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纳克斯三维植被护坡方法
名称纳克斯三维植被护坡方法所属单位布鲁克(成都)工程有限公司主要功能将三维复合垫卷在坡面展开,通过锚杆和锚垫板进行锚固,使其张紧并紧贴于坡面,防止坡面滑动和变形、阻止坡面水土流失,为坡面植被恢复提供条件,使坡面自然复绿或后期结合喷播复绿。使用方法1、自上而下按设计深度钻凿锚杆孔并清孔,在边坡上锚入钢筋锚杆,锚杆间形成“梅花”形布置,锚杆头预留外露长度锚固纳克斯垫;2、自上而下铺设纳克斯垫,相邻垫子边沿网孔间用钢丝绳缝合连接,缝合方式为从相邻网孔间直接穿过缠绕缝合绳或采用连接卡扣,缝合绳端头采用绳卡紧固;3、边界钢丝绳从纳克斯垫边缘网孔穿过连接,直至两端柔性锚杆,张紧并用绳卡紧固连接;4、安装锚垫板并拧紧螺母施加预应力,使纳克斯垫张紧并紧贴坡面或稍压入地层,横向边界绳及纵向边界绳应卡压在钢筋锚杆外侧,横向边界绳宜交替卡压在锚杆的上侧与下侧,尤其是非直线延伸或地形复杂时,地形复杂或非直线延伸的纵向边界绳亦可采用这种交替卡压方式。经济效益纳克斯三维植被护坡方法的工程应用,在提高边坡稳定性的同时,保持坡面水土,为边坡植被生长提供条件,实现边坡复绿。切合节约自然资源、减少能源消耗、保护生态环境可持续发展基本要求,具有重大经济效益。应用案例 专利情况已授权实用新型专利1项,名称:边坡植被防护结构,专利号:201921808399.0
航空电磁数据的滤波方法、装置、设备及存储介质获国家发明专利授权
近日,中国地质调查局地球物理地球化学勘查研究所研发的“航空电磁数据的滤波方法、装置、设备及存储介质”获国家发明专利授权。航空瞬变电磁原始数据中包含了多种噪声,其中天电噪声因其导致响应信号出现尖脉冲或振荡对数据影响较大,故需在保留所需异常信号前提下尽可能地将天电噪声去除干净。去除天电噪声可以提高响应信号数据的信噪比,同时有利于增大勘探深度、提高所要寻找的小异常的分辨能力。本专利提供一种航空电磁数据的滤波方法、装置、设备及存储介质,可采用双窗口剪切均值滤波方法进行响应信号的滤波,可以保留原始有用信号,快速、高效去除天电噪声。该方法已成功应用于国家重点研发计划项目“固定翼时间域航空电磁测量技术系统研制”和地质调查项目“松嫩平原水文地质调查”“松辽盆地中南部地球物理调查”等项目的航空电磁数据天电噪声去除,提高了数据信噪比,验证了方法的有效性,为航空电磁数据处理提供了有力技术支撑。
矿山生态环境修复治理的方法及生态修复的措施!
矿山生态修复的主要内容随着矿产资源的开发,造成了矿山环境资源的破坏,某些地区因为不合理的开发使得当地得环境日益恶化,产生了如水土流失、山体滑坡、泥石流等一系列自然灾害。因此,矿山的生态环境恢复日益成为社会普遍关注的问题之一。矿山的生态修复与治理不是简单的生态系统的系统,还包括与生态系统相关的社会,经济系统的修复,这是两个相关联的,密不可分。1.矿山边坡稳定与加固经过长时间的过度开采,通常会出现地质不稳定,并存在山体崩塌等安全风险。在进行山地生态恢复之前,我们需要全面了解受损山地的地质环境,分析和论证各种地质灾害的风险,并评价现状。通过现场调查和测绘,对地质灾害的分布、规模、采矿情况、主要诱发因素、稳定性、发展趋势和危害特征进行了调查。根据地质环境评价结果,对受损山采取工程处理措施,如清除边坡松散的危险岩体和潜在的不稳定块、边坡陡坡切割、系统锚定等加固边坡的措施。2.矿山植被修复与环境复绿在矿山生态环境恢复过程中,修复矿山植被是最明显的方法之一。该方法的修复点是首先明确矿山恢复和处理的目标,并对矿山的土壤和环境条件进行综合调查,然后确定植被种植的方法。3.矿山土壤生物修复土壤生物的恢复主要包括两个方面:一是土壤微生物的恢复。主要的方法是提高土壤的活性,然后提高土壤中的有机质的含量。另一方面,修复土壤动物。做好土壤动物的修复可以有效改善土壤结构,土壤动物具有分解死枝和残枝的能力,不仅可以提高土壤肥力,还可以帮助土壤植物完成养分循环工作。 矿山边坡稳定性治理的方法由于采矿作业破坏了边坡岩体原应力的平衡状态,二次应力场,常导致边坡岩体变形破坏,岩体不稳定,导致坍塌、分散、落落、倾卸坍塌、滑动等。处理前,应先进行边坡安全评估,然后开始处理。采石场的一般坡度为:1)切割岩体和堆积体不稳定的陡峭边坡。对于陡峭的小斜坡,也可以填满平方英尺;2)必须制定富水区边坡地表排水和地下地表排水方案,排水方案,钻孔排水孔;3)应采取措施,对受地质结构影响的局部破碎带喷洒危险岩石、锚杆和钢筋网;边坡岩风化严重,挡土墙处理后容易形成小滑坡边坡;5)为防止浮石碾压造成安全风险,必须清理并严格检查边坡,发现不安全因素,并及时处理。矿山边坡生态修复的措施1)细致清理坡面边坡治理是矿山生态修复工程中重要的内容之一。为了做好边坡生态修复工作,首先要明确矿山边坡的结构及地质情况,进而确定科学的矿山边坡治理措施。如果矿山边坡是较为松散的混合土石,则需要在治理前清理坡面上的危石,再结合设计要求采取削坡的措施,以提升坡面的平顺度。2)构建科学的植被群落结构为了改善矿山边坡的植被覆盖率,可以选择合适的植被群落进行种植,由于乔灌草植物种类更适宜在边坡环境的生长,且具备自播能力的优点,因此在矿山生态修复时可以选择此类植物进行种植。为了提高生态修复的质量,必须综合考虑矿山边坡的具体形态、土质类型、风化情况、岩体裂隙的发育程度等因素。3)设置截水、排水设施如果矿山边坡不做好截排水设施的布置工作,则地表水或地下水会沿着岩体的裂隙流进内部,久而久之会导致矿山岩体内部结构被软化、侵蚀,最终出现塌方、水土流失等地质灾害问题。因此,需要结合矿山边坡的实际情况科学的布置截水、排水设置,以及时的将地表积水、地下水排出。在截排水沟修建完毕后需要对其进行定期的维护,确保排水的通畅性。4)做好工程验收工作为了确保矿山生态修复工程的质量,需要规范施工流程并明确施工标准,在修复工程完毕后,需要对各个修复环节进行质量验收,质量验收部门要严格按照生态修复工程所规定的标准进行验收,还要特别加强对隐蔽工程、分项工程的质量验收,以促使矿山能够真正的恢复生态功能。在进行矿山生态修复前需要全面了解矿山的实际情况并明确生态修复的目标,进而制定出合理、科学的生态修复工程计划,也要因地制宜积极寻求新的修复措施,提高生态修复的有效性,最终改善矿山地区的土壤、植被及生物状况,使得矿山恢复生态功能,促进矿山的可持续发展。
全域土地综合整治面临五大困境及五大政策建议
本文以广东省全域土地综合整治试点为例,通过分析其土地整治探索与实践、现实困境,提出完善全域土地综合整治的政策建议,为建立健全全域土地综合整治试点政策机制提供参考借鉴。 一、全域土地综合整治面临的现实困境 根据《通知》要求,广东省于 2019 年上报了 40 个全域土地综合整治试点项目。根据省内各地开展的农村拆旧复垦、垦造水田、村级工业园改造等探索与实践,结合笔者的工作经验,对广东省全域土地综合整治面临的现实困境归纳总结如下。 1 现行规划难以适应调整重构型整治需求 实施全域土地综合整治需要集中连片、整村推进,对农村地区的国土空间全域优化布局。过去农村地区的规划是在增量扩张建设管控背景下编制的,以自上而下的行政指令型为主,易忽略地方和村民的实际需求,缺乏对土地权属调整和土地收益平衡的考虑,难以适应全域土地综合整治对现状用地布局结构的调整重构需要。目前农村地区土地利用受总体规划、城市总体规划、村庄规划等规划管控,在各级国土空间规划编制的过渡期间,需要对各类规划进行修改才能开展用地布局优化。但是现行法律、法规、政策对规划调整的修改条件非常严格,例如广东省规定土地利用总体规划的修改情形仅限于国家、省重点项目建设用地和单独选址项目等少数情形,并未包括因土地综合整治项目的需要调整土地利用总体规划,导致在土地综合整治项目开展过程中遇到规划修改依据不足的问题。即使土地综合整治项目符合规划调整的条件,但依据现行法律、法规、政策对规划修改仍存在审批手续繁琐、审批时间过长的问题。例如《土地管理法》第二十五条规定:经批准的土地利用总体规划的修改,须经原批准机关批准;未经批准,不得改变土地利用总体规划确定的土地用途。类似要求和规定增加了土地综合整治项目开展的时间成本,影响了村集体及乡镇参与全域土地综合整治的积极性。(来源:中机院) 2 用地布局优化政策障碍大 农村地区普遍存在建设用地和耕地相互交错、耕地碎片化等问题,对村级工业园、农村居民点、耕地等用地布局进行优化,是全域土地综合整治的主要工作内容之一,也是实现农业农村现代化的基本支撑条件。用地布局优化工作需要对现状地类进行重新整合,不可避免地涉及到权属调整、永久基本农田调整等内容,但是现行政策的障碍较大:一是权属调整缺乏政策路径。由于广东省特别是珠三角地区国有土地与集体土地相互交错现象较为普遍,权属调整不仅包括集体土地使用权之间的调整,还涉及到村与村之间的集体土地所有权调整,以及集体土地所有权与国有土地所有权之间的调整,现行政策缺乏对权属调整的操作细则,特别是集体土地所有权与国有土地所有权之间的调整、置换更是缺少法律法规依据。二是永久基本农田调整难。珠三角地区普遍存在耕地和永久基本农田保护目标缺口大、耕地后备资源匮乏等情况,特别是高度城镇化区域,永久基本农田面积小且破碎化严重,全域土地综合整治试点政策仅允许在一定情形下调整优化永久基本农田,且被限制在整治区域的镇域、村域范围内,约束了为腾挪空间而进行的永久基本农田调整。3 农业、生态空间的综合经济效益不明显 通过开展全域土地综合整治来保护、完善生态和农业空间,是保障我国粮食安全、生态安全的重要途径。但是,由于农业、生态用途土地租金收益远低于开发建设用地,导致全域土地综合整治的综合经济效益不明显,特别是由于永久基本农田、生态保护红线对农用地转用存在刚性约束,导致经济发达区域的农村集体普遍对政府将土地划入永久基本农田、生态保护红线存在抵触心理,加大了全域土地综合整治及相关工作的推进阻力。现代农业、乡村旅游对农业空间连片集聚、生态空间可持续具有良好的经济带动作用。但因点状供地、设施农用地政策障碍,影响了农业、生态空间的经济收益功能,使得众多与农业和生态相关的农业观光、生态旅游等文旅项目、现代农业产业项目发展现状并不乐观。部分项目因缺少农用地转用的正规政策路径,不惜铤而走险,违法违规用地,在大棚房、耕地非粮化等整治过程中遭受到巨大损失。4 社会资本参与途径不足 社会资本是全域土地综合整治所需资金的有益补充。目前的政策虽然鼓励社会资本参与全域土地综合整治,但是缺乏社会资本参与的具体路径。社会资本参与全域土地综合整治必然存在收益需求,而全域土地综合整治的收益端主要依靠节余建设用地指标交易,以及将闲置宅基地转变为集体经营性建设用地入市,严格来说两者都属于农村集体资产,而广东省对土地整治后形成的集体资产有应公开交易的限制,导致社会资本在前期投入后面临难以顺利获取集体经营性建设用地及节余建设用地指标收益的风险。因此,虽然广东省全域土地综合整治试点的 40 个项目大多涉及社会资本,但是社会资本占总投资比重超过一半的项目仅有7 个,其余均以政府财政资金支持为主 。此外,全域土地综合整治的前期融资渠道并不畅通,一般要在整治项目完成后通过低效建设用地整理才可作为抵押融资的集体经营性建设用地,这也导致项目难以获得足够的启动资金。5 财政投入压力较大 全域土地综合整治需要站在全域角度进行设计和整治,涉及到的整治面积大、整治要素多。与国外成熟的土地整治融资体系相比,国内土地整治资金来源主要是以政府财政直接投资为主,市场资金投入和个人资金投入占比很小[13] ,而 2018 年国家机构改革后,自然资源部门缺乏专项资金,需要跨部门统筹农业农村、水利等部门资金,资金统筹难度大。同时,公共基础设施建设、生态修复等整治内容难以产生直接收益,资金需求量大,加大了地方政府财政压力,基层政府除了通过农村拆旧复垦、垦造水田等获取建设用地节余指标、补充耕地指标、水田指标,实质性推动全域土地综合整治的积极性不足。此外,即使部分地方政府有充沛的财政资金投入,但由政府投资并组织实施的农村土地整治模式存在较大争议,“用国家的钱整治农民的地”难以和农民达成一致共识 。二、完善全域土地综合整治的政策建议1 建立满足全域土地综合整治需求的规划和用途管制机制 为优化国土空间布局,全域土地综合整治存在对整治区域内的现状土地用途进行调整重构的需求。近年来,国土空间规划体系正在完善,传统的单一要素、分部门的土地用途管制开始向全域统筹的国土空间用途管制转型。建议:新时期在建立国土空间规划体系和用途空间用途管制制度过程中,从规划上为高度城镇化地区在县级行政区域内开展零星永久基本农田的跨镇域调整预留空间,通过以县级行政区域为基本实施单元开展全域土地综合整治,将城市核心区零散的耕地和农田向永久基本农田集中区转移,形成规模连片、耕作高效的永久基本农田保护区,打造万亩农业示范片区;借鉴浙江经验,将村庄规划和全域土地综合整治试点结合起来,允许全域土地综合整治项目通过编制村庄规划覆盖乡镇土地利用总体规划(镇级国土空间规划),在保证整治区域内各类现状用地面积规模不变、耕地质量不下降和不破坏生态环境的前提下,允许零散耕地、园地、林地、其他农用地之间进行空间置换和布局优化,经拆旧复垦复绿验收合格并完成备案后,变更现状地类。2 建立健全 权属调整的政策机制和技术体系 全域土地综合整治的核心任务之一是优化国土空间布局,在广东省农村地区土地权属现状之下,开展全域土地综合整治必然存在权属调整的需要。权属调整既是用益物权权利归属的变更,也是土地价值再分配的过程,权属调整能否顺利实施,直接关系到土地权利人参与全域土地综合整治的积极性。针对广东省国有土地与集体土地相互混杂,集体土地之间相互交错,亟需开展权属调整但缺乏政策路径的问题,建议:结合我国具体国情,健全土地权属调整的政策机制,允许在全域土地综合整治范围内打破权属边界,重新划分宗地和确定产权归属,既允许相同土地所有权之下不同土地使用权之间的权属调整,也允许国有土地所有权与集体土地所有权、不同集体土地所有权之间的调整,同时建立起土地权属调整的调查、评估、分配、登记技术体系,在坚持农民主体和村民自治的前提下,保障土地权属调整后的土地价值再分配公平合理,积极稳妥有序推进权属调整工作。3 畅通农业、生态空间价值实现路径 为破解农业、生态空间收益能力低的问题,建议充分发挥现代农业和乡村旅游对农业、生态空间连片集聚的带动作用,对积极参与低效工业用地拆旧复垦、农村居民点整治,形成一定面积的连片优质耕地、连片生态空间,并引入家庭农场、重点农业龙头企业、全域旅游项目的,奖励相应农业、生态空间一定比例的点状供地用地规模和指标,通过点状供应一定面积的经营性建设用地实现在整治区域内收回因农业、生态空间正外部性产生的外溢价值。同时,积极探索自然资源领域生态产品价值实现机制,通过碳汇项目开发及交易、特许经营权等形式增加农业、生态空间长远收益,提高农业、生态空间的本地化收益功能。4 完善市场参与和投融资机制 目前,全域土地综合整治项目存在市场参与不足、投融资渠道不畅的问题,不利于全域土地综合整治项目的全面开展和深入实施。为充分挖掘农村自然资源价值,为全域土地综合整治的开展提供可持续的内生动力,建议从以下方面加强多元化投入:一是畅通土地经营性收入和土地指标收入途径。允许闲置宅基地等低效集体建设用地经整治后,在符合规划的前提下依法作为集体经营性建设用地入市,通过综合整治产生的建设用地指标、补充耕地指标、水田指标,在保障村庄建设和产业发展需要的前提下,为节余指标提供交易平台,允许跨市县交易。二是为市场主体参与全域土地综合整治提供收益保障。允许将全域土地综合整治产生的土地经营性收入和土地指标收益,按约定作为金融和社会资本投资的收益来源。5 构建以农民集体为实施主体的全域土地综合整治组织模式 为避免全域土地综合整治过于依赖政府财政资金投入,造成政府财政压力过大,农民集体在整治过程中主体地位弱化、参与度低下的问题,实现农民群众从“要我做”向“我要做”的转变,建议:一方面,结合国土空间规划对村庄分类和布局安排,在县级层面充分整合各项涉农涉地资金,明确财政资金的统一归拢和精准投放,借助全域土地综合整治试点积极申请和使用好各级乡村振兴财政资金,使得各类资金形成合力,有力推动全域土地综合整治项目实施;另一方面,在明确政府在全域土地综合整治中主要履行提供农村公共品职责的前提下,充分发挥农民集体的自治组织和实施主体作用,将整治定位明确为满足农民自身的土地整治需求和意愿,建立县级统筹、乡镇主导、村级实施、农民主体的全域土地综合整治模式。
“一种基于地-井联合获取水力传导系数的方法”发明专利获得国家知识产权局授权
近日,中国地质调查局西安地质调查中心申报的“一种基于地-井联合获取水力传导系数的方法”发明专利获得国家知识产权局授权。本发明涉及电磁法及其地层参数获取评价技术领域,尤其涉及一种基于地-井联合获取水力传导系数的方法,将解决在井密度较小或只有少数参数井的地区难以精细计算含水层水力传导系数的技术问题,从而实现区域尺度的水力传导系数的精细刻画,可应用于西北地区内陆干旱盆地,西北地区山前冲积平原找水。目前,该发明已成功应用于鄂尔多斯盆地和塔里木盆地找水。
“一种用于洛阳铲湿土取样的助推器”和“一种背包钻液压起拔器稳定底座”成功获得国家实用新型专利授权
近日,中国地质调查局呼和浩特自然资源综合调查中心研发的“一种用于洛阳铲湿土取样的助推器”和“一种背包钻液压起拔器稳定底座”成功获得国家实用新型专利授权。洛阳铲、背包钻等是地表基质调查的主要工作手段,施工过程中常因辅助设备支撑性能不足导致取样效率低、样芯不完整,影响地表基质垂向结构准确划分。通过稳定基座、多点位精准贴合支撑,有效解决施工过程中取芯慢、样芯不完整的问题,大大提升地表基质调查工作效率、垂向结构划分准确度,有效保障了地表基质调查的总体质量。两项实用新型专利可应用于地表基质调查、土壤普查等多个领域,可为自然资源调查监测精准服务提供支撑。
土壤地理---重点知识整理
1. 土壤:土壤是覆盖在地球陆地表面上能够生长植物的疏松层。2. 土壤肥力:土壤肥力是指土壤为植物生长供应和协调养分、水分、空气和热量的能力。3. 土壤系统:土壤系统是由固相(矿物质和有机质)、液相(土壤水分和土壤溶液)和气相(土壤空气)三相物质相互联系、相互作用组成的有机整体,表现出肥力、能量交换和净化功能。4. 土壤生态系统:土壤与其地上部生物和地下部生物之间进行复杂的物质与能量的迁移、转化和交换,构成一个动态平衡的统一体,成为生物同环境之间进行物质和能量交换的活跃场所。5. 土壤圈:覆盖于地球陆地表面和浅水底部的土壤所构成的一种连续体或覆被层,犹如地球的地膜。6. 单个土体和聚合土体:单个土体是土壤剖面的立体化形式,作为土壤的三维实体,其体积最小。面积的大小取决于土壤的变异程度。聚合土体,两个以上的单个土体组成的群体,称为聚合土体。7. 土壤剖面:从地面垂直向下的土壤纵断面称为土壤剖面。8. 土层:土壤剖面中与地表大致平行的层次,由成土作用而形成的,因此,称为土壤发生层,简称土层。9. 土壤的组成包括哪些?它们之间的相互关系如何?(1) 土壤组成:土壤是由固相(矿物质、有机质)、液相(土壤水分)、气相(土壤空气)等三相物质组成的。(2) 相互关系:土壤固相(矿物质、有机质)、液相(土壤水分)、气相(土壤空气)之间是相互联系、相互转化、相互作用的有机整体。10. 土壤矿物质包括哪些类型?什么叫原生矿物?土壤中主要原生矿物有哪些?它们的性质如何?(1) 土壤矿物质包括:土壤矿物质主要来自成土母质,按其成因可分为原生矿物和次生矿物两大类。(2) 原生矿物:指各种岩石受到不同程度的物理风化,而未经化学风化的碎屑物,其原来的化学组成和结晶构造均未改变,颗粒较粗,有些表面可能受到轻微蚀变,内部结晶仍然完好。(3) 土壤中主要原生矿物及性质①硅酸盐、铝硅酸盐类矿物:是土壤多种营养元素的来源。②氧化物类矿物:这些矿物都极稳定,不易风化、对植物的养分意义不大。③硫化物类矿物:极易风化,成为土壤中硫素的主要来源。④磷酸盐类矿物:是土壤中无机磷的重要来源。11. 什么叫次生矿物?次生矿物有哪些?特点如何?#(1) 次生矿物:大多数是由原生矿物经风化后重新形成的新矿物,其原来化学组成和构造都有所改变而不同于原来的原生矿物,颗粒纤细,结晶较差,甚至是极细的非结晶质颗粒。(2) 主要次生矿物及特点:①简单盐类:是原生矿物经化学风化后的最终产物,结晶构造都较简单,常见于干旱和半干旱地区的土壤中。②次生氧化物矿物:多样,颜色鲜艳③次生铝硅酸盐类:是构成土壤粘粒的主要成分,具结晶构造。12. 土壤风化过程有哪些类型?各类型风化过程如何?(1) 物理风化:通过①温度作用或温差效应、②结冰作用或冰劈作用、③风的作用、④流水的作用,产生了与原岩石、矿物化学成分相同而粗细不等的碎屑物质覆盖在岩石表面。(2) 化学风化:通过①溶解作用、②水化作用、③水解和碳酸化作用、④氧化作用、⑤溶解作用,形成可溶性盐类,都是养料成分,为植物提供营养;形成了次生粘土矿物,在土壤肥力中作用巨大;形成了残留矿物,如:石英在土壤中以粗大砂粒存在。(3) 生物风化:①机械破坏作用(根劈作用)②化学破坏作用(主要通过新陈代谢来完成)。为母质中增加了岩石和矿物中所没有的N(氮)素和有机质。13. 矿物分解可分为哪些阶段?各阶段有何特点?#(1) 碎屑阶段:物理风化作用下,岩石矿物发生机械粉碎,形成碎屑风化壳。(2) 钙淀积阶段:生物化学作用加强,CaCO3不断聚积,形成钙淀积风化壳,同时生成次生黏土矿物。(3) 酸性硅铝阶段:盐基大量淋失,次生黏土矿物堆积。(4) 富铝化阶段:盐基彻底淋失,硅酸大量淋失,Al2O3、Fe2O3残积。14. 粘土矿物的结构有哪些特征?各类型粘土矿物的性质如何?#(1) 粘土矿物粒径小于0.001mm,是土壤矿物中最细小的部分,具有活动的晶格、呈现高度分散性,并具有的吸附代换性能、能吸收水分和膨胀,因而具有明显的胶体特性,称为粘土矿物。(2) 性质见11题次生矿物。15. 土壤有机质是什么?其来源如何?主要组成分有哪些?(1) 土壤有机质是泛指以各种形态和状态存在于土壤中的各种含碳有机化合物。包括动植物残体、微生物体和这些生物残体的不同分解阶段的产物,以及由分解产物合成的腐殖质等。(2) 来源:土壤有机质主要来源于动植物残体。自然土壤的有机质主要来源于高等植物残体,但因植被类型不同,植物残体的数量和成分差异很大,一般是森林>草原>荒漠。农业土壤的有机质主要来源是施肥和灌溉。(3) 主要组成分:①非腐殖物质——化合物(60%-70%),常见的化合物有糖类、含氮化合物、含磷化合物、含硫化合物、木质素及脂类。②腐殖物质——混合物(30%-40%)腐殖质。16. 土壤有机物质的转化过程包括哪些内容?#(1) 矿化作用:有机质在生物作用下分解为简单的无机化合物的过程。第一阶段为有机物质的降解阶段,也就是将大分子有机物降解成为小分子有机物。第二阶段是微生物将第一阶段降解形成的简单的有机化合物最终分解为无机化合物,同时释放能量 。(2) 腐殖化作用:进入土壤的生物残体在土壤微生物作用下转化为腐殖质的过程。是一个极其复杂的生物化学过程。17. 土壤有机质在土壤肥力中的作用表现哪些方面?#(1) 提供植物需要的养分①碳素营养:碳素循环是地球生态平衡的基础。土壤每年释放的CO2达1.35×1011吨,相当于陆地植物的需要量。②氮素营养:土壤有机质中的氮素占全氮的90-98%。③磷素营养:土壤有机质中的磷素占全磷的20-50%。④其他营养:K、Na、Ca、Mg、S、Fe、Si等营养元素。(2) 改善土壤肥力特性①物理性质:促进良好结构体形成;降低土壤粘性,改善土壤耕性;降低土壤砂性,提高保蓄性;促进土壤升温。②化学性质:影响土壤的表面性质;影响土壤的电荷性质,影响土壤保肥性;影响土壤的络合性质;影响土壤缓冲性。③生物性质:影响根系的生长;影响植物的抗旱性影响植物的物质合成与运输;药用作用。(3) 有机质在生态环境中的作用:改善生态环境、降低重金属污染、对农药污染的影响、对全球碳平衡的影响。(4) 土壤有机质具有离子交换作用、络合作用和缓冲作用。(5) 土壤有机质是植物生长激素。18. 土壤水分有哪些类型?#(1) 固态水:(2) 气态水(3) 化合水和结晶水(4) 土壤吸湿水:(5) 膜状水(6) 毛管水:(7) 重力水:(8) 地下水19. 土壤水分有效性的含义是什么?凋萎系数概念?土壤有效水:能够被植物所吸收利用的水分,与土壤质地、结构、有机质有关。作物无法从土壤中吸收水分而呈现永久凋萎,此时的土壤含水量称凋萎系数。土壤有效水量 = 田间持水量 - 凋萎系数。20. 土壤空气组成和大气组成有何不同?为什么?(1) 二氧化碳含量比大气中高(2) 氧含量比大气中低(3) 水汽含量比大气中高(4) 还可以产生甲烷、碳化氢、氢等气体原因:土壤中不断进行的动植物呼吸作用和微生物对有机质物的生物化学分解作用,使得土壤空气中O2不断消耗和CO2逐渐累积,其结果是土壤空气中O2、CO2浓度与近地层大气中O2、CO2浓度之间差异的扩大,这样必然引起O2、CO2气体分子扩散的发生。21. 土壤与大气间的气体是怎样交换的?土壤空气与大气整体交换部分气体互相扩散22. 土壤的通气性概念?影响通气性因素有哪些?土壤通气性对土壤肥力有何影响?(1) 土壤的通气性:土壤空气与大气间的气体交换,以及土体内部允许气体扩散和流通的性能,称为土壤通气性。(2) 影响通气性的因素:土壤孔隙状况、土壤质地和结构、土壤含水量等。(3) 土壤通气性对土壤肥力的影响:通过调节水、肥、气、热影响土壤肥力。23. 土壤粒级、质地的含义是什么?主要的质地类型有哪些?(1) 土壤粒级:土粒按大小可分为若干级别,其称为粒级。(2) 土壤质地:土壤是由许多大小不同的土粒、按不同的比例组合而成的,这些不同的粒级混合在一起表现出来的土壤粗细状况,称为土壤质地,也称土壤机械组成。(3) 主要的质地类型:砂土、壤土、粘土三级。24. 土壤质地对土壤性质有哪些影响?(1) 砂质土类:①水→粒间孔隙大,毛管作用弱,透水性强而保水性弱,水汽易扩散,易干不易涝;②气→大孔隙多,通气性好,一般不会积累还原性物;③热→水少汽多,温度容易上升,称为热性土,有利于早春植物播种;④肥→养分含量少,保肥力弱,肥效快,肥劲猛,但不持久,易造成作物后期脱肥早衰;⑤耕性→松散易耕,轻质土。(2) 粘质土类:①水→粒间孔隙小,毛管细而曲折,透水性差,易产生地表径流,保水抗旱能力强,易涝不易旱;②气→小孔隙多,通气性差,容易积累还原性物质;③热→水多汽少,热容量大,温度不易上升,称为冷性土,对早春植物播种不利;④肥→养分含量较丰富且保肥能力强,肥效缓慢,稳而持久,有利于禾谷类作物生长,籽实饱满,早春低温时,由于肥效缓慢易造成作物苗期缺素;⑤耕性→耕性差,粘着难耕,重质土。(3) 壤质土类:土壤性质兼具砂质土、粘质土的优点,从而克服了它们的缺点,耕性好,宜种广,对水分有回润能力,是理想的土壤类别。25. 土壤结构的概念?(1) 土壤结构:是土壤单粒和复粒的排列、组合形式。(2) 类型(按结构形态划分):片状、棱柱状、柱状、角块体、团块体、粒状、团粒状。26. 土壤团粒结构在肥力上有何意义?#(1) 水汽协调(2) 土温变化适度(3) 有机质分解适度(4) 利于耕作总之,具有团粒结构的土壤,能够比较好的协调睡,肥,热的关系。27. 土壤胶体的概念?土壤胶体包括哪些?(1) 土壤胶体:胶体是一种高分散体系,由分散相与分散介质构成。在胶体化学中,一般指分散相物质的粒径在1—100毫微米之间的为胶体物质,而土壤胶体微粒直径的上限一般取2000毫微米。(2) 土壤胶体包括:土壤矿质胶体、有机胶体、有机-无机复合胶体。28. 什么叫阳离子交换?阳离子交换有何特点?(1) 阳离子交换:土壤中带负电荷的胶粒吸附的阳离子与土壤溶液中的阳离子进行交换,称为阳离子交换(吸收)作用。(2) 特点:可逆反应并能迅速达到平衡、阳离子交换按当量关系进行、等量交换、反应迅速。29. 土壤中阳离子交换量的概念,影响阳离子交换量的因素有哪些?(1) 阳离子交换量:每千克干土中所含全部代换性阳离子总量,称阳离子交换量CEC或称交换性阳离子总量,也可简称交换量,以厘摩尔(+)/千克土表示。(2) 影响阳离子交换量的因素:胶体类型、土壤质地。30. 盐基饱和度是什么?它是怎样计算的?(1) 盐基饱和度:交换性盐基离子总量占交换性阳离子总量的百分比,称为盐基饱和度.(2) 计算:盐基饱和度={交换性盐基总量[cmol(+)∕kg]∕阳离子交换量[cmol(+)∕kg]}×10031. 土壤溶液的概念,土壤溶液由哪些成分组成?(1) 概念:土壤溶液是土壤水分及其所含气体、溶质的总称。(2) 组成:溶质部分①无机盐类,②简单有机物,③溶解性气体 溶剂部分:土壤水分32. 土壤酸度分为哪些类型?各类型之间的关系如何?(1) 类型:活性酸度,潜在酸度(包括代换性酸度、水解性酸度)。(2) 关系:A同一平衡体系中中的两种酸度;B潜在酸度远大于活性酸度。33. 土壤缓冲性能的概念,它在土壤中的作用、意义如何?(1) 概念:当加酸或碱于土壤时,土壤具有缓和酸碱度改变的能力。(2) 作用意义:土壤的缓冲性可使土壤避免因施肥、微生物和根系的呼吸、有机质的分解等引起土壤酸碱度的剧烈变化,这对植物正常生长和微生物的生命活动都有重要的意义。34. 土壤主要的热学性质有哪些?它们在土壤中的作用如何?(1) 土壤热容量:通过土壤含水量调节土壤温度。(2) 土壤导热率:调节土壤表层与底层温度平衡。(3) 土壤热扩散率:调节土温。35. 比较两种成土因素学说,有何异同?(1) 前苏联的发生学分类,其基本观点是:强调土壤与成土因素和地理景观之间的相互关系,以成土因素及其对土壤的影响作为土壤分类的理论基础,同时也结合成土过程和土壤属性作为土壤分类依据。(2) 以美国系统分类为代表的土壤诊断学分类,其基本观点是,分类所依据的基本指标是可以直接感知和定量测定的土壤属性,土壤类型的划分主要根据诊断层和诊断特性。诊断层:基于土壤发生过程、用于鉴别土壤类别、具有一系列定量规定的土层。分诊断表层和诊断表下层。诊断特性:基于土壤发生过程、用于鉴别土壤类别、具有一系列定量规定的土壤属性。(3) 相同点:都强调土壤属性在土壤分类中的作用。(4) 不同点35(B)中国土壤地理发生分类系统(1992)分类原则和依据:(1)综合发生学原则(2)统一性原则(3)生产性原则中国土壤系统分类为多级分类制,即土纲、亚纲、土类、亚类、土族和土系6级发生分类:土纲、亚纲、土类、亚类、土属、土种、变种。美国土壤系统分类分土纲、亚纲、大土类、亚类、土族和土系等六级。35(C)土壤发生分类的不足表现在:① 主观性与理论推理性强;② 过分强调生物、气候等地带性因素;③ 强调中心概念,但土类界限较模糊;④ 发生分类缺乏定量指标。36. 分析各种成土因素在土壤形成过程中的作用?(1) 母质:首先,直接影响着成土过程的速度、性质和方向。其次,母质对土壤理化性质有很大的影响。一般地说,成土过程进行得愈久,母质与土壤的性质差别就愈大。但母质的某些性质却仍会顽强地保留在土壤中。(2) 气候:土壤形成的能量源泉。土壤与大气之间经常进行水分和热量的交换。气候直接影响着土壤的水热状况、土壤中物质的迁移转化过程,并决定着母岩风化与土壤形成过程的方向和强度。气候要素如气温、降水及风力对土壤形成发育具有重要的影响。(3) 生物:生物将太阳辐射能转变为化学能引入成土过程,并合成土壤腐殖质。在土壤中生活着有数百万种植物、动物和微生物,它们的生理代谢过程构成了地表营养元素的生物小循环,使得养分在土壤中保持与富集,从而促使了土壤的发生与发展。(4) 地形:是土壤形成发育的空间条件,对成土过程的作用与母质、气候、生物等不同,它通过影响地表物质能量的再分配,从而影响成土过程。新构造运动及地形演变更是影响土壤发生发育的重要因素。(5) 时间:母质、气候、地形、生物在土壤形成中的作用强度,均随着土壤年龄的增长而加深,可从土壤剖面分异、土壤形态和性质上反映出来。(6) 人为因素:人为活动对土壤的影响受社会制度和社会生产力水平的制约,而且这种影响具有双向性,即可通过合理利用,使土壤朝向良性循环方向发展,也可因不合理利用引起土壤退化。人类活动一是通过改变成土条件,二是通过改变土壤组成和性状来影响成土过程。37. 各成土因素之间的关系如何?举例说明之。38. 土壤是怎样形成的?土壤形成的实质是什么?(1) Mohr和Van Baren曾把热带地区的土壤形成分为5个阶段:1.初期:为未风化的母质;2.青少年期:风化已经开始,但许多母质物质仍保留在土壤中;3.壮年期:易风化的矿物大部分已分解,粘粒明显增加;4.老年期:矿物分解已处于最后阶段,只有少数强抗风化的原生矿物被保存;5.最后阶段:土壤发育已完成,原生矿物基本上彻底风化。(2) 实质:地质大循环和生物小循环的共同作用。(地质大循环是指地面岩石的风化、风化产物的淋溶与搬运、堆积,进而产生成岩作用。生物小循环是植物营养元素在生物体与土壤之间的循环:植物从土壤中吸收养分,形成植物体,后者供动物生长,而动植物残体回到土壤中,在微生物的作用下转化为植物需要的养分,促进土壤肥力的形成和发展。地质大循环和生物小循环的共同作用是土壤发生的基础,无地质大循环,生物小循环就不能进行;无生物小循环,仅地质大循环,土壤就难以形成。在土壤形成过程中,两种循环过程相互渗透和不可分割地同时同地进行着。它们之间通过土壤相互连结在一起。)39. 主要成土过程有哪些?各过程有无规律性?(1) 成土过程① 原始成土过程:在裸露的岩石表面或薄层的岩石风化物上着生低等植物,如地衣、苔藓及真菌、细菌等微生物,在低等植物和微生物的作用下,开始累积有机质,并为高等植物的生长发育创造了条件。② 灰化过程:土体表层三、二氧化物及腐殖质淋溶、淀积而SiO2残留的过程。主要发生在寒温带针叶林植被下,其残落物中富含脂、蜡、单宁等的酸性有机分解产物,其灰分贫乏盐基性元素,又因其残落物疏松多孔,有利于渗漏水分,导致强烈酸性淋溶。其结果是土体上部的碱金属和碱土金属淋失,土壤矿物中的硅铝铁发生分离,铁铝胶体络合淋溶淀积于下部,而二氧化硅则残留在土体上部,从而在表层形成一个灰白色淋溶层次,称灰化层。③ 粘化过程:土体中粘粒的生成或淋溶、淀积而导致粘粒含量增加的过程。尤其在温带和暖温带半湿润半干旱地区,土体中水热条件比较稳定,发生较强烈的原生矿物分解和次生粘土矿物的形成,或表层粘粒向下机械淋洗。在土体中、下层有明显的粘粒聚积,形成一个相对较粘重的层次,称粘化层。④ 富铝化过程:在湿热气候条件下,土壤形成过程中原生矿物强烈分解,盐基离子和硅酸大量淋失,铁、铝、锰在次生粘土矿物中不断形成氧化物而相对积累,这种铁、铝的富集称富铝化过程。⑤ 钙化过程:碳酸盐在土体中淋溶、淀积的过程。在干旱、半干旱气候条件下,由于季节性淋溶,使矿物风化过程中释放出的易溶性盐类大部分被淋失,而硅铁铝等氧化物在土体中基本上不发生移动,而最活跃的元素钙镁,则在土体中发生淋溶、淀积,并在土体的中、下部形成一个钙积层。⑥ 盐渍化过程:易溶性盐类在土体上部的聚积过程。这是干旱少雨气候带及高山寒漠带常见的现象,特别是在暖温带漠境,土壤盐类积聚最为严重。成土母质中的易溶性盐类,富集在排水不畅的低平地区或凹地,在蒸发作用下,使盐分向土体表层聚集,形成盐化层。其中硫酸盐和氯化物是突出的盐类,硝酸盐和硼盐出现很少。⑦ 碱化过程:碱化和盐化是有密切联系的,但有本质区别。土壤碱化是指土壤吸收复合体上钠的饱和度很高,即交换性钠占阳离子交换量的20%以上,水解后,释出碱质,其pH值可高达9以上,呈强碱性反应,并引起土壤物理性质恶化的过程。从土壤吸收复合体上除去Na+离子,称脱碱化。⑧ 潜育化过程:这个过程指终年积水的土壤发生的还原过程,又称灰粘化作用或潜水离铁作用。由于土层长期被水浸润,空气缺乏,处于缺氧状态,由嫌气微生物进行分解有机质的同时,高价铁、锰被还原为低价铁、锰。一方面,由于铁、锰还原的脱色作用,使上层颜色变为蓝灰色或青灰色,这个过程称为潜育化作用,这个还原层次称为潜育层或青泥层。另一方面,低价铁、锰流动性强,极易流失,即发生所谓“潜水离铁作用”,使潜育层粘粒部分的硅铝率和硅铁率都较高。⑨ 潴育化过程:土壤形成中的氧化-还原过程。潴育化过程和 潜育化过程共同之点是:它们都是渍水影响下发生的。但潴育化的渍水经常处于移动状况下,即水分直渗及上下升降和侧向流动,同时有一定的干湿交替过程,从而使土壤的铁、锰物处于还原和氧化的交替过程,因此,在渍水中铁、锰被还原迁移;土体内水位下降时,铁、锰又被氧化而产生淀积,在这种干湿交替下,土体中形成锈纹、锈点、黑色铁锰斑或结核、红色胶膜或“鳝血斑”等新生体层次,称为潴育层。⑩ 白浆化过程:指土壤表层由于上层滞水而发生的潴育漂洗过程。多发生在质地粘重或冻层顶托水分较多的地区,土壤表层经常处于周期性滞水状态,在有机质参与的还原条件下,加上侧渗水和直渗水活动,而带走被还原的铁、锰,与此同时,土壤粘粒也发生机械淋洗。因此,腐殖质层之下出现白色土层,称为白浆层。这是白浆化过程的主要特征。⑪ 腐殖化过程:由于气候、母质等因素作用,大量累积的有机质不能彻底分解,进行着以嫌气过程为主的转化作用。未彻底分解的有机质及中间产物,在微生物的作用下,进行着强烈的腐殖质化过程,形成了大量的腐殖质,在土壤表层累积为腐殖质层。这种土壤的腐殖质化过程广泛分布于自然界。⑫ 泥炭化过程:排水不良地方的有机物质的厚层聚集。这些有机物在过湿条件下,不被矿化或腐殖质化,而大部分形成了泥炭,有时可保留有机体的组织原状。⑬ 土壤的人工熟化过程:土壤熟化过程是在人类的合理利用和定向培育下,土壤向着肥力提高的方向发展的过程。人类通过耕作、培肥和改良等措施,消除土体的障碍因子,如铲除或打破犁底层、硬盘层、脆盘层、卵石层、铁锰斑纹层,淋洗盐渍层,开沟排水,施石灰消除酸害和改造土体构型,以及调节土壤水、肥、气、热条件和补充土壤养分等,使土壤更适合作物的生长,这就是土壤的熟化过程,分为旱耕熟化过程和水耕熟化过程。(2) 规律:40. 冻土的概念?冻土:冻土是指地表至100厘米范围内有永冻土壤温度状况,地表具多边形土或石环等冻融蠕动形态特征的土壤。41. 灰化土的分布状况和成土条件如何?(1) 分布状况:灰化土广泛分布于北半球高纬度地区,即寒温带针叶林气候区。在欧亚大陆北部和北美大陆北部呈现纬向地带性分布。在中国,灰土分布区相对教小,灰土主要集中分布于大兴安岭北端。(2) 成土条件:①气候,灰化土分布在寒温带湿润气候区,其南界大致与北纬50度线相当,气候的特点是冬长而寒冷,气温的季节变化很大,降雨集中在夏季。②植被:灰化土的植被以针叶林为主,主要树种如云极属、松属、落叶松属等。③地形,母质:灰化土分布区的地形多为山地和丘陵或平原,一般坡度较平缓,成土母质多为更新世冰川沉积物,还有砂岩、泥岩、以及石灰岩风化物。42. 灰化土有那些特性?(1) 灰化土剖面分异明显,土体构型为O-Ah-E-Bsh-C型。(2) 表层有机质含量高,可达400克每千克以上,向下锐减。腐殖质组成中以富里酸为主,胡敏酸与富里酸比值低于1.0,在底土层可低于0.3。(3) 土壤呈酸性反应,pH常低于5.5或5.0。(4) 交换性酸量较高,高者达10厘摩尔(+)每千克土以上,且以灰化层最多,可达15厘摩尔(+)每千克以上,表土层交换性氢占交换性酸量的40—50%以上,而淋溶层和底土层约占10~13%。(5) 阳离子交换量低,一般低于12厘摩尔(+)每千克土以下,而我国大兴安岭北端的漂灰土则较高,达19—22厘摩尔(+)每千克。盐基饱和度低,一般低于29%,而我国灰化土<40%,高山灰化土则达70~85%。(6) 整个剖面中各种氧化物均有明显的流失,尤以Ah和E层最显著,除了钙、镁、硅等大量淋失外,铁、铝有明显的淋溶淀积。(7) 粘粒含量从表层向下明显增高,淀积层粘粒含量有些可为灰化层的两倍左右,质地有明显的突变性。(8) 粘土矿物沿剖面有明显的变异。灰化层和表层以蒙脱石与高岭石为主,而底层则以水云母、蛭石及绿泥石为主,说明灰化土形成过程中,发生了水云母→蛭石→蒙脱石→高岭石、由2∶1型向1∶1型的蚀变过程。43. 弱淋溶土包括哪些土壤类型?它们的分布如何?(1) 包括的土类有温带的灰色森林土、褐土、灰褐土和热带的燥红土等(2) 分布:①灰色森林土以俄罗斯分布最广,北美洲北部也有分布。在我国主要分布于大兴安岭中部,新疆阿尔泰山和准格尔盆地以西山地。②褐土分布在欧洲地中海沿岸的西班牙和法国南部、巴尔干半岛、亚平宁半岛、土耳其、中亚和非洲北部、美国的加利福尼亚地区、墨西哥西部、智利中部以及澳大利亚西南角和阿德雷德地区,在我国,分布于华北平原、汾河谷地、关中盆地、冀北山地、晋中和晋南山地以及鲁中山地。③灰褐土主要分布于我国的内蒙古的大青山——乌拉山、贺兰山、天山南北坡及帕米尔、西昆仑山等山地。④燥红土分布在热带地区,如非洲撒哈拉沙漠南缘,沿纬线伸展澳大利亚西部沙漠的北、东、南三侧,南美洲的格兰查科地区。44. 弱淋溶土的成土条件有什么特色?我国褐土和地中海褐土成土条件有何不同?(1) 特色:弱淋溶土分布于温带、亚热带和热带地区,气候类型多样而且过渡性地带多,气候差异大,既有冬季长达6个月以上和有季节冻层发育的地带,又有长夏无冬,炎热干燥的环境;既有夏干冬雨的地中海式气候,亦有夏雨冬干的温带大陆性气候,表现出季节性的干旱,具有半湿润和半干旱的气候特征。(2) 不同:气候、植被、地形和母质。45. 弱淋溶土的性质如何?它是怎样形成的?(1) 性质P143⑭ 弱淋溶土的有机质含量多在20克每千克以上,高的可达130—170克每千克,腐殖质组成中一般以胡敏酸为主。⑮ 阳离子交换量较高,可达30厘摩尔(+)每千克土,并以钙为主,镁次之,盐基饱和度较高,为70—90%。⑯ 无或有石灰反应,pH6—7,碳酸盐母质上发育的pH>7.0,土壤质地多在粉壤土与粘壤土之间。⑰ 心土层粘粒含量比表土层和底土层高,表现出弱粘化淀积作用。⑱ 剖面中各层化学组成差异不明显,硅铝比率多大于2.0,粘土矿物多以水云母、蛭石为主。(2) 成因P142① 较弱的淋溶过程:② 较弱的钙化过程:③ 其剖面的pH值比淋溶土高,比钙积土低,弱淋溶土兼有淋溶土和钙积土的形成特点,因此有些分类将弱淋溶土归入淋溶土纲、钙积土纲或富铝土纲。46. 淋溶土的概念是什么?包括哪些土类?(1) 概念:淋溶土是指湿润土壤水分状况下,石灰充分淋溶,具有明显粘粒移淀的土壤。(2) 包括的土类有暗棕壤、棕壤、黄棕壤和白浆土等。47. 淋溶土的成土条件有何特点?(1) 气候:淋溶土发育在温带、暖温带以至北亚热带湿润季风气候区,四季分明,夏季降雨多;除黄棕壤外,土壤有不同深度的冻土层,由于淋溶土分布区南北跨度大,因此,各土壤类型的气候存在着较大的差异。(2) 植被:自然植被以针阔叶混交林、落叶阔叶林、常绿阔叶-落叶阔叶混交林、草甸等草本植物为主;白浆土分布区,自然植被以喜湿性植物种类为主要成分的草甸和草甸沼泽类型;暗棕壤的原生植被为针阔混交林;棕壤区的原生植被为落叶阔叶林;黄棕壤分布区的原生植被为落叶阔叶与常绿阔叶混交林。(3) 地形和母质地形多低山丘陵、低平原河谷阶地、盆地、山前台地;成土母质是残疾物、坡积物、第四纪沉积物。48. 淋溶土成土过程有何特点?各土类之间有何差别?P149(1) 特点:其成土过程包括粘化移淀过程(在温暖多雨季节,原生矿物分解,形成粘土矿物,如水化云母、蛭石、高岭石等,这些粘土矿物,一部分就地残积于土体层,称为残积粘化作用,另一部分粘粒随着季节性水分的变化,向下淋溶,在心土层淀积起来,使心土层的粘粒含量增高,称为淀积粘化作用。)和腐殖质积累过程(淋溶土分布区的自然植被以针阔叶混交林、落叶阔叶林、常绿阔叶-落叶阔叶混交林、草甸和草甸-沼泽类型的草本植物为主,生物量大,每年可生产较多的凋落物,复盐基作用明显,腐殖质累积显著,但淋溶土各土壤类型之间腐殖质累积过程亦有一些差异)。(2) 差别:① 土壤酸碱度和盐基饱和度的差异:② 粘粒在剖面中的差异:③ 铁、锰氧化物在剖面中的差异:④ 白浆土的独特成土过程:49. 淋溶土各土类形态有何差异?理化性质有何不同?P153形态理化性质暗棕壤具有厚凋落物层,约4-5cm厚,并夹有白色菌丝体腐殖质层颜色较浅,呈棕灰色,厚度为8-15cm,淀积层呈棕色,结构面常有不明显的铁锰胶膜有机质含量50-80g∕kg,pH5.5-6.5,盐基饱和度达60%-80%,阳离子交换量为25-40 cmol(+)∕kg,代换性阳离子以钙、镁为主,代换性铝多于氢或相近。黏粒在剖面中无明显移动,游离铁、铝自上而下减少,黏土矿物以水云母为主,伴有蛭石,高岭石、蒙脱石较少。棕壤具有淡薄表层,棕色的淀积黏化层,质地黏重,有锈色斑纹。棕壤通体淋溶强烈,全剖面无石灰反应,pH5-7,盐基饱和度表层为60%-70%,Bt层达90%,无活性铝,无富铝化特征,阳离子交换量为12-22cmol(+)∕kg,代换性阳离子以钙、镁为主,黏粒有明显移动和淀积,黏粒部分硅、铁、铝未受到明显破坏和分离,黏土矿物以伊利石、蒙脱石占优势,高岭石次之。黄棕壤凋落物层和腐殖质层较薄,呈暗灰棕色淀积层呈黄棕色,块状或棱柱状结构,结构面有棕色或暗棕色胶膜或铁锰结核,母质层变化大。土体厚60cm左右,表土有机质40-70g∕kg,一般为轻壤土,pH5-6.5,黏粒交换量30-50 cmol(+)∕kg,交换性盐基以钙、镁为主,盐基饱和度30%-80%,盐基已饱和,黏粒部分的硅、铁、铝成分已破坏但分离不明显,黏粒的硅铝率为2.4-3.0黏土矿物以伊利石、蛭石、高岭石,也有少量蒙脱石。白浆土腐殖质层厚10-20cm,呈暗灰色白浆层厚20-40cm,呈灰白色,湿时呈草黄色,黏磐层棕色或褐色,棱柱状或棱块状结构,呈现有光泽的铁锰胶膜,剖面分化明显。表土有机质80-100g∕kg,pH5.5-6.5,交换量为20-30 cmol(+)∕kg,以钙、镁占优势,有少量钾、钠,盐基饱和度为60%-80%,盐基不饱和,白浆层硅铁铝率为2.5-3.5,底层黏粒含量比表层高1倍以上,,黏土矿物以水云母为主,并有少量高岭石和无定形物质。50. 热带、亚热带生物气候条件下可能出现哪些土类,为什么说富铝土是该地带的地带性土壤?(1) 土类:砖红壤、砖红壤性红壤(砖红壤)、红壤和黄壤等(2) 原因:本纲土壤是在热带和亚热带湿润气候条件下,土体中的铝硅酸盐矿物受到强烈分解,盐基不断淋失,而氧化铁、铝在土壤中残留和聚集所形成的土壤,其中氧化铝的稳定性最强,因而称之为富铝土。51. 如果见到红、黄色的土壤可否确定为富铝土,如何正确判断富铝土?不能。52. 如何评价富铝土的肥力,怎样合理开发利用?(1) 评价:瘦、酸、粘。(2) 开发利用:分布区人口相当密集,开发潜力较大。由于本地区地形起伏,降水强度大,在开垦利用中稍有不慎,就会引起严重的土壤侵蚀,并使土壤理化性质恶化。应该充分发挥水热条件的优势,以建立良好的生态系统,防止水土流失。并采取针对性措施,合理开发荒原,因土种植,合理布局,不断提高土壤肥力。53. 钙积土的含义是什么?它包括哪些土壤类型?(1) 含义:钙积土是指碳酸钙在土壤剖面中明显累积的土壤。(2) 包括的土类有黑钙土、栗钙土、灰钙土、棕钙土和黑垆土等。54. 钙积土的成土过程有哪些特点?(1) 腐殖质积累过程:(2) 钙积过程:在半湿润和半干旱条件下,由于降水不足,降水只能淋洗易溶性的氯、硫、钠、钾等盐类,而钙、镁等盐类只部分淋失,部分残留于土中,而硅铝铁等基本未移动。55. 试比较钙积土各土类形成的自然条件、形态特征及理化性质。P168-175自然条件形态特征理化性质黑钙土气候较干旱;植被以半旱生的针茅和兔毛蒿等草原植物为主;地形为平原、河谷阶地和山麓地带,成土母质以黄土状层积物为主。黑钙土具有黑色深厚的腐殖质层,有的有舌状腐殖质淋溶层,厚度一般30-50cm,钙积层多出现在50-90cm深度。腐殖质20-40g∕kg,腐殖质层阳离子交换量较高,多在30-40cmol(+)∕kg,盐基饱和度90%以上,以钙镁为主,表层中性,向下渐变为碱性,多为粉壤土到黏壤土,硅铁铝移动不明显。栗钙土气候较干旱;植被由旱生多年生的草类组成,以丛生禾本科为主所处地形有剥蚀和侵蚀的高原、丘陵和低山,但以平原为主,成土母质有黄土状层积物、风化物、沉积物等。具有栗色腐殖质层,厚度20-30cm,钙积层多出现在30-50cm深度,成层状、斑块状、网纹状形态,厚度30-40cm,底部或有碱化层。腐殖质15-20g∕kg,腐殖质层阳离子交换量在15-25cmol(+)∕kg,盐基已饱和,全剖面有石灰反应,石膏含量低,pH8.0-8.5,易溶盐基本淋失,质地较轻,多属粉沙土,硅铁铝率各层变化不大,为2.7-3.7,黏粒矿物以蒙脱石为主。灰钙土暖温带干旱地区;植被为多年生旱生丛生禾草、旱生灌木、小半灌木;地形主要是高原状丘陵、山前阶地和洪积-冲积平原,成土母质以黄土状层积物为主。地表常覆风积沙,具有薄的浅棕色腐殖质层,Bk层呈灰棕色,有假菌丝或斑状的CaCO3积累,常有隐性黏化现象,底层有石膏和盐分积累现象。地表常覆风积沙或小沙包,表层腐殖质在15g∕kg以下,腐殖质下渗较深,阳离子交换量不高,表层为5-11cmol(+)∕kg,H8.0-8.5,各元素稳定、含量丰富,硅铁铝率为2.8-3.2,黏粒矿物以水云母为主,土体的风化程度低。棕钙土气候较干旱;植被是温带草原向荒漠过渡类型的植被,以蒿属和针茅属为主;大部分处于平坦剥蚀地形,母质以残积物、洪积-冲积物、风成沙为主。结构性差,具有淡棕色的腐殖质层,厚为20-30cm,钙积层层位较高多为15-30cm处,钙积层较紧密,厚20-30cm。有机质6-15g∕kg,阳离子交换量多低于10cmol(+)∕kg,全剖面有石灰反应,石膏含量在100-400 g∕kg,pH8.0-9,剖面中石膏、盐分积累和碱化现象较普遍,质地多细沙土和粉沙土,硅铁铝率为3-4,黏粒矿物以水云母为主。黑垆土气候较干旱;天然植被以草原成分为主,农作物以冬小麦为主;地形多为黄土塬区、河川台地及盆、谷高阶地。Ap-P-Apb-Ah-Bk-C,熟化层和犁底层厚20-30cm,古耕层厚约10-15cm,腐殖质层厚50-100cm,石灰淀积层厚约150cm,母质层熟化层和腐殖质层有机质10-15g∕kg,阳离子交换量9-14cmol(+)∕kg,常被钙、镁饱和,土壤中性到碱性,质地以粗粉粒为主,硅铁铝率为2.6-2.8,黏粒矿物以水云母为主。56. 荒漠土纲有哪些土壤类型?我国的荒漠土包括三个土类:灰漠土,灰棕漠土和棕漠土。57. 干旱土(灰漠土、棕漠土)形成过程及其性状特点。(1) 形成过程① 腐殖质累积作用微弱:来源少,分解快。② 石灰的表聚作用明显:淋溶弱,蒸发强。③ 石膏和易溶盐的聚积:④ 砾质化:风蚀作用⑤ 弱铁质化作用:假黏化现象(2) 性状特点⑲ 形态特征:孔状结皮和结皮下的片状或鳞片状层,棕色而紧实的亚表层,石膏易溶盐聚积层。⑳ 理化性质:荒漠土的质地较粗,砂粒和砾石含量很高,粘粒含量一般不超过20%,戈壁广布地区还不到5%。荒漠土的土壤水分含量很低,农耕必须灌溉,造林种草也须浇水。有机质含量很低,表层一般在10克每千克土以下,但碳氮比值较窄。58. 荒漠土的性状能否反映所在地区的地理环境特征,试加论述。(1) 荒漠土是指在荒漠地区所发育的地带性土壤,这些土壤有机质含量少,土壤水分缺乏,石灰表聚明显,土体中普遍有石膏和易溶盐的聚积。(2) 荒漠土分布区,深居内陆腹地和干旱地带,属干旱的大陆性气候。59. 试比较我国荒漠土三个土类的发生特征。P184(1) 形态特征 由灰漠土→灰棕漠土→棕漠土,多孔结皮层与片状—鳞片状层的发育程度逐渐减弱,厚度逐渐变薄,而表层与亚表层的色彩逐渐加深,即灰漠土呈浅棕色,灰棕漠土呈红棕色,而棕漠土则呈玫瑰红色;(2) 机械组成 从灰漠土→灰棕漠土→棕漠土,砾石化程度增强,粗骨物质增多,粘粒含量减少;(3) 有机质含量和腐殖质组成 从灰漠土→灰棕漠土→棕漠土,有机质含量逐渐减少,胡敏酸与富里酸的比值也是由大到小;(4) 阳离子交换量 由灰漠土→灰棕漠土→棕漠土逐渐降低;(5) 碳酸钙表聚与石膏、易溶盐累积程度 由灰漠土→灰棕漠土→棕漠土逐渐增强,但碱化作用则逐渐减弱。(6) 矿物风化程度 由灰漠土→灰棕漠土→棕漠土,胶体中K2O和水云母含量、紧实层粘粒分子率逐渐增高,说明风化程度依次减弱。60. 湿成土分布有何特点?试述水文、地形、母质、气候和植被条件对湿成土发生发育的影响。(1) 湿成土分布特点:湿成土的分布很广泛,不受纬度限制,只要是水分充足的地方,水分对土壤的形成过程起着主导作用,就可能有湿成土的分布。(2) 成土条件① 水文:湿成土的地下水位一般都较高。② 地形:湿成土的分布几乎都是与较为低平、易积水的地形相联系。③ 母质:成土母质大都粘重。④ 气候:湿成土的分布广泛,各地的气候条件相差很大。只要有潮湿积水条件,无论在寒带、温带、热带均可见到湿成土的发育。⑤ 植被:湿成土的植被大多由喜湿性的植物构成,植物种类差异大。61. 湿成土的主要成土过程有哪些?这些成土过程在其各个土类组合和表现程度上有何不同P197(1) 成土过程① 有机质累积过程:湿成土分布区水分充足,一般植物生长都很茂盛,每年都为土壤提供了大量的有机物质,这些有机物质在潮湿的水分状况下,分解作用微弱,分解速度缓慢 。② 潜育化过程:由于土层长期被水浸润,空气缺乏,处于缺氧状态,由嫌气微生物进行分解有机质的同时,高价铁、锰被还原为低价铁、锰。一方面,由于铁、锰还原的脱色作用,使上层颜色变为蓝灰色或青灰色,这个过程称为潜育化作用,这个还原层次称为潜育层或青泥层。另一方面,低价铁、锰流动性强,极易流失,即发生所谓“潜水离铁作用”,使潜育层粘粒部分的硅铝率和硅铁率都较高。③ 氧化—还原过程(潴育化过程):土壤形成中的氧化-还原过程。潴育化过程和 潜育化过程共同之点是:它们都是渍水影响下发生的。但潴育化的渍水经常处于移动状况下,即水分直渗及上下升降和侧向流动,同时有一定的干湿交替过程,从而使土壤的铁、锰物处于还原和氧化的交替过程,因此,在渍水中铁、锰被还原迁移;土体内水位下降时,铁、锰又被氧化而产生淀积,在这种干湿交替下,土体中形成锈纹、锈点、黑色铁锰斑或结核、红色胶膜或“鳝血斑”等新生体层次,称为潴育层。62. 湿成土各土类的理化性质有哪些异同点?试加以比较。(1) 同:① 湿成土的质地粘重,多为重壤土至轻粘土。② 有较厚的有机质层,有机质含量丰富,湿成土剖面构型虽然不同地带的湿成土有机质含量有高低之别,但大多比同一地带的其他土壤有机质含量高。③ 土壤阳离子交换量普遍较高,盐基饱和度大。土壤反应大都呈中性至微酸性反应。(2) 异:① 沼泽土:② 草甸土:③ 潮土:④ 黑土:63. 试述合理利用与改良湿成土的途径。(1) 开发利用湿成土应采取措施治理涝、盐、碱、旱及提高肥力。我国的湿成土有不少已经开垦利用,成为重要的产粮基地。经过人工耕作熟化,有的湿成土已发展成为水稻土等。但湿成土的开发利用潜力还很大,应采取合理措施加以综合利用。(2) 利用与环境保护相结合,保护湿地生态系统。64. 气候、地形、母质、水文地质条件和生物因素对土壤盐渍化有什么影响?(1) 气候除海滨地区以外,盐渍土分布区的气候多为干旱或半干旱气候,降水量小,蒸发量大,年降水量不足以淋洗掉土壤表层累积的盐分。(2) 地形:盐渍土所处地形多为低平地、内陆盆地、局部洼地以及沿海低地,这是由于盐分随地面、地下径流而由高处向低处汇集,使洼地成为水盐汇集中心。(3) 水文地质:水文地质条件也是影响土壤盐渍化的重要因素。地下水埋深越浅和矿化度越高,土壤积盐越强。(4) 母质:不含盐母质上,须具备一定的气候、地形和水文地质条件才能发育盐土;含盐母质(如含盐沉积岩的风化物和滨海地区含盐的沉积物),可不具备以上条件。(5) 生物:常见的盐土植物有海莲子、砂藜、碱蓬、猪毛菜、白滨藜等,常见的碱土植物有茴蒿、剪刀股及碱蓬等。生物积盐。65. 什么是盐土和碱土?(1) 盐土:盐土是指土壤中可溶盐含量达到对作物生长有显著危害的程度的土类。(2) 碱土:碱土指含有危害植物生长和改变土壤性质的多量交换性钠,又称钠质土。66. 什么叫盐化过程?什么叫碱化过程?(1) 盐化过程:土体中各种易溶性盐类在土壤表层积聚的过程。(2) 碱化过程:土壤胶体上吸持较多交换性钠,使土壤呈碱性反应,并引起土壤物理性质恶化的过程。(3) 盐化与碱化伴随进行。先发生盐化过程,产生交换性钠,从而产生碱化,即碱化和盐化是相互交替进行的。67. 盐成土(盐土、碱土)的形成原因及其改良方法。(1) 成因:盐成土主要分布在干旱、半干旱和半湿润区的低平洼地、滨海平原以及红树林区。盐成土是在气候、水文、地形地貌、母质等自然因素和人为因素综合作用下,盐类直接参与成土过程而形成的。盐随水来、水随汽散、汽散盐存。(2) 改良:① 改良盐土的根本目的在于将根系层的盐分减少到一定限度。由于盐土区往往是旱、涝、盐相伴发生,必须抗旱、治涝、洗盐相结合,因地制宜采取综合措施,可通过平整土地(以消除盐斑)、排水、灌溉、种稻、种植绿肥和耕作施肥等措施来改良。② 改良碱土的根本目的在于以交换性钙取代交换性钠。68. 高寒土的概念?包括哪些土类?(1) 概念:高寒土是指高山和亚高山草甸和草原植被下形成的、具有寒性土壤温度状况和胡敏酸与富里酸比值<1的暗色表层的土壤。(2) 包括的土类有高山草甸土、亚高山草甸土、高山草原土、亚高山草原土。69. 高寒土的分布规律及其成土条件有何关系?(1) 分布规律:高寒土分布在高山垂直带上部森林郁闭线以上或无林的高山、高原地区。(2) 成土条件:① 气候:高寒土分布区的气候特点是:太阳辐射强,日照充足,热量低,气温年较差小,日较差大;冷暖干湿季节变化分明,高温同雨季一致;干冷季节长(10月至翌年5月),暖湿季短(6月至9月),风大,雷暴和冰雹多,积雪薄,保持时间短,土壤冻结期长。② 植被:受气候条件限制,高寒土的植被为耐低温和耐干旱的高寒草甸或湿润杂草高山草甸和高寒灌丛植被,由于海拔高度及其气候差异,高寒土各类型土壤植被也有差异。③ 地形:高寒土主要分布于高原面和高山带 。④ 母质:高寒土的成土母质主要是由花岗岩、片麻岩、砂岩、板岩、千枚岩、灰岩等组成的残积物、坡积物、冰碛物、洪积物、冰水沉积物。70. 高寒土的成土过程有哪些特点?为什么有这些特点?(1) 缓慢的生物物质循环:有机质来源少,分解慢。土壤有机质含量一般是:亚高山草甸土>高山草甸土>亚高山草原土>高山草原土。(2) 矿物化学分解程度低、淋溶作用弱:(3) 融冻形态的形成:(4) 构造运动对高寒土形成亦有一定的影响。71. 初育土的形成过程有什么特点?试阐明它与成土背景的关系。(1) 概念:初育土是指发育程度微弱,母质特征明显,发生层分异不显著或只有轻度发育的幼年性土壤。初育土包括的土类有:石质土、粗骨土、黄绵土、风沙土、紫色土、石灰土、磷质石灰土、火山灰土等(2) 成土背景:初育土分布范围广,成土环境多种多样,没有一致的代表性成土背景。① 母质:特殊母质或母岩是初育土形成的一个重要影响因素,在一定的生物气候条件下,某些母质或母岩的性质对土壤形成起很大延缓作用,如风沙土、紫色土、石灰土、磷质石灰土、火山灰土。② 地形:坡度陡峻及高低起伏的地形易于造成土壤侵蚀,不利于土壤的发育而成为初育土。③ 气候:初育土分布广泛,各地的气候条件相差很大。干旱多风的气候有利于干旱半干旱地区的风沙土。高温多雨,降水变率大的气候有利于初育土发育。石灰岩、紫色砂岩地区,降水丰沛,为土壤侵蚀提供了水动力条件。黄绵土分布区属温带大陆性季风气候,降水变率大,降水多以暴雨形式出现,易发生土壤侵蚀。粗骨土的形成也与降雨量和降水强度大有密切关系。④ 植被:初育土上植被大多较为稀疏,尤其是森林植被的覆盖度更低,有的地方甚至为不毛之地。⑤ 时间:成土时间短暂也是形成初育土的一个重要因素。成土时间短暂使得土壤未能得到充分发育,形成完整的土壤剖面。在最年轻的沉积物或新鲜露头上发育的土壤多为初育土。⑥ 人为因素:人类不合理的开发利用土地,有可能造成土壤退化,使原来发育较好的土壤演变为初育土,如超畜过牧,毁林开荒、顺坡种植等掠夺式经营,都会使土壤受到破坏,造成水土流失,形成初育土。(3) 形成过程① 幼年性特点:初育土各土类的形成中都存在着一个或多个阻碍土壤向成熟方向发育的因素,使土壤长期处于相对幼年阶段。② 具有地带性的烙印:初育土的进一步发育仍然有可能形成地带性土壤,例如,在四川省紫色土分布区,可以见到由紫色岩发育的黄壤;在贵州省黄壤分布区,可以见到由石灰岩形成的黄壤,等等。72. 初育土利用上存在哪些障碍性因素,对其利用改良应采取什么针对性措施?(1) 障碍性因素:初育土的成土作用微弱,土壤在很大程度上继承着母质的特性。初育土一般土层浅薄,土壤的颗粒组成以粗颗粒为主,粘粒含量较少,矿物风化程度低,土体中含有较多的原生矿物。土 壤有机质含量和阳离子交换量一般都很低,养分含量少,肥力条件差,如石质土、粗骨土、黄绵土、风沙土等都是十分贫瘠的土壤。但有些初育土,如紫色土、磷质石灰土、火山灰土等,因受母质和植被的影响,某些养分含量较丰富。(2) 利用改良:初育土分布于各个气候带,发育在多种母质、多种地形部位上,因此各种初育土的利用方向和改良途径也有较大的差异。利用和改良初育土应以水土保持为主,采取山、水、林综合治理。73. 人工土和自然土壤之间有什么关系?关系:人工土纲是指自然土壤经人类活动的影响改变了原来土壤的成土过程而获得新特性的土壤。74. 水稻土的形成有哪些特点?水耕熟化过程:(1) 有机质的变化:与原有土壤(不包括沼泽土)相比,水稻土的有机质含量增加。(2) 盐基淋溶和复盐基作用:(3) 铁和锰的淋溶和淀积:(4) 机械淋溶作用:75. 结合所学的气候学、植物地理学理论和知识,试分析全球气候、植被与土壤类型的相关性。76. 以淋溶土(棕壤)与钙积土(黑钙土)为例,试比较森林土纲系列和草原土纲系列的特点。77. 在进行森林土壤、草原和荒漠土壤分析时,需要抓住的主要过程分别是什么,试举例说明之。78. 试阐明土壤分布的地带性规律。(1) 经度地带性:土壤颁布的经度地带性,是因海陆分布的势态,以及由此产生的大气环流造成的不同的地理位置所受海洋影响的程度不同,使水分条件和生物等因素从沿至内陆发生有规律的变化,土壤相应地呈大致平等于经线的带状变化的特性。一般是从沿海到内陆依次出现湿润森林土类、半湿润的森林草原土类、半干旱的草原土类和干旱的荒漠土类,并在中纬地区表现最典型。(2) 纬度地带性:土壤分布的纬度地带性,是因太阳辐射从赤道向极地递减,气候、生物等成土因子也按纬度方向呈有规律的变化,导致地带性土壤相应地呈大致平行于纬线的带状变化的特征。呈纬度地带性分布的土壤带,并非严格地完全按东西方向延伸,因受其他分异因素的干扰和影响,使有些土壤带出现间断、尖灭、偏斜等情况。世界土壤纬度地带性分布的主要形式有环绕地球延续于各大陆的世界性土壤地带和未能横贯整个大陆,而只呈带段性展布的区域性土壤地带。世界性土壤地带,在高纬和低纬度地区表现明显,如寒带的冰沼土、寒温带的灰化土和热带的砖红壤,不仅断断续续横跨整个大陆,而且大致与纬线平行,土带的分界线也基本上与纬度气候带相吻合。(3) 垂直地带性:指随山体海拔高度的升高,热量递减,降水则在一定高度内递增并在超出该高程后降低,引起植被等成土因素随高度发生有规律的变化,土壤类型相应地出现垂直做分带和有规律的更替的特性。
一种基于岩溶地下河系统的岩溶湿地水资源调蓄方法获得国家发明专利授权
中国地质调查局岩溶地质研究所研发的“一种基于岩溶地下河系统的岩溶湿地水资源调蓄方法”获得国家发明专利授权。会仙岩溶湿地是我国亚热带低海拔岩溶地区规模最大的天然湿地,素有“桂林之肾”美称,受人类活动和全球气候变化双重影响,其面临着水资源分配不均、生态环境恶化、湿地生态功能退化等一系列问题。“一种基于岩溶地下河系统的岩溶湿地水资源调蓄方法”通过对湿地内地下河系统补给区、径流区、排泄区实施拦、蓄、引、堵等地下、地表水资源调蓄,实现地下水资源的水量-水位分级调控,岩溶湿地水资源的科学调蓄,使湿地水位保持在合理状态,维系湿地健康生态系统。该方法为破解南方岩溶湿地退化问题提供了新思路和新技术。
一种对戈壁荒漠覆盖区的三维模型构建方法
近日,中国地质调查局西安地质调查中心申报的“一种对戈壁荒漠覆盖区的三维模型构建方法”发明专利获得国家知识产权局授权。本发明涉及一种对戈壁荒漠覆盖区的三维模型构建方法,通过综合地球物理方法的有效组合,联合钻探和地表地质调查多种方法联合勘探戈壁荒漠覆盖区三维地质结构的方法,可以适用于大范围区域内戈壁荒漠覆盖区的三维地质结构模型的构建。目前,该发明已成功应用在东天山长干河-红丘陵2幅戈壁荒漠浅覆盖区填图。戈壁荒漠覆盖区占东天山成矿带总面积43%,发现的矿床不到4%,如何有效构建覆盖区三维结构模型,获取覆盖区下伏基岩的地质矿产信息是浅覆盖区地质填图的重要目标。本发明首先通过区域重力、航空磁法数据刻画了研究区断裂构造分布和构造格架,然后通过骨干剖面(高密度电法、浅层地震和大地电磁测深剖面)揭示覆盖层的厚度变化、基岩面起伏、断层、深部结构等地质目标;结合岩石物性和钻孔验证数据,利用重磁数据反演不同覆盖层的界面和揭掉覆盖层后基岩面的结构,最后综合上述成果,结合地表地质调查构建覆盖区三维地质模型,为进一步在覆盖区矿产调查提供重要依据。
网格模型助力边坡失稳机理分析,数值模拟计算取得重大技术突破
近年来,由于地下开采而引起地表边坡失稳破坏的问题日益凸显。山西西山、大同、古交、阳泉矿区,陕西铜川、韩城矿区,四川芙蓉、攀枝花等矿区以及云贵山区煤矿,都有过不同程度的采动滑坡,并在雨季伴有泥石流的发生;一些高差很大且地面坡度高的地区,常有采动崩塌现象,给当地的生态环境和人民的生命财产安全造成了严重影响。 (图片来源于网络)我国大约有 1/3 的煤矿位于山区,随着山区地下煤层的大面积开采,导致应力集中、地表沉陷、覆盖层移动破坏、山体滑坡崩塌等一系列地质问题的产生。地下开采引发的边坡失稳因其危害大、难预警而备受关注。地下采动边坡失稳研究的关键工作在于阐明矿山滑坡的发生机制和演化过程。由于采空区覆岩变形破坏的复杂性和对边坡演化过程的分析不足,采动滑坡的变形破坏规律和演化特征一直难以分析。如何最大限度地降低矿区采煤诱发滑坡崩塌等次生地质灾害风险,切实有效地提高该地区防灾减灾能力,已经成为当前必须面对和解决的重要问题。因此,开展地下采煤过程中地表边坡稳定性的研究具有重要的理论和实践意义。 (图片来源于网络)常见的边坡稳定性评价方法有自然历史分析法、力学计算法、图解法、工程地质类比法、数值分析法和模型试验法。地下开采情况下地表边坡的研究,不仅要进行常规边坡稳定性分析,还应当考虑开采扰动的影响,部分常规评价方法不适用于地下采动边坡稳定的分析。基于计算机技术的数值模拟方法将岩土体看成受力变形体,可以基于开采扰动有效地模拟材料内部的应力和应变规律,能够处理材料的非均质、各向异性以及复杂的边界条件,可以有效地模拟出边坡岩体内的应力分布、塑性区的范围和位移场分布等,数值模拟技术使得定量评价边坡稳定性问题、分析采动滑坡的变形破坏规律和演化特征成为了可能。在采动边坡的稳定性评价的数值模拟中,所选用的参数、本构方程、模型等均存在一定的假设,致使其结果与实际情况存在一定的差异。为了解决这些问题,需要选择适当的参数、本构方程,构建准确的模型,基于历史数据进行历史拟合,基于准确的模型进行演化过程分析。某煤矿三维地质模型此外,采动边坡的稳定性评价中常用的CAE软件(如ANASYS、FLAC3D、SLOPE/W、SLIDE等)的数值模拟,大多需要繁琐的前处理,且由于网格质量、不连续拓扑等因素的影响,常见软件对拓扑较为复杂,或范围较大的构造模拟很难得到有效结果,因此其模拟往往局限于局部、且拓扑相对简化的边坡范围,难以反应整体构造与边坡失稳的相互影响,在地质条件较为复杂的情况下存在局限性。网格天地研发团队以某井工煤矿边坡为研究对象,在真三维环境基础上开展了基于数值流形法的地下采动地表边坡的稳定性研究,提出了地下开采情况下地表边坡稳定性的评价方法,解决了常规CAE软件中模型的局限性问题,完成了基于三维模型边坡失稳演化过程综合分析,实现了融合开采过程计算地表边坡安全系数的变化,可以为边坡实际工程、致灾因素治理工作提供一定的理论和技术指导。常见的数值模拟方法包括有限元、边界元、离散元、非连续变形分析(DDA)、数值流形方法、运动单元法、快速拉格朗日法等。数值流形方法可以统一解决有限元、DDA和解析法的计算问题,能同时处理连续和非连续问题,能够更好的描述地质环境变化(地质体存在连续性和非连续性的特征)。网格天地以数值流形方法为基础,结合三维地质建模技术,可以处理任意复杂构造、任意质量网格、任意复杂拓扑的大规模网格模型的数值模拟计算。(成果展示)可以看到,挖空的区域是采空区,模型梯度颜色是下沉位移量,红色表示下沉位移较大,然后绿色、蓝色、紫色的下沉位移量依次减小。首先,在采空区上方的下沉位移最大,其两侧的位移量逐渐变小,下沉最小的区域位于采空区侧下方,这直观的表现了采空区对邻近地块下沉的影响。其次,在采空区位置及其下沉敏感区域,网格是加密的,这样可以提高模拟的精确性。动态效果主应力场位移场 边坡局部位移场以上动画为基于开采因素、工程因素采空区边坡应力-应变演化过程。对边坡采动失稳演化过程的分析,还需要综合考虑采空区开挖的进尺、开采速度、煤层开采厚度、边坡高度、边坡角度等因素的影响。“绿水青山就是金山银山!”站在第四次工业革命的新起点,我们在发展经济的同时,更应该关注可持续发展。新信息技术的高速发展为我们提供了助力,以前办不到的事现在逐渐得以实现,比如构建更准确的模型,利用模型进行数值模拟分析。准确的三维地质模型的构建可以提高地下采动地表边坡稳定性评价准确性,为高效、安全和谐地开发矿产资源提供地质保障。参考文献:[1]焦贝. 地下采煤对地表边坡稳定性影响分析[D].西安理工大学,2021.[2]张帅. 基于FLAC3D的井工开采条件下露天矿边坡稳定性分析[D].河北工程大学,2018.[3]王永峰. 基于数值模拟的采动边坡的稳定性分析[J].煤炭技术,2018,37(06):208-210.[4]刘晓玲. 采空区影响下的边坡稳定性分析[J].露天采矿技术,2016,31(01):32-35.[5]徐杨青. 复合采动边坡变形机理及稳定性评价[J]. 工程地质学报, 2011(004):019.[6]任高峰. 露井联合开采作用边坡损害机理及控制研究[D].武汉理工大学,2010.
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