隨著我國(guó)東部地區(qū)可開(kāi)發(fā)采煤炭資源銳減,，能源生產(chǎn)重心已逐漸轉(zhuǎn)移到地處干旱半干旱區(qū)、生態(tài)環(huán)境脆弱的西北地區(qū),。據(jù)統(tǒng)計(jì),，西北地區(qū)蘊(yùn)藏著我國(guó)約73%的煤炭資源量,，其中新疆煤炭預(yù)測(cè)儲(chǔ)量達(dá)2.19萬(wàn)億t,，約占我國(guó)預(yù)測(cè)煤炭資源總量的39.3%。新疆在西北地區(qū)煤炭能源結(jié)構(gòu)中起支撐作用,。作為我國(guó)重要的能源化工基地,，新疆主要以露天開(kāi)采為主。新疆露天煤礦地處戈壁荒漠區(qū),，干旱少雨,，土壤沙化和鹽堿化嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境脆弱,，加劇了生態(tài)修復(fù)難度,。排土場(chǎng)作為露天開(kāi)采排棄物集中堆放的場(chǎng)地，是一個(gè)巨型土石混合堆積體,，堆積過(guò)程中受機(jī)械反復(fù)碾壓,，土壤層次紊亂，土壤結(jié)構(gòu)不良,，水土流失嚴(yán)重,。因此，重構(gòu)排土場(chǎng)合理的土壤結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)排土場(chǎng)生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵?，F(xiàn)有研究提出了垂向自上而下重構(gòu)具有不同功能的人工土壤層包括表土層?含水層?隔水層,，其中，表土層主要是富養(yǎng),，適宜植物生長(zhǎng),，是現(xiàn)有研究最多的一層；含水層主要是儲(chǔ)存水分,，為植被生長(zhǎng)提供水源,；隔水層主要是發(fā)揮封閉和吸附功能，阻斷水分滲下?lián)p失和鹽分向上遷移的路徑,，關(guān)于排土場(chǎng)土壤含水層和隔水層的研究相對(duì)甚少,。新疆地處西北干旱區(qū),，蒸發(fā)強(qiáng)烈，排土場(chǎng)土壤壓實(shí)嚴(yán)重導(dǎo)致了水分在土表迅速蒸發(fā),，作為新構(gòu)土壤,，排土場(chǎng)土壤結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，水分也會(huì)以徑流和滲漏方式流失,，加劇了水資源短缺,，同時(shí)也加劇了土壤鹽堿化程度。因此,，研究排土場(chǎng)土壤重構(gòu)與蓄水和鹽分遷移機(jī)制是克服這一難題的主要解決思路,。

土壤重構(gòu)的難點(diǎn)之一是排土場(chǎng)可用的土壤資源稀缺，嚴(yán)重制約了排土場(chǎng)復(fù)墾效果,。重構(gòu)材料因地制宜,。立足煤炭資源稟賦，煤化工產(chǎn)業(yè)在新疆迅速發(fā)展,，以煤制氣為代表的煤化工產(chǎn)能占全國(guó)的66%,。煤氣化產(chǎn)業(yè)保障了國(guó)家能源安全，帶動(dòng)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的同時(shí),，也產(chǎn)生了大量的廢棄物,。煤氣化渣(Coal gasification slag, CGS)是煤氣化過(guò)程產(chǎn)生的主要副產(chǎn)品，據(jù)統(tǒng)計(jì)每噸煤產(chǎn)生15%～20%的CGS,。CGS產(chǎn)量大,，目前有關(guān)其應(yīng)用的研究主要集中在制備混凝土混合物、水泥添加劑,、陶瓷顆粒,、水玻璃和水體吸附劑等方面。新疆地域遼闊,，受限于運(yùn)輸距離,、處理成本和用戶范圍等因素，上述CGS資源化利用方式并不能為新疆CGS處置提供借鑒思路,。新疆CGS產(chǎn)量高,，消納低，CGS仍以堆存和填埋為主,。研究表明CGS具有比表面大,、孔隙率高的特點(diǎn)，能有效改善土壤物理結(jié)構(gòu),，促進(jìn)水分保持和養(yǎng)分增持及作物生長(zhǎng),，然而這些研究集中在CGS重構(gòu)表土層，對(duì)于CGS是否可作為含水層的重構(gòu)材料仍有待驗(yàn)證。

重構(gòu)材料需就地取材,，以重構(gòu)土壤的功能展開(kāi)遴選,。隔水層作為重構(gòu)土壤的最下層，具有致密性和吸附性,。露天煤礦開(kāi)采需要將礦層上覆巖層進(jìn)行剝離,，過(guò)程中伴隨產(chǎn)生了大量以紅泥巖為主的巖土物質(zhì)。紅泥巖產(chǎn)量高,，利用率低,，不合理的堆積容易造成土地壓占。紅泥巖具有高黏性和低滲透性能,，符合隔水層材料的基本性質(zhì),。通過(guò)開(kāi)展以紅泥巖作為隔水層材料的研究，分析其是否能夠有效防止水分滲漏,，阻礙下層鹽分上移,，是判別紅泥巖可否作為土壤重構(gòu)材料的關(guān)鍵依據(jù)。

針對(duì)以上研究的不足,，筆者以西北某露天煤礦排土場(chǎng)土壤為研究對(duì)象,，假設(shè)CGS重構(gòu)含水層和泥巖重構(gòu)隔水層能夠促進(jìn)水鹽運(yùn)移,，有效蓄水供水,，開(kāi)展以下工作：① 通過(guò)毛細(xì)水上升試驗(yàn)和土水特征曲線研究CGS重構(gòu)含水層的可行性；② 通過(guò)土柱試驗(yàn)研究泥巖作為隔水層材料的可行性,；③ 解析CGS作為含水層材料的蓄水機(jī)制以及泥巖作為隔水層材料對(duì)水分防滲和鹽分阻隔的機(jī)制,。本研究遵循煤炭行業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念，以期為煤炭行業(yè)伴生材料綜合利用和西北干旱地區(qū)排土場(chǎng)土壤重構(gòu)提供理論依據(jù),。