陕北矿区采煤塌陷对风蚀的影响研究

In order to study the influence of coal mining subsidence on the desertification, this subject taking the existing research results as the basis, field investigations, site observation and laboratory analysis methods were used. This subject studied the effects of strike, width and structure of typical fractures caused by mining subsidence on soil wind erosion were systematically researched in northern Shaanxi mining and sandy areas, and the dynamics of subsidence fractures, which may impact soil wind erosion, were analyzed on the multi-time scale. We try to determine the extent and range of the influence of fissure groove on soil erosion, and compare the collapse of the underlying surface and the control (non- subsidence) of the air flow trajectory in different locations. Finally, we calculated the relationship between surface damage degree and wind velocity, sediment load and wind erosion / eolian deposit. The innovation point of this project is to search for coal mining subsidence crack semi-arid sandy soil wind erosion process and the influence of the relational model building, expanding the research scope and application of soil wind erosion object. This study provided theoretical basis for the vegetation restoration of micro topography of coalmine subsided water area for the semi-arid sandy.

针对陕北矿区风沙区采煤塌陷引起新的荒漠化问题，本课题以已有的研究成果为基础，采取野外调查、定点观测和室内分析相结合的方法，系统的研究陕北矿区风沙区采煤塌陷产生的典型裂隙沟走向、宽度及错落对土壤风蚀影响的发生发展规律，解析多时间尺度下塌陷裂隙沟的动态变化对土壤风蚀的促进作用与过程，探求典型位置的裂隙沟对周围土壤水分时空影响变异特征，确定裂隙沟对土壤风蚀的影响程度和范围，并对比分析不同位置的塌陷裂隙下垫面与对照（非塌陷）的气流运行轨迹，量化典型位置的地表破损程度与风速、输沙量和风蚀/风积量的关系。本项目的创新点是探求半干旱风沙区采煤塌陷裂隙对土壤风蚀的影响过程与关系模型的构建，拓展了土壤风蚀的研究范围与应用对象，为半干旱风沙区采煤塌陷区的微地形的植被恢复提供理论依据，具有现实的科学意义。

针对陕北矿区风沙区采煤塌陷引起新的荒漠化问题，本课题以已有的研究成果为基础，对标对表计划任务书，采取野外定点观测、无人机三维扫描、风洞实验和室内分析相结合的方法，系统了研究了陕北矿区风沙区采煤塌陷典型裂隙沟走向、宽度及错落对地表颗粒组成、土壤水分和植被群落的动态变化特征，以及塌陷裂隙沟的动态变化对土壤风蚀的促进作用与过程引发的生态问题。结果表明: 塌陷区边缘形成的裂隙沟宽度、密度最小，塌陷中部次之，塌陷盆地最大，而裂隙错落和地表破损变化则反之，据研究塌陷边缘干沙层平均厚度达14cm以上，比对照增大了4-6cm，而塌陷中部和塌陷盆地变化在11cm左右，比非塌陷增加了1-4cm，塌陷边缘风蚀率高达83.34%，塌陷中部次之52.06%，而塌陷盆地风积率为51.84%。非塌陷区(对照)沙丘，地表颗粒组成以细砂和极细砂为主，占整个组成的63.76%，而采煤塌陷1-2年后，颗粒组成以粗砂和中砂为主，占整个组成的65%以上，呈现粗化现象，潜在可风蚀性程度加强;形成的塌陷裂缝和地表破损，增加了土壤蒸发面，导致土壤水分降低，和对照相比，地表层(0-20cm)范围内的土壤水分流失量最大，达151%，中间层(30-70cm)流失139%，深层(70cm以下)流失101%，整个沙丘典型位置的累积土壤水分流失量达392%，纵横向各层次土壤水分离散程度大大提高，增强了土壤水分的空间变异，直接加剧了沙质土壤的旱化。综上所述，采煤塌陷引起的塌陷裂缝、地表破损、地表颗粒粗化以及土壤水分的流失等因素，促使植被大量死亡，植被的死亡率加大又直接反作用于塌陷地表，在风的作用下引发严重风蚀。.通过4年研究，野外采集数据30000多条。在《水土保持学报》和《干旱区资源与环境》《Asian Agriculture Research》发表论文4篇，获得授权发明专利1项，实用新型专利1项，拓展了土壤风蚀的研究范围与应用对象，为半干旱风沙区采煤塌陷区的微地形的植被恢复提供理论依据，具有现实的科学意义。