淮南市是华东地区的重要火电发电基地,粉煤灰的排放量和堆积量随着电力工业的不断发展而逐年增多。粉煤灰作为充填基质覆土复垦,具有综合解决采煤塌陷区问题和减少堆积占用耕地面积等优点,符合我国可持续发展观的经济方针。但在充填基质、覆土如何搭配尚未形成统一的标准,也未对不同覆土厚度下的粉煤灰充填复垦土壤肥力关键要素空间特征进行系统分析。利用相关数学模型,对复垦后的土壤质量还需深入研究,以便为科学的复垦措施选择提供依据。本研究以淮南市平圩电厂粉煤灰堆场为对象,通过野外长期监测、野外采样调查和室内化验,从复垦土壤肥力的角度出发,选取土壤容重、土壤颗粒组成、水分、有机质等指标,借助于地质统计学、经典统计学等方法对不同覆土厚度粉煤灰充填复垦地块的土壤肥力要素的空间分布特征、土壤肥力指标综合指数、土壤水分特征进行综合分析,并基于WHCNS模型对不同覆土厚度粉煤灰充填复垦土壤的水分预测。研究结果表明:四种土壤肥力指标空间分布格局分成两类,土壤有机质含量、土壤容重和粉粒含量为一类,它们的值与覆土厚度在空间上呈现正相关。土壤含水量却呈现相反格局,覆土厚度越厚,其值越小。粉煤灰充填复垦土壤关键肥力指标反映了上述的空间分布格局是覆土厚度、覆土方式和耕作等共同作用的结果,其中覆土厚度起主要作用。当覆土厚度达到40-50cm后土壤肥力已达到复垦区的最高水平。综合考虑各粉煤灰覆土复垦模式的土壤理化性质特征,认为复垦覆土厚度为40-50cm是一个较佳的选择。此外,基于WHCNS模型水分预测结果表明,覆土厚度对复垦地土壤体积含水量的影响颇大,覆土厚度越大,底层粉煤灰对上层土壤的含水量影响就越小,随着时间的变化各层面的土壤体积含水量变化趋势相词,但是覆土厚度的增加对土壤水分含量的保持有一定的效果。