暴雨作用下排土场平台-边坡系统土壤侵蚀过程模拟研究

文献类型： 中文期刊

第一作者： 吕刚

作者： 吕刚;李叶鑫;宁宝宽;魏忠平;王道涵

作者机构：

关键词： 土壤侵蚀;平台-边坡系统;排土场;极端降雨;土体裂缝

期刊名称： 煤炭学报

ISSN： 0253-9993

年卷期： 2021 年 05 期

页码： 1463-1476

收录情况： EI ; 北大核心 ; CSCD

摘要： 煤炭开采过程中会形成平台岩土紧实、边坡高陡松散的排土场,是露天煤矿土壤侵蚀最为严重的区域。排土场紧实平台的汇流作用是坡面径流侵蚀的主要动力,平台前缘出现的土体裂缝更是为地表径流涌入排土场提供优先路径,极大程度地增加排土场崩塌、滑坡、泥石流等水土流失灾害发生的可能性。研究降雨和微地形对排土场平台-边坡系统土壤侵蚀的作用机制可为露天煤矿排土场水土流失防治提供科学依据。以内蒙古胜利东二号露天煤矿南排土场为研究对象,利用相似模拟原理和土体裂缝等效模型建立排土场平台-边坡室内模型,采用人工模拟降雨试验研究不同降雨强度(90,120,150 mm/h)和土体裂缝深度(5,10,15,20 cm)条件下排土场平台-边坡系统土壤侵蚀演变过程、产流产沙特征和侵蚀沟形态特征。结果表明:排土场平台-边坡系统土壤侵蚀演变过程分为土壤溅蚀与面蚀、裂缝充水与坍塌、细沟侵蚀、裂缝贯穿、坡肩垮塌和稳定阶段6个阶段,土壤侵蚀过程是水力侵蚀和重力侵蚀共同作用的结果。当裂缝深度为5,10,15,20 cm时,排土场径流量依次为23.41,58.70,35.24,75.95 L,侵蚀量依次为3.79,19.66,23.01,34.57 kg;随着降雨强度的增大,径流量和侵蚀量均增大;当降雨强度为90 mm/h、裂缝深度为10 cm时,排土场在侵蚀前期形成泥流,其含沙量高达1.03 kg/L。排土场平台-边坡系统径流量和侵蚀量是土体裂缝和降雨强度共同作用的结果,其交互作用与径流量和侵蚀量达到显著和极显著水平。不同降雨强度和裂缝深度条件下,各时段土壤侵蚀量依次为对照的1.94～4.56,2.07～63.19,4.98～34.54,5.84～53.98,6.31～74.64,38.78～176.25倍,呈现多峰多谷的变化规律。随着降雨强度和裂缝深度的增大,排土场侵蚀沟数量减少,侵蚀沟长度、宽度和深度增大,溯源侵蚀越严重。

分类号： S157

  • 相关文献

[1]排土场土体裂缝区植被根系及抗剪强度分布特征. 李叶鑫,吕刚,宁宝宽,陈四利,王道涵,魏忠平. 2022

[2]砂姜黑土麦玉轮作不同施氮量下土壤矿质氮运移规律及分布特征. 吕金岭1,2,3,高燕哺4,骆晓声1,2,3,郭战玲1,2,3,李太魁1,2,3. 2025

[3]昌江石碌铁矿排土场边坡重金属污染土壤修复植物筛选. 曾志良,黄钰洁,吴春标,谢云会,卢芙萍,庄令. 2024

[4]半干旱地区煤矿次生裸地植被演替规律应用. 潘德成,齐鹏春,吴祥云,祁崇祝,甘作勋,孟宪华. 2013

[5]辽宁土壤侵蚀的十年变化与下世纪小女保持. 高岚,黄毅. 1999

[6]降雨侵蚀力简易算法地区适用性的初步探讨. 胡续礼,姜小三,杨树江,张成军,潘剑君. 2006

[7]美国关于免耕和轮作周期对侵蚀影响的研究. 邹桂霞. 2002

[8]梯田—草皮水道系统水土保持效益评价. T.L.Chow,H.W.Recs,J.L.Daigle,舒乔生. 2000

[9]收获松针对地表径流量和水质的影响. 谢立亚,李纯乾,白毅. 2005

[10]辽宁东部山区的土壤侵蚀与防治对策. 杨忠贤,黄毅. 1999

[11]砂页岩山区的土壤侵蚀及其防治对策. 高鹏,刘长海. 1996

[12]辽宁东部山区土壤侵蚀现状分析. 孙宝林,高丽新,董跃显,郭强,林素兰,黄毅. 1998

[13]土壤侵蚀对作物产量的影响--利用SLEMSA模型估算土壤侵蚀的个例分析. 陈玉泉. 1999

[14]西班牙关于污泥对草本地被物影响的研究. 张俊生,甘作勋. 2002

[15]哥伦比亚有关清除表土对农作物产量影响的研究. 张俊生,冯波,杨旭. 2002

[16]爱德华王子岛马铃薯轮作地的残茬管理. D.Holmstrom,R.Dehaan,J.B.Sanderson,J.A.MacLeod,李树彬. 2000

[17]贵州山区坡耕地钾素输入与输出研究. 陈正刚,李剑,朱青,王小多. 2009

[18]施肥对香根草篱长势及护士保水效果的影响. 夏锦慧,陈旭晖. 2002

[19]植草恢复对侵蚀红壤重组有机质的影响. 罗旭辉,詹杰,李秀峰,郑仲登,王义祥,黄毅斌. 2010

[20]几种牧草在福建侵蚀茶园生态修复中的应用. 罗旭辉,钟珍梅,詹杰,陈清山,黄毅斌. 2009

作者其他论文 更多>>

微信小程序