干旱矿区煤炭开采对土壤水分布的扰动规律研究

以土壤水作为干旱矿区的关键环境要素,整合遥感信息与探地雷达技术,研究地下煤炭开采对干旱区包气带土壤水空间分布的影响规律，具体包括：（1）综合遥感光谱信息与地形、水文等非光谱信息，建立具有较高空间分辨率、多信息源的土壤水监测模型，研究采矿对浅层土壤水分布的影响规律；（2）采用探地雷达技术监测干旱矿区深部包气带土壤水分布，结合开采沉陷预计理论，分析由塌陷引起的土体拉伸、压缩变形对采动区包气带土壤水横向、纵向分布的扰动规律；（3）根据包气带土壤水纵向分布的监测结果，探讨浅层土壤水与深层土壤水的水力联系，以及不同潜水埋深情况下，塌陷对浅层土壤水的破坏差异及其诱发机制。项目意义：深入研究当前干旱地区地下煤炭开采对土壤水分布的扰动规律，为指导矿区保水开采、减轻采矿负面影响以及植被建设提供科学依据。同时，本项目监测浅层、深层包气带土壤水所采用的技术方法具有重要的推广应用价值。

深入研究当前干旱地区地下煤炭开采对土壤水分布的扰动规律，为指导矿区保水开采、减轻采矿负面影响以及植被建设提供科学依据。同时，监测浅层、深层包气带土壤水所采用的技术方法具有重要的推广应用价值。本研究以土壤水作为干旱矿区的关键环境要素,建立了土壤水的多源遥感信息模型与土壤水分布探地雷达监测技术,研究了地下煤炭开采对干旱区包气带土壤水空间分布的影响规律，取得了预期的研究成果。主要成果包括：（1）基于热传导理论建立了土壤日温差模型，实现了基于表观热惯量法与TM/ETM+、MODIS影像相结合的土壤水高分辨率反演，监测分辨率可提高1－2个数量级。（2）综合高分辨率微波雷达、光学遥感数据、地形湿度指数等，建立了适用于小尺度的多源遥感数据融合的土壤水监测技术。（3）设计并研发了土壤水GPR定量探测的多功能实验装置，实验发现探地雷达的幅度受到含水量变化的影响显著，含水量越大，雷达幅度越小；相邻层位土壤含水量的差值与其分界面处的反射系数存在显著地正线性关系。（4）采前采后土壤水分的变化趋势与土壤孔隙比的变化相似，中性区土壤水有增加趋势，由中性区向压缩区靠近时土壤水变化程度逐渐将低，外拉伸区土壤水减少的较为严重。（5）采矿对地下水的破坏引起的土壤水变化与地下水临界埋深、采前、采后地下水的变化情况以及地表变形特征区密切相关。（6）今后对开采沉陷对土壤物理参数的研究必须区分中性区、压缩区与拉伸区，否则将会得到错误或自相矛盾的结论。（7）本项目发表正式录用论文7篇（SCI 1篇，EI 3篇， 其他为核心期刊），出版专著1部，申请国家发明专利3项，获江苏省科技进步二等奖一项。