陜北采煤沉陷區(qū)黃土坡面形變與土壤侵蝕效應(yīng)

宋世杰，馮澤煦，孫 濤，鄭貝貝，魏江波

（1.西安科技大學(xué) 地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710054；2.西安科技大學(xué) 煤炭綠色開采地質(zhì)研究院，陜西 西安 710054；3.陜西省煤炭綠色開發(fā)地質(zhì)保障重點實驗室，陜西 西安 710054）

0 引 言

煤炭是中國重要的工業(yè)生產(chǎn)原料和基礎(chǔ)性能源，在保障國民經(jīng)濟發(fā)展、穩(wěn)定國家能源供給方面發(fā)揮著重要作用［1］。中國煤炭資源儲量相對豐富，在“雙碳目標”戰(zhàn)略的時代背景下，未來優(yōu)化煤炭開發(fā)供給體系，繼續(xù)利用煤炭穩(wěn)定能源改革基礎(chǔ)，將是中國能源體系發(fā)展的必經(jīng)之路［2］。隨著中國東部淺層煤炭資源開發(fā)殆盡，煤炭資源主產(chǎn)區(qū)已轉(zhuǎn)移至西部地區(qū)［3］。黃河中游以全國40%的煤炭產(chǎn)量，成為煤炭生產(chǎn)戰(zhàn)略西移的中心［4］，在全國的煤炭生產(chǎn)和供給中起著重要作用；然而黃河中游生態(tài)環(huán)境惡劣，水土流失情況嚴重復(fù)雜，特別是陜北礦區(qū)恰恰位于黃河多沙粗沙國家級水土流失重點治理區(qū)［5］，采煤沉陷產(chǎn)生的環(huán)境問題（地表形態(tài)變化、水資源流失、土壤功能退化、生態(tài)系統(tǒng)破壞等）不斷加重礦區(qū)內(nèi)的水土流失［6］，這不僅不符合“黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展”的指導(dǎo)精神［7］，更違背《黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》中“黃河中游突出抓好水土保持工作”的要求。煤炭開采過程中產(chǎn)生的各類環(huán)境損害問題及其水土流失效應(yīng)與區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展理念相悖。

陜北煤礦區(qū)地表黃土層不僅厚度大［8］，而且具有節(jié)理發(fā)育［9］、濕陷性［10］、高孔隙比［11］等屬性，導(dǎo)致黃土層在地下采動發(fā)育過程中的變形表現(xiàn)出獨特的性質(zhì)；國內(nèi)外學(xué)者圍繞黃土層的內(nèi)在屬性對沉陷變形的影響特征規(guī)律開展大量研究工作。宋世杰等通過數(shù)值模擬試驗發(fā)現(xiàn)陜北礦區(qū)黃土層厚度超過100 m時下沉系數(shù)降低［12］；白光宇等發(fā)現(xiàn)土層厚度決定著地表移動變形的大小和劇烈程度［11］；張志鵬等數(shù)值模擬神木大貝峁煤礦采煤沉陷背景下黃土節(jié)理力學(xué)參數(shù)的變化機理［13］；余學(xué)義等通過概率積分動態(tài)預(yù)計理論發(fā)現(xiàn)采煤沉陷發(fā)育過程中巨厚濕陷性黃土層地表的破壞形態(tài)［14］；湯伏全等研究彬長礦區(qū)濕陷性黃土層產(chǎn)生的附加變形對黃土地表沉陷值的影響［15］。但沉陷區(qū)內(nèi)黃土層作為覆巖中各巖層自下而上變形傳遞完成后移動變形的承擔(dān)者，其坡面形態(tài)由自然形態(tài)與采煤沉陷共同決定；而且陜北煤礦區(qū)黃土地表溝壑縱橫，受采煤沉陷影響坡面形態(tài)變化更加復(fù)雜。目前，研究采煤沉陷對不同形態(tài)坡面的影響方面的成果鮮有報道。采煤沉陷在短期內(nèi)便能達到穩(wěn)定狀態(tài)，此期間降雨、地表植被、水保措施均無較大變化，因此黃土坡面形態(tài)（坡度、坡長）便成為采煤沉陷區(qū)土壤侵蝕模數(shù)變化的主要誘因［16］。目前針對黃土礦區(qū)內(nèi)沉陷坡面變形引起的土壤侵蝕效應(yīng)研究尚不豐富［17］。

以陜北礦區(qū)典型地質(zhì)條件為原型，采用有限差分數(shù)值模擬試驗方法，研究在既定的采礦和地質(zhì)條件下，黃土坡面“坡度與坡形”對沉陷地表最終形態(tài)的影響規(guī)律，并以沉陷后黃土坡面的坡度及坡長數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用RUSLE模型計算土壤侵蝕模數(shù)并分析其變化規(guī)律；以期豐富采煤沉陷區(qū)的水土流失規(guī)律研究，為陜北煤礦區(qū)采煤沉陷引起的水土流失防治提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 研究區(qū)概況

陜北煤礦區(qū)位于陜西省榆林市境內(nèi)，區(qū)內(nèi)主要為黃土溝壑地貌［18］，梁峁起伏，溝谷交錯［19-20］，坡體坡度多在5°～45°內(nèi)（圖1）。礦區(qū)屬于半干旱大陸性氣候，年降雨量400 mm左右，侵蝕性降雨量約占69%［21］；地表以耐干旱草本、灌木植物為主，且植被稀疏，地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力差。主采煤層為2-2煤層［22］，厚度在2～5 m，普遍埋深在250～300 m，現(xiàn)采用長壁綜采方法進行開采［19］。礦區(qū)主要侵蝕類型以水蝕為主，且隸屬黃河多沙粗沙國家級水土流失重點治理區(qū)，常年土壤侵蝕模數(shù)超過4 000 t／（km2·a）［23］，地表水土流失現(xiàn)象十分嚴重。

圖1 研究區(qū)位置Fig.1 Location of study area

2 數(shù)值模型的構(gòu)建

2.1 數(shù)值模型框架設(shè)計

根據(jù)陜北煤礦區(qū)地表黃土坡面基本形態(tài)特征，將模型中地表自然坡面坡形設(shè)計為直線形、凹形、凸形和復(fù)合形等4種類型，將模型中地表自然坡面坡度設(shè)計為5°，15°，25°，35°，45°。以2-2煤層地質(zhì)賦存條件和開采條件為原型，設(shè)置模型長1 000 m，寬300 m，坡頂高為260 m，坡底高200 m，其中，煤層厚5 m，底板厚10 m，基巖厚175 m，黃土層厚70 m（含坡底水平段黃土層10 m），基巖主要由砂巖和泥巖組成，基巖上部為粉砂巖與細砂巖、中部是粉砂巖與泥巖、下部是中砂巖與粉砂巖的互層結(jié)構(gòu)，砂巖層數(shù)為12層，泥巖為4層。

2.2 數(shù)值模型的類型

以地表黃土坡面的自然坡形和坡度為變量構(gòu)建不同類型的數(shù)值模型。并且為了保證所有模型中地表黃土坡面與地下采空區(qū)相對位置保持一致，將不同的坡形、坡度耦合作用下的坡長設(shè)置為不同長度。在相同的采礦和地質(zhì)條件下，共得到20個不同類型的模型（表1）。

表1 數(shù)值模擬的模型類型Table 1 Model types for the numerical simulation

2.3 試驗過程

基于FLAC3D數(shù)值模擬軟件，根據(jù)設(shè)計參數(shù)構(gòu)建三維模型（圖2）。定義模型的前、后、左、右及下邊界為全約束邊界，模型的上部定義為自由邊界。根據(jù)地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)及巖層物理力學(xué)性質(zhì)對模型各巖層賦參（表2）。

表2 各巖土層的物理力學(xué)參數(shù)Table 2 Physical and mechanical parameters of each rock layer

圖2 坡度為15°的凹形坡三維數(shù)值模型Fig.2 3D numerical model of concave slope with slope of 15°

模型計算達到初始平衡后沿X軸方向自左向右逐步開挖，每步開挖距離20 m，達到充分采動后停止。在模擬計算結(jié)束后提取地表坡面下沉量及水平移動量，采用等效替代法將其轉(zhuǎn)化為沉陷后坡面形態(tài)特征參數(shù)（坡度、坡長）［23］。

3 結(jié)果與分析

3.1 采煤沉陷對黃土坡面坡度的影響

根據(jù)數(shù)值模擬提取的模型數(shù)據(jù)，計算在充分采動后各模型的坡度增量與增幅，繪制相同自然坡形、相同自然坡度下坡度增量及增幅的變化曲線（圖3、圖4），分析充分采動后，相同自然坡形、相同自然坡度下坡度的變化特征及規(guī)律。

圖3 相同坡形黃土坡面的坡度增量與增幅Fig.3 Slope growth and increase of the same slope-shaped loess slope

3.1.1 相同自然坡形下的變化特征

充分采動條件下，不論何種自然坡形，采煤沉陷都會引起黃土坡面坡度增大，且增幅隨自然坡度的增大而減小，其中自然坡度＜15°的黃土坡面對采煤沉陷最為敏感（圖3）。

充分采動條件下，采煤沉陷使得自然坡度為5°，15°，25°，35°，45°的4種坡形坡度均增加，且4種坡形在自然坡度為5°時的坡度增幅均最大。

直線坡坡度依次增至5.59°，16.30°，26.59°，36.70°，46.78°，較自然坡度依次增大11.9%，8.7%，6.4%，4.9%，4.0%，且5°的坡度增幅依次為15°～45°的1.36倍，1.86倍、2.43倍、2.98倍（圖3（a））。

凹形坡坡度依次增至5.55°，16.43°，26.82°，36.91°，46.92°，較自然坡度依次增大11.1%，9.5%，7.3%，5.5%，4.3%，且5°的坡度增幅依次為15°～45°的1.15倍、1.51倍、2.02倍、2.58倍（圖3（b））。

凸形坡坡度依次增至5.63°，16.22°，26.48°，36.66°，46.61°，較自然坡度依次增大12.7%，8.2%，5.9%，4.7%，3.6%，且5°的坡度增幅依次為15°～45°的1.55倍、2.13倍、2.66倍、3.53倍（圖3（c））。

復(fù)合坡坡度依次增至5.57°，16.30°，26.63°，36.70°，46.74°，較自然坡度依次增大11.5%，8.7%，6.6%，4.9%，4.0%，且5°的黃土坡面增幅依次為15°～45°的1.32倍、1.75倍、2.35倍、2.96倍（圖3（d））。

3.1.2 相同自然坡度下的變化特征

在相同自然坡度下，采煤沉陷對不同形態(tài)黃土坡面坡度的影響存在差異，且隨著自然坡度的增大，坡度增幅、增量均表現(xiàn)出明顯的分化特征（圖4）。

圖4 相同坡度黃土坡面的坡度增幅、增量Fig.4 Slope growth and increase of the loess slope of the same slope

在充分采動條件下，采煤沉陷使得同種自然坡度下的直線形、凹形、凸形、復(fù)合形的黃土坡面坡度均增加。

自然坡度為5°的4種坡形黃土坡面坡度依次增加至5.59°，5.55°，5.63°，5.57°，分別較自然坡度依次增大11.9%，11.1%，12.7%，11.5%，且不同坡形坡度增幅排序為：凸形坡＞直線坡＞復(fù)合坡＞凹形坡，其中凸形坡的坡度增幅較其他3種坡形平均高出9.45%，對采煤沉陷最敏感，其他3種坡形黃土坡面坡度增幅最大差距為0.8%。

自然坡度為15°的4種坡形黃土坡面坡度依次增加至16.30°，16.43°，16.22°，16.30°，分別較自然坡度依次增大8.7%，9.5%，8.2%，8.7%，且不同坡形坡度增幅排序為：凹形坡＞直線坡＞復(fù)合坡＞凸形坡，其中凹形坡的坡度增幅較其他3種坡形平均高出11.29%，對采煤沉陷最敏感，其他3種坡形黃土坡面的坡度增幅最大差距為0.5%。

自然坡度為25°的4種坡形黃土坡面坡度依次增加至26.59°，26.82°，26.48°，26.63°，分別較自然坡度依次增大6.4%，7.3%，5.9%，6.6%，且不同坡形坡度增幅的排序為：凹形坡＞復(fù)合坡＞直線坡＞凸形坡，其中凹形坡的坡度增幅較其他3種坡形平均高出13.94%，對采煤沉陷最敏感，其他3種黃土坡面的坡度增幅最大差距為0.7%。

自然坡度為35°的4種坡形黃土坡面的坡度依次增加至36.70°，36.91°，36.66°，36.70°，分別較自然坡度依次增大4.9%，5.5%，4.7%，4.9%，且不同坡形坡度增幅的排序為：凹形坡＞直線坡＞復(fù)合坡＞凸形坡，其中凹形坡的坡度增幅較其他3種坡形平均高出11.83%，對采煤沉陷最敏感，其他3種黃土坡面的坡度增幅最大差距為0.2%。

自然坡度為45°的4種坡形黃土坡面坡度依次增加至46.78°，46.92°，46.61°，46.74°，分別較自然坡度依次增大4.0%，4.3%，3.6%，4.0%，且不同坡形坡度增幅均在4.3%以下，排序為凹形坡＞直線坡＝復(fù)合坡＞凸形坡。

自然坡度＜15°的黃土坡面，凸形坡坡度增幅最明顯，且與其他3種坡形差異顯著；自然坡度為15°～35°黃土坡面，不同形態(tài)坡面的坡度增幅出現(xiàn)分化，凹形坡的坡度增幅最明顯且與其他3種坡形差異顯著；自然坡度≥45°黃土坡面，達到充分采動狀態(tài)的采煤沉陷引起不同形態(tài)坡面的坡度增幅基本等效。

3.1.3 坡度增量及增幅預(yù)測方程

基于指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)基本原理，分別構(gòu)建不同坡形的坡度增幅、增量與自然坡度的量化關(guān)系（表3）。

表3 坡度增量及增幅預(yù)測方程Table 3 Slope increment and increase prediction formula

3.2 采煤沉陷對黃土坡面坡長的影響

根據(jù)數(shù)值模擬提取的模型數(shù)據(jù)，計算充分采動后各模型的坡長減小量和降幅。繪制相同自然坡形、相同自然坡度下坡長減小量及降幅的變化曲線（圖5、圖6），分析充分采動后，相同自然坡形、相同自然坡度下坡長的變化特征及規(guī)律。

3.2.1 相同自然坡形下的變化特征

充分采動條件下，不論何種自然坡形，采煤沉陷都會引起坡面坡長減小，且降幅隨自然坡度的增大而減小，其中自然坡度＜15°的黃土坡面對采煤沉陷最為敏感（圖5）。

圖5 同種坡形黃土坡面的坡長減小量與降幅Fig.5 Decrease in slope length and reduction of slope loess slope of the same slope

充分采動條件下，采煤沉陷使得自然坡度為5°，15°，25°，35°，45°的4種坡形坡長均減小，且4種坡形在自然坡度為5°時坡長降幅均最大。

直線坡坡長依次減小至662.78，224.53，137.62，101.83，83.61 m，較原坡長依次減小3.73%，3.14%，3.06%，2.66%，1.46%，且5°的坡長降幅依次為15°～45°的1.19倍、1.22倍、1.40倍、2.56倍（圖5（a））。

凹形坡坡長依次減小至580.74，191.53，111.83，93.11，77.51 m，較原坡長依次減小5.27%，4.90%，4.54%，3.15%，1.74%，且5°的坡長降幅依次為15°～45°的1.08倍、1.16倍、1.67倍、3.03倍（圖5（b））。

凸形坡坡長依次減小至701.28，250.43，158.21，114.63，97.14 m，較原坡長依次減小2.95%，2.70%，2.54%，2.00%，1.03%，且5°的坡長降幅依次為15°～45°的1.09倍、1.16倍、1.48倍、2.87倍（圖5（c））。

復(fù)合坡坡長依次減小至653.44，223.07，137.63，103.36，89.41 m，較原坡長依次減小5.13%，4.37%，3.98%，3.01%，1.22%，且5°的坡長降幅依次為15°～45°的1.18倍、1.29倍、1.70倍、4.21倍（圖5（d））。

3.2.2 相同自然坡度下的變化特征

在相同的自然坡度下，采煤沉陷對不同形態(tài)黃土坡面坡長的影響存在差異（圖6）。

圖6 相同坡度黃土坡面的坡長降幅、減小量Fig.6 Slope length reduction and reduction of the loess slope of the same slope

在充分采動條件下，采煤沉陷使得同種自然坡度的直線形、凹形、凸形、復(fù)合形黃土坡面的坡長均減小。

自然坡度為5°的4種坡形坡長依次減小至662.78，580.74，701.28，653.44 m，分別較原坡長減小3.73%，5.27%，2.95%，5.13%，且不同坡形坡長降幅的排序為：凹形坡＞復(fù)合坡＞直線坡＞凸形坡，其中凹形坡坡長降幅較其他3種坡形平均高出25.23%，對采煤沉陷最敏感，其他3種坡形黃土坡面的坡長降幅差距最大為2.18%。

自然坡度為15°的4種坡形坡長依次減小至224.53，191.53，250.43，223.07 m，分別較原坡長減小3.14%，4.90%，2.70%，4.37%，且不同坡形坡長降幅的排序為：凹形坡＞復(fù)合坡＞直線坡＞凸形坡，其中凹形坡坡長降幅較其他3種坡形平均高出30.61%，對采煤沉陷最敏感，其他3種坡形黃土坡面的坡長降幅差距最大為1.67%。

自然坡度為25°的4種坡形坡長依次減小至137.62，111.83，158.21，137.63 m，分別較原坡長減小3.06%，4.54%，2.54%，3.98%，且不同坡形坡長降幅的排序為：凹形坡＞復(fù)合坡＞直線坡＞凸形坡，其中凹形坡坡長降幅較其他3種坡形平均高出29.74%，對采煤沉陷最敏感，其他3種坡形黃土坡面的坡長降幅差距最大為1.44%。

自然坡度為35°的4種坡形坡長依次減小至101.83，93.11，114.63，103.36 m，分別較原坡長減小2.66%，3.15%，2.00%，3.01%，且不同坡形坡長降幅的排序為：凹形坡＞復(fù)合坡＞直線坡＞凸形坡，其中凹形坡坡長降幅較其他3種坡形平均高出18.73%，對采煤沉陷最敏感，其他3種坡形黃土坡面的坡長降幅差距最大為1.01%。

自然坡度為45°的4種坡形坡長依次減小至83.61，77.51，97.14，89.41 m，分別較原坡長減小1.46%，1.74%，1.03%，1.22%，且不同坡形坡長降幅均小于1.8%，降幅由大到小依次為凹形坡、直線坡、復(fù)合坡、凸形坡。

自然坡度≤35°的黃土坡面，不同形態(tài)的坡長降幅出現(xiàn)分化，凹形坡的坡長降幅最明顯且與直線坡、凸形坡、復(fù)合坡差異顯著；坡度≥45°黃土坡面，達到充分采動狀態(tài)的采煤沉陷引起不同形態(tài)坡面的坡長降幅基本等效。

3.2.3 坡長減小量及降幅預(yù)測方程

基于二次多項式函數(shù)、對數(shù)函數(shù)基本原理，分別構(gòu)建不同坡形的坡長降幅、減小量與自然坡度的量化關(guān)系（表4）。

表4 坡長減小量及降幅預(yù)測方程Table 4 Prediction formula for slope length reduction and reduction amplitude

3.3 坡面形變的土壤侵蝕效應(yīng)

RENARD等［24］在Wis-chmeier等［25］建立的通用土壤流失方程USLE基礎(chǔ)上修正通用土壤流失方程并得到RUSLE，用于計算土壤侵蝕模數(shù)A。

3.3.1 相同自然坡形下的變化特征

充分采動條件下，不論何種坡形，采煤沉陷都會引起黃土坡面土壤侵蝕模數(shù)增大，且自然坡度越小，土壤侵蝕模數(shù)增幅越大。其中自然坡度≤15°的黃土坡面對采煤沉陷最為敏感（圖7）。

充分采動條件下，采煤沉陷使得自然坡度為5°，15°，25°，35°，45°的4種坡形A均增加。

直線坡A依次增至335.52，599.20，801.68，945.78，1 059.92 t／（hm2·a），較自然坡度對應(yīng)的A依次增大10.99%，9.67%，6.42%，4.58%，3.95%，且5°的A增幅依次為15°～45°的1.14倍、1.71倍、2.40倍、2.78倍（圖7（a））。

圖7 同種坡形黃土坡面的土壤侵蝕模數(shù)增量及增幅Fig.7 Increment and increase of soil erosion modulus of the same slope-shaped loess slope

凹形坡A依次增至311.87，559.74，729.13，908.32，1 022.45 t／（hm2·a），較自然坡度對應(yīng)的A依次增大9.33%，9.91%，6.55%，4.76%，4.09%，且15°的A增幅依次為5°，25°，35°，45°的1.06倍、1.51倍、2.08倍、2.43倍（圖7（b））。

凸形坡A依次增至347.19，629.87，864.68，1 002.41，1 144.61 t／（hm2·a），較自然坡度對應(yīng)的A依次增大12.11%，9.41%，5.98%，4.82%，3.92%，且5°的A增幅依次為15°～45°的1.29倍、2.03倍、2.51倍、3.09倍（圖7（c））；

復(fù)合坡A依次增至331.82，599.51，802.51，952.86，1 094.94 t／（hm2·a），較自然坡度對應(yīng)的A依次增大9.74%，9.39%，6.03%，4.38%，3.97%，且5°的A增幅依次為15°～45°的1.04倍、1.62倍、2.23倍、2.45倍（圖7（d））。

3.3.2 相同自然坡度下的變化特征

在相同的自然坡度下，采煤沉陷對不同形態(tài)黃土坡面坡度土壤侵蝕模數(shù)的影響存在差異，且隨著自然坡度的增大，土壤侵蝕模數(shù)的增幅均表現(xiàn)出明顯的分化特征（圖8）。

圖8 相同坡度黃土坡面的土壤侵蝕模數(shù)增幅、增量Fig.8 Increment and increase of soil erosion modulus of loess slope of the same slope

在充分采動條件下，采煤沉陷使得同種自然坡度下的直線形、凹形、凸形、復(fù)合形黃土坡面A均增加。

自然坡度為5°的4種坡形A依次增加至335.52，311.87，347.19，331.82 t／（hm2·a），較自然坡度對應(yīng)的A 依次增大10.99%，9.33%，12.11%，9.74%，且不同坡形A增幅排序為：凸形坡＞直線坡＞復(fù)合坡＞凹形坡，其中凸形坡的A增幅較其他3種坡形平均高出17.26%，對采煤沉陷最敏感，其他3種黃土坡面A增幅差距最大為1.66%。

自然坡度為15°的4種坡形A依次增加至599.20，559.74，629.87，599.51 t／（hm2·a），較自然坡度對應(yīng)的A 依次增大9.67%，9.91%，9.41%，9.39%，且不同坡形A增幅的排序為：凹形坡＞直線坡＞凸形坡＞復(fù)合坡，其中凹形坡的A較其他3種坡形平均高出4.24%，對采煤沉陷最敏感，其他3種黃土坡面A 增幅差距最大為0.28%。

自然坡度為25°的4種坡形A依次增加至801.68，729.13，864.68，802.51 t／（hm2·a），較自然坡度對應(yīng)的A 依次增大6.42%，6.55%，5.98%，6.03%，且不同坡形A增幅的排序為：凹形坡＞直線坡＞復(fù)合坡＞凸形坡，其中凹形坡的A較其他3種坡形平均高出6.21%，對采煤沉陷最敏感，其他3種黃土坡面A 增幅差距最大為0.44%。

自然坡度為35°的4種坡形A依次增加至945.78，908.32，1002.41，952.86t／（hm2·a），較自然坡度對應(yīng)的A 依次增大4.58%，4.76%，4.82%，3.92%，且不同坡形A增幅的排序為：凸形坡＞凹形坡＞直線坡＞復(fù)合坡，其中凸形坡的A較其他3種坡形平均高出5.19%，對采煤沉陷最敏感，其他3種黃土坡面A 增幅差距最大為0.38%。

自然坡度為45°的4種坡形A依次增加至1 059.92，1 022.45，1 144.61，1 094.94 t／（hm2·a），較自然坡度對應(yīng)的A 依次增大3.95%，4.09%，4.38%，3.97%，且不同坡形A增幅均在4.1%以下，排序為：凹形坡＞復(fù)合坡＞直線坡＞凸形坡。

自然坡度＜15°時，凸形坡A增幅最明顯，對采煤沉陷最敏感；自然坡度在15°～25°時，凹形坡A增幅最明顯，對采煤沉陷敏感；自然坡度為35°時，凸形坡的A增幅最明顯，對采煤沉陷敏感，自然坡度≥45°時，達到充分采動狀態(tài)的采煤沉陷引起不同形態(tài)坡面的土壤侵蝕模數(shù)增幅基本等效。因此，坡度＜15°的凸形坡、35°凸形坡、15°～25°的凹形坡需重點關(guān)注，土壤侵蝕模數(shù)變化幅度最大。

4 結(jié) 論

1）在相同坡形條件下，黃土坡面坡度增幅隨坡度梯度增加而減小，＜15°的黃土坡面坡度增幅最明顯。在相同坡度條件下，不同形態(tài)黃土坡面的坡度增幅出現(xiàn)分化，凹形坡在15°～35°時坡度增幅均最明顯，凸形坡在＜15°時增幅最明顯。

2）在相同坡形條件下，黃土坡面坡長降幅隨坡度梯度增加逐漸減小，＜15°的黃土坡面坡長降幅最明顯。在相同坡度條件下，不同形態(tài)黃土坡面的坡長降幅出現(xiàn)分化，凹形坡坡長降幅在≤35°時最明顯。

3）在相同坡形條件下，黃土坡面土壤侵蝕模數(shù)增幅隨坡度梯度增加而下降，≤15°的黃土坡面土壤侵蝕模數(shù)增幅變化最明顯。在相同坡度條件下，不同形態(tài)黃土坡面的土壤侵蝕模數(shù)增幅出現(xiàn)分化，凸形坡在＜15°或者等于35°時最明顯，凹形坡在15°～25°時最明顯。需重點關(guān)注35°及＜15°的凸形坡、15°～25°的凹形坡，可能會成為水土流失效應(yīng)加劇的隱患點。