不同降雨历时下采煤塌陷区土壤优先流特征

摘要

[目的]为研究采煤塌陷区裂缝引发的优先流特征，为科学合理地开展矿区水资源管理及生态治理实践工作提供支撑。[方法]在神府-东胜煤田采煤塌陷区选取3条同一宽度(3 cm)的裂缝，开展相同降雨强度、不同降雨历时的染色示踪试验。采用Adobe Photoshop 2020、Image Pro Plus 6.0、SketchUp Pro 2019、Auto CAD 2019等处理软件，分析不同降雨历时下的裂缝优先流特征。[结果]1)神府-东胜采煤塌陷区优先流发生区域的土壤水分体积分数、孔隙度、饱和导水率大于非优先流区域，体积质量和田间持水量小于非优先流区域；2)降雨历时分别为10、20、30 min时，相应的基质流深度分别为5、8、10 cm;优先流发育深度分别为26.4、47.7、44.3 cm。降雨历时越长，基质流和优先流发育越深；3)各试验点染色面积比均随着土层深度增加呈减小趋势，形态上表现为S形状。当降雨历时较短时，染色面积比随着土层深度变化的幅度较小；当降雨历时较长时，染色面积比曲线波动增大。4)总体上，随着土层深度增加，宽染色路径的数量在减少，细小染色路径数量增加，染色路径总数呈先增加后减小趋势。且降雨历时越长，相同深度处土壤染色路径越宽，宽路径数量越多。[结论]研究成果可为煤炭矿区土地复垦和生态治理提供科学依据。

关键词

采煤塌陷区 / 染色示踪 / 不同降雨历时 / 优先流 / 神府-东胜煤田