黄土台塬区不同时代黄土水分入渗特性和迁移规律的试验研究

为了探索黄土台塬地区不同时代黄土水分入渗特性和迁移规律,通过黄土台塬区不同时代黄土(Q_(4),Q_(3),Q_(2))分层垂向一维积水入渗试验、自然降雨和地表入渗池800 mm入渗条件下的土壤水分迁移试验,分析了不同时代黄土的入渗特性和土壤水分迁移特征,并采用3种入渗模型对入渗过程进行拟合。结果表明:Q_(2)黄土入渗能力最弱,稳定入渗率为0.53 mm/min,较Q_(4)和Q_(3)黄土的稳定入渗率分别低44.2%和45.4%;Q_(4)黄土的入渗过程较好地符合Kostiakov模型,Q_(3)、Q_(2)黄土的入渗过程较好地符合Horton模型。研究区自然降雨和蒸发对土壤水分的最大影响深度约1.0 m,入渗后第4~83 d,入渗池中心土壤湿润锋从2.65 m运移到4.20 m,入渗池中心垂向入渗湿润锋深度随时间呈幂函数关系变化。

1975-2020年黄土塬区关键带道路网络数据

在黄土高原地区,交通路网是影响地球关键带过程的一个重要人类活动影响因素,通常与暴雨叠加作用加速黄土关键带水土流失和物质迁移。董志塬是黄土高原面积最大、最连续的塬面,素有“天下黄土第一塬”之称。随着城市化进程的加快,董志塬交通道路网络快速扩张,对塬区景观生态和水土流失产生了重要影响。本数据集基于多源数据,包括历史文献、实地调查、Open Street Map(OSM)数据,利用Arc GIS软件进行目视解译、数据矢量化,并叠加高精度影像对数据进行逐一核对,最终得到了董志塬1975、2005和2020年三期路网矢量数据。本数据集从收集、处理分析到验证均控制严格,数据解译完成后再进行分幅检查,保证数据精度。本数据集的建立与共享,期望为董志塬固沟保塬工程和土地资源管理提供重要的数据支持。

黄土塬区不同地形部位和土地利用方式对土壤物理性质的影响

在黄土塬区王东沟流域采集不同地形部位和不同土地利用方式下土壤样品，测定其颗粒组成、容重和饱和导水率，借助变异系数、非参数检验等方法研究了不同地形部位和不同利用方式对土壤物理性质的影响．结果表明：土壤物理性质在水平方向和沿垂直剖面都存在变异，但在同一地形部位或同一土地利用类型内，容重和颗粒组成基本相似．水平方向，饱和导水率属强变异，粘粒和砂粒含量属中等变异，粉粒含量和容重属弱变异；沿垂直剖面，土壤的粒级分布具有连续性，但0～25cm的土壤容重和饱和导水率与下层土壤差异显著．沿坡面从上向下，土壤趋向粘重，但饱和导水率增大；其中上坡位和中坡位的土壤性质相似，在相关研究中可以进行合并．草地与其他利用方式下的土壤性质差异显著，主要受地形部位的影响；耕地和果园的土壤性质相似且不同于其他利用类型，表明人为干扰对土壤物理性质有重要影响．

黄土高原沟壑区不同树种的水土保持效益及其适应性评价

【目的】研究黄土高原沟壑区不同树种幼林的水土保持效益及其适应性。【方法】以草地为对照，对黄土高原沟壑区刺槐、油松、沙棘、侧柏纯林及其混交林径流小区的产流产沙情况、土壤水分状况及各树种的生理特性进行了分析。【结果】造林初期，各树种及其不同造林方式的水土保持效益均比较差，处于水土保持功能低下阶段，土壤侵蚀的差异主要是由植被的不同覆盖度引起的，二者呈二次多项式关系；回归分析表明，当覆盖度达53％时土壤侵蚀较为轻微。草地和各树种林下0-250cm土层土壤水分变化较大，其中以刺槐消耗土壤水分最多，其次是侧柏，油松、沙棘和草地之间差异不明显；刺槐纯林与其混交林下土壤水分的差异比较明显，而其他树种不同造林方式下的土壤水分无明显差异。各树种叶片的水分利用效率表现为侧柏〉油松≈沙棘〉刺槐，油松与沙棘混交造林后两者的水分利用效率都有显著提高；各树种叶片的蒸腾速率表现为刺槐≈沙棘〉油松〉侧柏，沙棘与油松或刺槐混交后，油松与刺槐的蒸腾速率均有所降低，而沙棘变化不显著。【结论】综合考虑树种的水保效益及其适应性可以发现，沙棘与油松混交可能是黄土高原沟壑区较为适宜的一种造林方式。

黄土塬非饱和黄土增湿变形特性及结构性研究

为了研究黄土塬地区非饱和黄土增湿变形特性及其与结构性的关系,选取庆阳市西峰区某建筑场地土样,对其进行了不同含水率下的黄土固结试验研究,讨论了湿陷系数与压力、初始含水率及初始结构强度的关系。结果表明:不同浸水压力作用下,湿陷系数随初始含水率的增大基本呈现递减趋势;高压力处增湿湿陷性强,低压力处增湿湿陷性弱;黄土结构强度随初始含水率的增大呈降低趋势,且在含水率增大初期,黄土结构强度降低速率较大,后期速率减缓;黄土湿陷前后土体的微结构发生了明显变化,形成了较稳定的次生结构。

井—地电法在黄土塬油藏评价中的应用

鄂尔多斯盆地中生界陆相地层变化快,油藏类型以特低渗岩性油藏为主,隐蔽性强,受复杂的黄土塬地貌影响,评价手段相对单一。针对黄土塬地表高低起伏大、黄土层电导率低等困难,采取了地表高程静校正、静态位移校正、不规则测网布线、增大激发强度等4项措施,对井—地电法技术进行了改进。将其应用在油藏规模预测中,表现出较好的适应性,预测范围由原来的9km2增加到25～36km2,同时预测结果可靠,具有一定的推广前景。

泾河下游黄土台塬区滑崩灾害空间分异研究

近年来,泾河下游黄土台塬区滑坡、崩塌灾害频繁发生,严重威胁当地居民的人身安全和正常的生产生活秩序。通过现场调查发现,这些黄土地质灾害在空间上表现出"东滑西崩"的分布特征,与区内二级地貌单元具有极高的空间相关。已有研究表明,农业灌溉造成塬区东段斜坡带水文地质条件变化是诱发黄土滑坡的主要原因,但同为灌溉区的塬区西段却未能形成相同类型的地质灾害。为此,以东、西段地貌单元差异为线索,利用Modlfow水文地质数值模拟软件,分析2种地貌单元在灌溉条件下的水文地质响应。在此基础上,探讨了二级地貌单元差异对斜坡孕灾环境的影响,并利用CSD和RTC应力路径试验模拟了农业灌溉和工程挖方工况下斜坡土体的力学行为,探讨了斜坡的2种破坏模式及"东滑西崩"空间分布的成因。结果表明,研究区东段塬面完整,在长期农业灌溉条件下,斜坡带水位涨幅显著、水力坡度大、潜蚀作用强,斜坡土体中超孔隙水压力的不断增大,将导致土体在不完全排水条件下发生剪切破坏,甚至静态液化,从而诱发黄土滑坡灾害;研究区西段塬面破碎、冲沟发育、有效灌溉面积小,斜坡带径流排泄边界广、蒸发作用强、地下水位涨幅小,受工程挖方影响,干燥的斜坡土体在围向压力不断降低的条件下,将导致脆性破坏的发育和贯通,使得斜坡在节理裂隙面控制下发生突然垮塌,形成黄土崩塌灾害。

基于SPEI渭北黄土台塬区干旱时空演变特征

基于1969—2016年渭北黄土台塬区10个气象站实测资料,计算不同时间尺度标准化降水蒸散指标(SPEI),采用Mann-Kendall检验、Morlet小波分析、R/S分析等方法,研究了区域干旱时空演变特征。结果表明:(1)48 a来渭北黄土台塬区年及四季干旱均呈增强趋势,未来有很大可能继续向干旱化发展;(2)年干旱在1991年发生显著突变,春、夏、秋、冬季干旱分别在1996年、2010年、2002年、1978年发生显著突变;(3)年及春、夏、秋季均明显存在着4~18 a的短周期和20 a以上的长周期,冬季明显存在3~11 a的短周期和12~30 a的长周期;(4)轻旱、中旱、重旱、极旱发生频率自西向东分别呈“高—低—高—低”、“逐渐增高”、“逐渐降低”和“中间高两边低”的分布规律,且干旱发生频率整体上符合轻旱>中旱>重旱>极旱的规律;(5)春季干旱演变对年干旱演变的贡献率最大。研究结果有助于了解区域干旱演变特征,为水文生态建设及社会经济可持续发展提供科学支撑。

黄土高原沟壑区城镇体系协调单元的建构

在简述黄土高原沟壑区自然生态环境脆弱性的基础上,通过对黄土地貌景观类型及其结构单元性特征分析,探讨了传统城镇体系空间结构、人口分布变动趋势与地形地貌之间的相互作用关系,提出了以“黄土塬”作为黄土高原沟壑区城镇体系协调单元的构想,并分析了其深层内涵以及对脆弱生态环境条件下黄土高原沟壑区城镇体系规划理论和实践操作的意义,强调运用因地制宜的规划策略建构黄土高原沟壑区城镇体系协调单元。

不同降雨强度下黄土台塬区土壤水再分布规律

土壤水对降雨响应过程是水文循环的重要组成部分,研究黄土台塬区的土壤水与降雨之间关系尤为重要。以太原市王家峰村为例,建立了降雨蒸发条件下垂向一维土壤水分运动模型,采用试估-校正法似合参数对模型进行识别验证,分别模拟了四种降雨强度下土壤水分剖面体积含水率和湿润锋的变化规律,揭示了不同降雨强度下黄土台塬区土壤水分再分布过程及动态变化规律,最大限度地提高降水资源利用率,为黄土台塬区水土流失治理提供一定理论依据。

九龙川矿黄土塬复杂地表三维地震勘探技术

研究了九龙川煤矿二区块厚黄土层覆盖条件下三维地震勘探技术。根据黄土塬区复杂的地震地质条件,通过大量的试验,确定适合该黄土塬区的参数进行数据采集,选择合理的数据处理流程、参数进行资料处理,通过联井时间剖面确定层位,用纵横向时间剖面来追踪反射波相位及其变化特征,用水平切片、层拉平切片做进一步的检验,反复对比分析地震地质特征在三维空间的属性,查明了九龙川矿区总体为一个向北西缓倾的单斜构造,逆断层7条,正断层4条,主要煤层煤6层厚度较稳定,煤8层厚度变化较大。

富县黄土塬区二维地震直测线施工方法及效果

富县探区位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡东南部,断裂不发育,属于山区地形,表层存在着较厚的低速黄土,同时具黄土塬的特点.对二维直测线采集应用以下技术:①多种方法相结合的高精度表层调查获得准确的表层结构以指导设计井深;②"四避四就"的原则和变面元观测系统灵活布设炮点;③折射波静校正解决中、长波长静校正问题,地表一致性剩余静校正解决高频短波长静校正问题.取得了与弯线地震勘探同样的效果.

砂滤工艺处理西北黄土塬地区集雨水石英砂改性及滤速选定试验

对处理西北黄土塬地区集雨水砂滤工艺的石英砂滤料进行了改性试验,同时进行了滤速的选定试验。通过改性滤料对COD_(Cr)的去除率确定改性剂(三氯化铁)的最佳浓度、改性滤料在烘箱中被搅拌的最佳次数、最佳焙烧温度及最佳焙烧时间,确定了最佳改性条件下表面覆膜物质含量及氧化膜的附着强度。试验结果表明:改性剂浓度为2 mol/L,无搅拌,焙烧温度为550℃,焙烧时间为3 h时,所得到的改性滤料对集雨水COD_(Cr)的去除效果最好;最佳改性条件下表面覆膜物质的含量为2.14mg/g,其在酸性和机械震荡条件下的脱附率分别为0.551%、0.119%。在砂滤滤速的选定试验中,通过对不同滤速下,出水的浊度和总产水量分析,选定了最佳滤速为6 m/h。

黄土塬梁峁区三维地震采集方法研究

针对黄土塬梁峁区复杂地形及特殊的浅层地震地质条件,以鄂尔多斯盆地南缘陇东黄土高原彬长矿区DFS煤矿首采区为研究区,提出了一种规则束状接收不规则沟中激发的三维地震采集方法。即依据区内地震地质模型,按照三维地震观测系统设计原则,使用地震采集软件进行人机对话,并通过映像区分析等手段,考察炮点、检波点设计和修改时对反射区的影响程度,来确定最佳的炮检点分布。DFS煤矿首采区的三维地震勘探成果表明,该方法得到的三维地震数据体信噪比较高,其解释的地质构造位置、规模准确,反映清晰。根据勘探成果,建议矿方修改工作面,经采掘验证真实可靠,可见规则束状接收不规则沟中激发是黄土塬梁峁区复杂地形条件下行之有效的勘探方法。

黄土塬区地震勘探方法与效果分析

为了提高黄土塬区地震勘探的精度,为煤矿生产提供更为准确的资料。针对黄土塬区地震勘探的特点和主要技术难点,阐述了采用直线与弯线联合、二维直线三维观测、改善激发条件、优选观测系统、增加覆盖次数以及多域迭代静校正等相应的有针对性的技术措施。提交资料后经过钻孔验证,结果表明:采用该勘探方法观测系统合理、激发条件选择得当以及资料处理流程搭配合理、解释方法正确,资料的准确程度较高,取得了理想的地质效果。

陕西关中东部不同土地利用方式下土壤元素的剖面分布特征

以关中东部作为研究对象，应用数理统计方法对不同土地利用方式下土壤元素的剖面分布特征的差异性进行分析，探讨了土地利用方式对土壤元素剖面分布状况的影响。研究结果表明：农田中常量元素Al、Fe、K、Na、Ba、Mn、Ti、Mg、Ca在0～20cm与20～40cm的含量差异最小，林地次之，花椒地差异最大。重金属元素Sr、Ni、Zn、Co、Pb在0～20cm与20～40cm的含量差异亦为农田〈林地〈花椒地。这对合理利用土地资源具有积极的意义。

黄土塬区的三维地震勘探技术

在平原、山区、丘陵、戈壁和沙漠地区,煤矿采区三维地震勘探技术已得到了大范围的推广应用,但在西部黄土塬区,由于其特有的地貌特征及复杂地质条件,勘探程度不高,三维地震勘探在该类地区仍被视为“地震禁区”。对此在多次试验的基础上,采取改善激发条件、多域迭代静校正等相应技术措施,克服了黄土塬区开展三维地震勘探的主要难点,并结合具体工程实例,提出了今后在黄土塬区开展三维地震勘探的一些设想和建议。

混凝-沉淀-砂滤-超滤工艺处理集雨窖水的试验

为了解决西北干旱缺水地区窖水饮用的安全问题,文中提出用"混凝-沉淀-砂滤-超滤"工艺处理西北黄土塬地区的窖水,并进行了试验研究。结果表明:该工艺对窖水的浊度、CODMn、氨氮和总磷有很好的去除作用,出水水质浊度为0.10~0.25 NTU、CODMn为4.26~4.97 mg/L,氨氮为0.50~0.62 mg/L及总磷为0.132~0.15 mg/L,去除率分别为>99%、68%、90.1%~90.6%、35%~39%。"混凝-沉淀-砂滤-超滤"工艺对窖水的浊度、CODMn、总磷有一的去除效果,出水水质达到GB5749-2006中农村小型集中式供水和分散式供水部分水质指标及限值的规定,后续研究应进一步通过优化工艺设计,增加适宜的消毒技术,来提高氨氮的去除率以保证出水的细菌学安全性。

黄土高塬沟壑区植物对土质路蓄水减沙及水力参数的影响

采用野外放水冲刷试验,分析黄土高塬沟壑区种植冰草对道路蓄水减沙及水动力参数的影响。研究结果将为黄土高塬沟壑区沟坡防治与区域生态环境治理提供科学依据与途径。结果表明:当坡度为3°,6°和9°时,植物路平均蓄水量较土质路分别增加13.01%,22.45%和24.60%,而输沙量分别减少45.52%,68.34%和74.22%,道路的入渗率随放水历时呈双曲线型变化;输沙模数与放水流量呈显著线性相关,与流速呈二次函数关系;植物路通过降低流速、提高阻力系数达到减沙目的。

黄土台塬区农村生活用能结构的可持续性分析

关注农村生活用能的社会经济与生态成本对实现农村可持续发展具有重要意义。采用问卷调查方式获取黄土台塬区农村生活能源利用相关数据,建立核算模型估算了不同能源消费结构情景下的经济成本、生态成本和废料量。结果显示,现状户均消费2 018.16kg标煤,人均731.41kg标煤,总体用能水平较低;农户能源消费选择的主要依据是能源的现金支出和可获得性,生态成本很少考虑;与现状相比,9种能源结构类型下的经济和生态成本以及废料量差异较大。研究表明,利用沼气和太阳能的社会经济与生态综合成本较低,应是今后农村能源结构转换的发展方向。其中沼气可以成为替代薪柴的最有效资源,是该区农村实现能源利用与生态建设良性循环的主要用能方式。