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摘要
[目的]探究黄土覆盖区煤矿开采沉陷变形造成的地表裂缝对土壤水分变化的扰动效应，为采煤沉陷区土壤水分变化规律研究提供数据支撑。[方法]以典型黄土覆盖区的采煤沉陷区为模型，使用自主研制的开采沉陷地表裂缝模拟装置进行物理模拟试验，并在裂缝周围布设水分传感器，分析地表裂缝引起的土壤水分变化特征。利用Hydrus软件构建水文模型，结合物理模拟试验结果对数值计算模型进行优化。采用控制变量法，利用优化后的模型计算在不同裂缝形状、地形以及初始含水量条件下裂缝周围土壤含水量与非变形区土壤含水量差值。[结果]裂缝宽度主要影响土壤水分散失量的最大值，而裂缝深度主要影响散失量最大值出现的位置；裂缝对上坡方向和下坡方向影响规律存在差异，且坡度越大，差异越明显；土壤初始含水量越小，裂缝对土壤水分扰动程度越小；当初始含水量低于20%时，地表裂缝对土壤水分的影响范围不超过15 cm。[结论]在相同边界条件下，土壤水分模拟试验结果与物理试验数据变化规律呈现一致性，利用优化后的数值计算模型可以定量地分析黄土覆盖区土壤水分对采动地表裂缝的响应特征。
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