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作者:宋世杰;成星;白莉;刘露;李源红;张家杰;陈宝灯;
单位:西安科技大学地质与环境学院;西安科技大学煤炭绿色开采地质研究院;陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室;淮南矿业(集团)有限责任公司深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室;
摘要:破解黄河中游煤矿区沉陷坡面引发的水土流失问题,是支撑黄河流域生态安全与高质量发展战略的关键突破点。以陕北柠条塔井田北翼典型沉陷坡面(坡顶、坡中、坡脚)周围不同深度土层(0~10、10~20、20~30、30~40 cm)的土壤为研究对象,采用仪器分析法和定水头法分别测定土壤的入渗速率、累积渗透量、饱和导水率(K_s)、孔隙度、含水率、有机质、机械组成、>0.25 mm水稳性团聚体含量,揭示了沉陷坡面不同部位对土壤入渗特性的影响规律,并基于RUSLE2模型计算,阐明了在小空间尺度上,考虑入渗特性的沉陷坡面土壤侵蚀效应。结果表明:(1)不同沉陷坡面部位土壤入渗速率均随时间的变化呈现出瞬变阶段(0~3 min]、渐变阶段(3~60 min]及稳定阶段(60~110 min]3个阶段的动态变化过程;(2)沉陷坡面会产生显著提高坡顶、坡中、坡脚部位土壤入渗速率、累积渗透量、饱和导水率(K_s)、可蚀性K值的效应,平均增幅分别介于13.41%~52.51%、22.25%~26.84%、21.86%~26.67%、15.78%~21.63%,该效应随着土层深度的减小而增强,沉陷坡面该效应的大小为坡顶>坡中>坡脚;(3)沉陷坡面周围土壤考虑入渗特性计算的可蚀性K值变化幅度比不考虑时放大了33.42%~44.99%;(4)沉陷坡面土壤可蚀性K值均与粉粒、孔隙度、饱和导水率(K_s)显著相关,该结果可作为黄河流域生态保护与矿区绿色转型协同发展提供理论技术支撑。
关键词:沉陷坡面;;土壤入渗特性;;土壤侵蚀效应;;RUSLE2模型;;陕北煤矿区
基金资助:国家自然科学基金(41402308);; 深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室开放课题(HNKY2024YB402);; 咸阳市重点研发计划项目(L2024-ZDYF-ZDYF-SF-0069)