塑料网方格沙障对新月形沙丘迎风坡的风沙流影响

位于干旱区的甘肃省民勤县水资源缺乏,沙障为该地区防风固沙的措施之一,对于区域风沙灾害防治具有重要意义。在流动的新月形沙丘迎风坡设置塑料网方格沙障,观测沙丘迎风坡下部、中部和上部的沙障内不同高度风速、输沙量、沙面形态变化和风蚀深度以及沙障破损量。分析结果表明：设置塑料网方格沙障降低了风速,沙丘下部是沙障内同一高度的风速降低幅度最大部位;在沙障内,高度20cm以下的风速为对照的75%以下;风蚀深度和积沙量最大的部位也是沙丘下部。沙障内风速随高度变化呈对数分布,40cm高度处为风速变化拐点;沙丘中部和上部的风速相对沙丘下部的较大,沙丘中上部的风速为沙丘下部的1.18～2.01倍。在沙障内,10～20cm高度范围的输沙率较大,在沙丘下部占总输沙率的60.57%,沙丘中部占69.11%,而沙丘上部则达91.20%。沙障内的沙面稳定后形成了凹曲面,但形成过程与麦草方格沙障不同。塑料网方格沙障是一种积沙型沙障。沙丘中上部的沙障破损率相对较大,在设置沙障时应注意加强。     

乌兰布和沙漠沿黄河区域下垫面特征及风沙活动观测

为明确乌兰布和沙漠沿黄河区域下垫面特征与风沙活动特点,该文对该地区的沙丘形态、粒度特征、风速、输沙率与风沙流结构及其相互关系进行了野外调查与室内分析。结果表明:研究区横向沙丘平均宽-高比约为12.75。沙丘表面平均粒径与分选系数呈现出由丘间地至落沙坡逐渐减小的趋势,偏度则呈现出增大趋势。沙丘各部位粒度累计分布曲线均为正偏、单峰态分布。在净风与起沙风环境下,仅丘间地与沙丘顶部风速廓线呈对数形式分布;迎风坡坡脚处风速廓线多呈幂函数分布;落沙坡与背风坡坡脚处风速廓线分布形式不统一。无论在高风能环境下还是低风能环境下,从丘间地至背风坡坡脚,沙丘断面近地表风速呈减小(至迎风坡坡脚),增大(迎风坡坡脚至丘顶),再减小(丘顶至落沙坡),再增大(落沙坡至背风坡坡脚)趋势。沙丘顶部是风沙活动最为强烈的部位,沙丘各部位90%以上的输沙量集中到10cm高度以下;沙丘各部位的风沙流结构均服从三次函数分布。最后,该文针对该区域下垫面与风沙活动的特点和危害,提出相应的防治对策,以期对该区域风沙危害的防治提供参考。     

黄河乌兰布和沙漠段沿岸不同高度典型沙丘风沙特征

为探究乌兰布和沙漠沿黄段典型沙丘的风速流场与风沙运移特征,以3座不同高度的典型沙丘为研究对象,对沙丘不同部位5个高度的风速流场、风速廓线、风速加速率及输沙量进行了测定。结果表明:(1)风速从沙丘迎风坡脚至背风坡坡脚呈现先增大后减小再增大的"S"型趋势,沙丘顶部风速最大,背风坡中部最小。(2)沙丘各部位风速的垂直变化与高度的对数值呈V=aln(z)+b线性变化规律,风速廓线斜率a由沙丘顶部向迎风坡脚与背风坡脚逐渐增大。不同高度沙丘的摩阻流速与粗糙度变化趋势不一。(3)沙丘发育尺度对沙丘迎风坡风速加速率影响明显,其沙丘发育尺度越大,对气流的反馈作用越强,迎风坡低层20cm风速加速率明显高于高层风速加速率;(4)沙丘不同部位0~100cm的输沙率随高度呈幂函数规律递减,输沙量主要集中在0~10cm内,但不均匀,大部分集中在0~4cm,且在距地高度约4~5cm处是相对输沙量不随高程变化的不变层。     

青海湖克土沙区不同类型沙丘土壤水分的动态变化

对青海湖湖东克土沙区的土壤水分变化特征及其与降雨之间的关系进行了分析,结果表明:固定沙丘土壤水分随深度的变化较小,采取措施(人工植被+麦草方格沙障)的流动沙丘在不同深度上的变异最大;从0—80cm平均水平看,土壤含水量为固定沙丘>流动沙丘>采取措施的流动沙丘;三种沙丘土壤水分与降雨的时间变化都基本一致,可以分为冻结滞水期(12月—翌年3月)、水分补偿期(4—7月)和失水期(8—11月)三个阶段,土壤含水量以夏秋季最高;降水对0—80cm的土壤水分都有影响,对上层土壤的影响更显著,采取措施的流动沙丘主要影响深度为60cm,固定沙丘为20cm;在流动沙丘上种植人工植被以及布设麦草方格沙障,可以抑制表层土壤水分蒸发,提高表层土壤含水量,在植被恢复前能够有效减少风蚀,对于植物初期生长具有积极意义。     

Groasis Waterboxx造林技术在沙丘的造林效果

[目的]为解决干旱荒漠区沙丘造林成活率低的技术难题,从荷兰Groasis引进Waterboxx保水、节水造林器及技术,并分析其应用效果。[方法]在甘肃省民勤县流动沙丘和半固定沙丘上,用梭梭、花棒、柠条锦鸡儿、柽柳等固沙植物进行造林试验,采用直观统计观测的方法,研究Groasis Waterboxx在沙丘上造林后的风蚀、温度、保水和苗木成活率情况。[结果](1)春季用Groasis Waterboxx沙丘造林技术,流动沙丘风蚀情况比半固定沙丘严重2.0~6.0倍,造林效果差;从沙丘迎风面不同部位的风蚀情况来看,流动沙丘和半固定沙丘总体均表现为:顶部中部底部;(2)Groasis Waterboxx沙丘造林技术在高温季节能有效降低苗木根际土壤地温近50%,保护苗木免受高温灼伤,促进苗木生长;低温季节还能有效保持根际表面地温在5℃左右,防止苗木遭受低温冻害;(3)Groasis Waterboxx沙丘造林技术能使苗木周边0—40cm表土层含水量长期保持在6%~12%,保证苗木成活期的水分持续供给;(4)Groasis Waterboxx沙丘造林技术能显著提高苗木成活率30%~60%。[结论]Groasis Waterboxx沙丘造林技术在半固定沙丘造林效果优于流动沙丘,能够显著提高苗木成活率。     

土壤凝结剂沙障固沙机理及流沙控制的研究

对不同浓度和规格的土壤凝结剂沙障进行了风洞模拟实验和野外固结实验,实验结果表明抗风蚀强度以40%浓度处理的固沙模型最强,20%最弱,但30%浓度防风蚀效果较为实用.不同规格沙障以1 m×1 m规格的沙障积沙和抗蚀力最大,2 m×2 m最差.沙丘不同部位沙障的抗蚀力不同,迎风坡受损程度和风蚀率最高.沙障受风蚀率可能还与喷洒时的压力、风速等因素有关.     

土壤凝结剂沙障防风固沙实验研究

 在7m/s、15m/s和20m/s的实验风速下,对不同浓度土壤凝结剂处理的沙障模型进行风洞吹蚀实验。实验结果表明:抗风蚀强度以40%浓度处理最强,20%最弱,但30%浓度防风蚀效果较为实用。在乌兰布和沙漠东北缘绿洲边缘的流动沙丘,采用较为适用的30%浓度的土壤凝结剂进行1m×1m,1.5m×1.5m,2m×2m等3种不同规格沙障喷洒实验,通过对风速、粗糙度、风沙流结构特征值,以及沙障的蚀积状况进行调查,其结果表明,各种规格的沙障中,1m×1m的沙障性能最好,1.5m×15m次之,2m×2m最差。沙丘不同部位沙障的抗蚀力不同,迎风坡受损程度和风蚀率最高。     

毛乌素沙地东南缘沙丘水分垂直变化规律及风蚀意义

为了进一步揭示毛乌素沙地含水量垂直变化的规律和风蚀意义,通过野外调查、采样、含水量测定、沙粒粒度测定和计算模拟,系统地研究了毛乌素沙地东南缘的3类沙丘含水量垂直变化的趋势,模拟了含水量垂直变化对输沙率垂直差异和沙丘形态演化的影响。结果表明:裸露流动沙丘迎风坡含水量在1.33%～3.79%之间波动;背风坡含水量在0.39%～5.04%范围内波动;丘间洼地含水量在2.12%～6.36%之间波动,裸露流动沙丘含水量的垂直变化可分为自上而下的5个沙层。灌木覆盖沙丘迎风坡的含水量在0.74%～11.92%之间波动;背风坡的含水量在0.89%～12.08%之间波动;丘间洼地的含水量在1.34%～9.24%之间波动,沙丘含水量的垂直变化存在差异明显的3个沙层。人工乔木覆盖沙丘的相对输沙率介于裸露流动沙丘和灌木覆盖沙丘之间。沙丘含水量2%～3%的垂直变化就能引起沙丘形态演化。在含水量垂直变化和沙丘背风坡和丘间洼地的阻滞下,沙丘形态演化存在3个阶段。在沙尘暴预报过程中需要考虑沙丘形态、沙丘含水量的垂直变化等因素对输沙率的影响,以提高预报工作的精度和可靠性。     

古尔班通古特沙漠东南部不同类型沙丘土壤水分与地形-植被因子关系

[目的]揭示古尔班通古特沙漠土壤水分的分布规律及其与地形—植被因子的关系，对制定相应的防风固沙措施以及建立科学合理的植物固沙模式有积极的指导作用。[方法]以古尔班通古特沙漠东南部地区3种不同类型沙丘(固定、半固定和流动沙丘)为研究对象，利用方差分析和冗余分析等方法对3种不同类型沙丘上4种微地貌类型(迎风坡、背风坡、丘顶、丘底)不同深度土壤水分(0—40 cm, 40—200 cm, 200—300 cm)分布特征及其与地形—植被因子之间的关系进行综合分析。[结果](1)所有类型沙丘上0—300 cm土壤水分的波动程度随深度的增加逐渐减小，表层土壤水分的波动程度大于中层和深层。(2)所有类型沙丘不同深度的土壤水分有显著的差异，且背风坡、丘底和迎风坡3种微地貌类型上土壤水分相对较为集中。(3)地形—植被因子对研究区绝大多数(半)固定沙丘的土壤水分呈负相关关系，对(半)固定沙丘不同深度土壤水分影响较流动沙丘更为明显。[结论]所有类型沙丘上的土壤水分受地形因子的影响较植被因子强，而且影响不同类型沙丘土壤水分的主要地形—植被因子也不同。     

乌兰布和沙漠新月形沙丘迎风坡风速变化的初步研究

对乌兰布和沙漠新月形沙丘表面风速的野外观测结果表明,沙丘迎风坡气流加速量主要和沙丘坡面形态、迎风坡前来流风速有关,迎风坡风速放大率介于1.02~1.59之间。近地面风速和输沙强度由坡脚至丘顶总体呈递增趋势,丘顶风速和输沙率最大,到背风坡因涡流作用,风速由丘顶至坡脚减小,输沙率锐减,相对于丘顶的风速率变化在0.17~0.49之间。由于输沙率与起沙风速的立方成正比,因而风速在迎风坡上向丘顶增加时,丘顶区域的输沙率(相对于坡脚)将成倍增加。     

辽西北地区风力侵蚀过程分析

辽西北地区土壤沙漠化形成的主要原因是土壤风蚀,为了定量评价辽西北沙化土壤在风力作用下的侵蚀状况,研究采用埋钎法,观测风速与土壤剥蚀深度及堆积厚度的关系。研究得出固定沙丘和流动沙丘的土壤剥蚀深度均随着风速的加大而增加;流动沙丘和固定沙丘,随着风速的加大,背风坡的坡中与坡脚的土壤堆积厚度均有不同程度的增加,而由于风力的剥蚀作用,坡顶的堆积厚度与风速呈负相关;一年内观测到的流动沙丘,半流动沙丘,固定沙丘的平均风蚀强度分别为167.9,57.8,4.2 mm/d。     

青海湖沙地人工治理沙丘的风速廓线变化特征

对青海湖湖东沙地麦草方格沙障结合沙棘实生苗的人工治理沙丘进行风速廓线及其风沙防护效益研究,结果表明,人工治理措施明显降低了沙丘各部位的近地层风速,增强了高层风速。与流动沙丘相比,垂向风速增加率的差异使人工治理沙丘不同部位的超越高度值出现“坡脚 > 坡中 > 丘顶”的规律。风速垂向气流的变异导致不同高度层的防风固沙效果不同,低层风沙防护效益显著高于中、高层。同时结合坡度,植被盖度等因子,分析了影响风速廓线的变化原因,从而为青海湖沙地人工治理效果进行评估与初步指导。     

科尔沁沙地半固定沙丘不同坡位土壤C,N特征

[目的]研究沙丘不同坡位土壤碳氮的分布特征,旨在探索沙丘不同坡位植被演替机制。[方法]选取高于5m的半固定沙丘,沿主要风向于坡底、坡中、坡顶和背风坡设置样点,对土壤容重、土壤总有机碳含量和土壤总氮含量进行测定,并计算碳氮比、碳氮密度和碳氮储量。[结果](1)不同坡位土壤碳含量均随深度增加显著降低,主要变异层发生在0—40cm层。不同坡位土壤碳含量在30—40cm层和60—100cm层存在差异。(2)氮含量与容重在不同坡位和不同深度均不存在显著差异性,碳氮比在坡底和坡顶存在显著的垂直差异性,背风坡60—100cm层土壤碳氮比显著高于其它坡位。(3)各坡位土壤碳密度随深度增加显著下降。30—40cm层土壤碳密度存在显著的坡位差异,而土壤氮密度的垂直差异和坡位间差异均不显著。(4)半固定沙丘土壤碳氮储量分别为716.89和94.14kg/m2,不同坡位差异性不显著;碳储量的构成在4种坡位差异较大,而各坡位不同深度土壤氮储量对总储量的贡献差异较小。[结论]科尔沁沙地半固定沙丘土壤碳氮含量与密度不同坡位的差异较小,同时各坡位的碳氮均存在显著的垂直差异性,尤其在30—40cm层,变异程度较大,这可能与该层植物根系分布有关。     

砒砂岩与沙复配土壤的冻融特征

[目的]揭示砒砂岩与沙复配土壤冻融特征及其对风蚀的影响,为毛乌素沙地土地整治可持续性提供理论依据。[方法]利用陕西省榆林市榆阳区气象资料和土壤观测数据,结合含水量变化规律,以砒砂岩与沙复配土壤为研究对象,沙土为对照,探究2种土壤冻结层形成差异、冻融过程及积雪消融特点。[结果]由于含水量的差异,复配土壤与沙冻结层形成特点具有差异,沙地表层通常会形成土壤干层,从表层之下冻结,而复配土壤的冻结层在地表形成;复配土壤的最大冻结深度为116.0cm;大于沙地的最大冻结深度96.0cm,且冻结层融解时间晚于沙地一周;积雪覆盖条件下,沙地表层存在1.0~6.4cm的土壤干层,而复配土壤表层不存在干层,复配土壤积雪盖度和厚度均大于原始沙地,阳坡尤为显著。[结论]土壤冻层和积雪在复配土壤地表形成了2层保护层,减少了休闲期的风蚀作用。     

水蚀对风蚀影响的室内模拟试验

为了揭示黄土高原水蚀风蚀交错区风水复合侵蚀机制,利用室内风洞,在一定的风速(9.3m/s)、坡度(20°)下,人工模拟不同沟宽、沟深、沟密度对风蚀过程的影响。结果表明,在一定的水蚀沟宽度与密度范围内,风蚀量随着宽度与密度的增加而增加,并且两者与风蚀量都呈线性关系;侵蚀沟深度在4～8cm范围内,风蚀量随着沟深度增加而增加,当沟深大于8cm时,随着沟深度增加,风蚀量有所减少;水蚀沟发生风蚀的部位主要在沟壁和沟头,风沙流的磨蚀作用可能是主要作用力,水蚀沟形成会显著影响风蚀量。     

不同沙埋程度下带状沙障的防风固沙效果研究

沙障在防护过程中,易发生沙障沙埋现象。为了对比分析不同沙埋程度下沙障的防风固沙效果差异,该文通过风洞模拟和野外试验相结合的方法,研究了沙袋沙障在裸露、浅埋、深埋3种状态下,防护区近地层风流场、输沙通量等风沙运动规律,并以未设置沙障的流沙区作为对照,明确了沙埋过程中沙障的防风固沙效果变化规律。结果表明,沙障在经历裸露至深埋过程中:1)对过境气流的防护距离、防护高度逐渐减小,近地层风速廓线变化趋势与对照相同,并逐渐服从对数函数;2)沙障防护区输沙分布高度显著降低(P0.01),输沙分布高度由42 cm(裸露)降低至34 cm(浅埋),最终降至28 cm(深埋),而对照的输沙分布高度为24 cm;3)近地层输沙率分布曲线逐渐服从对数函数,0～50 cm高度范围输沙量也呈现递增趋势;4)3种埋设深度野外试验说明,经过两个风季后,裸露、浅埋、深埋的沙袋沙障防护区土壤风蚀呈现降低趋势,风蚀深度分别比对照降低了18.53%、72.97%、80.40%。研究可以为沙障高度优化及应用技术提升提供理论依据。     

乌兰布和沙漠不同下垫面风沙流结构与变异特征

对乌兰布和沙漠流动、半固定、固定沙丘3种不同下垫面0—40 cm气流层内的风沙流结构的研究表明:（1）0—40 cm高度层,输沙量随风速的增加而增加;在不同的风速下,流动沙丘的总输沙量大于半固定沙丘,半固定沙丘的输沙量大于固定沙丘,且呈指数函数关系。（2）在同一风速下,0—40 cm高度层,三种不同下垫面的相对输沙量随高度的增加呈幂函数递减趋势。（3）随高度的增加,中沙粒基本呈递减趋势,细沙粒呈现递增趋势,但增幅因下垫面的不同而异。（4）三种不同下垫面近地表0—10 cm层风沙流结构特征数S值均小于3.8,而特征值λ均大于1,表明三种下垫面均处于风蚀或搬运状态。