神府—東勝采煤塌陷區(qū)包氣帶水分運移及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究.pdf

1、神府—東勝礦區(qū)(神東礦區(qū))位于我國西北干旱半干旱地區(qū)，生態(tài)環(huán)境脆弱，水資源天然不足。隨著煤炭資源的持續(xù)開采，地表產(chǎn)生大面積塌陷，地下水位大幅下降，生態(tài)環(huán)境破壞問題越來越突出。如何有效利用包氣帶土壤水資源成為保證礦區(qū)農(nóng)業(yè)植被生理需水和塌陷區(qū)生態(tài)再建的關(guān)鍵問題。針對神東采煤塌陷區(qū)生態(tài)再建的科學(xué)問題，以干旱區(qū)生態(tài)再建的限制性因素——包氣帶土壤水為出發(fā)點，通過野外地質(zhì)調(diào)查、室內(nèi)物理模擬試驗、野外原位試驗以及野外測試對神東采煤塌陷區(qū)包氣帶水分運移

2、及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)進行了研究。取得的主要進展和認(rèn)識如下： (1)塌陷非穩(wěn)定階段，塌陷裂隙對土壤水分散失具有重要影響，與塌陷區(qū)非裂縫帶土壤水相比，塌陷裂縫部位(及塌陷裂縫發(fā)育帶)土壤水分損失幾乎達50％，接近或低于凋萎系數(shù)，對植被生存、生長構(gòu)成威脅。 (2)與非塌陷區(qū)相比，塌陷穩(wěn)定區(qū)有更強的接納降水的能力，表現(xiàn)在采煤塌陷穩(wěn)定區(qū)土壤含水量明顯高于非塌陷區(qū)，對區(qū)域生態(tài)再建有利。但在春旱季節(jié)，塌陷穩(wěn)定區(qū)淺層(30cm左右)土壤儲水量

3、低于非塌陷區(qū)，對淺根系植被萌芽不利。 (3)塌陷穩(wěn)定階段，地表塌陷裂縫被填充，但包氣帶中下部或多或少存在隱伏裂隙，但幾乎不起導(dǎo)水作用，在對該階段的孔隙—裂隙包氣帶水分運動進行模擬時，可直接利用孔隙結(jié)構(gòu)體進行代替。 (4)室內(nèi)實驗結(jié)果表明，定雨強降雨入滲過程中，細(xì)砂和粗砂中濕潤鋒移動都分為兩個階段：降雨期間，濕潤鋒前移距離與深度呈線性關(guān)系；降雨結(jié)束后(水分再分配階段)，濕潤鋒前移距離與深度呈冪函數(shù)關(guān)系。入滲水分遷移速度隨深