秦始皇陵遗址土壤孔隙定量化研究和园区包气带水盐运移情况

发布时间：2020-11-08 23:47

　　 土壤孔隙是其发挥自身功能的结构基础,目前关于遗址土壤尤其是陵区土壤的孔隙结构国内相关研究较少。土壤的水盐分布是土壤水盐运移的研究基础,地下水补给是降水入渗包气带的最终结果,也是盐分穿过土层污染地下水的途径,目前有关遗址区包气带水盐运移对遗址区生态环境的影响和地下水污染的研究较少。本文基于CT扫描技术研究了秦始皇陵兵马俑3号坑不同位置且具有不同历史背景的遗址土壤孔隙结构,揭示了不同遗址土壤的孔隙在多重尺度下的分布和形态特征差异,并通过孔隙结构分析的结果,揭示了遗址的修筑工艺从一定程度上可以反应在土壤的孔隙结构特征上。另基于氯离子质量平衡法评估了皇陵园区周边不同土地利用方式下的地下水补给情况并分析了误差原因,解释了误差来源,阐明了秦始皇陵园区周围的包气带水盐分布规律,揭示了过量施肥和人工灌溉对深层地下水的污染机制。主要的研究结果如下:(1)不同遗址土壤和非遗址土壤的孔隙差异情况具体体现在孔隙度、孔隙数目、孔隙形状、孔隙结构的连通性和复杂程度等多个孔隙特征中,细夯土和粗夯土都含有较多的土壤孔隙,烧结土的孔隙数较少;烧结土的孔隙度要显著高于其他两种遗址土和非遗址土;相较而言细夯土中几乎没有当量孔径100μm的大孔隙存在,且孔隙分布和大小都很均匀,孔隙形状也较规则,狭长孔隙和不规则孔隙较少,粗夯土中孔隙分布不均匀,大孔隙、狭长孔隙和不规则孔隙均较多,烧结土中孔隙类型以大孔隙为主并且形态较规则,孔隙连通性和复杂程度较低。(2)细夯工艺可以显著降低土壤孔隙度,并提高孔隙结构的均一性,使得土壤结构变得致密;粗夯工艺虽也在能一定程度上提升土体结构的密实程度,但总体上还是与细夯工艺对土体结构带来的影响相差较大;火烧会使得土体和孔隙膨胀,土壤结构变得疏松。粗夯工艺适合在修筑前用来对墓室地基进行夯实,而细夯土稳定性更优异,适合被应用在夯土墙的筑造中,在建筑中起到主承重作用。(3)园区包气带土壤水分的空间分布和土壤质地具有较强的相关性,土壤水分分布与粘粒和粉粒具有较好的正相关性,而与砂粒则存在负相关性。水分垂直分布特征与黄土-古土壤序列有关,而且一层黄土和一层古土壤构成一次湿度起伏,并有随剖面深度增加湿度变大的趋势。包气带盐分分布受到过量施肥的影响较大,使得浅层包气带累积了大量盐分,会对浅埋的文物遗址产生盐害威胁;人工林地的多次人工灌水,导致土壤的干湿变化使得盐分离子在深层包气带形成了多次累积,随着淋溶向包气带深处运移对埋藏较深的地下水会产生潜在的污染威胁。(4)人工林地(8#)和弃耕农地(3#、5#)三个采样点多年平均大气降水垂向入渗补给强度分别为98.54 mm/a、133.09 mm/a和280.12mm/a,该结果受灌溉施肥带来的影响较大。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：K878;S152
【部分图文】：

第二章 研究内容2.1 研究区域概况关中平原是断层陷落区即地堑，后经渭河及其支流泾河、洛河等冲积而成，属于河断陷盆地带的关键主体部分。盆地两侧地形向渭河倾斜，由洪积倾斜平原、黄土台塬冲积平原组成，呈阶梯状地貌景观，地基底构造复杂，具有南深北浅、东深西浅的特（张昌盛 2013）。秦始皇陵园区位于关中平原中部的西安市临潼区骊山北麓,在地质造上正好位于渭河地堑中骊山断块北缘的台塬上,地貌单元属山前洪积扇与黄土台塬合地貌。由于台塬区的不断下沉和山洪流向的无定,因而使得一些洪积扇上下迭加,左连片,构成了山前一层很厚的、含水性好的砂砾层。秦始皇陵园正好处于台塬的北缘。体呈东南高西北低之势，海拔介于 445.21～523.55 m。除封土堆外，场地南、北最大差达 100 m。

秦始皇陵遗址土壤孔隙定量化研究和园区包气带水盐运移情况址区的文物考古研究提供有力的参考和支持。不同土地利用方式下深层土壤中的水盐分布以及地下水补给情况研究遗址区深层土壤的水盐分布状态，对于研究在地下水补给的过程中，由动带来的盐渍化影响，探究潜在的盐渍化风险具有重要指导意义。因此，本始皇陵园区周围具有代表性的弃耕农地和人工林地，通过深层钻孔取样，分地利用方式及人类农业活动对深层土壤的水盐分布产生的影响，评价该地区情况，以期为遗址区的生态环境的可持续建设和文物遗址盐渍化病害预防提和技术支撑。技术路线

图 3-2 四个样品中心区域截面原始 CT 图像g.3-2 Cross-section original CT image of the central area of the four sam处理过程图像的后期处理，本研究选取在生物学和医学领域被广泛本）。Image-J 图像分析软件是美国国家心理健康研究所（Nlth）开发出来的科学图像分析工具。Image-J 软件可以分别很多几何参数，包括：长度、周长、面积、圆度、成圆率等。多插件技术如用来进行三维可视化过程的 3D-viewer 等，同利用 java 语言编写各种分析程序。
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本文编号：2875540