煤炭開采與燃燒利用引發(fā)很多環(huán)境問題,主要有大面積地表塌陷造成耕地損失,破壞區(qū)域生態(tài)環(huán)境；煤矸石等煤系伴生物產(chǎn)生和燃煤電廠固體廢棄物的排放壓占土地,通過揚塵與淋濾液等污染周圍大氣、水體和土壤環(huán)境。為應對這些環(huán)境問題給礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展帶來的挑戰(zhàn),利用固體廢棄物進行土壤重構和生態(tài)環(huán)境修復的工程措施在礦區(qū)被較多地實施,其中煤矸石作為充填基質(zhì)是一種重要的形式。充填重構土壤與自然農(nóng)業(yè)土壤在物理性質(zhì)和水分、養(yǎng)分和溶質(zhì)的條件與運移方面均存在較大的差異。論文通過現(xiàn)場調(diào)查、盆栽試驗、土柱試驗和參數(shù)指標的實驗室分析測試,研究了淮北的煤矸石的資源特征,煤矸石充填重構土壤水分入滲和養(yǎng)分遷移規(guī)律,建立了煤矸石充填重構土壤水分運移概念模型。（1）通過對淮北煤矸石的資源調(diào)查,對煤矸石結(jié)構組分和礦物巖石組成進一步研究,得出所分析的臨渙、許疃、朱莊、祁南、桃園等5個煤礦所排放的煤矸石,其礦物組成均以粘土礦物和石英為主,臨渙洗選矸中粘土礦物相對較高。（2）應用土柱試驗,探討充填重構土壤煤矸石層水分豎直上移特征,并建立二次曲面響應函數(shù)模型模擬毛管水上移高度與煤矸石層的容重、泥巖含量以及細顆粒含量之間關系規(guī)律。在給定地下潛水位條... 

【文章來源】：安徽理工大學安徽省

【文章頁數(shù)】：140 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外相關研究綜述
        1.2.1 土地復墾研究現(xiàn)狀
        1.2.2 土壤水分運動特征研究現(xiàn)狀
        1.2.3 土壤水分運動方程與入滲模型
        1.2.4 土壤鹽分運移及作物響應研究
        1.2.5 重構土壤重金屬污染研究
    1.3 研究目標與內(nèi)容
        1.3.1 研究目標
        1.3.2 研究內(nèi)容
        1.3.3 研究技術路線
第2章 煤矸石及其基本特征
    2.1 煤矸石的概述
    2.2 淮北煤矸石的總體特征
    2.3 煤矸石的野外調(diào)查與樣品采集
    2.4 淮北煤矸石的巖石學特征研究
        2.4.1 煤矸石的外觀特征描述
        2.4.2 煤矸石礦物成分特征
        2.4.3 煤矸石中高嶺石結(jié)晶度指數(shù)計算
        2.4.4 煤矸石的主要化學成分特征
    2.5 煤矸石對地下水的吸附試驗研究
        2.5.1 試驗材料及裝置
        2.5.2 試驗過程
        2.5.3 試驗結(jié)果與分析
    2.6 煤矸石充填重構土壤水分有效性
        2.6.1 表層土壤含水量
        2.6.2 小麥出芽率
        2.6.3 生物量
        2.6.4 相關性分析
    2.7 本章小結(jié)
第3章 煤矸石充填重構土壤水分運移試驗
    3.1 試驗材料
        3.1.1 煤矸石樣品采集與處理
        3.1.2 土壤樣品采集與處理
    3.2 土柱試驗設計
        3.2.1 土柱結(jié)構
        3.2.2 試驗過程
    3.3 煤矸石充填重構土壤剖面含水量變化
        3.3.1 入滲試驗表層重構土壤剖面水分變化
        3.3.2 蒸發(fā)試驗表層重構土壤剖面水分變化
    3.4 入滲率分析
    3.5 入滲模型
    3.6 累積入滲量模型
    3.7 入滲率累計入滲量對比分析
    3.8 濕潤鋒
    3.9 本章小結(jié)
第4章 土壤含水量時空變化與模擬
    4.1 土壤含水量時空演變過程
        4.1.1 入滲條件下表土含水量變化
        4.1.2 蒸發(fā)條件下表土含水量變化
    4.2 土壤水分運動模擬計算與驗證
        4.2.1 數(shù)學模型
        4.2.2 灌溉入滲條件下模型的驗證
        4.2.3 蒸發(fā)條件下模型的驗證
    4.3 煤矸石充填重構土壤水量平衡模擬
    4.4 本章小結(jié)
第5章 重構土壤速效養(yǎng)分剖面分布特征研究
    5.1 煤矸石充填重構土壤pH值變化
        5.1.1 入滲條件下pH值變化情況
        5.1.2 蒸發(fā)條件下pH值變化情況
    5.2 煤矸石充填重構土壤養(yǎng)分含量變化
        5.2.1 入滲條件下銨態(tài)氮含量變化
        5.2.2 蒸發(fā)條件下銨態(tài)氮含量變化
        5.2.3 入滲條件下速效磷含量變化
        5.2.4 蒸發(fā)條件下速效磷含量變化
        5.2.5 入滲條件下有效鉀含量變化
        5.2.6 蒸發(fā)條件下有效鉀含量變化
    5.3 煤矸石充填表層重構土壤滲濾液
        5.3.1 pH值變化
        5.3.2 銨態(tài)氮含量變化
        5.3.3 速效磷含量變化
        5.3.4 有效鉀含量變化
    5.4 本章小結(jié)
第6章 煤矸石充填重構土壤重金屬環(huán)境效應
    6.1 煤矸石樣品主要重金屬類型及豐度
        6.1.1 樣品采集與處理
        6.1.2 試驗方法
    6.2 重構土壤及其滲濾液重金屬含量特征
        6.2.1 重構土壤重金屬含量特征
        6.2.2 滲濾液重金屬含量特征
    6.3 基于重構土壤及其滲濾液重金屬含量的污染評價
        6.3.1 重構土壤重金屬污染評價
        6.3.2 滲濾液重金屬污染評價
    6.4 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 問題與展望
參考文獻
致謝
作者簡介及讀博期間主要科研成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]煤礦復墾地不同覆土厚度對小麥產(chǎn)量影響研究——以淮南煤矸石充填耕地復墾地為例[J]. 劉鑫堯,嚴家平.  能源環(huán)境保護. 2013(06)
[2]粉煤灰場復墾地層狀土壤水分變化[J]. 于佳禾,陳孝楊,嚴家平,楊修芳,檀海洋,劉英.  湖北農(nóng)業(yè)科學. 2013(20)
[3]引黃河泥沙充填復墾農(nóng)田土壤的垂向入滲特征[J]. 邵芳,王培俊,胡振琪,曾紀勇,陳亞凱,李恩來.  水土保持學報. 2013(05)
[4]煤矸充填復墾土壤可溶性鎘的分布特征與運移模擬[J]. 陳孝楊,劉鑫堯,嚴家平.  農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報. 2012(09)
[5]礦區(qū)復墾土壤重金屬含量分布與光譜特征研究——以徐州市柳新礦區(qū)為例[J]. 董霽紅,于敏,趙銀娣,張玨,TOYOHISA Fujita.  中國礦業(yè)大學學報. 2012(05)
[6]煤矸石山周圍土壤重金屬污染及生態(tài)風險評價[J]. 吳漢福,田玲,吳有剛,田茂軍.  工業(yè)安全與環(huán)保. 2012(08)
[7]礦區(qū)煤矸石綜合利用新探索[J]. 王新豐,高明中,房曉敏.  煤質(zhì)技術. 2012(04)
[8]煤礦復墾區(qū)土壤重金屬分布特征與質(zhì)量評價[J]. 黃靜,高良敏,馮娜娜,尹伶俐.  環(huán)境污染與防治. 2012(02)
[9]朱莊煤礦地質(zhì)構造與瓦斯賦存規(guī)律分析[J]. 唐一博,李增華,楊永良,孫越,王潤.  煤礦安全. 2011(10)
[10]北京市農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染環(huán)境風險等級評價[J]. 姜菲菲,孫丹峰,李紅,周連第.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2011(08)

博士論文
[1]土石混合介質(zhì)水分溶質(zhì)運移的試驗研究[D]. 周蓓蓓.西北農(nóng)林科技大學 2009

碩士論文
[1]基于煤矸石充填復墾土地的復墾效應研究[D]. 劉會平.安徽理工大學 2010
[2]煤礦區(qū)土地復墾研究[D]. 張晉.甘肅農(nóng)業(yè)大學 2009
[3]土壤水鹽運移特征研究[D]. 馬東豪.西安理工大學 2005
[4]黃土坡耕地土壤入滲規(guī)律研究[D]. 趙西寧.西北農(nóng)林科技大學 2002



本文編號：3310721