煤矿区不同植被修复模式下非饱和带溶质运移过程研究

发布时间：2020-08-07 04:47

【摘要】：矿区生态修复过程中不可避免地改变了土壤水和溶质运移过程。非饱和带中土壤水是溶质运移的主要载体,溶质随水分运动而发生迁移。溶质运移受到土壤水文性质、土壤水运动特征与植被状况的影响,并受其在迁移过程中发生物理化学反应的影响。认识和描述非饱和带溶质运移过程是矿区生态系统修复过程中的关键科学问题。本研究以山西古交矿区草本、灌草和乔灌草3种植被修复区和撂荒地为研究对象,通过监测不同植被修复模式下土壤理化性质和水力参数,揭示不同植被修复区土壤理化性质的变化规律;阐明不同植被修复模式下土壤中Cl~-的运移特征,并用对流-弥散模型、两区模型和随机对流-弥散模型进行参数模拟和影响因子分析,模拟预测SO_4~(2-)的运移过程。结果表明:经植被修复后,有机质、全氮、全碳、硝态氮等养分含量和土壤持水性均显著增加,20-40 cm土层容重最大,40 cm以下容重逐渐降低。矿区生态修复过程中,植被修复应首选草本植物作为主要植被修复方式,然后采取乔灌草相结合的模式提高生态系统功能和稳定性。土壤吸附试验表明,矿区土壤对SO_4~(2-)的吸附主要是非均匀吸附。模拟表明当表层土壤SO_4~(2-)浓度为0.411 mg/cm~3时,51.90天后,离表面3 m处的SO_4~(2-)含量达到相同浓度。SO_4~(2-)在非饱和带中以较快速度向下运移,应采取一定防渗措施,防止对地下水造成污染。CDE模型对Cl~-运移过程的拟合效果最佳。研究区溶质运移过程以对流为主要方式,主要受容重和砂粒含量的影响。平均孔隙流速、弥散系数和弥散度随容重增大而降低,弥散系数和弥散度随着砂粒含量减少而增大。
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S152.7;S153;TD88
【图文】：

第二章 材料与方法第二章 材料与方法究区概况理位置区位于山西省中部、太原盆地以西，吕梁山脉云中山南端，位于东″—112°06′12.3″，北纬 37°56′35.00″—37°59′3.3″之间市万柏林区相邻，西与娄烦县、静乐县毗邻，南以交城县、清徐北与阳曲县接壤。

图 2.2 研究区不同修复模式样地位置分布图Fig.2.2 Sample sites of different vegetation recovery modes in the study area表 2.1 不同植被修复模式概况Table 2.1 Overview of different vegetation recovery modes植被修复模式 主要植被 土壤类型草地 紫花苜蓿、白羊草 粉质壤土灌草地 荆条、紫花苜蓿 粉质壤土乔灌草地 刺槐、侧柏、荆条，紫花苜蓿 粉质壤土撂荒地 白羊草 粉质壤土土壤理化性质测定研究测定分析各样点土壤的粒径、容重、全碳、有机质、全氮、硝态全硫、饱和-非饱和导水、饱和持水量和毛管持水量。用 Mastersizer 2000 型粒度仪测定粒径，采用环刀法测定容重。采用 K水率测量系统测定非饱和导水率，采用恒定水头法测定饱和导水率。定饱和持水量和毛管持水量。采用重铬酸盐氧化法测定有机质。使用vario MACRO cube, Germany）测定全氮、全硫、全碳。使用元素流动

煤矿区不同植被修复模式下非饱和带溶质运移过程研究供 0.1 mol/L 的 NaCl 溶液，并通过水位平每间隔 1h 将流出物收集在 10 ml 玻璃采样品以确定 Cl-浓度，直到达到 0.1 mol 的稳前对有机玻璃柱内壁进行粗糙处理，即土平均温度为 18±3℃，相对湿度为 28±8％

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 曹小晶;卞焕;;均质土的一维溶质运移及吸附作用[J];城市地理;2017年14期

2 刘霄;熊耀湘;;土壤溶质运移研究现状[J];水利科技与经济;2006年06期

3 张效先;不动水体存在时来解径向弥散问题的一种有限单元法及其应用[J];水利学报;1988年01期

4 杨天行;谢秀辉;王洪涛;;裂隙水系统中双重介质溶质运移模型与方法—研究综述[J];工程勘察;1989年01期

5 张效先;;层状介质中溶质运移的径向水动力弥散模型和应用[J];工程勘察;1989年01期

6 徐冰,郭克贞,王耀强,吕志远,佘国英;土壤中溶质运移的研究现状及问题[J];内蒙古水利;2003年03期

7 魏新平,王文焰,王全九,张建丰;溶质运移理论的研究现状和发展趋势[J];灌溉排水;1998年04期

8 隋红建;饶纪龙;;土壤溶质运移的数学模拟研究——现状及展望[J];土壤学进展;1992年05期

9 唐莲,白丹,蒋任飞,刘振中;土壤溶质运移关键参数的确定方法评述[J];宁夏农学院学报;2004年03期

10 张志红;许照刚;杜修力;;吸附模式及固结变形对溶质运移规律的影响研究[J];土木工程学报;2013年01期

相关会议论文 前10条

1 王金满;杨培岭;任树梅;石懿;;基于人工神经网络的土壤溶质运移模拟与预测[A];中国农业工程学会农业水土工程专业委员会第三届学术研讨会论文集[C];2004年

2 詹美礼;朱汝雄;;裂隙中溶质运移规律的实验研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集（下）[C];2005年

3 刘雅静;刘咏;马雷;钱家忠;;裂隙中双分子反应性溶质运移实验与模拟[A];第三十届全国水动力学研讨会暨第十五届全国水动力学学术会议论文集(上册)[C];2019年

4 樊向阳;庞鸿宾;齐学斌;吴海卿;;氮素运移转化机理研究现状及展望[A];中国青年农业科学学术年报[C];2004年

5 程汉鼎;柴军瑞;许增光;;岩体离散裂隙网络溶质运移数学模型及数值解法[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集（下）[C];2007年

6 戴瑛;钟新然;;DTM和FDM在混凝土溶质运移问题中的应用[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年

7 苏丽娟;;双边空间分数阶对流—扩散方程的一种有限差分解法[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

8 赵全生;;济南地区双重孔隙介质溶质运移数学模型研究[A];中国地质科学院水文地质工程地质研究所文集（7）[C];1991年

9 李志新;;地面灌条件下地表溶质分布运移数值模型研究[A];2007年中国农业工程学会学术年会论文摘要集[C];2007年

10 王晓红;魏加华;沈媛媛;辛宝东;叶超;;典型区域地下水有机污染概况及特征污染物研究[A];2013中国环境科学学会学术年会浦华环保优秀论文集[C];2013年

相关博士学位论文 前10条

1 刘兴伟;并行计算在地下水溶质运移数值模拟的应用研究[D];中国地质大学(北京);2018年

2 甄庆;新构土体土壤质量及水分与溶质运移研究[D];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);2016年

3 陈可可;缓控释肥料中氮素转运的特性及模拟研究[D];郑州大学;2012年

4 李寻;基于高放废物深地质处置的溶质运移研究[D];浙江大学;2009年

5 魏新平;灌溉对作物根区硝酸钾运移影响的研究[D];西安理工大学;2000年

6 梁婕;基于不确定理论的地下水溶质运移及污染风险研究[D];湖南大学;2009年

7 朱焱;区域拟三维饱和—非饱和水流与溶质运移模型研究与应用[D];武汉大学;2013年

8 周蓓蓓;土石混合介质水分溶质运移的试验研究[D];西北农林科技大学;2009年

9 杜超;下辽河平原地下水水质实时预报模型研究[D];吉林大学;2011年

10 纪书华;多孔介质中重金属反应性运移的数值模拟研究[D];青岛大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 李斌;煤矿区不同植被修复模式下非饱和带溶质运移过程研究[D];山西大学;2019年

2 黄嘉伦;考虑粗糙度影响的三维交叉裂隙溶质运移特性研究[D];绍兴文理学院;2019年

3 方展;某燃煤电厂地下水污染数值模拟研究[D];吉林大学;2018年

4 郑志成;裂隙中双分子反应性溶质运移及其尺度依赖性研究[D];合肥工业大学;2018年

5 陈卓;基于分形理论的土体微结构渗流及溶质运移研究[D];成都理工大学;2018年

6 黄安达;花岗岩裂隙反应性溶质运移规律研究[D];山东大学;2018年

7 管后春;单个粗糙裂隙中水流与溶质运移试验研究[D];合肥工业大学;2006年

8 高晓梅;多孔介质中反应性溶质运移机理研究[D];合肥工业大学;2015年

9 邓永辉;溶质运移方程数值解及其并行化处理[D];成都理工大学;2005年

10 刘知雨;土壤溶质运移问题的有限元方法研究[D];内蒙古师范大学;2014年

本文编号：2783507