陕北黄土覆盖区煤层上覆岩系层状结构对开采区土壤损伤效应研究 被引量：3

1

作者 王双明 宋世杰 +5 位作者 魏江波 刘浪 牛瑞琳 李源红 谈庆钰 田雨 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期23-42,共20页

煤炭开采区生态保护是黄河流域高质量发展亟需破解的重大难题。科学认识煤层上覆岩层对煤炭开采采动损害向地表传递的响应规律是实现煤矿区生态环境全生命周期保护的重大需求。以陕北黄土覆盖区煤炭开采区为研究对象,综合运用野外地质... 煤炭开采区生态保护是黄河流域高质量发展亟需破解的重大难题。科学认识煤层上覆岩层对煤炭开采采动损害向地表传递的响应规律是实现煤矿区生态环境全生命周期保护的重大需求。以陕北黄土覆盖区煤炭开采区为研究对象,综合运用野外地质调查、采样测试、数值模拟、室内实验和理论计算方法,针对覆岩层数、层厚、岩性、厚硬岩层与煤层的空间位置等层状结构对地下采煤的“响应-传递”特点,研究了相同采矿条件下煤层覆岩层状结构对采动覆岩应力场的影响规律,揭示了不同煤层覆岩层状结构下土壤物理、化学、微生物、侵蚀四大特性的损伤特征及煤炭开采区土壤物理、化学、微生物特性变化对侵蚀特性的作用机制。结果表明:①相同或相近的采矿条件下,采煤沉陷区地表生态损害结果的迥异主要取决于煤层上覆岩(土)层对地下采煤活动的应力应变响应、由下向上的传递及土壤损害特点。在覆岩层状结构与采动应力传递的耦合下,煤层覆岩自下而上形成了垂向强力链塑性变形区(VCP)、水平强力链弹塑性变形区(HCEP)、水平强力链弹性变形区(HCE)的采动损害特征。其中,煤层覆岩下部的互层结构及特征对塑性变形区界面高度具有重要影响。煤层上覆岩(土)层和地表土层(壤)均是地下采煤活动及其损害作用的响应载体。岩层层数、层厚、岩性、厚硬岩层与煤层的空间位置及地表变形等是影响土壤损害类型及特点的重要地质因素。②厚砂岩在覆岩中的位置是地下“VCP-HCEP”界面、“HCEP-HCE”界面发育高度和地表形变程度的第一主控因素,决定了“两界面”的发育位置和地表变形的程度,高位厚砂岩对“两界面”发育和地表形变具有较明显的抑制作用;砂层系数作为第二主控因素,在既定厚砂岩位置且砂层系数小于73%条件下与“两界面”发育和地表形变均呈正相关关系;③基于两大主控因素划分了4个覆岩层状结构基本类型,从“地下覆岩层状结构基本类型+地表形态变化程度+地表采动损害形式+土壤质量特性指标”耦合的角度,发现“低位厚砂岩+砂层系数大于73%”类型对地表土壤损害效应最为显著,其中沉陷坡面土壤物理、化学、微生物特性指标的损伤均集中在坡顶、坡中部位,降幅介于11.81%~42.01%(p<0.05);采动地裂缝是沉陷坡面土壤损伤的主要原因;④“低位厚砂岩+砂层系数大于73%”类型对坡面土壤可蚀性K值的放大效应最为明显,平均增幅为26.38%(p<0.05),其中坡顶部位土壤可蚀性K值平均增幅最大,为37.98%(p<0.05);沉陷坡面同一部位裂缝区土壤可蚀性K值平均增幅较非裂缝区高出92.28%(p<0.05);黄土沉陷坡面可蚀性K值与土壤孔隙度呈极显著正相关关系(p<0.01),与土壤含水率、黏粒质量分数、有机质质量分数、速效养分质量分数、土壤微生物数量及酶活性呈极显著负相关关系(p<0.01)。因此,“低位厚砂岩+砂层系数大于73%”的覆岩层状结构类型区是陕北黄土沟壑煤炭开采区生态损害的关键区域,应采取充填减沉、土壤改良等人工措施进行保护与修复,对于“低位厚砂岩+砂层系数小于73%”和“高位厚砂岩+砂层系数大于73%”的覆岩层状结构类型区可采取人工辅助的生态修复方式,对于“高位厚砂岩+砂层系数小于73%”的覆岩层状结构类型区则可采取自然恢复方式进行生态修复。 展开更多

关键词 覆岩层状结构 响应传递 土壤 损伤效应 陕北矿区

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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 被引量：2

2

作者 宋世杰 成星 +4 位作者 王双明 刘露 李源红 张家杰 陈宝灯 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期1234-1248,共15页

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80 cm以内、垂直深度20 cm以... 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80 cm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(K_(s))、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K_(s)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K_(s)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。 展开更多

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

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黄河中游陕北煤矿区不同宽度的采动地裂缝对土壤抗冲性的影响 被引量：1

3

作者 宋世杰 阮豪 +4 位作者 王双明 陈宝灯 李源红 刘露 张家杰 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期382-395,共14页

采动地裂缝作为黄河中游陕北煤矿区显著且最具代表性的采动损害形式,引发的水土流失效应已经不容忽视。为研究采动地裂缝发育对周围土壤抗冲性的影响,选取陕北柠条塔北翼采动地裂缝发育区内宽度为0~10、10~20、20~30 cm的采动地裂缝作... 采动地裂缝作为黄河中游陕北煤矿区显著且最具代表性的采动损害形式,引发的水土流失效应已经不容忽视。为研究采动地裂缝发育对周围土壤抗冲性的影响,选取陕北柠条塔北翼采动地裂缝发育区内宽度为0~10、10~20、20~30 cm的采动地裂缝作为研究对象,采集其周边水平距离0~80 cm的表层土壤,测定土壤机械组成、>0.25 mm水稳性团聚体、有机质等5个国内外学者普遍关注的土壤抗冲性影响因子和土壤抗冲系数,揭示采动地裂缝周围土壤理化特性指标及抗冲系数的变化规律,构建陕北采动地裂缝发育区表层土壤抗冲系数的预测模型。结果表明:采动地裂缝周围表层土壤在冲刷作用下产生的泥沙流失量会随冲刷时间的增加呈现“速增(0~1 min)、缓增(1~3 min)、稳持(3~10 min)”3阶段的变化过程,冲刷产生的泥沙流失量主要来自于3 min以内,其贡献率超过90%;采动地裂缝会产生大幅降低周围表层土壤抗冲性的效应,最大降幅为32.1%,且采动地裂缝宽度越大,越靠近地裂缝,该效应越明显;土壤抗冲系数与砂粒质量分数呈极显著负相关(p<0.01),与黏粒、>0.25 mm水稳性团聚体、有机质质量分数呈极显著正相关(p<0.01),其中砂粒、有机质、>0.25 mm水稳性团聚体质量分数可作为陕北采动地裂缝发育区土壤抗冲性的主控因素;以采动地裂缝宽度、距裂缝水平距离为变量,构建了采动地裂缝发育区表层土壤抗冲系数预测模型,计算发现当水平距离超过158 cm时,采动地裂缝对周围表层土壤抗冲性的影响基本消失,其可作为陕北采动地裂缝发育区土壤水蚀性防控的靶向区域。研究结果可为黄河中游陕北矿区水土流失的精准防控提供科学依据。 展开更多

关键词 采动地裂缝 土壤抗冲性 土壤侵蚀 原状土 陕北煤矿区

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黄河中游陕北煤矿区黄土沉陷坡面土壤入渗特性变化规律及其侵蚀效应

4

作者 宋世杰 成星 +4 位作者 白莉 刘露 李源红 张家杰 陈宝灯 《西北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期633-646,共14页

破解黄河中游煤矿区沉陷坡面引发的水土流失问题,是支撑黄河流域生态安全与高质量发展战略的关键突破点。以陕北柠条塔井田北翼典型沉陷坡面(坡顶、坡中、坡脚)周围不同深度土层(0~10、10~20、20~30、30~40 cm)的土壤为研究对象,采用仪... 破解黄河中游煤矿区沉陷坡面引发的水土流失问题,是支撑黄河流域生态安全与高质量发展战略的关键突破点。以陕北柠条塔井田北翼典型沉陷坡面(坡顶、坡中、坡脚)周围不同深度土层(0~10、10~20、20~30、30~40 cm)的土壤为研究对象,采用仪器分析法和定水头法分别测定土壤的入渗速率、累积渗透量、饱和导水率(Ks)、孔隙度、含水率、有机质、机械组成、>0.25 mm水稳性团聚体含量,揭示了沉陷坡面不同部位对土壤入渗特性的影响规律,并基于RUSLE2模型计算,阐明了在小空间尺度上,考虑入渗特性的沉陷坡面土壤侵蚀效应。结果表明:(1)不同沉陷坡面部位土壤入渗速率均随时间的变化呈现出瞬变阶段(0~3 min]、渐变阶段(3~60 min]及稳定阶段(60~110 min]3个阶段的动态变化过程;(2)沉陷坡面会产生显著提高坡顶、坡中、坡脚部位土壤入渗速率、累积渗透量、饱和导水率(K_(s))、可蚀性K值的效应,平均增幅分别介于13.41%~52.51%、22.25%~26.84%、21.86%~26.67%、15.78%~21.63%,该效应随着土层深度的减小而增强,沉陷坡面该效应的大小为坡顶>坡中>坡脚;(3)沉陷坡面周围土壤考虑入渗特性计算的可蚀性K值变化幅度比不考虑时放大了33.42%~44.99%;(4)沉陷坡面土壤可蚀性K值均与粉粒、孔隙度、饱和导水率(K_(s))显著相关,该结果可作为黄河流域生态保护与矿区绿色转型协同发展提供理论技术支撑。 展开更多

关键词 沉陷坡面 土壤入渗特性 土壤侵蚀效应 RUSLE2模型 陕北煤矿区

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陕北煤矿区采动地裂缝对土壤抗蚀性的影响规律研究 被引量：6

5

作者 宋世杰 彭芮思 +2 位作者 左靖 刘露 陈宝灯 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期378-393,共16页

采动地裂缝作为黄河流域中游陕北煤矿区最突出且典型的采动损害问题,引发的水土流失效应已经不容忽视。为了研究采动地裂缝发育对周边土壤抗蚀性的影响,以陕北煤矿区内宽度分别为0~10,10~20,20~30 cm的采动地裂缝为研究对象,采集周边水... 采动地裂缝作为黄河流域中游陕北煤矿区最突出且典型的采动损害问题,引发的水土流失效应已经不容忽视。为了研究采动地裂缝发育对周边土壤抗蚀性的影响,以陕北煤矿区内宽度分别为0~10,10~20,20~30 cm的采动地裂缝为研究对象,采集周边水平距离80 cm以内,垂直深度40 cm以浅的土壤,测定了土壤水稳性团聚体、微团聚体、无机黏粒、有机黏粒、物理性质类等14个国内外学者普遍关注的用于量化表征土壤抗蚀性的指标,采用层次分析法、敏感性分析和因子分析相结合的方法甄选出陕北采动地裂缝发育区土壤抗蚀性的重要量化指标,构建了陕北采动地裂缝发育区土壤抗蚀性综合指数模型。结果表明:①综合层次分析法、敏感性分析和因子分析,甄选确定>0.25 mm水稳性团聚体含量、平均重量直径、<0.001 mm细黏粒含量、土壤团聚度、土壤有机质含量5个指标作为量化表征陕北采动地裂缝发育区土壤抗蚀性的重要指标;②采动地裂缝会降低周围土壤的5个土壤抗蚀性重要指标,其中>0.25 mm水稳性团聚体含量变化最为明显;③根据土壤抗蚀性重要指标,基于因子分析原理构建了陕北采动地裂缝发育区土壤抗蚀性综合指数模型;④采动地裂缝会降低周围土壤的抗侵蚀综合能力,且该效应随着裂缝宽度的增大和水平距离的减小而增强,当距采动地裂缝的水平距离超过170 cm时,采动地裂缝对周围土壤抗侵蚀综合能力的负效应基本消失,其可作为陕北采动地裂缝发育区土壤侵蚀防控的关键区域。研究结果可为黄河中游陕北矿区水土流失的精准防控提供科学依据。 展开更多

关键词 采动地裂缝 土壤抗蚀性 水土流失 综合指数模型 陕北煤矿区

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陕西汉中李洞沟金矿床成矿规律及成矿模式探讨 被引量：1

6

作者 王小刚 宇峰 +2 位作者 贾飞 刘松柏 邵永勇 《黄金科学技术》 CSCD 北大核心 2024年第6期1002-1015,共14页

李洞沟金矿是近年来在陕西汉中碑坝地区基底盖层中发现的首个内生金矿床,已圈出金矿体20余条,矿体长度为70~1400 m,平均厚度为0.31~9.80 m,金品位为0.83×10^(-6)~21.21×10^(-6),已达中型规模。通过开展野外地质调查工作,系统... 李洞沟金矿是近年来在陕西汉中碑坝地区基底盖层中发现的首个内生金矿床,已圈出金矿体20余条,矿体长度为70~1400 m,平均厚度为0.31~9.80 m,金品位为0.83×10^(-6)~21.21×10^(-6),已达中型规模。通过开展野外地质调查工作,系统梳理了矿体地质特征,结合矿石镜下鉴定,对李洞沟金矿的矿石类型、矿物组合、成矿期次和成矿阶段进行了细致研究,总结了该矿床的控矿条件和成矿规律。研究结果表明:李洞沟金矿床的矿体主要受NNE向断裂控制,矿石类型以角砾岩型和石英脉型为主,属于构造蚀变岩型+石英脉型金矿床;该金矿经历了赋矿层位形成、早期金矿形成、富集成矿和表生风化剥蚀4个成矿阶段;基于研究结果,提出了新的找矿思路,即浅部在石英绢云母片岩内寻找石英脉型金矿体,中—深部寻找由大理岩层间破碎带控制的角砾岩型和石英脉型金矿体。上述认识能够为矿区探边扩量提供必要的勘查依据,也为区域寻找同类型金矿提供有益参考。 展开更多

关键词 成矿规律 成矿模式 李洞沟金矿 汉中地区 陕西省

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陕西省典型矿区土壤和食用林产品中重金属污染与风险评估

7

作者 靳林 张小龙 +6 位作者 杨欢欢 贺轶 王瑾峰 牛立航 范拴喜 张楠 孙旻涵 《安徽农业科学》 CAS 2024年第17期55-60,共6页

为探明陕西省典型矿区土壤和食用林产品中重金属污染特征与风险情况,通过对渭南华州、商洛柞水县、宝鸡凤县金属矿区土壤和食用林产品进行样品采集并分析测定其As、Hg、Pb、Cd、Cr、Cu含量,采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法... 为探明陕西省典型矿区土壤和食用林产品中重金属污染特征与风险情况,通过对渭南华州、商洛柞水县、宝鸡凤县金属矿区土壤和食用林产品进行样品采集并分析测定其As、Hg、Pb、Cd、Cr、Cu含量,采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法、土壤和农产品综合质量指数法对土壤和食用林产品重金属污染状况进行评价。结果表明,研究区内土壤均出现不同程度的As、Hg、Pb、Cd、Cr、Cu含量积累;受检食用林产品均出现不同程度的Cr、Cu积累,华州区油松籽2个样品出现Pb含量超标;单因子污染指数表明Cd为凤县研究区土壤的主要污染物,Cr、Cu为柞水县研究区土壤的主要污染物;内梅罗综合污染指数表明凤县和柞水县研究区域土壤为轻度污染状态(质量等级Ⅲ),华州区研究区域土壤为尚清洁状态(质量等级Ⅱ);综合质量影响指数表明,凤县土壤呈现轻微污染(sub-Ⅱ),华州区呈现轻度污染(sub-Ⅲ),柞水县呈现重度污染(sub-Ⅴ)。凤县、华州区和柞水县研究区土壤均出现重金属污染问题,部分食用林产品存在重金属Cr、Cu积累以及Pb超标风险,应及时采取治理修复措施,以缓减土壤和食用林产品的重金属污染问题。 展开更多

关键词 典型矿区 土壤 食用林产品 重金属污染 风险评估 陕西省

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陕北黄土丘陵沟壑区乡村聚落分布及其用地特征 被引量：27

8

作者 甘枝茂 岳大鹏 +2 位作者 甘锐 刘啸 裴新富 《陕西师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2004年第3期102-106,共5页

在实地调查的基础上,将陕北黄土丘陵沟壑区乡村聚落划分为河谷平原型、坡麓台地型、支毛沟型及墚峁坡型等4种类型.论述了乡村聚落具有规模小、密度小、分布不均匀,沿树枝状水系递减,大多有向阳、向路、向沟等特点.分析了聚落用地情况,... 在实地调查的基础上,将陕北黄土丘陵沟壑区乡村聚落划分为河谷平原型、坡麓台地型、支毛沟型及墚峁坡型等4种类型.论述了乡村聚落具有规模小、密度小、分布不均匀,沿树枝状水系递减,大多有向阳、向路、向沟等特点.分析了聚落用地情况,其中院落用地较大,占聚落总用地的41 8%～58.6%,人口密度大的绥德、米脂地区,户均聚落占地较少(391m2),而人口密度小的榆阳区户均聚落占地较多(498m2);乡村聚落实际占地比一般统计数字大47.8%,同时聚落用地数量在不断增大,并向条件好的地方迁移. 展开更多

关键词 用地 乡村聚落 陕北黄土丘陵沟壑区 地区 院落 规模 人口密度 分布 平原 数量

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陕北统万城地区历史自然景观及毛乌素沙漠迁移速率 被引量：13

9

作者 孙同兴 王宇飞 +2 位作者 侯甬坚 杜乃秋 李承森 《古地理学报》 CAS CSCD 2004年第3期363-371,共9页

十六国时期夏国都城———统万城位于陕西省靖边县城北无定河北岸 ,今天的自然景观属于沙漠 ,仅存稀疏的次生灌丛和草本群落。但是 ,在约 16 0 0年以前 ,当地为温带干草原 ,在塬面或山丘上分布有侧柏林 ,沟谷、河岸边生长喜温湿的乔木 ... 十六国时期夏国都城———统万城位于陕西省靖边县城北无定河北岸 ,今天的自然景观属于沙漠 ,仅存稀疏的次生灌丛和草本群落。但是 ,在约 16 0 0年以前 ,当地为温带干草原 ,在塬面或山丘上分布有侧柏林 ,沟谷、河岸边生长喜温湿的乔木 ,河流、湖泊、沼泽中水生植物繁盛 ,在丘间低洼处或盐碱土上分布有灌木和草本植物。当时该地区的年平均温度为 7 8℃～ 9 3℃ ,最热月平均温度 2 3 0℃～ 2 4 9℃ ,最冷月平均温度- 12℃～ - 5 6℃ ,年较差 2 8 5℃～ 38 2℃ ,年降雨量 4 0 3 4～ 5 5 0 0mm ,最大月降雨量 83 8～ 12 3 9mm ,最小月降雨量为 4 4～ 12 2mm。当时的年平均温度比现在高出 0 2℃～ 0 7℃ ,年降雨量也高出 6 0～ 10 0mm。如此的历史景观今天已经向南迁移 ,侧柏林或森林草原退缩至延安以南。在此近 16 0 0年的时间里 ,毛乌素沙漠分布范围不断扩大 ,其南部边缘推进了约 2 0 0km ,推测沙漠扩展的速率达到平均 12 5m/a。 展开更多

关键词 历史自然景观 毛乌素沙漠 次生灌丛 草本群落 统万城地区

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陕北风沙滩地区采煤塌陷裂缝对包气带水分运移的影响:模型建立 被引量：19

10

作者 杨泽元 范立民 +4 位作者 许登科 郑志伟 石玉红 张艳娜 史晓琼 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期155-161,共7页

陕北风沙滩地区高强度采煤对包气带水分运移产生影响。在区域调查的基础上,以榆树湾煤矿20108工作面开切眼附近裂缝为野外原位监测点,采用野外原位监测与室内数值模拟相结合的方法,建立采煤塌陷裂缝对包气带水分运移影响的水热耦合数学... 陕北风沙滩地区高强度采煤对包气带水分运移产生影响。在区域调查的基础上,以榆树湾煤矿20108工作面开切眼附近裂缝为野外原位监测点,采用野外原位监测与室内数值模拟相结合的方法,建立采煤塌陷裂缝对包气带水分运移影响的水热耦合数学模型。利用野外原位监测数据对所建立的模型进行识别和验证,表明模型计算值与野外监测数据之间拟合较好,从而获取了相关的水热参数。利用此模型可定量回答裂缝对土壤水分运移的影响程度,揭示裂缝对土壤水分运移的影响机理,为陕北风沙滩地区保水采煤和生态恢复提供参考。 展开更多

关键词 采煤塌陷裂缝 包气带水分运移 野外原位监测 数值模拟 保水采煤 陕北风沙滩地区

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陕北煤矿区采动地裂缝对土壤微生物和酶活性的影响 被引量：15

11

作者 宋世杰 张玉玲 +2 位作者 王双明 杜麟 刘萌楠 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1630-1640,共11页

采动地裂缝作为黄河流域中游煤矿区重要的采动损害类型,影响土壤特性的规律和机理成为当前的研究热点。为了探究采动地裂缝对土壤微生物特性的影响,本试验以陕北煤矿区宽度为20~40 cm的采动地裂缝为研究对象,采集裂缝周围(水平距离60 c... 采动地裂缝作为黄河流域中游煤矿区重要的采动损害类型,影响土壤特性的规律和机理成为当前的研究热点。为了探究采动地裂缝对土壤微生物特性的影响,本试验以陕北煤矿区宽度为20~40 cm的采动地裂缝为研究对象,采集裂缝周围(水平距离60 cm以内、垂直深度60 cm以浅)土壤样品,分别采用绝对定量PCR方法和酶标仪法测定土壤细菌、放线菌、真菌的数量和蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶的活性,剖析土壤微生物和酶的空间变化特征,在此基础上结合土壤主要理化特性指标,解译采动地裂缝在小空间尺度上对土壤微生物和酶的影响规律。结果表明:①采动地裂缝对土壤微生物和酶活性的负效应主要表现为水平差异特征,且随着水平距离的增加而明显减弱,当水平距离分别超过75,79,91,72,82,89,96 cm时,采动地裂缝对土壤细菌、放线菌、真菌、磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶的负影响基本消失,土壤微生物特性的损害主要集中在水平距离1 m以内,可作为陕北煤炭开采损害区土壤微生物精准修复的靶向区域;②采动地裂缝周围土壤中有机质、铵态氮、有效磷、有效钾、黏粒、含水率、pH的平均降幅依次为9.51%~28.46%,24.31%~29.31%,12.61%~19.86%,4.11%~6.51%,4.93%~6.46%,2.36%~4.26%,1.98%~3.14%,而土壤有机质、黏粒、铵态氮、有效磷等指标与土壤微生物数量、酶活性在小空间尺度上都存在高度的一致性,相关系数分别超过0.8和0.6,均达到极显著正相关水平(P<0.01),土壤有机质质量分数也应作为陕北煤矿区采动地裂缝影响土壤微生物和酶活性的重要指示性因素。越靠近采动地裂缝,土壤微生物和养分特性的自我恢复潜力越小,修复时应着重考虑人工方式,反之应着重考虑自然方式。 展开更多

关键词 采动地裂缝 土壤微生物 土壤酶活性 陕北煤矿区 精准修复

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基于多源遥感的土地利用动态监测图像分类方法研究——以陕北黄土丘陵沟壑区为例 被引量：8

12

作者 刘咏梅 李锐 杨勤科 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2006年第6期63-66,共4页

在陕北黄土丘陵沟壑区的土地利用动态监测中,采用一种遥感影像和单纯的监督分类方法,难以获得高精度的土地利用数据。为解决此问题,以陕北无定河流域为研究区,以主成分变换的方法对多源遥感影像(TM多光谱数据和SPOT全色波段数据)进行融... 在陕北黄土丘陵沟壑区的土地利用动态监测中,采用一种遥感影像和单纯的监督分类方法,难以获得高精度的土地利用数据。为解决此问题,以陕北无定河流域为研究区,以主成分变换的方法对多源遥感影像(TM多光谱数据和SPOT全色波段数据)进行融合处理;同时在分类中采用监督分类与非监督分类相结合的混合分类法,改进训练样本选取方法。先以非监督分类获得初始训练样本,在对样本进行删除、增补、合并等调整的基础上,再进行监督分类,这2种方法的结合使用,使土地利用信息自动提取的精度明显提高。与仅以TM影像为信息源,采用单纯监督分类法的分类结果对比可知,土地利用各类别的提取精度都有不同程度的提高,分类总精度从82.0%提高到89.2%;水体、水田和城镇用地等面积较小类别的精度提高了10%以上;坡耕地与林草地的混分现象明显减少,精度均提高了5%以上,取得了良好的分类效果。研究结果为陕北黄土丘陵沟壑区土地利用变化的动态监测,提供了重要的技术支持和借鉴。 展开更多

关键词 影像融合 土地利用 分类 陕北黄土丘陵沟壑区

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陕北采煤沉陷区黄土坡面形变与土壤侵蚀效应 被引量：6

13

作者 宋世杰 冯泽煦 +2 位作者 孙涛 郑贝贝 魏江波 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2023年第2期301-311,共11页

为研究采煤沉陷区黄土坡面变形规律及水土流失情况,以陕北黄土采煤沉陷区地质条件为基础,地表黄土坡面4种典型自然坡形(直线坡、凹形坡、凸形坡、复合坡)和5种典型自然坡度(5°,15°,25°,35°,45°)为考察变量,采... 为研究采煤沉陷区黄土坡面变形规律及水土流失情况,以陕北黄土采煤沉陷区地质条件为基础,地表黄土坡面4种典型自然坡形(直线坡、凹形坡、凸形坡、复合坡)和5种典型自然坡度(5°,15°,25°,35°,45°)为考察变量,采用有限差分数值模拟法,构建20个数值模型,模拟分析了在既定采矿条件下,采煤沉陷对地表黄土坡面形态的影响规律,基于数值模拟结果采用美国通用土壤流失方程计算坡面土壤侵蚀模数并分析其变化规律。结果表明:任意自然坡形和坡度下,采煤沉陷均会导致黄土坡面坡度增大,增幅为12.60%~3.57%,自然坡度为15°~35°时,凹形坡坡度增幅最明显;任意自然坡形和坡度下,采煤沉陷均会导致黄土自然坡面坡长减小,降幅为3.92%~12.11%,自然坡度为5°~35°时,凹形坡坡长降幅最明显;任意自然坡形和坡度下,采煤沉陷均会导致黄土坡面土壤侵蚀模数增大,增幅为2.70%~12.64%;自然坡度小于15°和等于35°的凸形坡、介于15°~25°的凹形坡土壤侵蚀模数对采煤沉陷最敏感。研究成果可为陕北采煤沉陷区水土流失防治提供科学指导。 展开更多

关键词 陕北煤矿区 黄土坡面形态 采煤沉陷 数值模拟 土壤侵蚀

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陕北煤矿区地表水环境评价与水矿捆绑模式研究 被引量：3

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作者 王腾 延军平 +2 位作者 刘新颜 胡娜娜 方兰 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2013年第2期209-212,217,共5页

为解决陕北煤矿区的经济发展与水环境关系问题,更好地保护矿区生态和环境。通过对陕北主要煤矿区地表水环境的实际监测和对历年水文数据分析,依据国家《地表水环境质量标准(GB3838—2002)》和内梅罗水质指数法进行了地表水环境安全评价... 为解决陕北煤矿区的经济发展与水环境关系问题,更好地保护矿区生态和环境。通过对陕北主要煤矿区地表水环境的实际监测和对历年水文数据分析,依据国家《地表水环境质量标准(GB3838—2002)》和内梅罗水质指数法进行了地表水环境安全评价。结果表明:(1)陕北煤矿区的窟野河、窟野河人工湖、秃尾河、榆溪河、中营盘水库和红碱淖的水均为Ⅴ类水质;(2)陕北煤矿区地表水量呈减少趋势,尤其是煤炭工业发展以来地表水量减少速度加快。针对陕北煤矿区的水环境问题,提出了能解决经济发展与水环境关系的"水矿捆绑"发展模式,介绍了其具体实施流程,并对该模式的优势及不足之处进行了评价。 展开更多

关键词 水环境评价 水矿捆绑 陕北矿区

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陕北半干旱区土地资源利用与修复的研究 被引量：4

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作者 周志宇 张洪荣 +1 位作者 付华 王钦 《草业学报》 CSCD 1999年第1期21-26,共6页

长城沿线风沙地是由种植农作物和饲养家畜结合在一起的农牧业生产系统。在进行生产的过程中，常因生产系统的紊乱而导致土地生产力下降和生态环境恶化。为了探讨这一地区土地资源的合理配制，组建有序的生产结构，达到土地持续利用的目... 长城沿线风沙地是由种植农作物和饲养家畜结合在一起的农牧业生产系统。在进行生产的过程中，常因生产系统的紊乱而导致土地生产力下降和生态环境恶化。为了探讨这一地区土地资源的合理配制，组建有序的生产结构，达到土地持续利用的目的，于１９９０～１９９４ 年在陕西靖边长城沿线选择１１０．６ ｈｍ ２ 的风沙地，设置了４个区进行了专门的研究。结果表明，在作物和牲畜两者结合在一起的农业生产系统中，当牧业收入占种植业和饲养业总收入５０％ 左右时，其经济效益最高，可使总收入增加４１．９８％ ，土壤有机质增加３０％ 以上。 展开更多

关键词 陕北 半干旱区 土地利用 农作物

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陕北不同地貌类型区采煤沉陷对土壤微生物和酶活性的影响 被引量：7

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作者 宋世杰 王艺 +3 位作者 彭芮思 张玉玲 唐利君 程霞 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期110-124,共15页

深刻认识采煤沉陷的衍生生态损害效应已经成为当前修复西部煤矿区生态环境采动损害的关键基础科学问题和研究热点。掌握不同地貌类型单元采煤沉陷对土壤微生物和酶活性的影响规律有利于西部采煤沉陷区的生态环境保护与修复。以陕北煤矿... 深刻认识采煤沉陷的衍生生态损害效应已经成为当前修复西部煤矿区生态环境采动损害的关键基础科学问题和研究热点。掌握不同地貌类型单元采煤沉陷对土壤微生物和酶活性的影响规律有利于西部采煤沉陷区的生态环境保护与修复。以陕北煤矿区榆树湾井田(风沙地貌)、柠条塔井田北翼(黄土地貌)的典型沉陷坡面土壤为研究对象,分别采集不同坡面部位(垂直深度为0~60 cm)的土壤样品,分别采用绝对定量PCR方法和酶标仪法测定土壤细菌、放线菌、真菌的数量和蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶的活性,细致分析土壤微生物数量和酶活性在沉陷坡面上的空间变化特征,综合土壤主要理化特性,揭示不同地貌类型下采煤沉陷对土壤微生物和酶活性的影响规律。结果表明:(1)风沙地貌类型单元和黄土地貌类型单元的采煤沉陷都会导致沉陷坡面土壤微生物数量和酶活性显著降低,土壤微生物数量的降幅分别达到8.27%~42.39%和11.53%~45.95%,土壤酶活性的降幅分别达到6.52%~39.83%和9.09%~42.42%;随坡面部位由坡顶到坡中再到坡脚的转换,该效应对于土壤3种微生物和4种酶呈现出不同的变化特征;(2)黄土地貌类型单元的采煤沉陷对“坡中部位的0~10 cm土层+各类土壤微生物数量和酶活性”的降低效应最为显著,风沙地貌单元的采煤沉陷对“坡中部位的0~10 cm土层+土壤放线菌数量及蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性”“坡中部位的10~20 cm土层+土壤细菌、真菌数量”“坡中部位的20~40 cm土层+土壤过氧化氢酶活性”的降低效应最为显著,其可作为陕北采煤沉陷区坡面土壤微生物修复的靶向区域;(3)无论在风沙地貌类型单元还是黄土地貌类型单元,土壤真菌数量和脲酶活性对采煤沉陷最为敏感,其降幅分别达到23.28%~45.95%和22.78%~42.42%,二者可作为分析陕北矿区采煤沉陷损害土壤微生物特性的标志物;(4)无论在风沙沉陷坡面和黄土沉陷坡面,土壤中速效磷、有机质含量与土壤微生物和酶活性的相关系数最高,分别超过0.8和0.7,可作为采煤沉陷影响土壤微生物特性的关键指示性因素。 展开更多

关键词 陕北矿区 采煤沉陷 地貌类型单元 土壤微生物数量 土壤酶活性

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基于RS和GIS的陕北黄土高原退耕还林区土壤侵蚀定量评价 被引量：12

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作者 王娟 卓静 《水土保持通报》 CSCD 2015年第1期220-223,229,I0002,共6页

[目的]分析陕北黄土高原退耕还林区2000,2007和2012年土壤侵蚀量时空变化特征,为该地区开展退耕还林(还草)工程提供参考。[方法]在GIS和RS的技术支持下,以陕北黄土高原退耕还林区为研究区域,应用美国通用土壤流失预报方程(RUSLE模型)为... [目的]分析陕北黄土高原退耕还林区2000,2007和2012年土壤侵蚀量时空变化特征,为该地区开展退耕还林(还草)工程提供参考。[方法]在GIS和RS的技术支持下,以陕北黄土高原退耕还林区为研究区域,应用美国通用土壤流失预报方程(RUSLE模型)为评价模型,利用ArcGIS 9.2的栅格数据空间分析功能,对研究区域2000,2007和2012年土壤侵蚀强度进行了估算,在此基础上分析了其时空变化特征。[结果]陕北黄土高原退耕还林区2000—2012年土壤侵蚀量呈下降趋势,2012年较2000年下降了1 162t/(km2·a);以子长县为例,2000年土壤侵蚀模数在2 500t/(km2·a)以下的面积仅占区域总面积的0.1%,2012年上升为55.2%;2000年研究区主要土壤侵蚀强度为中度侵蚀,2012年为轻度侵蚀,变化剧烈的区域主要集中在黄土高原丘陵沟壑区的子长、安塞、志丹等县。[结论]植被覆盖因子是影响区域内土壤侵蚀的最主要因素,由此可见大力开展退耕还林(还草)工程可以有效抑制区域内土壤侵蚀状况。 展开更多

关键词 陕北 黄土高原 退耕还林区 土壤侵蚀 定量分析

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陕北黄土沟壑区采煤沉陷对黄土坡面形态的影响及土壤侵蚀效应 被引量：8

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作者 宋世杰 孙涛 +3 位作者 郑贝贝 牛瑞琳 阮豪 成星 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期422-435,共14页

如何破解煤炭开采与水土保持之间的矛盾是实现黄河中游生态环境保护与高质量发展的关键科学问题。以陕北黄土沟壑采煤沉陷区为研究对象,针对主采煤层典型地质赋存特征,以地下采厚(9、7、5 m)、地表黄土自然坡面坡形(直线坡、凹形坡、凸... 如何破解煤炭开采与水土保持之间的矛盾是实现黄河中游生态环境保护与高质量发展的关键科学问题。以陕北黄土沟壑采煤沉陷区为研究对象,针对主采煤层典型地质赋存特征,以地下采厚(9、7、5 m)、地表黄土自然坡面坡形(直线坡、凹形坡、凸形坡、复合坡)及坡度(5°、15°、25°、35°、45°)为变量,共构建了60个数值模型,基于FLAC3D数值模拟软件,研究了黄土自然坡面形态及采厚耦合作用下坡面形态演变过程与规律,基于中国水土流失方程(CSLE模型)和经验模型,计算与分析了沉陷坡面土壤侵蚀效应。研究结果表明:(1)采煤沉陷会导致地表黄土坡面的坡度增大,且采厚越大,坡度增幅越大,大采厚对采煤沉陷导致地表黄土坡面坡度的增大会产生明显的放大效应。凹形坡普遍对沉陷坡面坡度的影响显著,特别是在“采厚5 m、自然坡度>5°”“采厚7 m、任意自然坡度”“采厚9 m、自然坡度≤35°”条件下。无论在何种采厚及自然坡形情况下,≤5°的自然坡度对沉陷坡面坡度增幅的影响均最大。(2)采煤沉陷会导致“年侵蚀降雨”尺度下地表黄土坡面的土壤侵蚀模数M_(1)增大,且采厚越大,M1增幅越大;当采厚从5 m增大到9 m时,M_(1)增幅增大了1倍左右;4种坡形中凹形坡对沉陷坡面M1的增幅影响最大;≤15°自然坡度对沉陷坡面的M1增幅影响较大,在“采厚9 m,凹形坡”条件下超过了20%。(3)采煤沉陷会导致“典型场次侵蚀降雨”尺度下地表黄土坡面的土壤侵蚀模数M_(2)增大,且采厚越大,M_(2)增幅越大;当采厚从5 m增大到9 m时,M2增幅增大了1倍左右;4种坡形中凹形坡对沉陷坡面M2的增幅影响最大;≤15°自然坡度对沉陷坡面的M2增幅影响较大,在“采厚9 m,凹形坡”条件下超过了17%。该结果可为陕北矿区乃至黄河流域中游的水土流失精准防控与高质量发展提供科学依据。 展开更多

关键词 陕北黄土沟壑区 采煤沉陷 地表形态 土壤侵蚀 坡形 坡度

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定靖中部地区地下水质量与分布特征分析 被引量：4

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作者 唐欢 康卫东 +1 位作者 王润兰 皮锴鸿 《水资源保护》 CAS CSCD 2016年第6期57-61,共5页

以2013年在陕北定靖中部地区采集的62组地下水水样的全分析测试结果为数据基础,分别用单指标评价法、内梅罗指数评价法、层级阶梯评价法和模糊综合评价法对地下水进行质量评价,并对评价结果进行综合加权平均,以期得到更加可靠的质量评... 以2013年在陕北定靖中部地区采集的62组地下水水样的全分析测试结果为数据基础,分别用单指标评价法、内梅罗指数评价法、层级阶梯评价法和模糊综合评价法对地下水进行质量评价,并对评价结果进行综合加权平均,以期得到更加可靠的质量评价结果,旨在为该地区地下水资源的合理开发利用与保护提供依据。评价结果显示,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类水所占比例分别为3.23%、11.29%、9.68%、24.19%、51.61%,约75%的地下水不适合直接饮用;该区地下水质量较差。水质整体分布规律为:东北部沙漠—平原地区水质较好,西南部黄土丘陵地区水质差;在局部,油气井开采较密集和芦河周围地区水质较差,说明原生环境和人类活动是造成该区地下水质量差的两个主要原因。 展开更多

关键词 地下水质量评价 综合权重评价法 分布特征分析 定靖中部地区 陕北

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陕北煤矿区不同形态的采动地裂缝对土壤可蚀性的影响 被引量：4

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作者 宋世杰 孙涛 +2 位作者 杜麟 冯泽煦 郑贝贝 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期691-703,共13页

黄河流域中游作为国家水土流失重点预防和治理区,解决其煤炭开采与水土保持间的矛盾对于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采动地裂缝发育区内“平开式”、“台阶式”、“组合式”3种典型形态的采动地裂... 黄河流域中游作为国家水土流失重点预防和治理区,解决其煤炭开采与水土保持间的矛盾对于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采动地裂缝发育区内“平开式”、“台阶式”、“组合式”3种典型形态的采动地裂缝及其周边土壤(水平距离100 cm以内、垂直深度20 cm以浅)为研究对象,测定了土壤机械组成和有机质含量,基于EPIC模型计算了土壤可蚀性K值,分析了不同形态采动地裂缝影响下土壤机械组成和有机质质量分数的空间变化特征,解译了不同形态采动地裂缝在小空间尺度下的水土流失效应。结果表明:①“平开式”、“台阶式”、“组合式”3种形态的采动地裂缝均会导致其周围土壤黏粒质量分数、有机质质量分数明显下降和土壤可蚀性K值明显增大,土壤黏粒质量分数的平均降幅依次为21.50%、43.93%、58.70%(p<0.05),土壤有机质质量分数的平均降幅依次为45.72%、61.79%、78.66%(p<0.05),土壤可蚀性K值的平均增幅依次为12.49%、17.82%、32.35%(p<0.05),且均以水平负效应为主;②在相同水平距离及垂直深度下,“组合式”裂缝降低周围土壤黏粒质量分数、有机质质量分数和提升土壤可蚀性K值的能力显著高于“平开式”和“台阶式”,排序均为“组合式”>“台阶式”>“平开式”;③基于指数函数分别建立了3种形态采动地裂缝影响周围土壤可蚀性K值的作用范围预测模型,发现不同形态采动地裂缝提升周围土壤可蚀性的作用范围基本在155 cm以内,再结合差异显著性对比分析,明确了“平开式”、“台阶式”、“组合式”采动地裂缝提升周围土壤可蚀性的关键作用范围依次为40、60、100 cm以内,其可作为陕北矿区采动地裂缝小空间尺度下水土流失效应的精准防控靶区。 展开更多

关键词 陕北煤矿区 采动地裂缝 不同形态 土壤可蚀性

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