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煤矿复垦排土场裂缝区土壤团聚体分布及稳定性

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灌溉排水学报 2023年第6期42卷 104-110,134页

作者：李叶鑫吕刚王道涵魏忠平沈阳工业大学建筑与土木工程学院沈阳110870 辽宁工程技术大学环境科学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁省林业科学研究院沈阳110032

【目的】揭示排土场土壤团聚体分布特征。【方法】在北方草原区露天煤矿复垦排土场选取典型复垦样地,调查土体裂缝(GF)发育特征,采用干筛法和湿筛法测定土壤团聚体组成与分布特征,分析团聚体稳定性及其与土体裂缝的关系。【结果】各个... 详细信息

【目的】揭示排土场土壤团聚体分布特征。【方法】在北方草原区露天煤矿复垦排土场选取典型复垦样地,调查土体裂缝(GF)发育特征,采用干筛法和湿筛法测定土壤团聚体组成与分布特征,分析团聚体稳定性及其与土体裂缝的关系。【结果】各个土体裂缝>0.25 mm风干土团聚体量为23.02%~42.70%,水稳性团聚体量为16.9%~29.52%,表现为各裂缝之间无显著差异,GFⅠ、GFⅡ、GFⅢ裂缝0~60 cm土层>0.25 mm水稳性团聚体量依次为25.26%、26.57%、23.62%;3个裂缝土壤团聚体结构破坏率分别为20.77%~36.17%、20.52%~25.00%、26.58%~40.56%,GFⅢ裂缝显著大于GFⅠ裂缝和GFⅡ裂缝;0~10、10~20、20~30、30~40、40~50、50~60 cm土壤团聚体结构破坏率依次为28.81%、29.96%、26.19%、23.50%、24.91%、29.38%;GFⅠ、GFⅡ、GFⅢ裂缝土壤风干土团聚体分形维数为2.847~2.919,土壤水稳性团聚体分形维数为2.898~2.942,团聚体以小团聚体或细小颗粒为主;3个裂缝风干土团聚体的平均重量直径(MWD)分别为1.11、1.05、1.28 mm,几何平均直径(GWD)分别为0.45、0.44、0.49 mm,水稳性团聚体的MWD依次为0.67、0.73、0.72 mm,GMD依次为0.36、0.38、0.37 mm,GFⅡ裂缝土壤具有较好的土壤结构和土壤稳定性,土壤抗侵蚀能力较强;大部分土层土壤水稳性团聚体处于不稳定水平,这与裂缝的形成与发育有关。【结论】土体裂缝的形成与发育会降低土壤团聚体稳定性,导致团聚体分散成为颗粒较小的团聚体及颗粒,且裂缝宽度越大、裂缝发育越明显,对团聚体稳定性影响越显著。

关键词：排土场土壤团聚体土体裂缝团聚体稳定性分形

露天煤矿排土场不同植被恢复模式土壤养分和酶活性的差异性

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生态学杂志 2022年第5期41卷 919-924页

作者：李晗吕刚李叶鑫程昊天刘禹鑫辽宁工程技术大学环境科学与工程学院辽宁阜新123000 沈阳工业大学建筑与土木工程学院辽宁沈阳110870

为明晰露天矿排土场不同植被恢复模式下土壤改良效果,以阜新海州露天矿排土场刺槐林、榆树林、混交林、灌木林、荒草地土壤为研究对象,分析不同植被恢复模式下土壤养分含量及酶活性特征。结果表明:不同植被恢复模式土壤养分含量随土层... 详细信息

为明晰露天矿排土场不同植被恢复模式下土壤改良效果,以阜新海州露天矿排土场刺槐林、榆树林、混交林、灌木林、荒草地土壤为研究对象,分析不同植被恢复模式下土壤养分含量及酶活性特征。结果表明:不同植被恢复模式土壤养分含量随土层的加深整体呈下降趋势,均存在明显的表聚性;5种植被恢复模式土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶活性峰值均出现在0~10 cm土层,与其他土层差异显著,土壤蛋白酶活性峰值分布在0~30 cm土层;土壤养分含量与土壤酶活性显著相关。主成分分析结果显示,刺槐林、榆树林、混交林、灌木林和荒草地的主成分综合得分依次为2.94、1.68、4.44、-2.66、-6.39,植被恢复效果表现为混交林>刺槐林>榆树林>灌木林>荒草地,表土层恢复效果最佳,随着土层加深效果逐渐下降。混交林地可作为该排土场的主要植被恢复模式。

关键词：排土场植被恢复养分酶活性综合评价

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排土场土体裂缝特征对土壤物理性质的影响

干旱地区农业研究 2022年第4期40卷 214-222页

作者：李叶鑫吕刚王道涵王双刘爽朱肃沈阳工业大学建筑与土木工程学院辽宁沈阳110870 辽宁工程技术大学环境科学与工程学院辽宁阜新123000 铁岭县自然资源事务服务中心辽宁铁岭112600 铁岭市自然资源事务服务中心辽宁铁岭112000

以内蒙古胜利东二号露天煤矿南排土场为研究对象,研究排土场不同土体裂缝区土壤机械组成、孔隙状况、水分空间分布以及饱和导水率的特征和差异。结果表明:3个样地土壤机械组成以砂粒为主,土壤质地为砂质土壤,具有质地疏松、通气透水能... 详细信息

以内蒙古胜利东二号露天煤矿南排土场为研究对象,研究排土场不同土体裂缝区土壤机械组成、孔隙状况、水分空间分布以及饱和导水率的特征和差异。结果表明:3个样地土壤机械组成以砂粒为主,土壤质地为砂质土壤,具有质地疏松、通气透水能力强、蓄水能力差等特点;3个样地土壤容重为1.22~1.45 g·cm^(-3),且随着土层深度的增加先增大后减小;3个样地土壤含水率偏低,且随着土层深度的增加而减小;土壤饱和含水量、田间持水量和土壤有效水含量呈先减小后增大的变化规律,凋萎系数呈先增大后减小的变化规律,且不同土层之间存在差异。随着土层深度的增加,3个样地各个土层(0~10、10~20、20~30、30~40、40~50、50~60 cm)土壤饱和导水率平均值依次为1.16、1.02、0.95、0.71、0.47、0.27 mm·min-1;土壤饱和导水率与土层深度之间具有较好的幂函数关系。土体裂缝的出现改变土壤容重、孔隙状况和土壤水分空间分布等土壤物理性质,进而影响排土场水分入渗、地表径流及产流产沙等水土流失过程。

关键词：排土场土壤水分土体裂缝土壤机械组成土壤孔隙状况饱和导水率

排土场土体裂缝区植被根系及抗剪强度分布特征

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水土保持研究 2022年第4期29卷 108-114,120页

作者：李叶鑫吕刚宁宝宽陈四利王道涵魏忠平沈阳工业大学建筑与土木工程学院沈阳110870 辽宁工程技术大学环境科学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁省林业科学研究院沈阳110032

为揭示排土场土体裂缝区植物根系和抗剪强度分布特征,采用根钻法、WinRHIZO根系分析系统和直剪仪研究了0—60 cm土层植物根系、黏聚力和内摩擦角随土层深度的变化规律。结果表明:3个样地根系特征参数不同,随土层深度增加而减小,主要分布... 详细信息

为揭示排土场土体裂缝区植物根系和抗剪强度分布特征,采用根钻法、WinRHIZO根系分析系统和直剪仪研究了0—60 cm土层植物根系、黏聚力和内摩擦角随土层深度的变化规律。结果表明:3个样地根系特征参数不同,随土层深度增加而减小,主要分布在0—20 cm土层,根密度和根重密度为88.81~303.03个/10^(3)cm^(3),0.15~2.69 mg/cm^(3)。根系以径级d≤0.1 mm和0.1 mm

关键词：排土场根系抗剪强度土体裂缝植被恢复

放水冲刷条件下工程堆积体边坡径流侵蚀水动力学特性

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农业工程学报 2016年第18期32卷 153-161页

作者：丁文斌史东梅何文健蒋光毅蒋平李叶鑫西南大学资源环境学院重庆400715 重庆市水土保持生态环境监测总站重庆401147 重庆市水利电力勘测设计研究院重庆400020 辽宁工程技术大学环境科学与工程学院辽宁123000

煤炭开采过程形成的工程堆积体可导致严重水土流失。该文以重庆市煤矿工程堆积体为研究对象,该文采用土工试验方法和野外实地放水冲刷试验研究了煤矿工程堆积体边坡径流侵蚀特征及其临界水动力条件。结果表明：1）随着径流侵蚀冲刷过程... 详细信息

煤炭开采过程形成的工程堆积体可导致严重水土流失。该文以重庆市煤矿工程堆积体为研究对象,该文采用土工试验方法和野外实地放水冲刷试验研究了煤矿工程堆积体边坡径流侵蚀特征及其临界水动力条件。结果表明：1）随着径流侵蚀冲刷过程进行,工程堆积体边坡的径流流速、径流剪切力和径流功率均呈现出程度不一波动现象,其变化范围分别为0.187～0.526 m/s、24.336～126.542 Pa、2.763～46.861 N/（m·s）,而阻力系数在2.236～19.337之间波动变化。2）除10 L/min放水条件,工程堆积体边坡产流率、产沙率随径流冲刷过程呈先增加、后稳定变化趋势;在不同放水条件（10～30 L/min）下,边坡产流率依次趋于0.5、3.0、3.8、6.3和9.0 L/min,而产沙率在0～27.51 kg/min之间变化,土壤剥蚀率在9.570～4616.064 g/（m2·min）。3）不同坡度工程堆积体边坡临界径流剪切力及径流功率存在较大差异,面蚀阶段临界径流剪切力和临界径流功率以30°堆积体最小,分别为23.95 Pa和1.76 N/（m·s）;而细沟侵蚀阶段以25°堆积体临界径流剪切力最小,以40°堆积体临界径流功率最小;土壤侵蚀速率与径流剪切力、径流功率之间具有显著线性关系。4）在放水条件下（10～30 L/min）,工程堆积体径流侵蚀临界坡度分别为34.8°、35°、33.7°、34°、35.2°。研究结果可为煤矿工程堆积体水土流失量预测、水土保持生态修复措施布置提供技术参数和依据。

关键词：径流侵蚀水动力学临界条件工程堆积体煤矿工程

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生产建设项目工程堆积体边坡稳定性分析

生产建设项目工程堆积体边坡稳定性分析

作者：李叶鑫西南大学

学位级别：硕士

随着我国社会经济的快速发展,各种工程建设呈现出大规模高速度的发展态势,对原生地貌造成严重的破坏和扰动,形成严重的水土流失。工程堆积体是人为水土流失的主要策源地之一,其物质组成复杂、结构松散、粘聚力差,在降雨及地表径流冲刷下... 详细信息

随着我国社会经济的快速发展,各种工程建设呈现出大规模高速度的发展态势,对原生地貌造成严重的破坏和扰动,形成严重的水土流失。工程堆积体是人为水土流失的主要策源地之一,其物质组成复杂、结构松散、粘聚力差,在降雨及地表径流冲刷下,极易发生剧烈的水土流失以及滑坡、泥石流等地质灾害,给人民生产生活带来严重的威胁。因此,研究工程堆积体边坡稳定性对减少水土流失和防治措施具有重要的理论意义和工程实用价值。本文以紫色丘陵区典型紫色土堆积体和煤矿堆积体为研究对象,通过室内土壤物理力学性质测定方法,研究不同降雨事件下土壤含水率、孔隙特征、土壤贮水特征和抗剪强度,深入分析工程堆积体土壤物理力学性质的时空动态变化特征及其差异性;同时利用室外双环入渗法,研究不同工程堆积体下垫面的入渗特征及其影响因子,确定紫色丘陵区工程堆积体下垫面入渗过程的适宜性模型;采用GEO-SLOPE软件计算不同降雨事件下工程堆积体边坡的最危险滑动面和安全系数,结合正交试验设计深入分析工程堆积体边坡稳定性的影响因子,为紫色丘陵区工程堆积体水土流失防治及其滑坡等地质灾害的发生提供科学依据。主要结论如下：(1)紫色土和煤矿堆积体的土壤容重、总孔隙度、天然含水率和田间持水量均存在显著差异(P煤矿堆积体(平均6.61 kpa),紫色土堆积体的内摩擦角在9.58～57.32°之间,煤矿堆积体的内摩擦角分别为28.76°和27.71°。(2)紫色土和煤矿堆积体入渗特征差异显著。紫色土堆积体和煤矿堆积体的初始入渗率分别为13.86 mm/min和20.09 mm/min,稳定入渗率分别为6.79 mm/min和10.19 mm/min。紫色土堆积体的初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率和渗透总量与容重和含水率均呈负相关,与孔隙度呈正相关,其相关系数较低,而入渗特征值与碎石含量的相关系数较高。稳定入渗率与60～40 mm碎石含量呈负相关,与40～20 mm、20～10 mm和1 0-5 mm碎石含量呈极显著负相关,仅与5-2 mm碎石含量呈正相关;平均入渗率与60～40 mm和10-5 mm碎石含量均呈负相关,与40～20 mm和20～10 mm碎石含量呈极显著和显著负相关,与5-2 mm碎石含量呈正相关。表明粒径>5mm碎石能够抑制工程堆积体的入渗能力,40～20 mm和20～10mm碎石可以达到极显著和显著水平。(3)不同工程堆积体回归模型的拟合优度存在差异,其拟合优度依次为通用经验模型(R2=0.751～0.979)>Kastiakov模型(R2=0.724-0.956)>Philip模型(R2=0.728～0.938)>Horton模型(R2=0.689-0.936);通过比较不同拟合模型的计算入渗率与实测入渗率可知,紫色土堆积体入渗回归方程的决定系数依次为Kastiakov模型(R2=0.959)>通用经验模型(R2=0.9586)>Philip模型(R2=0.9414)>Horton模型(R2=0.8954),煤矿堆积体则依次为Kastiakov模型(R2=0.935)>通用经验模型(R2=0.9337)> Philip模型(R2=0.8992)>Horton模型(R2=0.8698)。Kastiakov模型可以作为紫色丘陵区工程堆积体入渗过程的适宜性模型。(4)不同降雨事件下紫色土堆积体0-50cm土层土壤含水率在10.28～20.48%之间变化,不同坡位土壤含水率的变化趋势存在不同;煤矿堆积体0-50cm土层土壤含水率在21.60-38.30%之间变化,是紫色土堆积体(14.23%)的2.04倍。与一次性降雨事件相比,间歇性降雨事件的土壤含水率变化范围更大,这主要与降雨强度、降雨次数、间歇时间、气候条件和蒸发能力等有关;三次间歇降雨事件的紫色土堆积体最大土壤含水率分别为20.48%、20.27%和18.02%,最小含水率为12.90%、10.28%和11.04%,煤矿堆积体的变化范围为25.20～31.69%、25.19-35.75%和25.50～32.51%,是紫色土堆积体的1.85、2.07和2倍。紫色土和煤矿堆积体各坡位对不同降雨条件下土壤含水率的响应差异显著(P<0.05),紫色土堆积

关键词：稳定性分析工程堆积体入渗特征 GEO-SLOPE软件生产建设项目

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基于卷积神经网络的多目标跟踪算法研究

基于卷积神经网络的多目标跟踪算法研究

作者：李叶鑫电子科技大学

学位级别：硕士

多目标跟踪是计算机视觉的一个重要分支。不论是学术上还是商业上都有着重要巨大的价值。在国防领域上,多目标跟踪是无人机完成侦查、打击任务的关键技术之一。在监控领域上,多目标跟踪能够对视频进行分析,能够有效地减轻我国警察的负担... 详细信息

多目标跟踪是计算机视觉的一个重要分支。不论是学术上还是商业上都有着重要巨大的价值。在国防领域上,多目标跟踪是无人机完成侦查、打击任务的关键技术之一。在监控领域上,多目标跟踪能够对视频进行分析,能够有效地减轻我国警察的负担,同时极大提高工作效率。除此之外,多目标跟踪在无人驾驶、智能机器人等方面都是关键技术之一。现在的多目标跟踪算法主要是基于检测的跟踪,检测算法的优劣将直接影响跟踪算法的效果。当出现漏检、误检都会对多目标跟踪算法造成影响。除此之外,目标之间的遮挡、相机移动、目标发生形变等等都是多目标跟踪算法需要解决的难题。本文基于卷积神经网络,提出了一个多目标跟踪算法,具体的工作和创新如下:1.梳理了常见目标检测算法,主要介绍了YOLO系列和R-CNN系列的目标检测算法,并比较了这些算法的异同。2.梳理了传统多目标跟踪算法以及基于深度学习的多目标跟踪算法,对于传统多目标跟踪算法研究了多假设跟踪、结构约束等多目标跟踪方法。对于基于深度学习的算法研究了基于深度关联度量、身份重识别等多目标跟踪方法。3.本文的多目标跟踪算法利用孪生区域建议网络(Siamese RPN)来生成新的候选目标。使用正在跟踪的目标以及当前图像序列的检测目标作为模板目标生成新的候选目标。通过这个方法能够改善现有检测结果,在目标漏检的情况下有更好的鲁棒性。4.利用基于区域的全卷积神经网络(R-FCN)对候选目标重新打分,并消除冗余候选目标。使用R-FCN网络对候选目标重新打分。在对所有目标打完分之后,利用非极大抑制值算法消除冗余目标。通过这个方法对目标进行处理能够保留更好的候选目标,同时清除原有的误检目标。能够有效改善检测结果,进而提升跟踪的效果。

关键词：深度学习卷积神经网络多目标跟踪

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露天煤矿排土场不同复垦植被土壤大孔隙特征

煤炭学报 2018年第2期43卷 529-539页

作者：吕刚傅昕阳李叶鑫王婷宋子岭辽宁工程技术大学环境科学与工程学院辽宁阜新12300 沈阳农业大学土地与环境学院辽宁沈阳110866 辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000

排土场复垦植被土壤存在直径可达数厘米的大孔隙或管状通道和植物根系,是形成土壤大孔隙及土壤优先流的主要原因。根据水分穿透曲线法和Poiseulle方程,系统地研究排土场不同复垦植被类型下(刺槐林地、榆树林地、混交林地、灌木林地、农... 详细信息

排土场复垦植被土壤存在直径可达数厘米的大孔隙或管状通道和植物根系,是形成土壤大孔隙及土壤优先流的主要原因。根据水分穿透曲线法和Poiseulle方程,系统地研究排土场不同复垦植被类型下(刺槐林地、榆树林地、混交林地、灌木林地、农地和荒草地)土壤大孔隙的半径范围、个数及分布情况。结果表明:不同样地土壤水分穿透曲线存在差异,6个样地0~5 cm土层稳定出流速率在0.019 3~0.031 5 mm/s,表现为乔木大于灌木大于草本;土壤水分穿透曲线呈现先快速增大后稳定的趋势,不同时期(活跃期、波动期、稳定期)具有不同的变化特征,砾石和植被根系是造成土壤穿透曲线波动的主要原因;土壤稳定出流速率随土层深度的增加而减小,0~5 cm土层的稳定出流速率最大(0.019 3~0.031 5 mm/s),50~60 cm土层最小(0.002 8~0.0 035 mm/s);排土场不同复垦植被土壤大孔隙半径介于0.03~4.71 mm,土壤大孔隙率为0.03%~16.58%,决定稳定出流速率65%的变异和饱和导水率42%的变异。

关键词：排土场土壤大孔隙水分穿透曲线复垦植被 Poiseulle方程露天煤矿

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不同土石比的工程堆积体边坡径流侵蚀过程

农业工程学报 2015年第17期31卷 152-161页

作者：史东梅蒋光毅彭旭东汪三树李叶鑫蒋平西南大学资源环境学院重庆400715 重庆市水土保持生态环境监测总站重庆401147 重庆市水利电力建筑勘测设计研究院重庆400020

工程堆积体可在短时期内极大程度地改变原地貌地形、土壤和植被条件,使其在降雨径流作用下将发生严重土壤侵蚀,因此是生产建设项目区水土流失最为严重的地貌单元。该文采用土工试验方法及野外实地放水冲刷法研究不同物质来源和土石比的... 详细信息

工程堆积体可在短时期内极大程度地改变原地貌地形、土壤和植被条件,使其在降雨径流作用下将发生严重土壤侵蚀,因此是生产建设项目区水土流失最为严重的地貌单元。该文采用土工试验方法及野外实地放水冲刷法研究不同物质来源和土石比的工程堆积体边坡物理性质、侵蚀动力及径流侵蚀过程。结果表明：1）2种松散工程堆积体的物质组成和入渗性能均较原土差异明显,其中黄沙壤工程堆积体以≤0.25mm颗粒为主,其颗粒变异系数为原土的1.2-2.0倍,稳定入渗率为原土1.70-4.07倍;而紫色土堆积体级配良好,颗粒变异系数是其原土的2.2倍,稳定入渗率为原土的7.02-11.59倍。2）各种工程堆积体边坡侵蚀动力学参数随放水流量变大而增加,黄沙壤工程堆积体边坡径流流速在0.155-0.318 m/s之间变化,径流剪切力变化在27.632-57.154 N/m^2,土壤剥蚀率在0.337-77.071 g/（m2·s）之间;而紫色土工程堆积体边坡径流流速、剪切力和土壤剥蚀率分别在0.184-0.281 m/s,35.525-53.600 N/m^2和1.445-61.910 g/（m2·s）。3）土石混合质边坡在产流9 min内存在不同程度突变或波动,在相同条件下边坡累积产流量均表现为偏土质〉土石混合质,黄沙壤工程堆积体边坡累积产流量高于紫色土;而土石混合质边坡的产沙率呈连续性多峰多谷变化,边坡侵蚀沟壁土体崩塌脱落是造成产沙率波动的重要原因。该研究可为生产建设项目工程堆积体水土流失量预测和水土保持植物措施选择提供基本参数和技术支持。

关键词：侵蚀径流水动力学岩土土石比工程堆积体