重庆市生产建设项目弃渣场水土保持型生态修复模式

随着社会经济的快速发展重庆市生产建设项目类型和数量大幅度增加,各种生产建设项目的弃土弃渣是人为水土流失的重要地貌单元,本文对重庆市各种生产建设项目弃渣场的水土保持生态修复条件、修复原理和典型修复模式设计进行了研究。认为:1重庆市良好的光热和降雨条件为弃渣场生态修复提供了基本自然环境条件,较快的母岩风化速率和丰富的植物资源为弃渣场生态修复提供了丰富的土壤、养分和种质资源。2弃渣场水土保持型生态修复应坚持以近自然修复为目标,以乡土植被为主要建群物种,以渣顶和坡面为主要地貌单元,以堆放完成期为重点修复时期的基本原理。3设计了土质沟道弃渣场、石质坡面弃渣场和土石质河滩地弃渣场三种不同的水土保持生态修复模式,可为重庆市弃渣场水土保持型生态修复提供技术支持和部分参数。     

不同植被恢复年限弃渣场边坡土壤物理性质特征

研究不同植被恢复年限弃渣场土壤侵蚀物理性质特征,可为生产建设项目弃渣场水土流失防治及植被恢复提供理论基础。本文以重庆市典型弃渣场为研究对象,采用野外调查及室内综合分析等方法研究不同恢复年限弃渣场的边坡不同部位土壤物理性质特征。结果表明:不同恢复年限弃渣的细小颗粒(0.25mm)含量差异较大,其随着时间的增加呈先减小后增加的趋势;随着恢复年限增加,弃渣容重呈减小的趋势,2月弃渣容重在1.48~1.64 g/cm3,4年弃渣容重可达1.20~1.40 g/cm3,而弃渣场不同坡位的总孔隙度均与土壤容重呈反比;土壤水分含量明显增大,4年弃渣边坡的自然含水率为2月和2年弃渣的2倍左右,田间持水量也以4年弃渣最大,其平台及边坡的平均持水量为22.26%;在植物根系及其枯落物作用下,弃渣边坡土壤物理性质得到改善,其增强了边坡稳定性。     

生产建设项目弃土弃渣与林地土壤入渗特征分析

针对弃土弃渣物质组成复杂、结构混乱、养分含量较低的特点,采用野外双环入渗方法对不同堆置年限弃土弃渣水分入渗性能进行了研究。结果表明:与桑树林地相比,弃土弃渣土石混合不均匀导致其孔隙结构较差,土壤总孔隙度、毛管孔隙度均显著小于林地;桑树林地与弃土弃渣入渗过程最大的差异在于初始入渗阶段,此阶段弃土弃渣入渗率下降迅速并呈波动性减少趋势,且入渗特征与土体疏松多孔的结构特征、自然含水率和容重关系密切;最大持水量表现为桑树林地Ld(116.37 t/hm2)>堆置3年弃土弃渣L3a(106.77 t/hm2)>堆置1年弃土弃渣L1a(103.98 t/hm2),非毛管持水量表现为Ld(82.65 t/hm2)>L3a(51.74 t/hm2)>L1a(43.22 t/hm2),林地的水源涵养功能明显强于弃土弃渣,而L3a土壤持水性能要高于L1a。     

江西省生产建设项目弃土弃渣土壤侵蚀定量研究

[目的]对江西省生产建设项目弃土弃渣土壤侵蚀状况进行研究,为定量研究该区自然降雨条件下弃土弃渣土壤侵蚀规律和生产建设项目土壤侵蚀预测提供科学依据。[方法]采用基于K均值分类法,将研究区降雨划分为A(极大雨量、较长降雨历时、中雨强、低频次)、B(中雨量、中等降雨历时、小雨强、高频次)、C(大雨量、长降雨历时、大雨强、低频次)、D(中雨量、短降雨历时、极大雨强、高频次)4种类型,并依托江西省德安县国家水土保持生态科技园内的8种弃土弃渣径流试验小区,开展弃土弃渣土壤侵蚀定量研究。[结果]通过1 a内43场侵蚀降雨小区观测,结果表明:①A,D雨型是导致弃土弃渣产流输沙的主要类型,B雨型影响最小,C雨型则介于A,D雨型之间。②红砂岩红壤(HSY),第四纪红黏土(SJHT),紫色土(ZSYY),煤矸石(MGS),房渣土(FZT),其产流输沙间呈显著相关性;稀土尾矿(XYWK),花岗岩红壤(HGY),电厂灰渣(DCHZ),则不具有显著的水沙关系;③不同弃土弃渣次降雨产沙量以大雨量以上雨型占比最高,均60%以上,最高达97%以上。[结论]建议生产实践中预测或监测裸露弃土弃渣时,宜根据实际需求选取不同类型降雨开展,最主要预测或观测50 mm以上大雨量侵蚀量,以提高预测准确度,大幅减少监测成本,提高监测效率。     

生产建设项目弃土弃渣特性及资源化利用潜力评价

20世纪以来,我国经济进入了蓬勃发展阶段,各类建设项目大量开展,加剧了人、地、资源之间的矛盾。生产建设项目弃土弃渣尤其是土石混合堆弃体不合理处置,不仅浪费大量的土(石)资源,还侵占大量土地,造成环境污染,甚至导致滑坡、泥石流等灾害。目前,我国正大力推行生态文明建设,土壤污染防治行动计划、无废城市建设试点工程等陆续开展,弃土弃渣资源化利用更是水土保持法的明确要求,因此开展弃土弃渣特性分析及资源化利用潜力评价具有重要的意义。以现有资料为基础,预测我国目前已有的弃土弃渣量已接近400亿t;弃土弃渣的物质组成主要是土、砂和石块,实现资源化利用的方法、材料更易实现且成本低,更具资源化利用潜力。目前为止,针对弃土弃渣的管理和研究主要是从政策方面制定指导意见,对于实现资源化利用的途径、方法及潜力评价等方面的研究仍较薄弱。研究从弃土弃渣类型、现状、物质组成及利用潜力评价等方面总结分析,指明以土石混合为主的弃土弃渣实现资源化利用的重要性及可行性,为生产建设单位及相关行政管理部门切实有效减少弃土弃渣产生及实现资源化再利用提供科学指导。     

临洮县生产建设项目弃渣场土壤流失特征——以肖家河水电站二期工程为例

[目的]探讨水电类生产建设项目弃渣场坡面水土流失特性,为黄土丘陵区生产建设项目水土保持综合治理提供科学的理论依据。[方法]以甘肃省定西市临洮县2013年降雨数据为依托,通过肖家河水电站二期工程径流小区对不同处理下的水土流失特征进行研究。[结果](1)临洮县2013年降水量为580.2mm,定义为平雨年;(2)研究区降雨量和平均降雨强度的乘积与土壤侵蚀量呈线性正相关关系(相关系数大于0.85);(3)不同植被类型对弃渣场水土流失有影响,其中油松与苜蓿混播能有效降低土壤侵蚀量和径流量;(4)表层土前期含水量对弃渣场土壤流失量有显著影响,下层土前期含水量对弃渣场土壤流失量无显著影响。[结论]水电类生产建设项目弃渣场土壤流失受降雨量和降雨时间乘积、植被类型和表层土前期土壤含水量的影响。     

紫色丘陵区城镇化不同地貌单元的水文特征及土壤重构

城镇化过程中由于开挖、堆垫以及路面硬化等建设活动,造成各种扰动地貌单元,其中,弃土弃渣堆积体是城镇主要的绿化用地及城市绿地建设客土来源;扰动地貌与原地貌单元共同组成城镇建设项目区的复杂下垫面。采用野外和室内试验方法,系统地比较了城镇建设中不同地貌单元的物质组成、入渗和持水性能的差异性,并探讨了三种城市土壤重构类型及其减缓城市内涝的潜在作用。结果表明:(1)不同地貌单元土壤容重差异显著(p0.05),施工便道(1.74 g cm~(-3))2年弃渣堆积体(1.58 g cm~(-3))2月弃渣堆积体(1.52 g cm~(-3))荒草地(1.47 g cm~(-3))坡耕地(1.34 g cm~(-3))人工林地(1.32 g cm~(-3)),弃渣堆积体平台处土壤容重均大于边坡处。(2)不同地貌单元土壤稳定入渗率均表现为弃渣堆积体边坡原地貌弃渣堆积体平台;弃渣堆积体平台处稳定入渗率大小主要受平台压实过程中可能存在的滞水层影响。(3)不同地貌单元的各种土壤水库特征中库容差异显著(p0.05),扰动地貌单元的总库容(378.7 t hm~(-2))小于原地貌单元(472.6 t hm~(-2));扰动地貌单元总库容表现为2年弃渣堆积体2月弃渣堆积体施工便道,原地貌单元则表现为人工林地坡耕地荒草地。(4)城市绿地土壤重构类型主要有乔木适生型土壤构型、灌木适生型土壤构型和草本适生型土壤构型,土层厚度、容重、2 cm砾石含量和有机质是影响重构土壤质量的关键因素;重构土壤类型(草本适生型、乔木适生型、灌木适生型)可保证草本植物在定植后2个月、乔灌木在定植后4~5个月左右充分发挥其调控地表径流、缓解城市内涝的潜在作用。研究结果可为三峡库区城镇化建设中绿地建设和城市洪水调控提供科学依据。     

城镇化人为扰动下垫面类型影响水源涵养功能的评价

城镇化引起的各种人为扰动地貌单元的水源涵养功能较原地貌明显降低是造成城市水土流失的主要原因,在降雨和排水管网设计能力一定条件下,也是加剧城市内涝的主要原因。该文采用野外调查、室内物理分析及AHP(analytic hierarchy process)层次分析综合评价法,系统地分析了各种人为地貌单元的物质组成和持水性能变化并综合评价了其对原地貌水源涵养功能的影响特征。结果表明:1)各种扰动地貌单元2 mm土体颗粒质量分数在45%以上,原地貌2 mm土壤颗粒质量分数在92%以上;扰动地貌不均匀系数和曲率系数分别在11.05~41.30和0.32~3.15之间变化,其中不均匀系数较原地貌减小了4.51%~80.27%;各种扰动地貌单元土壤容重为施工便道(1.74 g/cm3)边坡绿化带(1.54 g/cm3)1 a弃渣堆积体(1.48 g/cm3)2 a弃渣堆积体(1.34 g/cm3)3 a弃渣堆积体(1.31 g/cm3),比坡耕地依次增加33.85%、18.46%、13.85%、3.08%和0.77%;扰动地貌的土壤总孔隙度、土壤田间持水量和饱和含水量则表现出相反趋势。2)人为扰动地貌单元土壤入渗性能总体小于原地貌单元,而原地貌土壤稳定入渗率则在2.83~6.22 mm/min之间变化;当项目区林地转化为新弃渣堆积体时对降雨和城市洪水动态调节功能影响最大,转化为施工便道时影响最小;人为扰动地貌单元土壤水库总库容、兴利库容和滞洪库容总体低于原地貌,当项目区草地转化为施工便道时对土壤持水能力及调蓄地表径流能力危害最大。3)各种扰动地貌单元水源涵养能力明显小于原地貌单元,以施工便道(0.421)最差,林地最好(0.651);在城镇化过程中应重视城镇水面、林草地的空间分布及占地面积,对短期松散堆积体也最好进行临时绿化措施。4)加强对扰动地貌物质组成、大孔隙结构和降雨-径流-入渗连续性定位研究,同时关注各扰动地貌在不同压实条件下土壤水库蓄水性能对项目区雨洪过程线和排水系统的影响。研究结果可为城市水土保持生态服务功能恢复、城市绿化带建设和洪水内涝缓解提供科学依据。     

水电站弃渣场岩土侵蚀人工模拟降雨试验研究

在金安桥水电站选定渣场弃渣颗粒径级分析基础上,用人工模拟降雨方法,对弃渣堆积平台和边坡的岩土侵蚀特征进行了研究,结果显示:(1)堆积弃渣颗粒在剔除>2 cm石块后,粒径>4 mm弃渣颗粒占48.42%,比原地貌表层土壤大13.64%,而原地貌表层土壤中粒径<0.25 mm颗粒占15.81%,弃渣中相同径级的颗粒占8.56%。(2)一次降雨过程中,弃渣堆积平台径流量最大,是原地貌荒草地的2.27倍,弃渣堆积坡面径流量最小,仅为原地貌荒草地的45.5%。(3)一次降雨过程中,弃渣堆积平台和坡面的初始含沙率均低于植被条件较差的原地貌荒草地的含沙率,达到稳定含沙率时,弃渣坡面的含沙率与原地貌荒草地接近,而渣场堆积平台的含沙率远低于原地貌荒草地。(4)一次降雨过程中,相同时段内的产沙总量原地貌荒草地最大,弃渣堆积平台次之,弃渣堆积坡面最小。(5)弃渣场岩土侵蚀过程中,产流量与产沙量之间呈显著的幂函数关系。     

水电站工程弃渣场土壤侵蚀规律研究

采用现场调查和定位观测等方法,对金安桥水电站工程弃渣场弃渣容重、粒径组成,原地貌和渣场绿化边坡、弃渣场松散堆积物边坡以及堆积平台和运渣道路的土壤侵蚀量进行了研究.结果显示:①弃渣场不同部位的渣土容重均值分别为1.70 g/cm3、1.30g/cm3和0.96g/cm3;②弃渣颗粒在剔除＞ 2cm石块后,粒径＞4mm的弃...     

生产建设项目弃土弃渣资源化利用及生态修复研究

在当前水利行业"强监管、补短板"的大背景下,生产建设项目造成的人为水土流失危害已成为全社会关注的焦点,针对弃土弃渣存量大、潜在地质灾害频发等问题,急需开展弃土弃渣资源化利用和生态修复等方面的深入研究。基于对弃土弃渣现状的调研分析,有针对性地提出了不同类型生产建设项目弃土弃渣减量优化的建议,总结了目前弃土弃渣资源化利用的主要方向,构建了弃土弃渣资源化利用潜力评价体系,建议加快构建渣土调配信息中心,实现弃土弃渣高效利用。引进无人机、探地雷达和高密度电法等物探技术实现弃渣场原位识别,指导弃渣堆置优化设计。集成"坡脚加固→内部增强→表面减蚀→植被优选"于一体的工程弃渣场水土保持和生态修复技术体系,可有效保障弃渣场安全稳定,降低水土流失危害和滑坡、泥石流等地质灾害发生频率,改善工程建设区域的生态环境。研究成果紧密结合国家"生态文明建设""无废城市建设"等重大需求,高度契合《中华人民共和国长江保护法》和美丽中国建设提出的水土保持率指标实现等要求,可为工程弃土弃渣资源化和生态修复提供科学指导。     

神府矿区弃土弃渣体侵蚀特征及预测

神府矿区在煤炭开采过程中形成了弃渣体、弃土体及扰动土体等不同下垫面类型,其物质组成、结构性及产流产沙规律与撂荒地有极大差异,且已产生严重的水土流失。采用野外模拟降雨试验方法,对比研究了弃土弃渣体、扰动土体与撂荒地侵蚀特征的差异。结果表明,(1)撂荒地侵蚀速率随降雨历时先下降后逐渐稳定,扰动土体侵蚀速率呈增大后趋于稳定;35°弃土体侵蚀速率增至峰值后减小并逐渐稳定,40°时则一直处于波动状态;石多砂少和砂多石少弃渣体在产流初期侵蚀波动剧烈,并伴有泥石流现象,15 min后基本稳定。(2)同一下垫面侵蚀速率随雨强增大而增大,而各坡度间侵蚀速率差异不显著(p0.05);雨强相同时各下垫面、坡度间侵蚀速率差异均显著(p0.05),复杂疏松的物质组成是弃土弃渣体及扰动土体侵蚀特殊于撂荒地的根本原因,相同降雨条件下石多砂少弃渣体、砂多石少弃渣体、弃土体及扰动土体侵蚀速率分别是撂荒地的6.51倍~14.25倍、57.91倍~239.2倍、43.60倍~180.1倍和2.27倍~3.06倍。(3)弃土弃渣体及扰动土体侵蚀速率与中值粒径、分形维数、降雨强度、坡度及径流参数呈幂函数关系。研究结果对矿区弃土弃渣侵蚀模型建立与生态环境建设有重要的科学意义。     

兰成渝输油管道工程甘陕段土壤流失预测

兰成渝输油管道工程甘陕段全长 5 3 8km ,建设中损坏原地貌和地表植被 ,产生大量的弃土弃渣。经分析计算 ,新增土壤流失量为 3 3 5 5万t,其中弃土弃渣流失量 2 3 19万t ,占流失总量的 69% ;损坏原地貌和植被新增土壤流失量 10 3 6万t。弃土弃渣是土壤流失防治的重点。     

用巴雷特图法确定高速公路工程土壤流失重点部位初探

以长沙(永安)至浏阳(洪口界)高速公路为例,通过对众多影响部位的具体量化,用巴雷特图法确定了高速公路工程土壤流失的重点部位为弃土弃渣场,次要部位为主体工程区。针对弃土弃渣场土壤流失提出了有针对性的防护措施及技术要求。     

生产建设工程堆积体边坡侵蚀研究进展

生产建设工程堆积体是交通、工矿、水利工程和城镇开发等建设项目中产生的弃土弃渣堆积物,其边坡侵蚀是一种典型的人为加速侵蚀。由于生产建设工程堆积体边坡陡、土质疏松、地面组成物质复杂等特点,其侵蚀强度常远大于原地貌。研究生产建设工程堆积体边坡侵蚀过程及其影响因素对深入认识其侵蚀机制,采取有效的防治措施遏制水土流失具有重要意义。本文阐述了国内外工程堆积体边坡侵蚀的监测方法、影响因素等方面的最新研究进展,在深入分析当前研究不足的基础上,指出了今后开展工程堆积体边坡侵蚀的研究方向和重点领域。     

大型开发建设项目弃渣场植被重建的限制因子

为研究大型开发建设项目金安桥水电站弃渣场植被重建的限制因子,选取金安桥水电站2#弃渣场和3#弃渣场的渣体为研究对象,以原地貌灌草地和林地土壤作为对照,从土壤理化性质方面探索植被重建的限制因子,结果显示:在土壤物理性质方面,弃渣场土壤粒径组成不合理,大粒径颗粒含量较多,是植被重建的一个主要限制因子;在土壤化学性质方面,弃渣场土壤有机质和氮素含量极低,无法提供植物正常生长所需的养分,是另一个主要限制因子。要恢复植被,就必须进行基质改良,逐步改善弃渣场土壤的理化性质,提高土壤肥力。     

水电工程复合型弃渣场水土保持设计探讨

水电工程是产生弃渣量非常巨大的生产建设项目,目前弃渣产生的水土流失及危害所带来的生态环境问题越来越受到社会的关注。在总结现有水电工程弃渣场类型划分方法的基础上,为了更全面、有针对性地反映水电工程弃渣场特征,探索性地引入复合型弃渣场,同时初步提出几类常见的复合型弃渣场,并就其主要的水土流失防治特点、水土保持设计要点等进行探讨,提出一些有针对性的建议,以期促进水电工程弃渣场水土保持设计水平的提高。     

弃土弃渣坡面产流产沙模拟研究

弃土弃渣水土流失量预测是生产建设项目水土流失监测的重要内容。通过室内人工模拟降雨试验,模拟建设项目侵蚀强度与弃土弃渣在不同降雨条件下石块出露面积和土壤粗化的关系,探讨弃土弃渣坡面产流产沙量预测方法。在不同雨强(0.7、1.0、1.5 mm/min)和坡度(5°、15°、25°)组合的9种情况下,研究了降雨侵蚀过程,以及降雨前后单位面积石块出露变化量、表层土石混合物中石块所占比例、侵蚀强度与降雨前后表层土石混合物中石块所占比例差值之间的关系。结果表明:不同坡度、雨强条件下产流率随降雨时间推移均呈先增大后逐渐趋于平稳的趋势,两者之间的关系可用幂函数方程描述;不同坡度、雨强条件下含沙量均在产流后4 min和10 min左右出现峰值,16 min后基本平稳;降雨侵蚀导致土壤中细小颗粒被剥蚀,石块逐渐出露,侵蚀强度与单位面积石块出露变化量之间呈线性正相关关系;侵蚀强度与降雨前表层土石混合物中石块所占比例之间呈指数负相关关系;侵蚀导致分选作用,使得表层土壤粗化,不同雨强、坡度下侵蚀强度与降雨前后表层土石混合物中石块所占比例差值之间呈线性正相关关系。     

生产建设项目弃渣(土)场水土流失特征与防治措施

生产建设项目弃渣场种类繁多,弃渣成分、结构复杂,各类弃渣场的侵蚀形式、机制不尽相同,不易实施适宜的水土保持措施,致使弃渣场水土流失十分严重。通过介绍弃渣场存在的各类土壤侵蚀型式、归纳土壤侵蚀类型、分析岩土侵蚀特点,指出影响弃渣场土壤侵蚀的主要因素有排弃方式、组成物质、坡面以及堆积时间等。结合保证弃渣场安全稳定、恢复土地生产力的弃渣场水土流失防治目标,分析现有水土保持措施特点,提出健全弃渣场水土流失防治措施体系的建议,为弃渣场的水土流失防治提供科学依据。     

不同恢复年限弃渣场入渗特征研究与评价

为分析弃渣场入渗性能及其植被恢复效应,采用野外双环入渗和主成分分析方法,分析和评价不同恢复年限弃渣场入渗特征。结果表明:(1)弃渣场恢复年限2个月(P1),2a(P2),4a(P3)和桑树林地(P4)的初始入渗率依次为11.32,9.34,15.84,19.38mm/min,稳定入渗率为4.64,3.62,6.71,7.81mm/min;桑树林地的稳定入渗率为3个弃渣场的1.68,2.16,1.16倍;(2)Kastiakov模型的拟合效果优于通用经验模型、Philip模型和Horton模型,其决定系数为0.905~0.956;(3)入渗特征值与土壤容重,20~5mm,5~2mm颗粒含量呈显著负相关(p0.05),与非毛管孔隙度、有机质含量和2~0.075 mm颗粒含量呈显著(p0.05)或极显著(p0.01)正相关;(4)主成分分析评价的土壤入渗能力排序依次为P4(2.398)P3(0.792)P1(-1.104)P2(-2.089);随着恢复年限的增加,弃渣场入渗性能得到较好的改善且接近桑树林地。