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.pdf

第 30 卷 第 4 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.4 230 2014 年 2 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Feb. 2014 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 1,2 1 1,2※ 1 1 王金满 ，张 萌 ，白中科 ，杨睿璇 ，郭凌俐 （1. 中国地质大学土地科学技术学院，北京 100083 ； 2. 国土资源部土地整治重点实验室，北京 100035 ） 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 2 mm 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 q 、多重分形奇异性指数 α q 以及多重分形谱函数f α 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 0 、D 1 、D 1 /D 0 、Δα 和 Δf 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 0 、D 1 /D 0 和 Δα或 D 0 、D 1 和 Δf 3 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 0～90 cm 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90 cm 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 90 cm 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；黄土区 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.04.028 中图分类号：S152.5；TD88 文献标志码：A 文章编号：1002-6819 2014 -04-0230-09 王金满，张 萌，白中科，等. 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[J]. 农业工程学报，2014， 30 4 ：230－238. Wang Jinman, Zhang Meng, Bai Zhongke, et al. Multi-fractal characteristics of reconstructed soil particle in opencast coal mine dump in loess area[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Transactions of the CSAE , 2014, 30 4 : 230 －238. in Chinese with English abstract 土壤是一种由不同颗粒组成、具有不规则形状 0 引 言 和自相似结构的复杂多孔介质。土壤颗粒组成是最 中国在社会经济飞速发展的同时，需要大量的 基本的土壤物理性质之一，它影响着土壤水力特 自然资源，矿产资源是其中主要之一。矿产资源开 性、土壤肥力及土壤侵蚀