乌兰布和沙漠风沙流结构的研究

作者观测了固定、流动沙丘风沙流结构,并运用拟合曲线、拟合方程等方法对固定、流动沙丘风沙流结构进行了分析研究。结果表明,两种沙丘输沙率均与风速成正比,与高度成反比;0-40cm高度内输沙量与风速之间遵循指数关系;流动沙丘的沙粒运动主要集中在近地层0-6cm高度范围内;另外,植被阻截沉沙效果特别明显,植被覆盖度在30%时,沉沙效果达到95%以上,且随风速的增大而增加。     

植被沙障对近地表风沙流特征影响的风洞实验

植被沙障在一些地区已成为沙害防治的有效手段,其应用也越来越广泛,但对其治沙机理尚不很清楚.在盖度为10%,15%,20%,30%,40%,60%情况下,对植被沙障的防风固沙效益进行了风洞试验.实验风速设置为6,8,11 m/s,测定不同植被盖度的风速廓线特征、风沙流结构特征及其防沙效果.实验结果表明:①积沙总量随盖度增加而逐渐降低,风沙流中的砂粒分布在一定的高度范围内,但分布的高度随盖度的增加呈下降趋势;②植株的茂密程度对风沙流的结构有明显影响,盖度越高,积沙量越集中在下部;③盖度并不是导致积沙量为零的唯一指标,风蚀是否发生,还与植被的疏透度、防护林的高度等有关.     

沙漠公路防护林不同林带位置的风沙流结构

利用BSNE集沙仪对沙漠公路两侧防护林的近地表风沙流结构进行研究,结果表明:(1)随着高度的增加,不同林带位置上部的输沙量趋于一致,各点风沙流输沙量差异主要集中在近地表处,而植被覆盖与否对近地表气流中的输沙量有决定性作用,输沙量表现为:迎风面流沙地林带间背风面林带内。(2)迎风面及流沙地风沙流输沙量主要分布在距地表20 cm高度内,背风面则集中分布在50 cm高度内,均占观测高度输沙总量的74%以上,林带间及林带内风沙流输沙量在各高度层分布较为平均,介于11%~23%之间。(3)护林体系外(迎风面、背风面及流沙地),风沙流输沙垂直分布差异很大,输沙量随高度增加呈幂函数形式降低,而防护林体系内(林带间及林带内),风沙流垂直分布差异趋于减小,输沙量随高度增加呈多项式形式先降低后增加。     

南疆铁路风沙流结构特征研究

通过对南疆铁路戈壁风沙流进行现场观测研究,提出了关于风沙流密度的计算方法,将大风所携沙粒定量化,解决了风沙运动研究中如何利用现场定时观测研究风沙流动态变化的技术难题.根据现场实测资料分析,揭示了南疆铁路风沙流密度随高度和风速的变化关系.从中可以看出,风沙流密度随高度变化显现斜"L"形,以3m高为分界点;而相对的风沙流密...     

库布齐沙漠穿沙公路沙害综合防治技术

库布齐穿沙公路修建在库布齐沙漠高大的流动沙丘区 ,风沙流侵袭与沙丘整体前移埋压公路是主要沙害形式。现有防沙措施是沙障保护下的人工植被及天然植被相结合的综合防护体系 ,固沙及阻沙效益明显。目前要解决的是尽快形成公路两侧稳定的植被群落 ,以保证公路的长期畅通     

塔里木盆地西北部3种典型下垫面风沙活动特征

风沙流结构是风沙活动特征和土壤风蚀发生过程研究的核心内容。选取塔里木盆地西北部阿克苏地区棉田、枣园和沙漠-绿洲过渡带3种典型下垫面为研究对象,对比分析3次强风条件下不同耕作方式的农田地表和沙漠-绿洲过渡带的风沙流结构特征。结果表明:沙漠-绿洲过渡带由于近似于天然的流沙面,风沙流结构符合幂函数规律,在0~30 cm高度内的输沙量占到总输沙量的88.3%,这一结果高于在塔克拉玛干沙漠其他地区的观测水平;在农田下垫面条件下,由于受到土壤耕作方式和地表植被的影响,风沙流结构发生了很大变异,在0~2 m高度内不再符合幂函数变化规律;沙漠-绿洲过渡带表现出比农田下垫面更大的风沙流的强度,强度从4.08 g·m-1到187.69 g·m-1;覆膜棉花的种植在一定程度上抑制了农田的土壤风蚀。     

戈壁、流沙地表风沙流特性研究

通过对戈壁、流沙地表风沙流特性的风洞模拟实验研究,风沙流中的风速廓线分布满足幂函数的形式,其幂指数在0.20左右。对于戈壁地表,在不同风速下,相同高度层含沙量具有很大的相关性,风沙活动层主要集中在距地表20cm范围内;由于沙粒与戈壁地表的砾石发生碰撞,风沙流不再服从对数关系递减,其极值出现的高度随风速的增加而上移,呈现"象鼻效应"。     

吉兰泰荒漠绿洲过渡带白刺灌丛沙堆形态示量特征

白刺（Nitraria tangutorum）灌丛沙堆是吉兰泰荒漠绿洲过渡带常见的自然景观。在不同背景植被盖度下，白刺灌丛生长与沙堆形态特征如何变化，仍然未知。通过对白刺灌丛和沙堆形态参数的测量，定量分析不同背景植被盖度下白刺灌丛和沙堆形态参数的差异性，以及白刺灌丛生长特征与白刺灌丛形态之间的关系。探讨背景植被盖度对白刺灌丛沙堆演化的影响。结果表明：（1）4种背景植被盖度下白刺灌丛沙堆演化稳定，白刺灌丛沙堆各形态参数随着背景植被盖度增加逐渐向大规模、小密度方向发展。（2）从整体来看，不同背景植被盖度下白刺灌丛沙堆各形态参数之间存在良好的相关关系。（3）吉兰泰荒漠绿洲过渡带白刺灌丛沙堆长轴与短轴之间存在二次函数或幂函数关系；除样地1外，白刺沙堆高度和水平尺度之间存在幂函数关系。（4）吉兰泰荒漠绿洲过渡带白刺灌丛盖度主要集中于40%～80%，占灌丛沙堆总量的64.62%，说明研究区白刺灌丛生长状况良好。据此认为研究区白刺灌丛沙堆发育良好，暂时不会成为风沙危害绿洲的策源地。     

乌兰布和沙漠风沙入黄段植被覆盖动态变化特征及驱动力

基于2001—2021年Landsat影像数据,结合归一化植被指数(NDVI)和像元二分模型估算植被覆盖度,探究乌兰布和沙漠风沙入黄段植被覆盖度时空变化趋势及驱动力,以期为乌兰布和沙漠风沙入黄段植被恢复和未来生态建设重点区域的选择提供理论依据。结果表明：(1)研究区植被覆盖度整体呈波动上升趋势,植被恢复状况良好,平均植被覆盖度由0.294增加至0.526,其中,2007—2017年增幅最为明显。(2)2001—2021年乌兰布和沙漠风沙入黄段不同等级植被覆盖度间转移频繁,其中,低植被覆盖和较低植被覆盖大面积转出为中等植被覆盖和较高植被覆盖,其转出面积分别为102.00 km²和128.82 km²。除此之外,研究区内有42.1%的区域呈显著增加趋势,4.90%的区域趋向于显著减少,多分布于近乌海段,该段应是未来生态修复中重点关注区域。(3)该区植被覆盖空间分异性主要受人类活动和气候因子共同驱动,各驱动因子之间的交互作用以双因子增强为主,其中,影响程度最高的关键性交互因子为土地利用类型和年平均气温。本研究有序分段地探究乌兰布和沙漠风沙入黄段植被...     

毛乌素沙地风沙流结构的研究

运用曲线拟合、拟合方程等方法,对毛乌素沙地南缘流动沙丘0～30cm垂直高度范围内的风沙流结构进行了分析研究。结果表明:在0～30cm高度,输沙率均与风速成正比,与高度成反比,幂函数拟合关系最佳。其中,各高度层输沙率随风速的变化分别呈幂函数或指数函数关系,同风速下输沙率随着高度的增加而减小,呈幂函数或指数函数关系;随着风速和气流中总输沙率的增加,0～30cm高度范围内的绝对输沙率增加,相对输沙率(%)的变化为下层趋于减少,中层略变,上层增加,风沙流结构的特征值λ增大;风沙流中沙粒粒度沿垂向变化为细沙增加,中沙减少,沙粒平均粒径变细。     

策勒绿洲-荒漠过渡带风沙前沿近地面不同方向的输沙特征

利用策勒绿洲-荒漠过渡带风沙前沿输沙资料及风速风向资料,分析这一区域近地面输沙的方向分布特征。结果表明：① 风沙前沿起沙风风向以W、WNW为主,风向变化比较单一;② 观测点输沙量集中于NW、WNW、W、SW、WSW 5个方位,合计占总输沙量的68.3%;0～40 cm高度年输沙量为96.0 kg,年合成输沙量为45.9 kg,合成输沙方向为102.5°;③ 观测点年输沙势为43.2 VU,年合成输沙势为31.04 VU,输沙势的方向分布与实测输沙量存在较大差异。     

沙漠地区风沙活动特征——以中国科学院风沙观测场为例

运用中国科学院风沙科学观测场的实测资料,对腾格里沙漠风沙环境特征进行初步分析,内容包括起沙风、风沙活动强度、风沙流结构和沙漠边界层的风速廓线.该地区的起沙风以6～8 m/s为主,占总起沙风的71.63%,其次为8～10 m/s,占19.24%,两者之和占90.87%;大风日数为4天;风向以W-N组风向为主;占全年的53.14%.年输沙势为36.56VU,风能属于低风能环境,单一主风向和单风态风环境.风沙流主要集中在地表的0.1 m,占总输沙量的95.46%.观测场近地层厚度大于50 m.     

起沙风统计和工程输沙量计算中的若干问题

以起沙风两种统计量 (Thour与 T10 min)和平均风速的计算以及输沙量的统计计算为例 ,指出在风沙活动的研究中 ,采用 Thour统计量计算出的各种结果会带来一定的偏差 ,这种偏差在风向比较单一的地区更为明显。因此 ,在实际应用中 ,应进行大量的相关分析并对 Thour统计量加以订正 ,使其与实际更为相符合。     

巴图湾水库风沙入库量的估算

风沙入库给干旱、半干旱地区的水库带来了严重的填淤危害。本文通过对内蒙古乌审旗南部巴图湾水库岸边流动沙丘不同部位风速与风沙流的同步观测,计算出库岸流动沙丘表面的平均输沙率。利用巴图湾水库1986~2005年9月份的5期TM遥感影像统计出水库两岸受不同风向影响的流动沙丘断面的平均长度,结合巴图湾水库附近乌审旗河南乡气象站1985~2004年的气象资料,统计出不同风向大于起沙风的风速年均持续时间,初步计算出巴图湾水库的年均入库风沙量。结果表明:(1)巴图湾水库的年均入库风沙量为3.65万t,其中西岸风沙入库量为3.55万t,东岸为0.10万t。西岸风沙危害最为严重,是治沙工作的重点。(2)巴图湾水库的风沙入库具有明显的时间性和方向性。受季风气候的影响,风沙入库的方向会随着风向的变化而改变。东南风与西北风是造成东西两岸风沙入库的主要风向。西北风对风沙入库量的贡献最大。(3)在大于起沙风的风速中,5~12 m/s风速段是风沙入库的主要风速。当风速中7 m/s以上的风速持续时间有一个较小的增加时,入库风沙量将会有一个巨大的增加。(4)库岸半固定沙丘的风沙入库,降尘和风水复合侵蚀引起的库岸坍塌也是入库风沙量的重要组成部分。因此,巴图湾水库的实际年入库风沙量应该大于3.65万t。     

Estimation of the quantity of aeolian saltation sediments blown into the Yellow River from the Ulanbuh Desert,China

The Ulanbuh Desert borders the upper reach of the Yellow River.Every year,a mass of aeolian sand is blown into the Yellow River by the prevailing wind and the coarse aeolian sand results in serious silting in the Yellow River.To estimate the quantity of aeolian sediments from the Ulanbuh Desert blown into the Yellow River,we simulated the saltation processes of aeolian sediments in the Ulanbuh Desert.Then we used a saltation submodel of the IWEMS(Integrated Wind-Erosion Modeling System)and its accompanying RS(Remote Sensing)and GIS(Geographic Information System)modules to estimate the quantity of saltation sediments blown into the Yellow River from the Ulanbuh Desert.We calibrated the saltation submodel by the synchronous observation to wind velocity and saltation sediments on several points with different vegetation cover.The vegetation cover,frontal area of vegetation,roughness length,and threshold friction velocity in various regions of the Ulanbuh Desert were obtained using NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)data,measured sand-particle sizes,and empirical relationships among vegetation cover,sand-particle diameters,and wind velocity.Using these variables along with the observed wind velocities and saltation sediments for the observed points,the saltation model was validated.The model results were shown to be satisfactory(RMSE less than 0.05 and|Re|less than 17%).In this study,a subdaily wind-velocity program,WINDGEN,was developed using this model to simulate hourly wind velocities around the Ulanbuh Desert.By incorporating simulated hourly wind-velocity and wind-direction data,the quantity of saltation sediments blown into the Yellow River was calculated with the saltation submodel.The annual quantity of aeolian sediments blown into the Yellow River from the Ulanbuh Desert was 5.56×106t from 2001 to 2010,most of which occurred in spring(from March to May);for example,6.54×105tons of aeolian sand were blown into the Yellow River on 25 April,2010.However,in summer and winter,the saltation process occasionally occurred.This research has supplied some references to prevent blown sand hazards and silting in the Yellow River.     

塔里木沙漠公路风沙危害形成研究

塔里木沙漠公路南北横贯塔里木盆地 ,全长 5 6 2km ,其中近 80 %的路段穿行于塔克拉玛干沙漠之中 ,是世界上穿越流动沙漠最长的等级公路 ,因而风沙危害是制约沙漠公路正常运行的主要病害。研究表明 ,1)沙漠公路沿线风力强劲 ,沙丘形态各异 ,地表组成物质松散 ,为风沙危害形成提供了动力条件和奠定了物质基础 ;作为风沙危害的受灾对象 ,沙漠公路防沙体系结构以及公路纵横断面也直接作用于风沙危害形成过程 ;2 )沙漠公路风沙危害主要源于防沙体系沙物质的侵入和防沙体系内部因近地面气流变异而产生的风蚀与堆积 ;目前沙漠公路风沙危害的主体是防沙体系 ,危害的形式包括风蚀、风沙流滞留积沙和沙丘前移压埋。     

塔里木沙漠公路对近地表风沙运动过程的影响

通过对塔克拉玛干沙漠腹地野外试验数据的分析,探讨了塔里木沙漠公路对近地表风沙运动过程的影响.结果表明:①阻沙栅栏和草方格固沙带对近地表气流的速度和风速廓线形成很大影响,风速整体被削弱,而且越接近地表,削弱程度越大,风速廓线的垂直梯度增加;②在防沙体系内,地表输沙率急剧下降,风沙流结构发生很大变化,下层含沙量下降,而上层含沙量相对变化较少,在阻沙栅栏的积沙带和草方格固沙带内上层含沙量趋于均匀分布;(3) 阻沙栅栏和草方格固沙带也影响沙丘的移动.当主导输沙风向与栅栏相交呈小角度时,靠近栅栏的沙丘顺栅栏走向侧向移动相交呈大角度时,移动方向变化不大,草方格固沙带不影响沙丘的移动方向;阻沙栅栏和草方格固沙带能降低沙丘的移动速度,而在固沙带内部,由于沙丘的逆向演变,沙丘体积减小,移动速度较快.     

阿拉山口大风对北疆铁路沿线经济带的影响

通过对北疆铁路沿线地区风沙天气的调查，对阿拉山口大风引起风沙的成因，大风主风道的界底，风沙对北疆铁路沿线经济带的影响程度，进行系统的研究和讨论。     

Blown sand motion within the sand-control system in the southern section of the Taklimakan Desert Highway

Although scientists have performed many studies in the Taklimakan Desert, few of them have reported the blown sand motion along the southern edge of the Taklimakan Desert Highway, which differs significantly from the northern region in terms of aeolian sand geomorphology and formation environment. Based on the field observation data of airflow and aeolian sand transport, continuous monitoring data of erosional and depositional processes between 14 April 2009 and 9 April 2011 and data of surface sand grains from the classical section along the southern edge of the Taklimakan Desert Highway, this paper reported the blown sand motion within the sand-control system of the highway. The main results are as follows: 1) The existing sand-control system is highly effective in preventing and controlling desertification. Wind velocities within the sand-control system were approximately 33%–100% of those for the same height above the mobile sand surface. Aeolian sand fluxes were approximately 0–31.21% of those of the mobile sand surface. Sand grains inside the system, with a mean diameter of 2.89 φ, were finer than those(2.15 φ) outside the system. In addition, wind velocities basically followed a logarithmic law, but the airflow along the classical section was mainly determined by topography and vegetation. 2) There were obvious erosional and depositional phenomena above the surface within the sand-control system, and these phenomena have very consistent patterns for all observation points in the two observed years. The total thicknesses of erosion and deposition ranged from 0.30 to 14.60 cm, with a mean value of 3.67 cm. In contrast, the deposition thicknesses were 1.90–22.10 cm, with a mean value of 7.59 cm, and the erosion thicknesses were 3.51–15.10 cm, with a mean value of 8.75 cm. The results will aid our understanding of blown sand within the sand-control system and provide a strong foundation for optimizing the sand-control system.