黃丘區(qū)煤礦工業(yè)場(chǎng)地降雨徑流管理技術(shù)應(yīng)用
——以?xún)?nèi)蒙古智能煤炭有限責(zé)任公司麻地梁煤礦為例

張薈瑤，金美君，譚廷軍，張 飛，張永江，馮 也

(1.黃河水利委員會(huì) 晉陜蒙接壤地區(qū)水土保持監(jiān)督局，陜西 榆林 719000；2.內(nèi)蒙古智能煤炭有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 準(zhǔn)格爾 017100)

受地形限制，在黃土丘陵溝壑區(qū)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“黃丘區(qū)”)建設(shè)煤礦，只能選擇在黃土梁峁山坡的中下部，通過(guò)挖山填溝再塑地貌，構(gòu)筑階梯式平臺(tái)來(lái)建設(shè)工業(yè)場(chǎng)地。由于改變了原本的地形地貌，再加上工業(yè)設(shè)施、場(chǎng)地道路硬化阻擋了降雨下滲，因此工業(yè)場(chǎng)地降雨徑流的產(chǎn)生模式完全不同于原始地貌。工業(yè)場(chǎng)地地表阻力小，降雨形成的地面徑流匯流快、下滲少、徑流系數(shù)高[1]，這些特點(diǎn)決定了工業(yè)場(chǎng)地降雨形成徑流洪水的速度更快、洪峰更大。與此同時(shí)，工業(yè)場(chǎng)地上游山坡降雨產(chǎn)生的洪水泥沙也對(duì)工業(yè)場(chǎng)地安全運(yùn)行構(gòu)成極大威脅。因此，對(duì)黃丘區(qū)煤礦工業(yè)場(chǎng)地及上游山坡降雨徑流進(jìn)行管理，不但是水土保持生態(tài)環(huán)境保護(hù)與建設(shè)的需求，也是礦區(qū)工業(yè)場(chǎng)地安全運(yùn)行保障的需求。內(nèi)蒙古智能煤炭有限責(zé)任公司麻地梁煤礦位于鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗境內(nèi)，屬于黃丘區(qū)第一副區(qū)，工業(yè)場(chǎng)地選址在山坡梁峁下部，其降雨徑流管理技術(shù)對(duì)黃丘區(qū)類(lèi)似工業(yè)場(chǎng)地建設(shè)具有借鑒意義。

礦區(qū)降雨徑流管理體系主要有三部分：一是工業(yè)場(chǎng)地的雨水管理體系，主要有植被蓄滲措施、管溝排水措施、窖池蓄水措施、提灌利用設(shè)施等；二是上游山坡洪水泥沙治理體系；三是路渠排水輸水體系，包括場(chǎng)地、道路等地面排水渠道、管道以及地下排水管網(wǎng)等。

1 礦區(qū)降雨徑流管理的重點(diǎn)是工業(yè)場(chǎng)地降雨徑流的蓄、排、用

1.1 蓄積雨水和營(yíng)造景觀水面

麻地梁煤礦工業(yè)場(chǎng)地通過(guò)人工再塑形成兩級(jí)臺(tái)階式平臺(tái)，較高一階是人居活動(dòng)較為頻繁的行政辦公區(qū)，地面降雨徑流管理的主要目標(biāo)是蓄滲利用雨水和凈排出。在行政辦公區(qū)平臺(tái)上構(gòu)建景觀區(qū)時(shí)，結(jié)合水土保持降雨蓄滲措施要求，修建了景觀水面，起到了蓄積雨水和美化環(huán)境的雙重作用。景觀水池設(shè)計(jì)高程和容積按照水土保持規(guī)范中雨水收集池的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)行政辦公區(qū)匯水面積、下沉式整地、路面徑流自流等因素設(shè)計(jì)。景觀水池在平時(shí)作為景觀進(jìn)行管理，雨季來(lái)臨前排出部分蓄水，可以起到蓄積雨水、減少工業(yè)場(chǎng)地雨水徑流量、削減洪水峰值的作用。

1.2 降雨蓄滲措施構(gòu)建

工業(yè)場(chǎng)地除必要的機(jī)械道路硬化外，盡量提高林草植被覆蓋率，營(yíng)造優(yōu)良的人居環(huán)境。在植樹(shù)種草整地過(guò)程中，按照水土保持技術(shù)規(guī)范要求，進(jìn)行了降雨蓄滲下沉式整地、大坑植樹(shù)整地、景觀樹(shù)穴整地等，并采取透水鋪裝營(yíng)造了生態(tài)停車(chē)場(chǎng)等，通過(guò)植被攔截蓄滲降雨。在一定設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度內(nèi)，工業(yè)場(chǎng)地降雨基本不產(chǎn)生徑流，雨水大部分蓄滲在植被蓄滲區(qū)域內(nèi)或者蓄積在雨水收集池內(nèi)[2]。大面積的降雨收集蓄滲在小面積的植被區(qū)域，增加了該區(qū)域土壤的水分含量，減輕了干旱對(duì)人工植被的威脅；雨水收集池中蓄積的雨水在干旱季節(jié)還可以用于灌溉周邊植被。

2 礦區(qū)降雨徑流管理的難點(diǎn)是上游山坡產(chǎn)流產(chǎn)沙的綜合治理

麻地梁煤礦工業(yè)場(chǎng)地上游山坡是典型的黃土丘陵溝壑區(qū)地貌，匯水面積較大，降雨徑流產(chǎn)生的洪水泥沙嚴(yán)重影響工業(yè)場(chǎng)地的安全運(yùn)行，也影響礦區(qū)的環(huán)境美觀。麻地梁煤礦在建設(shè)礦井的同時(shí)，融入水土保持技術(shù)理念，對(duì)上游山坡進(jìn)行了高標(biāo)準(zhǔn)水土保持綜合治理，做到了“小雨清水不下山，大雨泥沙不出溝”。

2.1 植被建設(shè)與降雨蓄滲整地措施

在上游山坡綜合整治中，麻地梁煤礦融合山地公園構(gòu)建理念和黃丘區(qū)小流域綜合治理理念，用營(yíng)造公園的植被標(biāo)準(zhǔn)和資金規(guī)模開(kāi)展小流域治理，因地制宜采取不同的水土保持措施，根據(jù)不同地貌修筑魚(yú)鱗坑、水平溝、擋水埂、燕窩壩等，對(duì)可以整地種植植被的坡地進(jìn)行密集整地后，根據(jù)不同的土壤厚度種植不同比例的喬灌草混交植被，確保整地措施與植被互相保護(hù)，構(gòu)建層層攔蓄的植被整地蓄滲體系，使植被覆蓋率達(dá)到80%以上，除工程措施區(qū)以外沒(méi)有地表裸露。

2.2 工程防護(hù)與降雨排導(dǎo)措施

上游山坡還存在一些無(wú)法采取植被措施的陡坡、陡崖，必須因地制宜設(shè)計(jì)工程防護(hù)措施。較小的陡坡結(jié)合道路排水渠修建小型擋墻、臺(tái)階、臺(tái)地，臺(tái)地中種植景觀植被，沿陡坡下沿種植爬墻虎等攀緣植物，以增加植被覆蓋率；較大的陡坡設(shè)計(jì)修建了窯洞，既增加了特色景觀，又利用工程防治了潛在的崩塌危險(xiǎn)等。在這些護(hù)坡和道路工程中，設(shè)計(jì)了截排水工程，將坡面上超出植被、土壤蓄滲能力的徑流，通過(guò)道路截排水溝、窯洞院落排水溝等匯集到工業(yè)場(chǎng)地上游的排水渠渠首，最終排入下游河道。

3 礦區(qū)降雨徑流管理的關(guān)鍵點(diǎn)是截排水渠道建設(shè)與管理

在主動(dòng)攔截利用降雨的坡面綜合治理措施和工業(yè)場(chǎng)地降雨蓄滲措施基礎(chǔ)上，煤礦工業(yè)場(chǎng)地徑流管理還要重視工業(yè)場(chǎng)地自身產(chǎn)流的排導(dǎo)及上游來(lái)水的截流和排導(dǎo)。

3.1 工業(yè)場(chǎng)地排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)

工業(yè)場(chǎng)地屋面排水系統(tǒng)與地面、地下排水系統(tǒng)相連，將雨水送入工業(yè)場(chǎng)地道路地下排水系統(tǒng)。地面的雨水通過(guò)道路兩側(cè)的間隔雨水井排入道路地下排水系統(tǒng)，最終匯入工業(yè)場(chǎng)地排水干渠，經(jīng)過(guò)工業(yè)場(chǎng)地外排水渠排入下游河道。此外，工業(yè)場(chǎng)地地面匯水也可以通過(guò)兩個(gè)平臺(tái)之間的臺(tái)階式人行排水雙用通道直接排入工業(yè)場(chǎng)地外排水渠，最終也可以排入下游河道。

3.2 工業(yè)場(chǎng)地上游來(lái)水的攔截與排導(dǎo)工程的設(shè)計(jì)與建設(shè)

僅僅完善工業(yè)場(chǎng)地自身的排水系統(tǒng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還要系統(tǒng)地設(shè)計(jì)建設(shè)截排工程攔截排導(dǎo)上游山坡的來(lái)水來(lái)沙，保障工業(yè)場(chǎng)地不受上游山坡洪水泥沙的危害。在利用植被攔截蓄滲措施減少上游山坡來(lái)水來(lái)沙的基礎(chǔ)上，在山坡較大支溝中修筑攔截來(lái)水來(lái)沙的小型塘壩，并與工業(yè)場(chǎng)地排水渠渠首連接，順接蓄排來(lái)自山坡支溝的洪水。在工業(yè)場(chǎng)地與上游山坡連接處的坡腳修建截水溝，攔截從山坡上蓄滲的降雨徑流，同時(shí)順接山坡道路、急流槽導(dǎo)流出的山坡洪水，最終連接至工業(yè)場(chǎng)地排水干渠。

4 礦區(qū)降雨徑流管理設(shè)施運(yùn)行維護(hù)

黃丘區(qū)地形地貌支離破碎，再加上工業(yè)場(chǎng)地人工再塑地貌復(fù)雜，導(dǎo)致煤礦工業(yè)場(chǎng)地及周邊降雨徑流規(guī)律復(fù)雜，給黃丘區(qū)煤礦工業(yè)場(chǎng)地降雨徑流管理和防汛抗旱工作增加了不少困難和不確定因素，因此必須加強(qiáng)礦區(qū)降雨徑流管理設(shè)施的運(yùn)行維護(hù)。

4.1 決策層高度重視工業(yè)場(chǎng)地降雨徑流管理

麻地梁煤礦安全管理的重點(diǎn)任務(wù)之一就是工業(yè)場(chǎng)地的防汛安全。麻地梁煤礦所在的準(zhǔn)格爾旗地處鄂爾多斯高原，降雨集中在7—9月并多以暴雨形式出現(xiàn)[3]，麻地梁煤礦曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)山坡洪水泥沙漫進(jìn)工業(yè)場(chǎng)地的情況。因此，煤礦決策層高度重視，將降雨徑流管理作為安全管理的重要內(nèi)容，在汛期進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。

4.2 完善制度，保障工業(yè)場(chǎng)地降雨徑流管理

工業(yè)場(chǎng)地的降雨徑流管理，尤其是汛期防汛管理對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)極為重要[4]。麻地梁煤礦在安全管理制度、工業(yè)場(chǎng)地日常管理制度、崗位職責(zé)等多項(xiàng)制度中明確了煤礦汛期監(jiān)控的任務(wù)、職責(zé)、要求、追責(zé)等內(nèi)容，從制度層面將降雨徑流管理納入安全監(jiān)管體系中，加強(qiáng)管理。

4.3 運(yùn)行維護(hù)措施保證工業(yè)場(chǎng)地降雨徑流管理

人工再塑地貌徑流按照人為設(shè)計(jì)匯集、泄放，徑流管理設(shè)施必須處于人為監(jiān)管中，才能保證安全。麻地梁煤礦安排專(zhuān)人定期檢查道路雨水井，保障流路通暢不堵塞，確保干渠、渠首與塘壩放水建筑物等設(shè)備到位，急流槽、截水溝無(wú)淤積堵塞，并將巡視檢查內(nèi)容納入日常檢查巡視任務(wù)中，保證了各排水口、連接段、放水設(shè)備得到妥當(dāng)?shù)墓芾砭S護(hù)，確保汛期能夠正常運(yùn)行。

5 結(jié) 語(yǔ)

在地處干旱半干旱地區(qū)的煤礦工業(yè)場(chǎng)地進(jìn)行降雨徑流管理，既要按照保障公共安全的標(biāo)準(zhǔn)管理雨水，又要按照“海綿城市”技術(shù)綜合利用雨水，既要遵循自然徑流規(guī)律進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，又要充分考慮煤礦工業(yè)場(chǎng)地主體功能、景觀構(gòu)建實(shí)際需求，把水土保持的蓄截?cái)r排擋護(hù)等功能融入礦區(qū)的山水園林路居中，建設(shè)雨水蓄積利用和防洪系統(tǒng)，蓄、截、排、輸、導(dǎo)對(duì)接，把有效降雨蓄滲在礦區(qū)生態(tài)區(qū)域中，把多余的雨水安全排輸?shù)胶恿髦?，形成區(qū)域內(nèi)“小雨蓄積利用，大雨排輸順暢”的體系。