阜新孙家湾矸石山水土流失和沟蚀演变研究

摘要

本文以阜新孙家湾矸石山为研究对象,从野外调查、实地观测、室内分析、原状土冲刷试验,对矸石山不同排矸年限、不同坡向、不同坡位等18个样地的沟蚀影响因素及其抗冲性进行了系统的研究,并与自然山体、排土场进行对比分析,然后采用人工实地测量和全站仪测量相结合对矸石山侵蚀沟进行测量,结合现状分析总结矸石山水土流失特征和矸石山沟蚀演变模式,主要结论如下:(1)矸石山表土为砂壤性土,与自然山体比较,表土层土质疏松,容重小,孔隙度大,有机质含量较高,抗冲能力弱,且随排矸年限的增加,土壤条件变好,有利于增加植被生长,减少水土流失。(2)通过对矸石山土壤表层模拟降雨径流冲刷试验得出,降雨泥沙含量随着时间推进逐渐减小并趋于稳定,抗冲系数随时间的变化规律显著服从二次多项式方程。降雨冲走表层风化细小颗粒,土壤营养成分散失,不利于矸石山的植被生长。(3)矸石山水土流失发生具有突发性、聚集性,流失土壤粗砾含量大,过程的不均衡性,表层土流失严重,水土流失危害具有多异性和潜在性等特点。(4)通过对矸石山典型侵蚀沟实地测量分析发现,汇水坡长和沟宽之间存在显著的三次多项式关系。通过全站仪控制测量,结合现场测量点实际检测研究侵蚀沟演变规律,得出:矸石山侵蚀沟演变模式为:一定面积汇水区→中部侵蚀加深加宽→下部加宽缓和沟深变浅淤积明显。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 问题的提出

1.1 研究背景

1.1.1 我国水土流失概况

1.1.2 矿区废弃地水土流失概况

1.1.3 我国矿区存在的水土保持问题

1.1.4 研究的目的和意义

1.2 研究现状

1.2.1 矿区废弃地水土流失研究现状

1.2.2 土壤侵蚀研究现状

1.2.3 沟蚀研究方向和热点

2 研究内容、方法和技术路线

2.1 研究内容

2.2 研究方法

2.2.1 现场踩点设置试验样地和土壤样品采集

2.2.2 土壤剖面调查

2.2.3 植被调查

2.2.4 侵蚀沟形态调查

2.2.5 土壤理化性质测定

2.2.6 降雨观测和土壤抗冲性测定

2.2.7 排土场、自然山体对比试验

2.3 技术路线

3 研究区概况

3.1 地理地貌

3.2 气候水文

3.3 土壤概况

3.4 植被概况

3.5 社会经济概况

3.6 试验地布设

4 孙家湾矸石山土壤沟蚀影响因子分析

4.1 孙家湾矸石山土壤沟蚀环境影响因子分析

4.1.1 风和温度

4.1.2 降水

4.1.3 地形因素

4.1.4 下垫面状况

4.2 孙家湾矸石山土壤结构分析

4.2.1 矸石山土壤剖面解析

4.2.2 矸石山土壤蓄水能力分析

4.2.3 矸石山土壤机械组成分析

4.2.4 矸石山土壤团聚性分析

4.2.5 矸石山土壤孔隙度分析

4.2.6 矸石山土壤容重分析

4.2.7 矸石山土壤饱和导水率分析

4.3 孙家湾矸石山土壤有机质含量分析

4.4 孙家湾矸石山土壤抗冲性分析

4.4.1 土壤冲刷过程径流含沙量分析

4.4.2 土壤抗冲系数动态变化特征

4.5 孙家湾矸石山土壤根含量分析

4.6 与排土场、自然山体沟蚀影响因子比较分析

4.6.1 土壤性状比较分析

4.6.2 土壤抗冲性比较分析

4.7 小结

5 孙家湾矸石山水土流失和沟蚀演变研究

5.1 孙家湾矸石山与海州露天矿排土场侵蚀特征对比分析

5.1.1 水力侵蚀特征对比分析

5.1.2 重力侵蚀特征对比分析

5.1.3 风力侵蚀与冻融侵蚀特征对比分析

5.2 孙家湾矸石山水土流失特点

5.3 自然山体沟蚀演变概述

5.4 孙家湾矸石山沟蚀演变分析

5.4.1 侵蚀沟实地检验效果分析

5.4.2 拓普康全站仪测试效果分析

5.5 小结

6 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

附录A 阜新2008 年12月～2009年10月气候数据表

附录B 矸石山、排土场主要植被名称和拉丁文名

附表C 阜新矸石山相关试验原始数据表

作者简历

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