黄河中游陕北煤矿区采动地裂缝对土壤入渗特性的影响及其侵蚀效应
宋世杰1
成星2
王双明2
刘露2
李源红2
张家杰2
陈宝灯2
1.西安科技大学地质与环境学院,陕西西安 710054;西安科技大学煤炭绿色开采地质研究院,陕西西安 710054;陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室,陕西西安 710054;淮南矿业(集团)有限责任公司深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室,安徽淮南 2320002.西安科技大学地质与环境学院,陕西西安 710054;西安科技大学煤炭绿色开采地质研究院,陕西西安 710054;陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室,陕西西安 710054
摘要：破解黄河中游煤矿区采动地裂缝的水土流失效应,对于陕北煤矿区生态环境保护与高质量发展具有重要意义.以陕北柠条塔井田北翼典型采动地裂缝发育区内宽度0～10、10～20、20～30 cm的采动地裂缝周围土壤(水平距离80cm以内、垂直深度20 cm以浅)为研究对象,利用定水头法和仪器分析法分别测定土壤入渗速率、累积渗透量、饱和导水率(Ks)、有机质、机械组成、＞0.25 mm水稳性团聚体含量,揭示了采动地裂缝对土壤入渗特性的影响规律,基于RUSLE2模型计算阐明了考虑入渗特性的采动地裂缝小空间尺度上的土壤侵蚀效应.结果表明:①采动地裂缝周围土壤的入渗速率随时间变化而呈现出瞬变(0～3 min)、渐变(3～60 min)及稳定(60～110 min)3个阶段的动态变化过程;②采动地裂缝发育提高土壤Ks的效应最显著,平均增幅为60.63％,该效应随采动地裂缝宽度的增大和距裂缝水平距离的减小而增强;③土壤累积入渗量和Ks与极细砂粒呈极显著正相关(p＜0.01),而与黏粒、有机质则呈极显著负相关(p＜0.01),与＞0.25 mm水稳性团聚体也呈显著负相关(p＜0.05);④考虑入渗特性计算的可蚀性K值变化幅度比不考虑时增大了1.12～2.13倍;基于指数函数构建了不同宽度采动地裂缝影响周围土壤入渗速率和可蚀性K值作用范围的预测模型,发现当距采动地裂缝水平距离分别超过226、157 cm时,采动地裂缝增大周围土壤入渗速率及可蚀性的效应基本消失,其可作为黄河中游陕北黄土采动地裂缝发育区水土流失效应的精准防控靶区.
关键词：采动地裂缝土壤入渗特性土壤侵蚀效应RUSLE2模型陕北煤矿区
分类号：TD88(矿山开采)
资助基金：国家自然科学基金(41402308)深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室开放课题资助项目(HNKY2024YB402)咸阳市重点研发计划资助项目(L2024-ZDYF-ZDYF-SF-0069)
论文发表日期：2025-02-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：15( 1234-1248 )
英文信息