稀土開采工藝改進(jìn)后的水土流失現(xiàn)狀和水土保持對(duì)策

來源：水土保持生態(tài)環(huán)境建設(shè)網(wǎng) 上傳日期:2018-07-23 打印本文章【字體】大中小

劉毅

2002年4月4日

【摘要】稀土開采是造成江西省龍南縣土地沙漠化的直接原因，稀土開采工藝的改變，使產(chǎn)生水土流失的方式發(fā)生變化.稀土開采工藝由池浸法改為原地浸礦法，表面上減少了水土流失，但隨著時(shí)間的推移，造成浸礦的山體滑坡嚴(yán)重，并且具有滑坡時(shí)間和地點(diǎn)的不確定性，因而治理目標(biāo)不明確.過去池浸法產(chǎn)生的尾砂堆流失量仍很大，因此礦區(qū)治理任務(wù)仍很艱巨，要搞好礦區(qū)水土保持，必須加強(qiáng)監(jiān)督力度和深度，搞好水資源保護(hù)，提高綜合治理水平和發(fā)揮專項(xiàng)資金效率.

【關(guān)鍵詞】池浸法；原地浸礦法；水土流失；綜合治理；稀土礦區(qū)；江西省龍南縣

稀土礦區(qū)水土流失是由人為破壞地面和堆置尾砂棄物而造成水土資源的破壞和損失.稀土開采是造成成江西省龍南縣土地沙漠化的直接原因，現(xiàn)在已有667hm2土地沙化，并以每年60hm2的速度增加.稀土礦區(qū)的水土保持是有效攔截尾砂的關(guān)鍵，是水資源和土地資源整治的重要組成部分，是恢復(fù)良好生態(tài)環(huán)境和保證礦區(qū)安全生產(chǎn)的重要保障.

江西省龍南縣1970～1996年開采的稀土，都是采用池浸法生產(chǎn)的，即把含有稀土的土壤運(yùn)到固定的水池，沉浸后24h，再回收液體.從1997年開始，則采用原地浸礦法開采稀土，即從山坡上開挖灌液孔，從孔中灌注硫銨液，然后從山腳開溝回收液體.稀土礦區(qū)的山體分為三層：A層是由花崗巖發(fā)育的紅壤表土層，厚度為1～5m，土壤鮮紅，石英砂粒較細(xì)，直徑為0.2～2mm，具有較好的粘結(jié)性；B層是含有稀土的心土層，厚度為4～30m，含有較多粗粒石英，直徑為2～10mm，土色為灰白；C層則是較堅(jiān)硬的花崗巖母質(zhì)層，水分滲透性弱.

1 兩種采礦法造成水土流失的方式

開采工藝的改變，對(duì)植被和土壤的破壞程度不相同，造成水土流失的方式和產(chǎn)生水土流失量也不相同，因而防治目標(biāo)和防治措施也不相同.

1.1 池浸法造成水土流失的方式

池浸法由四個(gè)方面造成水土流失：首先是砍光樹、鏟凈草皮，使表土喪失天然保護(hù)作用；第二是剝離了A層紅壤表土層，形成1萬～5萬m3/hm2的松散紅土層，水土流失主要以懸移質(zhì)的方式流失，含泥沙量為250～400kg/m3；第三是B層含有稀土的土壤經(jīng)池浸后變成了尾砂，石英含量達(dá)80％以上，尾砂堆侵蝕溝密度達(dá)90％以上，水土流失主要以推移質(zhì)的方式流失；第四是裸露后的花崗巖質(zhì)層風(fēng)化速度加快，形成新的水土流失源.

池浸法開采面寬、動(dòng)土量大，水土流失也大，但剝離的紅壤表土層和池浸后的尾砂都堆放在一定的坑溝里，防治目標(biāo)明確，工程攔截效果明顯.池浸擾亂了水資源系統(tǒng)，破壞了表土植被和土壤，致使地下儲(chǔ)水功能喪失，地表水文平衡改變，平均初滲量是沒開采前的8～10倍.

1.2 原地浸礦法造成水土流失的方式

原地浸礦法由三個(gè)方面造成水土流失.第一種是對(duì)植被的破壞，表現(xiàn)為兩種情況：一種是開挖灌液孔和工人來往踐踏對(duì)植被的破壞；另一種是灌注硫銨液，造成植被根系萎縮，生長(zhǎng)停滯，致使植物的根系逐步喪失固水保土作用.第二種是開挖灌液孔產(chǎn)生大量的泥沙.第三種是生產(chǎn)過程中，由于灌液孔布置不合理，灌注液體超量，或者達(dá)到一定雨強(qiáng)的而水通過灌液孔易造成山體滑坡、崩塌.

由于原地浸礦法動(dòng)土量比池浸法少，表面上減少了水土流失，但隨著時(shí)間的推移，滿山遍坡的灌液孔不斷崩塌，或造成山體滑坡，而且崩塌、滑坡在時(shí)間上和地點(diǎn)上具有不確定性，造成治理目標(biāo)的不明確，在治理上難以達(dá)到有的放矢.

2 稀土礦區(qū)水土流失現(xiàn)狀

2.1 池浸法產(chǎn)生的尾砂仍是水土流失的重要來源

根據(jù)龍南縣稀土礦生產(chǎn)科的測(cè)定，池浸法生產(chǎn)稀土按體積比每生產(chǎn)1kg稀土需挖取土方1.1～1.4m3.根據(jù)統(tǒng)計(jì)，1970～1996年累計(jì)共生產(chǎn)稀土6985.89t，測(cè)算形成的尾砂有768萬～978萬m3，加上開路、建池、建房，形成的裸露尾砂有1500萬m3以上.尾砂沙性重、松散，抗沖性能小，據(jù)測(cè)定抗沖指數(shù)為0.19，侵蝕模數(shù)達(dá)2萬～4萬t／（km2·年），池浸后的水如果沒有經(jīng)過處理，pH值為4，鉛含量為2～10mg/m3.

2.2 原地浸礦的山體是水土流失的重大隱患

原地浸礦的灌液孔一般深1.5～3m，孔與孔之間的距離為2～3m，由于開挖灌液孔山坡產(chǎn)生的泥沙量達(dá)7000m3/hm2，為達(dá)到離子交換，灌注的硫銨液濃度至少為3％，土壤浸液時(shí)間為150～400d.由于硫銨液濃度大、土壤浸液時(shí)間長(zhǎng)，造成樹草根系萎縮、樹葉枯黃，喪失了天然保護(hù)作用，加上灌液孔布置不合理，或者灌液超量，造成表土崩塌量達(dá)150m3/hm2以上.

2.3 原地浸礦法開采點(diǎn)多、面廣，呈現(xiàn)水土流失源的多樣性

由于原地浸礦法開采工藝較簡(jiǎn)單，從灌液到出稀土?xí)r間短，經(jīng)濟(jì)效益好，并改制為個(gè)體、股份制經(jīng)營(yíng)，使得開采點(diǎn)多、面廣.根據(jù)水保、地礦、環(huán)保幾家聯(lián)合調(diào)查，目前已辦理開采證的有40多家，收集尾礦點(diǎn)的（在坑尾收集業(yè)主排放的廢水，重新沉淀生產(chǎn)稀土的）有31家，開采面積1800hm2.

目前這些開采業(yè)主文化程度參差不齊，對(duì)開采工藝掌握的水平有高有低，這就是形成水土流失地段不確定性的主要原因，而且其中929hm2準(zhǔn)備開采的稀土礦都是在水土保持設(shè)施范圍以外，開采面積也從20世紀(jì)80年代的32km2擴(kuò)展到現(xiàn)在的70多km2.礦業(yè)主對(duì)水土保持生態(tài)環(huán)境建設(shè)理解不同，也是造成水土流失多樣性的重要原因.

2.4 礦區(qū)特殊小氣候

礦區(qū)大量的尾砂堆，厚達(dá)3～15m，尾砂物理性粘粒含量為6.26％～19.2％，石英粒含量達(dá)80％以上.到了夏伏季節(jié)，尾砂地表溫度達(dá)62.5℃，采地溫度達(dá)58.5℃，尾砂堆石英含量大、反射強(qiáng)、水分蒸發(fā)量大，在礦區(qū)易形成水氣小循環(huán).根據(jù)幾年的觀察統(tǒng)計(jì)，7～9月，由于臺(tái)風(fēng)引起的降雨頻率礦區(qū)高于全縣，并且臺(tái)風(fēng)引起的降雨時(shí)間短、降雨量大、匯流時(shí)間短、徑流量大，極易形成嚴(yán)重水土流失.如1996年8月13日，降雨量達(dá)64.2mm/h，大量的泥沙沖毀了3座主要的攔砂壩，石方量達(dá)1500m3，完全被淤埋的農(nóng)田達(dá)23.36hm2，直接經(jīng)濟(jì)損失165萬元.2001年8月25日全縣都沒有下雨，但礦區(qū)卻下了大暴雨.

3 水土保持對(duì)策

目前，礦區(qū)建造各種類型的攔砂壩152座，攔截尾砂1億多m3，恢復(fù)植被79.06hm2，其中33hm2為百喜草種籽采摘基地，礦區(qū)建立了一個(gè)水保礦區(qū)綜合實(shí)驗(yàn)基地，從事種養(yǎng)業(yè)年產(chǎn)值可達(dá)60萬元。

稀土礦區(qū)治理是龍南縣水土保持工作的一個(gè)重點(diǎn)，對(duì)此龍南縣縣委、縣政府都高度重視，制定了一系列相關(guān)政策，龍南縣水土保持局在治理過程中也積累了大量的經(jīng)驗(yàn).在新的生產(chǎn)工藝和新的水土保持生態(tài)環(huán)境形勢(shì)下，搞好礦區(qū)水土保持必須貫徹好《水保法》關(guān)于“誰破壞、誰治理”的原則，行使好“五權(quán)（指方案審批權(quán)、收費(fèi)權(quán)、監(jiān)督檢查權(quán)、竣工驗(yàn)收權(quán)、處罰權(quán)），落實(shí)好“三同時(shí)”制度，正確處理好治標(biāo)與治本的關(guān)系，是恢復(fù)良好生態(tài)環(huán)境和降低治理成本的關(guān)鍵。

3.1 嚴(yán)格執(zhí)法，加強(qiáng)水保監(jiān)督力度

充分行使好“五權(quán)”，對(duì)新辦礦點(diǎn)嚴(yán)格執(zhí)行“三同時(shí)”制度，水保工程措施要嚴(yán)格按照水保部門設(shè)計(jì)的方案和要求進(jìn)行施工，并且這些工程款不能抵作以后上交的防治費(fèi)，僅此項(xiàng)就節(jié)約資金150多萬元。

目前，稀土礦區(qū)已實(shí)施水保方案的礦點(diǎn)有26個(gè)，累計(jì)收取水保防治費(fèi)達(dá)1600萬元，處理破壞水保設(shè)施案件6起，由礦業(yè)主建筑、維修破壞的水保設(shè)施資金達(dá)15萬元.通過依法行政，嚴(yán)格執(zhí)法，保證了“三同時(shí)”制度的正常實(shí)施。

3.2 把好水土保持方案編制關(guān)，加強(qiáng)監(jiān)督力度

針對(duì)原地浸礦法產(chǎn)生水土流失的特點(diǎn)，在礦業(yè)主申報(bào)水保方案時(shí)，要求：（1）必須有開挖灌液孔的棄土堆放點(diǎn)；（2）礦業(yè)主根據(jù)形式、土層合理布置灌液孔，防止崩塌、滑坡現(xiàn)象；（3）開采后的灌液孔要進(jìn)行回填，并按照水保局的要求，在不同山坡地段上種植不同的樹草.為保證措施的落實(shí)，與礦業(yè)主簽訂相關(guān)責(zé)任狀，并按每600元/hm2收取一定的保證金。

3.3 提高綜合治理水平

提高綜合治理水平是降低成本的關(guān)鍵.要在稀土礦區(qū)搞好試驗(yàn)對(duì)比工作，不斷總結(jié)提高和推廣。

3.3.1 發(fā)揮工程措施的攔截效果，降低工程造價(jià)

龍南縣水保局在池浸法開采過程中，采取了“逢坑必建壩，大壩套小壩，層層攔截”的辦法來鎖住黃沙，此法曾在全國(guó)第二次稀土?xí)h上被稱作稀土礦區(qū)水土流失防治工作的“龍南模式”，在池浸法開采的32km2范圍內(nèi)建造攔砂壩140多座，壩體有土壩、干砌石重力壩、漿砌石重力壩、雙曲重力拱壩、土石結(jié)合壩等，壩體攔截泥砂庫(kù)容從幾百方到23萬m3.總結(jié)了不少稀土礦區(qū)工程治理的經(jīng)驗(yàn)，但由于攔砂壩工程成本高，對(duì)于仍處于經(jīng)濟(jì)比較落后的縣情來說，也是一種開發(fā)與發(fā)展的矛盾.因此水?？萍既藛T經(jīng)過長(zhǎng)期的摸索、總結(jié)，探索出了一條適合稀土礦區(qū)、經(jīng)濟(jì)合理、壩體安全穩(wěn)固的辦法，即根據(jù)小流域的集雨面積、未來開發(fā)方向和規(guī)模、對(duì)下游人民群眾的生命安全等因素，先在小支流中建造土壩，在比較集中匯流地段中建造干砌石重力壩，對(duì)于處于“關(guān)卡”的坑尾處建造漿砌重力壩。

3.3.2 選擇適宜的草灌喬，充分發(fā)揮植物的固水保土作用

開采前的山坡上是一個(gè)草灌喬生長(zhǎng)良好的亞熱帶綠針闊葉林，其郁閉度達(dá)85％以上，水質(zhì)清澈.喬木以馬尾松、杉木、楓香、木荷、紫楠、黃檀為主，灌木以小葉石楠、杜鵑、毛冬青、黃端木、胡枝子為主，草木有芒箕、雀稗、有刺芒野枯草、四脈金茅、狗尾草.池浸法開采后的尾砂堆砂粒含量達(dá)80％以上，養(yǎng)分含量小，不保水，透水性高，根據(jù)人工降雨試驗(yàn)，透水性為12.34mm/min.暴雨一來，水土流失嚴(yán)重，夏伏季節(jié)溫度高，植物生長(zhǎng)困難.為此，我們把尾砂堆分成三區(qū)，在三區(qū)上做好水平條帶，移蓋客土，根據(jù)三區(qū)的水土流失特點(diǎn)和規(guī)律，種植相應(yīng)的樹草.第一區(qū)為尾砂堆頂至山腰.這區(qū)由于匯水量不大，侵蝕溝為細(xì)溝和淺溝，喬木以種植木荷為主，灌木種植紫穗槐、黃荊，草以豬屎豆、圓果雀稗、狗尾草等鄉(xiāng)土草種為主.第二區(qū)從山腰至山腳.這區(qū)匯水量集中，容易產(chǎn)生崩塌，侵蝕溝較深，以種植耐瘠、耐沙淹、耐高溫的植物蔓荊，充分發(fā)揮其發(fā)達(dá)的根系的固沙防風(fēng)作用.第三區(qū)是從山腳至河旁，這區(qū)為尾砂沖擊扇，土地是懸移質(zhì)沉淀下來的紅壤土，粒結(jié)性強(qiáng)，肥力高，種植苦楝、濕地松、梧桐，河旁種植楊樹、柳樹，灌木以胡枝子、刺槐為主，草木以百喜草、豬屎豆、象草為主，并混合種黃竹.實(shí)踐證明，這種組合的植物群組，適應(yīng)性強(qiáng)，生長(zhǎng)快，能達(dá)到理想的郁閉度，治理成本較低，攔截泥沙效果明顯.

3.4 水資源利用和保護(hù)

龍南縣屬中亞熱帶濕潤(rùn)氣候，全年平均降雨量為1560mm，3～6月份降雨量占全年的55％，7～9月份占26％，近幾年達(dá)35％.稀土礦區(qū)地表年徑流量為0.62億m3，地下多年平均儲(chǔ)水量0.19億m3，占地表年徑流量的30.6％，年均蒸發(fā)量1376mm.由于開采稀土和廢棄尾砂造成了地表水損失、地下水損失和水質(zhì)污染，并縮短了匯流時(shí)間，提前了洪峰出現(xiàn)時(shí)間.

由于植被喪失了天然固水保土作用，如在野豬湖礦區(qū)原來多年平均流量為0.26m3/s，現(xiàn)在僅有0.1m3/s，并且水的泥沙含量達(dá)20％～70％，已嚴(yán)重影響下游35hm2農(nóng)田灌溉用水，而濕稀土生產(chǎn)需水量為800～1700m3/t，如果稀土市場(chǎng)旺銷，每年生產(chǎn)稀土5000～6000t，需水量400萬～1020萬m3，這些排出的水質(zhì)不經(jīng)過處理，則廢水的NH3-N含量達(dá)3500～4000mg/L，經(jīng)過地表水和地下水稀釋，春季的NH3-N含量達(dá)80～110mg/L、秋季的NH3-N含量達(dá)90～160mg/L，pH值在5.6～6.5之間，而水稻生產(chǎn)適宜的NH3-N含量為25mg/L.水質(zhì)污染問題已由縣環(huán)保局責(zé)成每個(gè)礦業(yè)主從源頭控制，經(jīng)過多次循環(huán)利用和凈化處理.并在坑尾處建立污水處理站，采用五級(jí)沉淀和加堿爆氣法，使NH3-N含量控制在40mg/L以下.

3.5 發(fā)揮專項(xiàng)資金效益

首先建立一個(gè)穩(wěn)定的稀土砂防治費(fèi)收取渠道.長(zhǎng)期以來，龍南縣政府根據(jù)稀土產(chǎn)量，統(tǒng)一收取防治費(fèi)，由水保局統(tǒng)一安排使用和治理，這樣既保證了工程的質(zhì)量，又保證了治理的連續(xù)性.及時(shí)、足額收取“兩費(fèi)”是保證礦區(qū)治理的關(guān)鍵.目前，已辦理水土保持許可證64件，累計(jì)收取稀土尾砂防治費(fèi)1600多萬元.在財(cái)務(wù)上設(shè)立專門賬戶，做到?？顚Ｓ?，避免挪用、擠占現(xiàn)象.在水土保持措施上，則必須經(jīng)過技術(shù)人員精心勘測(cè)和設(shè)計(jì)，定出方案，再經(jīng)過討論，擇優(yōu)實(shí)施.在施工過程派專職施工人員進(jìn)行施工，并與施工隊(duì)簽訂責(zé)任狀，使水土保持工程做到項(xiàng)目法人制、技師終身制，工程在10萬元以上的攔砂壩則實(shí)施招投標(biāo)制的規(guī)范化建設(shè)，使專項(xiàng)資金發(fā)揮效益.

*文中有關(guān)數(shù)據(jù)由龍南縣環(huán)境監(jiān)測(cè)中心、水文站、氣象站提供.

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：劉毅（1968-），男，江西龍南人，工程師.

作者單位：江西省龍南縣水土保持局

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