本文關(guān)鍵詞：煤礦開采塌陷區(qū)土壤裂隙優(yōu)先流對地表水土流失控制作用模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：煤炭井工開采會造成地表塌陷,地貌特征會發(fā)生較為明顯改變。而且,煤礦開采地表塌陷過程中會形成土壤裂隙優(yōu)先流路徑,導(dǎo)致土壤環(huán)境質(zhì)量下降、水土流失等環(huán)境問題不斷引發(fā)。本研究通過對土壤裂隙優(yōu)先流分類研究、模擬煤礦開采工程作用條件下土壤裂隙優(yōu)先流的形成和演化過程、探究高密度電法技術(shù)在表征土壤裂隙優(yōu)先流路徑方面的應(yīng)用,識別該類人類工程作用條件下土壤裂隙優(yōu)先流的特征,進(jìn)而研究土壤裂隙優(yōu)先流對塌陷坡地水土流失的控制作用。1.研究通過對土壤裂隙優(yōu)先流的成因分析,總結(jié)了土壤裂隙優(yōu)先流形成的各種驅(qū)動因素。土壤裂隙優(yōu)先流成因不僅應(yīng)該包括各類自然環(huán)境作用,還應(yīng)該包括人類工程作用；研究對自然環(huán)境作用和人類工程作用兩類成因下土壤裂隙優(yōu)先流的具體作用因素、分布范圍、裂隙規(guī)模、組合分布特征、形成與演化周期等方面進(jìn)行了歸納總結(jié),闡述了不同成因下的土壤裂隙優(yōu)先流路徑特征；分類研究發(fā)現(xiàn)人類工程作用產(chǎn)生的土壤裂隙優(yōu)先流路徑具有鮮明特征：裂隙分布區(qū)域具有一定的可預(yù)測性,且均以條帶狀或同心圓狀近似平行展布形態(tài)為主,特定條件下還具有動態(tài)演化特點,并且具有一定的走向特征和非平面特征。2.煤礦開采塌陷區(qū)土壤裂隙優(yōu)先流路徑的高密度電法表征模擬試驗表明：研究設(shè)計的物理模型較好的模擬了開采塌陷區(qū)的形變和土壤裂隙優(yōu)先流路徑的形成過程,在時間和空間上模擬出了土壤裂隙優(yōu)先流路徑的空間分布和演化特征,高密度電法能對模擬試驗中的土壤裂隙優(yōu)先流路徑此類特征進(jìn)行較好的可視化表征；在試驗選取的土壤條件下,在接近地表位置,土壤電阻率為50Ω·m-180Ω·m或電阻率比值為1.2～2.0的區(qū)域是裂隙分布的空間位置；上述區(qū)域自地表向下分布的深度可認(rèn)定為裂隙的量化深度；不同階段同一位置電阻率或電阻率比值的大小變化能夠反映裂隙的寬度演化。高密度電法觀測系統(tǒng)通過視電阻率斷面圖、視電阻率比值斷面圖能夠較好的定量化表征土壤裂隙優(yōu)先流路徑的空間位置、寬度規(guī)模、深度特征以及空間演化特征；高密度電法表征土壤裂隙優(yōu)先流路徑受到觀測系統(tǒng)電極間距(電極分布密度)、測線布置形式、土壤裂隙分布位置和形態(tài)等因素的影響；適當(dāng)縮小電極間距提高電極分布密度,能夠改善表征效果。3.在模擬試驗中,煤礦開采工程作用使得原本水平的地表土壤坡度發(fā)生明顯的改變,塌陷坡地最終坡度為2.08°,模型采空區(qū)地表兩側(cè)塌陷坡地伴隨土壤裂隙優(yōu)先流路徑的發(fā)育,最大深度0.55 m；在土壤裂隙作用下,土壤滲流特征改變,試驗后期L區(qū)(裂隙區(qū)域)的采樣垂線各點土壤銨態(tài)氮含量均值較Z區(qū)(無裂隙區(qū)域)低1.0 mg/Kg,土壤中營養(yǎng)鹽銨態(tài)氮流失明顯,土壤裂隙優(yōu)先流條件下土壤持肥能力下降；塌陷坡地的形成改變了降水對地表土壤顆粒物的搬運強(qiáng)度,試驗后期塌陷坡地不同位置土壤粒度組分呈現(xiàn)不同特征,坡頂表土黏粒較多,黏粒組分達(dá)13.9%,而坡底表土砂粒含量較多,砂粒組分達(dá)21.7%；土壤裂隙優(yōu)先流路徑成為水流輸沙優(yōu)先通道,優(yōu)先流搬運表層土壤顆粒物進(jìn)入深部土壤,深部土壤的粒度分布特征改變,砂粒填充后的裂隙仍可成為土壤優(yōu)先流路徑。土壤裂隙優(yōu)先流成為煤礦開采塌陷坡地水土流失重要的驅(qū)動因素。
【關(guān)鍵詞】：煤礦 塌陷區(qū) 土壤 裂隙優(yōu)先流 水土流失 模擬
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S157
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-17
• 1 緒論17-25
• 1.1 研究背景17-19
• 1.1.1 土壤優(yōu)先流簡介17
• 1.1.2 煤礦開采塌陷區(qū)裂隙優(yōu)先流成因及影響17-18
• 1.1.3 煤礦開采塌陷區(qū)水土流失環(huán)境問題現(xiàn)狀18-19
• 1.2 研究目的與意義19-20
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀20-22
• 1.3.1 國外土壤優(yōu)先流研究現(xiàn)狀20-21
• 1.3.2 國內(nèi)土壤優(yōu)先流研究現(xiàn)狀21-22
• 1.4 研究內(nèi)容和技術(shù)路線22-25
• 1.4.1 研究內(nèi)容22-23
• 1.4.2 技術(shù)路線23-25
• 2 土壤裂隙優(yōu)先流分類研究25-35
• 2.1 土壤裂隙優(yōu)先流的成因分類25-26
• 2.2 自然環(huán)境條件土壤裂隙優(yōu)先流的形成及基本特征26-29
• 2.3 人類工程環(huán)境土壤裂隙優(yōu)先流的形成及基本特征29-33
• 2.3.1 地下固體礦產(chǎn)開采工程作用成因的裂隙特征29
• 2.3.2 露天采礦與大型基坑工程作用成因的裂隙特征29-30
• 2.3.3 地下水(油氣)抽采引起的土壤裂隙特征30-33
• 2.4 本章小結(jié)33-35
• 3 試驗材料和研究方法35-49
• 3.1 試驗材料35-41
• 3.1.1 試驗材料的選擇35
• 3.1.2 試驗材料基本性質(zhì)35-41
• 3.2 研究方法41-48
• 3.2.1 模擬試驗設(shè)計41-46
• 3.2.2 觀測指標(biāo)的選取46
• 3.2.3 采樣方法46-48
• 3.2.4 樣品檢測方法48
• 3.3 本章小結(jié)48-49
• 4 煤礦開采塌陷坡地裂隙優(yōu)先流路徑形成和演化研究49-63
• 4.1 采煤塌陷坡地土壤裂隙優(yōu)先流路徑形成過程與表征49-58
• 4.1.1 采煤塌陷坡地土壤裂隙優(yōu)先流的形成49
• 4.1.2 采煤塌陷坡地土壤裂隙優(yōu)先流路徑的表征試驗49-58
• 4.2 采煤塌陷坡地土壤裂隙優(yōu)先流路徑空間分布特征58-60
• 4.2.1 采煤塌陷坡地土壤裂隙優(yōu)先流路徑空間分布表征效果58-59
• 4.2.2 高密度電法表征土壤裂隙優(yōu)先流路徑空間分布特點59-60
• 4.3 采煤塌陷坡地土壤裂隙優(yōu)先流路徑演化規(guī)律60-62
• 4.3.1 采煤塌陷坡地土壤裂隙優(yōu)先流路徑演化過程60
• 4.3.2 電法表征采煤塌陷坡地土壤裂隙優(yōu)先流路徑演化規(guī)律60-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 5 裂隙優(yōu)先流對水土流失過程控制作用研究63-73
• 5.1 降水條件下裂隙優(yōu)先流對土壤溶質(zhì)遷移控制作用分析63-67
• 5.1.1 降水淋溶條件下土壤溶質(zhì)遷移特征63-65
• 5.1.2 裂隙優(yōu)先流對土壤溶質(zhì)運移控制作用分析65-67
• 5.2 沖刷條件下裂隙優(yōu)先流對水流輸沙過程控制作用分析67-71
• 5.2.1 沖刷作用下土壤粒度分布特征67-69
• 5.2.2 裂隙優(yōu)先流對水流輸沙控制作用分析69-71
• 5.3 本章小結(jié)71-73
• 6 結(jié)論與展望73-77
• 6.1 結(jié)論73-74
• 6.2 創(chuàng)新點74-75
• 6.3 展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-83
• 致謝83-85
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果85-86

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本文編號：394463