不同覆土厚度粉煤灰充填复垦土壤肥力要素空间分布特征与水分模拟

摘要

淮南市是华东地区的重要火电发电基地，粉煤灰的排放量和堆积量随着电力工业的不断发展而逐年增多。粉煤灰作为充填基质覆土复垦，具有综合解决采煤塌陷区问题和减少堆积占用耕地面积等优点，符合我国可持续发展观的经济方针。但在充填基质、覆土如何搭配尚未形成统一的标准，也未对不同覆土厚度下的粉煤灰充填复垦土壤肥力关键要素空间特征进行系统分析。利用相关数学模型，对复垦后的土壤质量还需深入研究，以便为科学的复垦措施选择提供依据。
　　本研究以淮南市平圩电厂粉煤灰堆场为对象，通过野外长期监测、野外采样调查和室内化验，从复垦土壤肥力的角度出发，选取土壤容重、土壤颗粒组成、水分、有机质等指标，借助于地质统计学、经典统计学等方法对不同覆土厚度粉煤灰充填复垦地块的土壤肥力要素的空间分布特征、土壤肥力指标综合指数、土壤水分特征进行综合分析，并基于WHCNS模型对不同覆土厚度粉煤灰充填复垦土壤的水分预测。研究结果表明:
　　四种土壤肥力指标空间分布格局分成两类，土壤有机质含量、土壤容重和粉粒含量为一类，它们的值与覆土厚度在空间上呈现正相关。土壤含水量却呈现相反格局，覆土厚度越厚，其值越小。粉煤灰充填复垦土壤关键肥力指标反映了上述的空间分布格局是覆土厚度、覆土方式和耕作等共同作用的结果，其中覆土厚度起主要作用。当覆土厚度达到40-50cm后土壤肥力已达到复垦区的最高水平。
　　综合考虑各粉煤灰覆土复垦模式的土壤理化性质特征，认为复垦覆土厚度为40-50cm是一个较佳的选择。
　　此外，基于WHCNS模型水分预测结果表明，覆土厚度对复垦地土壤体积含水量的影响颇大，覆土厚度越大，底层粉煤灰对上层土壤的含水量影响就越小，随着时间的变化各层面的土壤体积含水量变化趋势相同，但是覆土厚度的增加对土壤水分含量的保持有一定的效果。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．3 粉煤灰概述

1．3．1 粉煤灰的产生

1．3．2 粉煤灰的分类

1．3．3 粉煤灰的理化性质

1．3．4 粉煤灰对环境的影响

1．3．5 粉煤灰应用于农业的研究现状

1．4 研究内容与技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

2 研究区概况调查和研究方法

2．2 调查过程与主要成果

2．2．2 复垦工程调查

2．2．3 不同覆土厚度下复垦农区作物的生长状况调查

2．3．2 采样工具

2．3．3 分析方法

3 粉煤灰充填复垦土壤主要肥力要素分布特征及评价

3．1 测试内容与方法

3．1．1 测试内容

3．1．2 测试方法

3．2 不同覆土厚度粉煤灰重构复垦土壤肥力要素分布特征

3．2．1 基于样点的不同覆土厚度下复垦土壤肥力关键指标分布特征

3．2．2 基于EBK的粉煤灰充填复垦土壤肥力指标空间预测与分布特征

3．3 不同覆土厚度下粉煤灰充填复垦土壤肥力评价

3．3．1 土壤肥力评价方法

3．3．2 结果与分析

3．4 本章小结

4 基于WHCNS模型不同覆土厚度粉煤灰充填复垦土壤水分模拟

4．1 WHCNS模型

4．2 田间试验及模型应用

4．2．1 测试内容

4．2．2 模型运算过程

4．3 模拟效果分析

4．3．2 覆土模拟结果

4．3．3 模拟结果对比分析

4．4 水分特征曲线模拟分析

4．4．1 水分特征曲线求解

4．4．2 模拟结果分析

4．5 模拟效果评价

4．6 本章小结

5 结论

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果