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黄土区露天煤矿排土场重构土壤颗粒组成的多重分形特征

王金满; 张萌; 白中科; 杨睿璇; 郭凌俐 农业工程学报 2014年第04期

摘要:排土场复垦土壤是由人为方式通过不同重构工艺构成的复杂整体,其由不同颗粒组成、具有不规则形状的特性,其核心工作是重构一个适合植被生长的土壤结构。为了更好地对排土场重构土壤结构进行定量表征,该文通过引入土壤多重分形理论,对山西平朔矿区安太堡露天煤矿排土场4种重构土壤方案(含砾石黄土母质覆盖、含煤矸石黄土覆盖、全黄土母质覆盖、含料姜土黄土覆盖)的2mm以下土壤粒径分布进行了多重分形参数计算,计算参数包括广义维数谱D(印)、多重分形奇异性指数a(q)以及多重分形谱函数f(a(q))等,并对不同分形参数之间的关系进行了计算。通过研究发现:该研究区大型露天煤矿排土场重构土壤颗粒组成具有明显的多重分形特征,D(O)、D(1)、D(1)/D(O)、Aa和△f反映了土壤颗粒分布的非均匀质特征;该研究区黄土重构剖面的土壤粒径分布范围较小、测度集中程度较高、离散程度较小,土壤粒径组成非均匀性低;多重分形参数之间具有较好的相关性,可以简化选择D(O)、D(1)/D(0)和Aa或D(0)、D(1)和Af3个参数实现对黄土区重构土壤颗粒组成分布的定量表征;黄土重构剖面0~90cm内土壤多重分形参数变化明显,黄土区表层土壤覆盖厚度应在90cm以上,煤矸石和砾石对重构土壤颗粒的离散程度有一定的影响,应排弃在90cm以下土层。该研究可为黄土区露天煤矿排土场土地复垦以及重构土壤质量的量化提供理论依据。

关键词:土地复垦土壤重构露天煤矿多重分形特征

单位:中国地质大学土地科学技术学院; 北京100083; 国土资源部土地整治重点实验室; 北京100035

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