新疆典型露天煤矿区土壤风蚀研究

The wind erosion study will be launched in the Zhundong coalfield because of the typical temperate continental arid climate and the enormous destructive to the ecological environment. Using multi-source remote sensing and GIS technology, combined with field observations of soil wind factors, the soil wind erosion estimation model will be established. The specific activity of 137Cs will be measured to calculate soil erosion modulus, and the multi-source remote sensing and GIS technology will be used to estimate the soil wind, while sand trap (with wind erosion flux sensor), the iron law, cylinder dust, sand ion monitoring system (WES) and other traditional methods will be applied to verify the accuracy of the two former method. We want to estimate the amount of soil erosion in arid desert regions, trying to find quantitative research methods to the similar region in Xinjiang，and to estimate the amount of additional erosion of surface mining, which is expected to provide scientific basis for Xinjiang opencast soil erosion research.

本项目以温带大陆性干旱气候区的新疆准东煤田为研究区,利用多源遥感与GIS技术，结合野外观测土壤风蚀因子，建立基于遥感的土壤风蚀估算模型；测定土壤中的铯-137活度并计算土壤侵蚀模数，结合遥感与GIS技术，估算准东煤田土壤风蚀量；同时，应用测钎法、集沙仪（配备风蚀通量传感器）、铁板法、降尘缸、风沙粒子监测系统（WES）等传统方法进行验证前两种方法的精度，以此估算干旱荒漠地区土壤风蚀量,探索定量研究新疆环境相似地区风蚀过程的方法；同时对准东煤田露天煤矿的开采活动新增土壤风蚀量进行估算，为新疆类似环境下露天煤矿水土流失治理提供科学依据。

本项目以温带大陆性干旱气候区的新疆准东煤田矿区为研究区，利用多源遥感与GIS技术，结合野外观测土壤风蚀因子，修正了基于多源遥感的大田推广模型、WEQ模型；测定土壤中的铯-137活度并计算土壤侵蚀模数，结合遥感与GIS技术，估算准东矿区土壤风蚀量；同时，应用测钎法、集沙仪、降尘缸、风沙粒子监测系统（WES）等传统方法监测了研究区的风沙流结构特征及风蚀量，并对修正的模型结果进行了验证。结果表明：准东地区土壤主要由细砂组成，粒径范围在0.046~0.158mm，利用粒度对比分析法得到准东地区2016年土壤风蚀量在1700~4160g/(m2•a)范围内，平均风蚀量为3219.36g/(m2•a)；风沙流结构特征研究结果表明：输沙率随高度变化均表现为负幂形式递减，风沙运移主要集中在近地表0-40cm，其输沙量占总量的73.7％～97.9％；风沙流组成以细砂（0.1-0.25ｍｍ）为主，中砂（0.25-0.5ｍｍ）次之，平均粒径集中在120-250μｍ之间。.137Cs示踪法计算的研究区裸地土壤侵蚀速率为-197.162～10962.100 t•hm-2a-1，草地为2993.423～4392.963 t•hm-2a-1，耕地为0.24～74935 t•hm-2a-1，固定沙地为2644.08～3538.01 t•km-2a-1，半固定沙地为3644.22～3855.57 t•km-2a-1，盐碱地为1871.13t•km-2a-1；WEQ模型计算的研究区平均侵蚀模数4470.64t•km-2•a-1；由WEQ模型与137Cs示踪法对比分析可知，两者的平均相对误差为7.78%，证明该模型在研究区具有很好的适用性；.大田推广模型计算表明：不同土地利用类型土壤风蚀模数存在显著差异，土壤风蚀模数呈现未利用地＞林草地＞耕地。研究区平均风蚀模数4571.43 t•km-2•a-1。应用测钎法对大田推广模型进行验证，二者平均误差在15.97%，说明模型精度达84.03%，基本能反映该研究区的土壤风蚀特点，具有很好的适用性，证明该模型可以满足对区域土壤风蚀监测的需求。.上述研究结果可为研究新疆偏远地区的风蚀过程提供方法借鉴；同时可以利用此方法对准东煤田露天煤矿的开采活动的新增土壤风蚀量进行估算，为新疆类似环境下露天煤矿水土流失治理提供科学依据。