煤矿区土壤物理水分空间异质性及多重分形特征研究

论文摘要

长期以来,我国由于煤炭过度开采而引发的地面塌陷、地下水位下降、土壤性质恶化等问题已经对矿区生态系统造成不良影响,严重威胁了当地人民的正常生活。本文以焦作市小马村煤矿为例,在煤矿塌陷区与非塌陷区选择试验样地,开展采煤塌陷对矿区土壤物理水分特性的影响研究。采用经典统计分析法对土壤深度（0-50cm）的土壤物理水分特性进行分析;运用地统计学分析方法和多重分形分析方法对土壤物理水分特性的空间异质性进行全面剖析,得出以下结论:（1）在塌陷区内,土壤的粒径组成以粉粒为主;随着深度的增加,土壤容重和田间持水量含量增大,土壤含水量、饱和导水率和孔隙度含量减小;土壤含水量,孔隙度以及容重的多重分形特征减弱,土壤饱和导水率多重分形特征先增强后减弱,田间持水量的空间差异程度增强。（2）在非塌陷区内,土壤的粒径组成以粉粒为主;随着深度的增加,土壤饱和导水率和孔隙度均值减小,土壤含水量、土壤容重和田间持水量的均值增大;土壤含水量,孔隙度以及容重的多重分形特征逐渐不明显,空间差异性变弱,饱和导水率逐渐不明显,田间持水量的空间差异性增强。（3）塌陷区的粗砂、中砂、细砂含量、土壤饱和导水率和孔隙度均大于非塌陷区,塌陷区粉粒含量、含水量、容重以及田间持水量均小于非塌陷区;非塌陷区的土壤含水量、田间持水量以及土壤容重均属于高值区,饱和导水率和孔隙度的高值区位于塌陷区;塌陷区含水量、饱和导水率、田间持水量、孔隙度以及土壤容重的多重分形特征均大于非塌陷区。（4）季节差异分析表明,塌陷区内土壤含水量、土壤容重和田间持水量在夏季时为最大值,土壤饱和导水率和孔隙度在春季时为最大值;在整个研究区域,含水量和孔隙度在夏季时的总变异程度最大,饱和导水率在冬季时的总变异程度最大,土壤容重和田间持水量在春季时的总变异程度最大;在塌陷区内,夏季时土壤含水量、孔隙度和容重的多重分形特征更明显,冬季时土壤饱和导水率的多重分形特征最明显,土壤田间持水量在春季时的多重分形特征更明显。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究目的与意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 采煤塌陷对土壤物理水分特性影响的研究现状
•     1.2.2 地统计学在土壤学中的研究进展
•     1.2.3 多重分形分析在土壤学中的研究进展
•   1.3 研究内容和技术路线
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 技术路线
• 2 研究区概况与研究方法
•   2.1 研究区概况
•     2.1.1 地理位置
•     2.1.2 地质与地貌
•     2.1.3 气候条件
•     2.1.4 水文地质条件
•     2.1.5 采煤塌陷区状况
•   2.2 样品采集与测定
•     2.2.1 野外试验布设
•     2.2.2 室内样品测量
•   2.3 研究方法
•     2.3.1 描述性统计分析
•     2.3.2 地统计分析
•     2.3.3 多重分形分析
• 3 采煤塌陷对土壤物理水分特性描述性分析
•   3.1 塌陷区土壤物理水分特性描述性分析
•     3.1.1 土壤机械组成
•     3.1.2 土壤含水量
•     3.1.3 土壤饱和导水率
•     3.1.4 土壤容重
•     3.1.5 土壤孔隙度
•     3.1.6 田间持水量
•   3.2 非塌陷区土壤物理水分特性描述性分析
•     3.2.1 土壤颗粒级配
•     3.2.2 土壤含水量
•     3.2.3 土壤饱和导水率
•     3.2.4 土壤容重
•     3.2.5 土壤孔隙度
•     3.2.6 土壤田间持水量
•   3.3 土壤物理水分特性影响因素分析
•     3.3.1 塌陷区对于土壤物理水分特性的影响
•     3.3.2 季节对于土壤物理水分特性的影响
•   3.4 小结
• 4 土壤物理水分特性空间结构分析
•   4.1 土壤物理水分特性的空间结构分析
•     4.1.1 研究区土壤含水量的空间结构分析
•     4.1.2 研究区对土壤饱和导水率的空间结构分析
•     4.1.3 研究区对土壤容重的空间结构分析
•     4.1.4 研究区对土壤孔隙度的空间结构分析
•     4.1.5 研究区对土壤田间持水量的空间结构分析
•   4.2 不同季节的土壤物理水分特性空间结构分析
•     4.2.1 含水量
•     4.2.2 饱和导水率
•     4.2.3 容重
•     4.2.4 孔隙度
•     4.2.5 田间持水量
•   4.3 小结
• 5 土壤物理水分特性的多重分形分析
•   5.1 塌陷区土壤物理水分特性的多重分形分析
•     5.1.1 土壤含水量
•     5.1.2 土壤饱和导水率
•     5.1.3 土壤容重
•     5.1.4 土壤孔隙度
•     5.1.5 土壤田间持水量
•   5.2 非塌陷区土壤物理水分特性的多重分形分析
•     5.2.1 土壤含水量
•     5.2.2 土壤饱和导水率
•     5.2.3 土壤容重
•     5.2.4 土壤孔隙度
•     5.2.5 土壤田间持水量
•   5.3 土壤物理水分特性影响因素分析
•     5.3.1 塌陷区对于土壤物理水分特性的影响
•     5.3.2 不同季节对于土壤物理水分特性的影响
•   5.4 小结
• 6 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 马志华

导师: 郭巧玲

关键词: 采煤塌陷区,土壤物理水分特性,空间异质性,地统计学分析法,多重分形分析法

来源: 河南理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,矿业工程

单位: 河南理工大学

分类号: P618.11

DOI: 10.27116/d.cnki.gjzgc.2019.000035

总页数: 120

文件大小: 5253K

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