采煤沉陷区土壤水分时空变化特征与驱动因子探测——以黄土高原大佛寺煤矿为例

摘要

为研究西部矿区采煤沉陷对土壤水分的影响规律，以大佛寺矿区连续2年的土壤水分监测数据为研究对象，综合运用统计分析、经验正交函数分析(EOF)、Mann-Kendall趋势检验法和地理探测器，对比分析土壤水分在采煤沉陷区与非开采区的时空变化特征及其对气候的响应机制。结果表明：采煤沉陷区土壤水分呈“低均值-高变异”特征，平均土壤水分较非开采区低18.95%,变异系数高39.3%。虽然其在观测期内呈现上升趋势，但整体水平依然显著低于非开采区。EOF1和EOF2模态解释了土壤水分77.12%的时空变异，非开采区土壤水分主要受整体气候因素主导调节，而采煤沉陷区对气候因素的调节响应减弱，导致沉陷后土壤水分的空间分异性更为显著，EOF时间系数变化与气候和季节密切相关，表明土壤水分的非均匀变化受气候与季节调控；非开采区水分动态符合自然气候驱动模式，而采煤沉陷区的主导气象驱动因子发生转变。研究结果揭示了黄土高原采煤沉陷区土壤水分的时空变化与气象驱动因子分异规律，为矿区生态修复提供了理论和技术支撑。

关键词

西部矿区 / 土壤水分 / 开采沉陷 / 空间异质性 / 驱动机制