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地下采煤导致覆岩与地表沉陷及环境损害。西部黄土高原是我国重要的煤炭生产基地,人居生态环境脆弱,大范围采煤沉陷改变了原有的地理生态环境,加剧水土流失、土地退化和地质灾害风险。土壤湿度是影响地理生态环境的重要因子,学术界对于采煤沉陷引起土壤湿度变化的研究尚处于探索阶段。为此,本文选择典型黄土矿区大佛寺煤矿为研究区域,采用遥感影像反演、实地监测、光谱数据建模等方法,从不同尺度分析采煤沉陷区土壤湿度变化的时空演变特征,揭示开采沉陷引起的土壤湿度变化机理。主要研究内容及结果如下:(1)从矿区尺度上分析了大佛寺煤矿近十年来土壤湿度演变的时序特征。利用2010-2019年的遥感影像建立矿区Ts-NDVI特征空间,计算近十年的温度植被干旱指数,对矿区土壤湿度进行时序反演,并于周边选取与其地理环境相似的非矿区进行对比分析。结果表明,矿区土壤湿度的时序变化较非矿区明显波动更大,在季节上,1月份矿区内土壤湿度较非矿区更大,而7月份较非矿区更小。(2)从工作面尺度上研究了采煤沉陷区的土壤湿度特征。以41209采煤工作面地表为实验区,选取沉陷区裂缝地带和非采动影响区进行采样,实测土壤含水量,并利用地物光谱仪采集对应的光谱反射率数据。发现土壤含水量与光谱反射率数据呈明显的负相关。对实测含水量和光谱数据进行融合,构建基于光谱数据反演的土壤含水量估算模型,通过测定土样光谱反射率可便捷地获取沉陷区土壤含水量数据。实验表明,在雨后或低温环境下,地表沉陷盆地的裂缝发育区土壤含水量较非采动影响区更高,反之则含水量更低。(3)从开采沉陷引起的地表形变和土体物理特性改变方面揭示了矿区土壤湿度变化机理。针对41209工作面采矿地质条件,利用D-InSAR获取地表沉陷区动态边界,依据概率积分法模型分析沉陷区形变和裂缝分布特征,揭示土壤含水量与地表形变量、土体密实度之间的量化关系,通过实验确定不同密实度的土体在自然蒸发环境下含水量的变化特征。综合分析表明,采煤沉陷引起地表拉伸变形和裂缝发育,造成土壤密实度降低,使得土壤中水分渗透和蒸发效应增强。由于不同季节的气温和蒸发效应不同,导致采煤沉陷区土壤湿度的上述波动变化特征。本文研究初步揭示了黄土矿区采煤沉陷及变形对地表土壤湿度的影响机理,对于矿区土地复垦与环境保护具有参考价值。