李若水

（昆明市第一中學(xué)，云南昆明 650000）

0.引言

膨潤土是以蒙脫石為主要成分的粘土膨潤土礦物，蒙脫石是由二層共頂連接的硅氧四面體片夾一層共棱連接的鋁（鎂）氧（氫氧）八面體片，構(gòu)成2:1型含結(jié)晶水的硅酸鹽礦物。按膨潤土形成的成因類型，我國膨潤土礦床可分為火山沉積型、風(fēng)化殘積型及熱液型三大類型。

云南省文山壯族苗族自治州硯山縣膨潤土礦于1985年由省地質(zhì)科研所發(fā)現(xiàn)，位于硯山縣城郊，東北起火石山、下蘆柴沖，西南至子馬、獅子山、新民水庫，屬露天礦床，分1、2、3礦區(qū)：一礦區(qū)屬沸石，居全國之首，位于盤龍鄉(xiāng)火石山；二礦區(qū)屬優(yōu)質(zhì)膨潤土礦，礦品位居西部之首，位于新民水庫至獅子山；三礦區(qū)屬膨潤土礦，蘊量豐富，位于蘆柴沖、布革。為陸相火山一沉積礦床，主要埋藏在硯山盆地第三系硯山組酸性、中性火山巖中，按質(zhì)量可分為優(yōu)質(zhì)、一般和表外3種類型。

膨潤土礦的開采有效促進了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展，在幫助地方脫貧攻堅方面發(fā)揮了重要作用。然而，近年來礦業(yè)的快速發(fā)展也對硯山縣及周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成了極大的危害和污染。在此背景下，亟待結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展情況，對膨潤土礦山的開發(fā)以及由此導(dǎo)致的水土流失問題展開分析，并提出合理化的對策。

1.硯山縣膨潤土礦水土流失現(xiàn)狀

根據(jù)近年來硯山縣水土流失治理情況統(tǒng)計，截至2021年，硯山縣國土面積3822km2，其中水土流失面積2061.45km2，占總面積的53.3%，有坡耕地面積66404.9hm2，占全縣水土流失面積的32.21%。由此可見，硯山縣的水土流失情況是較為嚴(yán)峻的。

從侵蝕的強度來看，以輕度、中度侵蝕為主，輕、中度侵蝕面積各占35%左右，此外，重度侵蝕約占21%，極重度侵蝕約占8%，劇烈侵蝕約占1%。從水土流失侵蝕類型來看，以地表和溝壑侵蝕為主，侵蝕區(qū)域主要為黃土丘陵區(qū)。整體而言，硯山縣膨潤土礦山水土流失的特征可歸納為面積分布大、地域分布廣以及侵蝕強度較高、侵蝕造成的威脅和危害較大。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，水土流失導(dǎo)致溝頭推進，溝岸崩塌，全縣侵蝕溝數(shù)量達16947條，平均溝壑密度為3.2km/km2～4.7km/km2。長期以來的水土流失問題嚴(yán)重破壞了土地結(jié)構(gòu)和土地資源，不僅給當(dāng)?shù)丶Z食生產(chǎn)帶來了極大危害，也對硯山縣經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展造成了極大危害。

2.硯山縣膨潤土礦水土流失原因及危害

2.1 水土流失原因

硯山縣膨潤土礦山的水土流失問題是人為因素和自然因素共同導(dǎo)致的，當(dāng)?shù)鬲毺氐牡乩須夂驐l件是導(dǎo)致水土流失的客觀條件，人類違反自然規(guī)律的活動則是造成水土流失的主導(dǎo)因素。

2.1.1 自然因素

（1）地形因素：硯山縣以山丘為主，易受水土流失影響。（2）氣候因素：硯山縣年平均降水量679.3mm，主要集中在7～9月，占年降水量的60%。頻繁的大雨、暴雨和高降雨強度往往會導(dǎo)致水土流失。（3）土壤因素：城市土壤以肉桂土和棕褐色土為主，地表植被被破壞后肥力低、黏度低、耐腐蝕性差。（4）水文因素：內(nèi)河防洪標(biāo)準(zhǔn)低，蓄水能力不足，內(nèi)河小，調(diào)節(jié)和蓄水能力不足，加劇洪澇災(zāi)害[1]。

2.1.2 人為因素

（1）亂堆棄土：部分施工單位在進行采礦、采石等生產(chǎn)建設(shè)活動時，由于缺乏足夠的水土保持意識，在作業(yè)過程中未對山地植被進行有效保護，造成山地植被被破壞，給水土流失問題的出現(xiàn)埋下隱患[2]。（2）坡耕地復(fù)墾：當(dāng)?shù)夭糠洲r(nóng)民習(xí)慣于沿坡種植各種農(nóng)作物，但在種植過程中幾乎沒有采取相應(yīng)的水土流失防治措施，尤其是在坡度較大、易發(fā)生水土流失的地區(qū)，大量的坡耕地復(fù)墾，將直接誘發(fā)水土流失。（3）造林不當(dāng)：在坡度大于25°的地區(qū)植樹，在樹木生根前十分容易誘發(fā)水土流失。此外，過于稀疏的造林也可能造成水土流失。

2.2 水土流失危害

2.2.1 破壞土壤結(jié)構(gòu)，引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害

對于部分所處區(qū)域水文地質(zhì)條件較為惡劣的膨潤土礦區(qū)，在開采作業(yè)之前必須要排干地下水，部分礦區(qū)甚至需要通過強排、深降作業(yè)后才能達到開采條件，而上述操作必然會破壞土壤結(jié)構(gòu)，繼而引發(fā)各類地質(zhì)災(zāi)害[3]。其中最常見的是沉降，在硯山縣膨潤土礦的開采中，大部分礦床的下覆層由石灰?guī)r組成，含水量豐富，同時，其下面的巖石也由大量的奧陶紀(jì)石灰?guī)r組成。

在上述地質(zhì)條件下進行采礦作業(yè)時，就需要借助于強大的排水技術(shù)，而一旦采取排水措施，必然會導(dǎo)致地層結(jié)構(gòu)的壓力下降，繼而造成沉積物下方石灰?guī)r帶中的水壓增加，受此影響，部分含水層和結(jié)構(gòu)薄弱的區(qū)域會出現(xiàn)突水情況。此外，排水作業(yè)的開展還將導(dǎo)致礦區(qū)地表坍塌，直接破壞地表上方的農(nóng)田、交通以及建筑物。也有部分礦山排水工程破壞了附近的地表水，無法恢復(fù)和補充淺水資源，使地表植被無法生存。在一些嚴(yán)重的地區(qū)，土地荒漠化也因此發(fā)生，降低了土地的生存條件[4]。

2.2.2 破壞土地資源，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

目前，硯山縣膨潤土礦山的開采方式較為落后，開采前沒有全面評估礦區(qū)及其周圍地區(qū)的地理環(huán)境因素，沒有充分考慮開采后可能造成的不良影響，導(dǎo)致多數(shù)礦區(qū)的土壤結(jié)構(gòu)因為開采作業(yè)而被嚴(yán)重破壞。同時，開采作業(yè)造成的土壤侵蝕、養(yǎng)分流失，也給周圍的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動帶來了不良影響，由于土壤肥力大幅度下降、荒漠化和石漠化加劇，作物生長在一定程度上放緩，導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐淖魑锂a(chǎn)量和質(zhì)量急劇下降，農(nóng)村貧困人口因此急劇增加[5]。由此可見，水土流失和貧困之間有著緊密聯(lián)系，水土流失問題將加劇貧困問題，而貧困問題又將導(dǎo)致當(dāng)?shù)鼐用窦哟蟮V山開采力度又加劇水土流失，形成惡性循環(huán)。

2.2.3 破壞局部氣候，增加自然災(zāi)害發(fā)生頻率

膨潤土礦山的堆場傾倒量大，雨季水土流失加劇，容易造成一定區(qū)域局部洪澇。此外，膨潤土礦山周邊全部為可破壞性黃土，在浸水條件下，土壤結(jié)構(gòu)受到破壞變形，危害建筑物的安全使用，開挖形成溝渠后水土流失加劇下游河流淤塞嚴(yán)重，影響河流安全。

2.2.4 造成泥沙淤積堆積，影響防洪安全

礦山尾礦亂堆亂放導(dǎo)致泥沙堆積，堵塞河流。7月～8月是硯山縣的強降雨期間，該期間的降雨量約占全年總降雨量的60%左右，部分地區(qū)可能發(fā)生局部或全線洪水。然而，在相對干旱的季節(jié)，由于土地的水供應(yīng)急劇下降，干旱加劇。此外，由于河流渠道和水庫中沉積物和淤泥的形成，在降雨集中季節(jié)發(fā)生洪澇災(zāi)害的可能性急劇增加。

2.3 開采對周邊的有利因素

硯山縣膨潤土礦區(qū)在水資源較少的山地，開采后形成的蓄區(qū)有效地緩減了當(dāng)?shù)厣a(chǎn)、生活用水的困難，只要合理加以保護和利用，對改善周邊的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境有很大的益處。

3.硯山縣膨潤土礦開采后的有利環(huán)境因素

3.1 因地制宜，科學(xué)利用開采后形成的蓄水區(qū)

不能簡單地進行復(fù)墾和恢復(fù)，應(yīng)合理利用建設(shè)成為小型的水利設(shè)施，改善礦區(qū)周邊土地的灌溉條件，促進當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)發(fā)展。

硯山縣膨潤土礦區(qū)的開采深度均超過20m，開采過程中形成了蓄水區(qū)域。而大部分礦山開采的區(qū)域都在水資源缺乏的山地中，靠天吃飯、等天下雨成為嚴(yán)重制約當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展的瓶頸。因此，在礦區(qū)閉坑后，應(yīng)組織相關(guān)部門進行實地勘驗，對采礦形成的蓄水區(qū)予以保留，加強對蓄水區(qū)域的維護，保障蓄水區(qū)域的蓄水量和壩體安全，擴大蓄水區(qū)的蓄水和供水能力，滿足農(nóng)業(yè)灌溉的需要。這樣，周邊的農(nóng)田和旱地用水不再由降雨決定，農(nóng)戶可以選擇跟地塊相適應(yīng)的經(jīng)濟作物，如烤煙、黃姜、三七、水產(chǎn)養(yǎng)殖等農(nóng)業(yè)經(jīng)濟，這將極大改善當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，增加當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶的收入。

3.2 開采后露出的火山噴發(fā)形成的龜背巖地質(zhì)景觀應(yīng)加以合理的保護、開發(fā)和利用

硯山縣膨潤土礦的形成，是火山噴發(fā)過程中的一系列化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng)所致。在硯山縣蘆柴沖膨潤土礦山的開采中，發(fā)現(xiàn)了極具科學(xué)研究和觀賞價值的龜背巖地帶。這一發(fā)現(xiàn)，引起了當(dāng)?shù)卣陀嘘P(guān)部門的高度重視，現(xiàn)在已經(jīng)在向上級有關(guān)部門申報龜背巖地質(zhì)公園保護區(qū)的設(shè)置事宜。神奇的地質(zhì)景觀和周邊開采形成的一潭綠水，對于地質(zhì)公園核心區(qū)域的景觀形成強有力的支撐，加上膨潤土礦層中夾有絢麗多彩的瑪瑙石，都是支撐地質(zhì)公園觀賞性、吸引力的堅強基礎(chǔ)。

4.硯山縣膨潤土水土流失防御對策

4.1 加強綜合治理，建立多部門聯(lián)合治理監(jiān)測體系

4.1.1 采取綜合治理措施

在堆積廢土的場地應(yīng)修建相應(yīng)的排水工程，并盡可能進行防漏堵漏。對可能影響膨潤土礦山安全的邊坡，應(yīng)根據(jù)邊坡長度分別設(shè)置排洪溝和截水溝，并相應(yīng)地配置防護林，增加植被面積，以降低地表徑流，保證膨潤土礦場地安全運行。開采過程中產(chǎn)生的邊坡會對周圍植物產(chǎn)生影響，因此，根據(jù)其穩(wěn)定性和可能對環(huán)境的影響采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo措施[6]。

此外，有關(guān)部門亦應(yīng)繼續(xù)研究關(guān)注膨潤土礦山的生態(tài)環(huán)境。在治理膨潤土山地生態(tài)系統(tǒng)過程中，應(yīng)開展針對性研究，確保在進行采礦作業(yè)時不會發(fā)生重大地質(zhì)災(zāi)害[7]。同時，應(yīng)及時記錄有關(guān)膨潤土礦床的地質(zhì)環(huán)境和數(shù)據(jù)，專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)向開采者提供更廣泛的專業(yè)指導(dǎo)，協(xié)助他們采取更科學(xué)的開采措施，以消除安全隱患，確保采礦作業(yè)的安全。

在硯山縣膨潤土礦山開采工作不斷深入的背景下，也要與時俱進地對礦山及其周邊環(huán)境的地質(zhì)數(shù)據(jù)進行更新，為采礦工作的進行提供依據(jù)，保證開采的效率和效益。相關(guān)部門要動態(tài)梳理、總結(jié)膨潤土礦山資源數(shù)據(jù)，研究采礦工作給周邊環(huán)境帶來的影響，發(fā)現(xiàn)問題，及時停止、調(diào)整作業(yè)方式。

4.1.2 建立多部門聯(lián)合治理監(jiān)測體系

為了確保利益相關(guān)者利益的有效協(xié)調(diào)和平衡，必須加強對膨潤土整個開采過程的控制。政府有關(guān)部門可聯(lián)合組織不同部門（包括自然資源、林業(yè)、環(huán)境保護、應(yīng)急管理等）加強對膨潤土礦區(qū)的監(jiān)測，建立專業(yè)的膨潤土礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境管理恢復(fù)機構(gòu)，賦予其相應(yīng)的執(zhí)法權(quán)力，確保從膨潤土礦區(qū)開采到礦區(qū)關(guān)閉，對膨潤土礦床地質(zhì)生態(tài)管理進行監(jiān)督，進一步提高工作的針對性和有效性[8]。此外，應(yīng)不斷監(jiān)測膨潤土周邊地質(zhì)環(huán)境的相關(guān)指標(biāo)（如土壤、地下水等），污染物監(jiān)測采用先進技術(shù)和設(shè)備，一旦發(fā)現(xiàn)超標(biāo)問題，對膨潤土礦山進行調(diào)整，加強地質(zhì)生態(tài)管理。

4.2 因地制宜選擇土地整治技術(shù)

土地復(fù)墾是指采取措施，恢復(fù)被破壞和占用的土地的原有用途或預(yù)期用途。在治理墨硯山縣膨潤土礦區(qū)水土流失過程中，土地復(fù)墾是指保護、平整、改造和恢復(fù)因開采而侵占、破壞的土地，恢復(fù)其原有的水資源保護和恢復(fù)功能及其生態(tài)系統(tǒng)。

土地復(fù)墾技術(shù)可分為土地利用技術(shù)和土地平整技術(shù)。有關(guān)措施主要包括土壤剝落、土壤平整、土壤表層修復(fù)等。土地整治是治理土壤侵蝕、提高土壤生產(chǎn)力、恢復(fù)地表植被的基礎(chǔ)性工作[9]。在開始土地整治前，必須確定土地用途的方向，并根據(jù)土地用途的方向采取收回土地的措施。土地使用的方向應(yīng)根據(jù)土地的性質(zhì)和來源地的土地使用類型，通過遵守法律和條例以及地方當(dāng)局的規(guī)劃，以綜合方式確定土地用途的方向，可分為以下幾類：收回農(nóng)地內(nèi)的土地、收回林地及草地內(nèi)的土地，以及收回土地作為興建土地。硯山縣膨潤土礦區(qū)土地利用類型基本是土地恢復(fù)為農(nóng)業(yè)用地，“以水土保持為中心，充分發(fā)揮環(huán)境、生態(tài)、水土保持綜合效益為目標(biāo)”，通過表面剝離原土再覆蓋的方式完成復(fù)墾，復(fù)墾后種植上果樹，對于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展有一定的促進作用。

在具體技術(shù)選擇方面，可以選擇表土利用技術(shù)。表土利用是指在礦山開發(fā)受到干擾之前，將擾動范圍內(nèi)地表的腐殖土剝離，轉(zhuǎn)移到固定地點堆放，以及采取必要措施防治水土流失的過程。土壤剝離厚度通常根據(jù)土地利用方向決定腐殖質(zhì)質(zhì)量和表層腐殖質(zhì)厚度。如果利用方向為森林和草地，剝離表面覆蓋的腐殖質(zhì)厚度應(yīng)大于0.3m。據(jù)調(diào)查，硯山縣膨潤土礦區(qū)原貌腐殖質(zhì)厚度為0.3m～0.5m，能滿足剝離和保護腐殖質(zhì)的要求。此外，應(yīng)結(jié)合土地占用的性質(zhì)考慮表土剝離。在長久占用區(qū)域（采石場、地下采石場等）應(yīng)優(yōu)先進行剝離。在擾動強度高、土壤影響強度低的地區(qū)（如堆填區(qū)、采石道路等），應(yīng)盡快剝離。剝離方法通常是機械與手動相結(jié)合[10]，剝除表土后堆放場地的選址應(yīng)綜合考慮地面坡度、匯流和風(fēng)向等因素，避免堆垛期水土流失較大，造成土壤肥力損失和土壤退化，應(yīng)盡量確保土壤的原始物理和化學(xué)性質(zhì)不會發(fā)生很大變化。同時，在堆放區(qū)外設(shè)置臨時截水溝，防止地表徑流侵蝕土壤。

4.3 因地制宜應(yīng)用種植復(fù)墾技術(shù)

膨潤土開采過程中會產(chǎn)生大面積的地面沉降，可通過種植和復(fù)墾技術(shù)可以有效地解決這些問題，主要是將開采前期剝離的廢土對塌陷區(qū)進行復(fù)墾和填筑，同時，應(yīng)在恢復(fù)地區(qū)種植大量樹木、草等。值得一提的是，在種植面積的修復(fù)過程中，必須確保地基的壓實，從而提高修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用效率。此外，應(yīng)特別注意在山坡地區(qū)應(yīng)用植被恢復(fù)技術(shù)，這是防止山體滑坡、泥石流等災(zāi)害的重要措施，斜坡的植被恢復(fù)通?？砂凑找韵路绞竭M行：

（1）對于位于30°以下斜坡的地區(qū)，必須在不同地區(qū)采取不同的環(huán)境補救措施。至于堆填區(qū)和除渣區(qū)，則可進行平整及填海工程，然后透過植樹造林來恢復(fù)環(huán)境。

（2）在坡度為30°～45°的地區(qū)，可以通過爆破造林或者植生袋復(fù)綠的方式來進行。

（3）對于斜坡位于45°～60°高度的地區(qū)，在確保斜坡穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，對斜坡進行必要的處理，然后用水泥網(wǎng)格的方式修復(fù)重建生態(tài)環(huán)境。

（4）對于60°～80°斜坡的地區(qū)，這些斜坡是巖石，可采用溝渠種植方法重建。在石壁上，可以水平建造一個槽，然后將其填滿養(yǎng)分土壤，并在其中栽種喬灌藤等容器苗，或者在其中種植草籽，從而形成喬木的植被，澆水、柳條和草本植物，繼而提高生態(tài)管理的效率。

（5）對于80°～90°左右的斜坡，可以通過在巖石頂部噴灑混凝土和混合綠化種子配方的途徑來實現(xiàn)綠化。

4.4 科學(xué)治理土壤，促進生態(tài)恢復(fù)

首先，從膨潤土礦床中進行土壤肥育。提高土壤肥力的主要方法是采前提取土壤，保持土壤表面，然后覆蓋廢棄土壤，保存氮肥和微生物，恢復(fù)膨潤土礦區(qū)植被。在這種情況下，雖然植被被破壞，但土壤中的養(yǎng)分可以被保存，這樣植物就可以有更多的生長空間。

其次，從理論分析的角度而言，礦床生態(tài)修復(fù)應(yīng)結(jié)合景觀生態(tài)原理，進行總體合理的景觀結(jié)構(gòu)設(shè)計，營造良好的生態(tài)環(huán)境；現(xiàn)代社會的長期發(fā)展必須建立在健康的生態(tài)環(huán)境和礦山生態(tài)平衡的基礎(chǔ)上，這有利于生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。毫無疑問，采礦會導(dǎo)致環(huán)境退化，但這種破壞并非不可逆轉(zhuǎn)。有效的科學(xué)規(guī)劃、重建和康復(fù)可以有助于解決新出現(xiàn)的環(huán)境問題。土地復(fù)墾是指在生產(chǎn)建設(shè)過程中因開挖、崩塌和占用而受損的土地恢復(fù)到可使用狀態(tài)。其中，一些土地可作旅游及康樂用途。目前，礦區(qū)最常見的環(huán)境恢復(fù)手段是土地恢復(fù)方法，其定義和內(nèi)容發(fā)生了變化，不僅要把受損的土地恢復(fù)到適宜的狀態(tài)，還要恢復(fù)礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境，使生態(tài)指標(biāo)達到膨潤土礦山的采前標(biāo)準(zhǔn)。

5.結(jié)語

水土流失問題是當(dāng)前我國礦業(yè)工作亟待解決的關(guān)鍵問題，這是因為土壤侵蝕不僅會降低采礦工作的效率，而且在很大程度上對采礦作業(yè)造成巨大的安全隱患。為了從根本上提高采礦工作的質(zhì)量，必須把重點放在水土流失的控制上。有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)明確水土流失防治重點和科學(xué)的防治措施，降低礦山水土流失的概率。水土流失后，礦山生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)與治理是一項特別復(fù)雜、煩瑣的工作，也是一個系統(tǒng)工程。為了有效解決水土流失導(dǎo)致的各種問題，盡快改善區(qū)域內(nèi)以及周邊居民的生活條件，最大限度地防止水土流失問題的發(fā)生，實現(xiàn)社會的穩(wěn)定發(fā)展、經(jīng)濟的穩(wěn)步增長、生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化，相關(guān)單位及負(fù)責(zé)人員就必須加強對于膨潤土礦山開發(fā)以及生態(tài)環(huán)境治理與保護的研究，明確采礦工作存在的不足以及礦區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理面臨的主要難點。同時，政府不僅要為膨潤土的恢復(fù)制定更多的法律法規(guī)，更加重視環(huán)境恢復(fù)的法律法規(guī)建設(shè)，還要積極地培養(yǎng)人們的環(huán)保意識，真正地做到“防患于未然”。此外，也要加強對于膨潤土礦山土壤的綜合治理，結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟情況和自然地理情況，恢復(fù)植被、復(fù)墾土地，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益的雙重提升。與此同時，持續(xù)、動態(tài)的對膨潤土礦山及其周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境展開調(diào)查，確保及時發(fā)現(xiàn)并解決膨潤土礦山開采過程中存在的問題與隱患，繼而更好地保護生態(tài)環(huán)境、促進當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。