多因素影响下砒砂岩的融沉特性试验研究

[目的]探究融沉作用对砒砂岩结构改变,揭示砒砂岩冻融侵蚀机理。[方法]使用高低温交变湿热试验箱H/GDWJS-100L对砒砂岩进行不同含水率、不同冻结温度、不同干密度下的冻融试验。[结果]含水率低于11%的砒砂岩,冻胀量随着含水率的变化较小,含水率大于11%后冻胀量随着含水率的增加变化显著;在融化的过程中,砒砂岩存在起始融沉含水率在13%附近,当含水率大于起始融沉含水率发生融沉,否则发生融胀;砒砂岩融化时最大位移变化量与干密度有关,干密度1.80g/cm3对应试件的最大位移变化量最小;相同含水率、干密度条件下的砒砂岩融化时的最大位移变化量,随着冻结温度的降低而增大。[结论]冻融过程中砒砂岩的位移变化引起颗粒间的重新排列,使其孔隙特征发生变化,从而导致砒砂岩结构的改变。     

砒砂岩区排土场新构土体保水效应研究

以晋陕蒙露天煤矿区排土场为研究对象,利用土壤水分定位试验观测数据,研究了不同复配方式人工新构土体水分时空变化规律。结果表明:(1)排土场土体年内变化周期可分为雨季丰水期(7月—10月)和旱季贫水期(11月—翌年6月),土壤水分主要受自然降雨、蒸散、底层渗漏的影响;(2)与无防渗层土体相比,7月—10月雨量丰沛期防渗层的水分蓄积作用明显,较对照高9.65%~13%,防渗层处理的土体底层体积含水量增加了21.6%,砒砂岩防渗层、工程防渗布在蓄积水分上并没有显著差异;(3)风化煤增加了表层土体蒸发损失,不利于土体的持水性的提高;砒砂岩增加了土体剖面持水能力,相对于沙黄土,复配土体0~30 cm层次土壤体积含水量增加约3.36%~9.57%,30~40 cm底层约增加11.16%~13.65%。综合来看,砒砂岩掺混显著增强了土体的持水蓄水能力,防渗层有效截留渗漏水分并持续供给土体,对涵养土壤水库有积极作用。     

砒砂岩研究进展及利用前景

砒砂岩是一种发育不充分的特殊泥岩、泥沙岩。砒砂岩地区是黄河流域能源基地的核心区,同时也是生态环境最脆弱、水土流失最严重的区域。本文从砒砂岩区生态建设的需求出发,基于砒砂岩自身特性,回顾了砒砂岩区水土流失特征及治理途径,结合“资源利用、变害为宝”的新观点,总结了砒砂岩作为改性建筑材料、复配成土材料及矿区修复材料的新用途,并提出了砒砂岩作为非矿产资源和旅游资源的潜力。这将为砒砂岩地区生态建设提供新的思路,对实现砒砂岩的资源利用具有重要意义。     

砒砂岩区沙棘人工林地表土的抗蚀性能研究

对沙棘种植后的砒砂岩区表土抗蚀性进行研究,调查29块沙棘人工林地表土层,分析计算12个抗蚀性指标,并归纳为3个主成分,表明团聚度、黏粒含量、水稳性团粒含量和有机质等是目前反映砒砂岩区沙棘林地主成分的重要指标。从第一主成分(伴以无机黏粒的团聚类)来看,沙棘林地比裸岩团聚度高19.00个百分点;从第二主成分(水稳性团粒类)来看,沙棘林地比裸岩高出7.40个百分点(>0.25mm水稳性团粒含量)、15.40个百分点(>0.50 mm水稳性团粒含量);从第三主成分(有机胶结类)来看,有机质含量也以沙棘林地为高。总体来看,沙棘在砒砂岩区种植后,有效提高了栽植区表土的抗蚀性能。     

砒砂岩区种植沙棘后景观生态格局综合评价

通过对晋陕蒙砒砂岩区沙棘生态工程实施前一年（1998年）、中期（2003年）、最后一年（2008年）3个控制年份斑块特征的分析,发现作为景观主要组成部分的稀疏植被、草地、灌丛、沙棘和林地陆续增加,而未利用地和盖沙地面积继续下降。景观生态整体继续向植被面积更大、分布更为合理的方向发展,这也是实施沙棘生态工程的主要目的所在。     

砒砂岩复配土对黄瓜生长特性的影响

以黄瓜(Cucumis sativus)为研究对象，研究不同比例的风沙土与砒砂岩复配土对其生长状况与产量的影响。将风沙土与砒砂岩按照1:0、1:1、1:3、1:5、0:1、3:1、5:1的比例复配后，取温室外试验区10 cm深度的栗钙土设置为对照土样(CK)。通过比较在不同配土比例下，黄瓜株高、冠幅、结实量等生长特性的差异，探究最适宜黄瓜生长的复配比例。结果表明：（1）在风沙土与砒砂岩复配比例为1:3时，黄瓜株高81.50 cm、东西冠幅30.50 cm、南北冠幅29.50 cm、果实总质量1475.80 g、单瓜重147.58 g，除东西冠幅外，其他各项指标均呈现最优状态。（2）随着幼苗的生长，生长特性逐步呈现为线性增加的趋势，其中1:3的增长速度在各时期都是最快的，7月22日—9月16日株高增长量为73.25 cm、东西冠幅增长量为22.50 cm、南北冠幅增长量为23.00 cm。综上，风沙土与砒砂岩1:3的复配比例有利于黄瓜的生长，更能促进结实。     

冲刷条件下裸露砒砂岩区坡面细沟微形态变化及其侵蚀特征

选择裸露砒砂岩坡面为研究对象,基于野外径流小区冲刷试验结合三维激光扫描技术,研究3种流量(60,100,200 L/h)与4个坡度(5°,10°,20°,30°)组合冲刷下砒砂岩区坡面细沟形态演变特征及径流侵蚀产沙机制。结果表明:坡面细沟在坡下最先发育,随着冲刷流量和坡面坡度的增大而向上延伸;细沟出现的时间随着坡度的增加而缩短;10°坡面上细沟的形态表现为"宽浅型",最大宽深比为0.038,20°坡面细沟的形态为"深窄型",最小宽深比为0.017;随着冲刷强度和坡度的增加,细沟宽深比变小,而细沟数量、细沟密度、细沟复杂度、细沟割裂度等指标均增大。坡度和冲刷强度共同影响着坡面产沙率变化,随着坡度和冲刷强度的提升坡面产沙率表现为先增后减的趋势。细沟宽深比与坡面产沙量呈现极显著负相关(-0.935,P0.01),细沟密度与细沟割裂度与产沙量呈显著正相关关系(0.888,0.944,P0.01)。     

裸露砒砂岩区坡面侵蚀过程中地表粗糙度与水力侵蚀特征参数的关系

坡面地形起伏状况是影响土壤侵蚀状况的重要因素,深入了解地表粗糙度和产流产沙以及水动力参数之间的关系是研究坡面土壤侵蚀过程的基础.采用野外原位模拟冲刷试验,使用三维激光扫描仪结合ArcGIS提取地形因子参数,研究了裸露砒砂岩区坡面侵蚀过程中地表粗糙度与侵蚀特征参数的关系.结果表明:(1)冲刷强度的增大使得阻力特征参数逐渐...     

砒砂岩区不同侵蚀程度表土多重分形特征与持水特性关系

以砒砂岩区鲍家沟流域不同侵蚀程度的表层土壤(0～20 cm)为研究对象,运用多重分形和典型相关分析相结合的方法,研究土壤粒径分布特性与土壤持水能力的相互关系。结果表明:(1)砒砂岩区不同侵蚀程度土壤粒径分布介于2.13～2390μm,砂粒含量远高于粉粒和黏粒,随着侵蚀程度的加剧,土壤砂粒含量增加;(2)广义维数谱D(q)呈"Z型"递减曲线,且D_0D_1D_2,土壤颗粒分布存在明显的非均匀性,可以通过多重分形对其进行描述;(3)土壤总孔隙度介于33.07%～46.20%,随着侵蚀程度加剧孔隙度和持水量呈下降趋势。土壤颗粒多重分形特征与持水能力存在正相关关系,其中通气孔隙度和颗粒分布关联维数在交互影响过程中起引导作用。     

鄂尔多斯砒砂岩区沙产业发展现状及技术研究

沙产业是高效利用沙区光照等自然资源、推广合理节水用水技术的农业型知识密集产业。沙产业的发展对缓解日趋增大的资源压力、修复受损的生态环境和推进西部经济的快速发展等具有重要意义。通过对鄂尔多斯砒砂岩区相关沙产业企业进行调研,归纳总结企业在农业、加工业、生态旅游文化产业和高新技术产业方面的发展现状,发现制约沙产业发展的主要因素有:(1)原料抚育程度低、采摘技术设备落后;(2)资源利用率低、种类单一;(3)生产与销售脱节;(4)生态环境被破坏;(5)缺乏资金支持、龙头企业少。今后应加强原料管护,加大产品宣传力度,注重创新研发,适度开发利用,加大政府扶持力度。