不同复垦措施下铁尾矿的土壤颗粒多重分形特征

在铁尾矿复垦区,运用多重分形理论研究不同复垦措施的土壤多重分形特征,有助于表征重构土壤特征,并进而为分析重构土壤的性质奠定基础。以山西省运城市垣曲县国泰矿业有限公司泉子沟的铁尾矿为研究对象,对坡面5种复垦措施样地的表土层土壤粒径分布进行多重分形参数分析,并探讨了其与土壤性质和土壤抗蚀性的关系。结果表明:(1)铁尾矿复垦样地重构土壤粒径分布均具有明显的多重分形特征,且不同复垦措施间多重分形参数特征差异明显。与砂土基质相比,砂菌基质和裸尾矿基质的粒径分布集中程度D(1)和D(1)/D(0)较低,谱宽△ɑ琢较大,其质地非均匀性程度较高;与油松紫穗槐模式相比,刺槐连翘模式的集中程度D(1)和D(1)/D(0)在砂土基质中较高,在砂菌基质中没有明显差异;但在质地非均匀程度方面,油松紫穗槐模式高于刺槐连翘模式;裸尾矿基质与其余样地相比,粒径分布的集中程度D(1)和D(1)/D(0)较低,质地非均匀程度较高,但对称度△f与砂土基质差异不大;砂菌基质的粒径分布对称度△f最高,砂土基质和裸尾矿次之。(2)铁尾矿复垦样地粒径分布对称度△f与抗蚀性、饱和持水率、有机碳和全氮含量呈显著正相关;D(1)、D(1)/D(0)和△ɑ琢与抗蚀性和土壤性质的关系不显著。该研究结果可为铁尾矿复垦土壤重构和水土保持提供科学依据。     

城乡交错带居民点整理潜力研究--以山西省太原市晋源区为例

居民点整理是缓解城乡交错带耕地压力、优化土地资源配置、理顺用地关系的主要途径之一,而居民点整理潜力评价是居民点整理的一项基础性研究工作.该文以山西省太原市晋源区为例,探讨了城乡交错带居民点整理模式、潜力分析、等级划分以及效益分析等,为城乡交错带居民点整理的潜力评价提供方法借鉴.     

采煤沉陷对土壤侵蚀与土地利用的影响预测

中国新建和将建的煤矿区主要集中分布在生态脆弱的晋、陕、蒙区，生态环境压力大。正确预测采煤沉陷引发的人为加速土壤侵蚀与土地利用变化，可为生态脆弱煤矿区的生态恢复和重建提供依据。该文采用RS、GIS为手段进行信息提取和图形叠加，结合类比法和专家咨询法等，研究了山西大同塔山矿采煤沉陷引发的土壤侵蚀和土地利用的变化。结果表明：1)采煤后88.80%土地发生不同程度的沉陷。2)沉陷后土地年土壤侵蚀总量增加42.32～79.05万t，单位面积年侵蚀量增加了246.01～464.56 t/km²，侵蚀模数为2321.78～4335.64 t/(km²·a)，部分地块沉陷后土壤侵蚀强度上升了一个等级。3)地表移动变形产生的裂缝、陷坑、塌方或小滑坡等，使农用地被分割而破碎、地块变小，其中，沉陷后旱地最小斑块面积为7.72 m²，有林地最小斑块面积为72.95 m²，灌木林地最小斑块面积为6.71 m²，疏林地最小斑块面积为75.79 m²，中覆盖度草地最小斑块面积为14.81 m²，低覆盖度草地最小斑块面积为9.44 m²。局部裂缝密集带，可造成土地毁坏。4)除工交用地和居民点用地外，原地貌沉陷后土地利用率，较原地貌降低10%的比例为14.05%，降低10%～20%(含10%)的比例为85.18%，降低20%(含20%)以上的比例为0.77%。     

城乡交错带居民点整理潜力研究——以山西省太原市晋源区为例

居民点整理是缓解城乡交错带耕地压力、优化土地资源配置、理顺用地关系的主要途径之一，而居民点整理潜力评价是居民点整理的一项基础性研究工作。该文以山西省太原市晋源区为例，探讨了城乡交错带居民点整理模式、潜力分析、等级划分以及效益分析等，为城乡交错带居民点整理的潜力评价提供方法借鉴。     

融合水土保持理念的土地复垦复合型人才培养模式探索

该文针对《土地复垦与生态重建》在实践过程中存在的问题,进行分析反思,以适应社会需求为教学目标,提出融合教学模式、案例研讨式、校内理论与校外实践协同培养模式、学科前沿导向教育模式4个创新培养模式,加强实践,提升该课程的教学质量和教学效果,培养更多应用性的土地复垦复合型人才。     

华北土石山区四种常见乔木根系的形态研究

以华北土石山区四种常见乔木的根系为研究对象,采用全挖法,从根长、根径、土层深度和生物量等方面进行比较,并计算了四个树种随土壤深度变化的累积根系长度百分比,利用Sketchup Pro 8软件建立了各根系的形态模型。结果表明:四个树种根系长度差别较大,总长度大小顺序依次为白桦>落叶松>蒙古栎>油松;不同树种不同径级根的差别较大;各树种根系垂直分布范围集中在0～60cm的土层中,在60cm以下的土层中分布很少。研究中四个树种拟合的β值都在0.960-0.970之间,根系垂直分布方式都显示出深根型根系轮廓。用软件模拟出的根系形态较接近实际。     

不同乔木根系的抗拉力学特性

为了揭示植被根系的固土力学机制,筛选合适的水土保持树种,选取华北地区5种常见乔木油松、蒙古栎、白桦、落叶松和榆树根系进行室内单根拉伸试验。结果表明,5种乔木根系极限抗拉力和直径之间存在显著的幂函数关系;油松和白桦根系抗拉强度随着直径增大以幂函数递减,蒙古栎、落叶松和榆树根系的抗拉强度随直径增大均以对数函数递减。拉伸过程中,根系对外界拉力的敏感性是在一定范围内的波动,5种乔木平均敏感性依次为白桦＞落叶松＞榆树＞油松＞蒙古栎。5种乔木根系不同直径的应力应变曲线特征参数不同,但均为单峰曲线,具有弹塑性材料特征,拟合曲线三阶抛物线模型能很好地反映其基本特征。不同树种不同直径的抗拉力学特征存在很大的差别,其内在原因还需要进一步的研究。     

根土复合体的抗剪特性研究

为了研究根系对土体的加固效应,模拟矿区排土场边坡恢复植被油松样地的含水率与土壤密度,以根径和埋根方式为控制因素,制备根土复合体,利用全自动三轴仪,进行了固结不排水(CU)剪切试验。结果表明,与素土相比,根系能够提高土体的极限主应力差,增强土体抵抗破坏的能力。根土复合体是一种特殊的弹塑型材料,其主应力差与轴向应变曲线呈光滑非线性特征,随着围压的增大,表现出由应变硬化型向应变软化型转型的特征;围压对极限主应力差影响显著,埋根方式、根系直径对极限主应力差的影响不显著。随着根径的增加,不论是水平埋根还是垂直埋根,根土复合体的粘聚力均为增加的趋势;垂直埋根的根土复合体则随着根径的增加内摩擦角增大,而水平埋根的根土复合体的内摩擦角则有轻微的减小。根土复合体的Wu-Waldron根粘聚力模型修正系数K″范围为0.11~0.37。     

煤矸石自然风化及人工模拟风化过程中盐分及pH值的动态变化——以平朔露天矿区为例

为揭示煤矸石初期物理崩解风化过程中盐分和pH值的动态变化规律,选择了山西平朔露天矿区17处暴露地表自然风化5年和14年粒径为0.1～10.0mm的风化煤矸石,以及经过人工破碎粒径也为0.1～10.0mm的新鲜煤矸石为对比材料。研究结果表明:自然风化14年左右的煤矸石全盐量高于风化5年左右的煤矸石。自然风化煤矸石pH值的变化幅度为6.55～9.20,人工破碎新鲜煤矸石的pH值为7.26～7.95。人工破碎新鲜煤矸石30min、48h、96h浸水试验结果表明,同一浸泡时间含盐量随着粒径缩小而升高,同一粒径随着浸泡时间的延长而变大;同一浸泡时间pH值随着粒径缩小而降低,同一粒径随着浸泡时间的延长也变大;风化煤矸石的pH值和全盐含量>新鲜煤矸石。     

容重对铁尾矿水分运移特征的影响

[目的]探究紧实度对铁尾矿水分运移特性的影响,为铁矿区水土保持及植被恢复提供科学依据。[方法]采用室内一维土柱试验和张力计法,分别测定1.50,1.55,1.60,1.65,1.70g/cm~3这5个容重水平下的入渗过程及水分特征曲线。[结果](1)随着容重增加,铁尾矿入渗能力降低,容重与稳渗率、湿润峰距离、累积入渗量呈显著线性负相关关系(p0.05);(2)铁尾矿剖面水分含量随土层深度的增加而下降,1.50～1.60g/cm~3含水量在不同深度上分层明显,1.65和1.70g/cm~3尾矿砂剖面含水量分异性较小;(3)Green-Ampt模型拟合铁尾饱和导水率与实测值相关系数为0.886,计算精度较高,Kostiakov模型拟合不同容重铁尾矿入渗过程效果最佳(R~2=0.989);(4)铁尾矿在脱湿过程中,高容重下持水能力明显下降,1.60g/cm~3持水保水性最好,van Genuchten模型拟合水分特征曲线表明,饱和含水率(θ_s)、残余含水率(θ_r)、进气值(α)、形状系数(n)等参数随容重增大而减小。[结论]高度压实严重抑制铁尾矿水分入渗和持水能力,因此复垦修复中应以疏松尾矿基质改善结构特性为主。