木，種植間距為2m×2m，共需500株。喬木選擇胸徑4～5cm的帶土球健康樹(shù)苗，樹(shù)種選擇馬尾松。在土質(zhì)邊坡上播撒草籽，播撒草種為麥冬草共0．2hm2，播種量70kg/hm2。3．3．3臨時(shí)措施礦山已經(jīng)對(duì)剝離表土后形成的土質(zhì)邊坡進(jìn)行覆蓋，覆蓋防雨布2000m2。

3．4排土場(chǎng)防治區(qū)

排土場(chǎng)原始地形為采坑，坡腳未支擋，該邊坡主要由碎塊石、粉質(zhì)黏土堆填而成，土質(zhì)松散;填土與原始地面之間的坡度小，堆場(chǎng)整體發(fā)生滑移的可能性小，故無(wú)需采取工程措施。(1)臨時(shí)攔擋:生產(chǎn)期間排土場(chǎng)四周布設(shè)臨時(shí)擋墻［10］，總長(zhǎng)240m，采取填土編織袋堆砌，斷面為梯形。土袋攔擋規(guī)格:其斷面呈梯形狀，土袋堆砌高度0．5m、頂部寬度0．5m、底部寬度1．0m、兩側(cè)坡比1∶0．5。工程量:編織袋填筑0．375m3/m，后編織袋拆除0．375m3/m。(2)臨時(shí)覆蓋:排土場(chǎng)受雨水沖刷易引起水土流失，設(shè)計(jì)對(duì)排土場(chǎng)頂部進(jìn)行覆蓋，需防雨布3000m2。

4水土保持效益分析

(1)水土保持措施預(yù)計(jì)基礎(chǔ)效益。礦區(qū)內(nèi)水保措施防治總面積6．45hm2，土壤侵蝕模數(shù)小于500t/km2，設(shè)計(jì)攔渣量0．3萬(wàn)m3，保護(hù)的表土數(shù)量0．3萬(wàn)m3，林草措施面積5．25hm2，均能夠達(dá)到防治目標(biāo)要求。(2)水土保持措施預(yù)計(jì)生態(tài)效益。包含洪水流量減少，土壤理化性質(zhì)優(yōu)化，土壤肥力增強(qiáng)，林草覆蓋率提升等。通過(guò)對(duì)礦區(qū)內(nèi)的宜綠化地進(jìn)行植樹(shù)種草防護(hù)以及土地復(fù)墾后，使礦區(qū)的植物措施面積達(dá)5．25hm2，水土流失總治理度達(dá)95%，渣土防護(hù)率為95%，林草植被恢復(fù)率達(dá)97%，林草覆蓋率達(dá)81%。(3)水土保持措施預(yù)計(jì)經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)濟(jì)效益主要為間接經(jīng)濟(jì)效益，例如通過(guò)實(shí)施措施可降低河道輸沙量，有利于減少洪澇等自然災(zāi)害，從而減少河道清理費(fèi)用等。(4)水土保持措施預(yù)計(jì)社會(huì)效益:水土保持方案的實(shí)施，使工程區(qū)匯入河道的泥沙量顯著減少，一方面可改善河道內(nèi)河水水質(zhì)，提高其自然景觀(guān)觀(guān)賞性;另一方面，可減少河道輸沙量，有利于減少洪澇災(zāi)害的發(fā)生。此外，方案的有效落實(shí)可提升建設(shè)單位保護(hù)環(huán)境的良好形象，為其它建設(shè)單位提供示范和借鑒，促進(jìn)當(dāng)?shù)氐乃临Y源保護(hù)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)。

作者：李云躍 劉正學(xué) 單位：三峽水庫(kù)消落區(qū)生態(tài)修復(fù)工程研究團(tuán)隊(duì)