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一、煤矿开采塌陷区土壤裂隙优先流对地表水土流失控制作用模拟简介

煤炭井工开采常常导致地表塌陷，显著改变地貌特征。在塌陷过程中，土壤裂隙优先流路径形成，引发了一系列环境问题，如土壤环境质量下降和水土流失。研究土壤裂隙优先流，对于理解塌陷区的水土流失机制，制定有效的防治措施至关重要。

土壤裂隙优先流的成因既包含自然环境作用，如降雨、冻融等，也涵盖人类工程作用，像煤矿开采。人类工程作用产生的土壤裂隙优先流路径具有独特性，其分布区域有一定可预测性，常呈条带状或同心圆状近似平行展布，特定条件下还会动态演化，并有走向特征及非均质性。

二、煤矿开采塌陷区土壤裂隙优先流对地表水土流失控制作用模拟试验标准

1.模型构建：构建原状土壤二维模型进行物理模拟试验，模拟煤矿开采过程。例如，模拟开采深度设定在模型1.2m 处，开采层厚度设计为0.05m。随着开采进行，顶部土层冒落，上部土层弯曲下沉，地表下沉弯曲带顶部出现小型拉张裂隙，塌陷范围和裂隙规模逐渐增大。

2.降水模拟：模拟降水阶段分为早、中、晚三个阶段，对应地表变形的初始沉陷、拉张裂隙规模最大以及早期裂隙闭合阶段。降水采用当地池塘水并配入适当比例铵态氮溶液，降水量分别设定为18mm、77mm和122mm 。每次模拟降水后，在沉陷区内、外不同位置采集土样。

三、煤矿开采塌陷区土壤裂隙优先流对地表水土流失控制作用模拟参数

1.土壤物理参数：包括土壤颗粒组成、孔隙度、含水量、容重、饱和导水率、田间持水量等。不同地表裂缝条件下，随着土壤深度增加，土壤孔隙度、含水量及田间持水量呈增加趋势，饱和导水率呈减小态势。

2.塌陷相关参数：如塌陷坡地坡度、塌陷范围、裂隙深度等。模拟开采最终形成的塌陷坡地坡度为2.1°，伴随显著土壤裂隙优先流路径，最大裂隙深度0.55m。

3.溶质迁移参数：以铵态氮为例，监测其在不同阶段、不同位置土壤中的含量变化。在试验区地面沉陷长度1.2m 范围、坡度2.1°、模拟降水强度60mm/h、总降水122mm 条件下，坡地表层土壤铵态氮含量平均降低14%，表层铵态氮质量分数8.8mg/kg 的峰值迁移至30cm深度。