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《中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心)》 2011年
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神东煤田不同下垫面侵蚀产沙规律及水动力参数特征

王贞  
【摘要】:煤矿在开发建设中,对地表的破坏形成了数量巨大的人为扰动地面、非硬化路面、弃土弃渣堆积体等,是矿区水土流失的主要物质来源。神府东胜矿区生态环境脆弱,加之气候条件的影响,在煤炭开采过程中水土流失极其严重,是国家级水土流失的重点监督区。本文以神府东胜煤田开发建设中的原生地面、扰动地面、非硬化路面、弃土弃渣体为主要研究对象,采用野外人工模拟降雨实验方法,对不同下垫面类型的产流、产沙、水动力学参数特征以及弃渣体防护措施进行研究,为进一步揭示矿区水土流失规律,探求新增水土流失模型以及人为水土流失防治途径提供了科学依据,具有重要的科学意义和实际应用价值。主要得出以下结论: (1)不同下垫面的径流率随降雨时间的延长呈先增大后趋于稳定波动的趋势,弃土弃渣体的径流率会出现突然变大而后急剧减小的现象。不同下垫面的产流能力大小顺序为:非硬化路面弃土体沙多石少弃渣体沙少石多弃渣体原生地面扰动地面煤矸石。 (2)不同下垫面的径流含沙量和输沙速率均随着降雨强度的增大而增大,和降雨强度均呈幂函数相关。随着降雨时间的延长,原生地面、扰动地面、非硬化路面的含沙量在小坡度小雨强的情形下有逐渐增大的趋势,在大雨强大坡度条件下,呈先增大后减小的趋势。弃土弃渣体较为特殊,整体呈现减小趋势,在某个时间内会出现含沙量极大的现象,此时发生泥石流现象,致使水流的含水量极大,随后,含沙量急剧减小。不同下垫面的产沙能力大小顺序为:弃土体沙多石少弃渣体沙少石多弃渣体非硬化路面扰动地面原生地面煤矸石。 (3)不同下垫面在不同降雨强度和坡度条件下的流速、雷诺数、水深、水流剪切力、水流功率均随着降雨强度的增大而增大,有良好的相关性,大都呈线性或者幂函数关系。 (4)土壤剥蚀率主要和降雨强度、流速、水深、雷诺数、水流剪切力、水流功率的相关性显著,大都呈线性或者幂函数相关。弃土体和沙多石少弃渣体的土壤剥蚀率受流速的影响不大。 (5)植草和鱼鳞坑处理均有减少径流的作用。2种防护措施均可以对坡面起到有效的固定作用,从而防止泥石流现象的发生。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S157.1

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