过去三十多年,我国煤矿区存在大量生态修复和土地复垦工程,其中因地质地貌重塑而产生的土壤重构现象比较普遍。为有效模拟重构土壤剖面水分运动和气体扩散过程,精确测定土壤水力学参数和导气率、气体扩散率等具有重要意义。论文以两淮矿区重构土壤为研究对象,在实验室分别测定不同基质和重构土壤的含水量、饱和导水率、水分特征参数,以及导气率、气体扩散率等,分析研究水气运动参数变化特征及其影响因素,为模拟重构土壤水分运动和气体扩散提供基础数据,进而为煤矿区的环境修复问题提供参考,优化类似生态修复区的田间管理措施。论文研究主要得出以下结论:(1)均质充填介质的气体扩散系数和导气率均与含水量呈负相关关系。随着含水量变化,煤矸石导气率变化幅度大,气体扩散系数变化幅度小。粘土气体扩散系数随含水量的变化幅度最大。同含水量维度下,粉质粘壤土的导气率则是最低的,甚至低于粘土。三种充填介质的气体扩散系数为粘土<粉质粘壤土<煤矸石。在三种充填介质中,粘土的土壤水吸力最大,而粉质粘壤土中的水分则较容易随着实验中压力的增大而流出,造成了粘土的导水率比粉质粘壤土小。(2)煤矸石和粉质粘壤土、砂壤土的混合可以改善煤矸石的孔隙分布和孔性结构,减少大孔隙产生,增强其持水性,并减少累积入渗量。同时,混合基质的透气性增强,其中粉质粘壤土和煤矸石混合时,对改善煤矸石透气性能最有效。但粉质粘壤土添加却能减少煤矸石的累积入渗量与饱和导水率。(3)重构土壤的饱和导水率极易受到容重和土壤质地的影响。容重和土壤质地都是通过孔隙度来间接影响土壤的饱和导水率。重构土壤的容重越大,其饱和导水率均相应越小,不论是那种重构关系,表现出的都是土壤容重与重构土壤的饱和导水率呈负相关关系。土壤质地影响层状土壤的方式较为复杂,表土质地与下垫面基质的导水率情况共同影响了重构土壤的饱和导水率。(4)重构土壤的导气率基本不受底部充填基质的影响,而只与表层土壤有关。重构土壤的导气率对于含水量的响应也不受底部充填基质的影响,在同一含水量条件下,表层土壤的导气率起着关键作用。同时,粉质粘壤土覆盖煤矸石,改善了重构土壤透气性,增加土壤和近地表大气间的气体交换。图[22]表[14]参[87]