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。     

锡林浩特市城市风景林生态效益研究

锡林浩特市位于中国正北方,内蒙古自治区中部。锡林浩特市城市风景林带是锡林浩特市生态环境建设的一个有机组成部分,同时也是区域生态环境建设的一个重要屏障。作为城市风景林带,其所具有的防风功能的大小,是建设城市风景林的一个重要指标。通过测定证明,不同风景林带对不同高度层的风速降低作用差异很大。灌木林带(大白柠条和山杏)主要以降低近地层风速(100cm以下)为主,对高层风速影响相对较小;而乔木林带(银中杨和沙地榆)则以降低高层风速为主(100cm以上)。不同林带类型降低沙粒沉积数量的作用效果明显,当风速为7.0m/s时,裸地1分钟内沙粒沉积重量为9.89g,而银中杨林带相同时间沉积的沙粒重量仅为1.40g,沙地榆林带1分钟内沙粒沉积的重量为4.47g,大白柠条林带相同时间沙粒沉积的重量为1.07g,是四种林带中沉积沙粒重量最少的类型,山杏1分钟内沙粒沉积的重量为1.25g。     

民勤地区沙尘暴近地面风速特征及其与环境因子的关系

作为沙尘暴发生必不可少的动力条件,风是判定沙尘暴强度的主要指标,也是沙尘暴预测预报的依据。虽然人类对风的认识很早、研究很多,但是对沙尘暴过程中的风速特征仍然在不断的探索中。文中研究了民勤荒漠区、绿洲边缘和绿洲内部三种下垫面近地面50m沙尘暴风速特征及其与环境因子的关系。主要研究结果是:1)在三种不同的下垫面条件下,沙尘暴风速在近地面50m范围内风速均随高度遵循幂函数关系递增。2)从荒漠区到绿洲边缘近地表0-50m内风速平均削减4.11%,再从绿洲边缘到达绿洲内部风速平均削减30.45%。风穿越研究断面,随高度增加风速削减率逐渐减小。3)不同季节,沙尘暴平均风速没有明显差异,但地表粗糙度越小沙尘暴平均风速的季节性差异越大,高度越高季节差异越大。4)绿洲内部地表粗糙度为2.121 cm,绿洲边缘为0.082 cm,荒漠区为0.023 cm。5)根据每次沙尘暴过程中30m in平均风速随时间的振荡曲线的轮廓可将沙尘暴归纳为三类,分别为单峰型、双峰型和多峰型。这三种不同类型的沙尘暴在大气环流背景、沙尘暴的发生时间、沙尘暴过程中风速的时空变化等均有明显的不同。在一次沙尘暴过程中,从垂直梯度看,随着高度的增加风速随时间曲线的振幅增大,而振荡频率降低;从水平梯度看,沙尘暴流场从荒漠区经绿洲边缘到达绿洲内部,风速曲线振幅逐渐减小,振荡频率逐渐增加。     

一次沙尘暴过程中的沙地面微气象要素及起沙参数分析

利用在巴丹吉林沙漠北缘拐子湖地区设立的风沙观测实验场获得的资料,分析了2010年4月7日在该地区所发生的沙尘暴过境前后气象要素的变化,计算了这次沙尘暴起沙过程中的一些参数,结果表明:在沙尘暴过境前贴地层风速风向经过了一个波动调整加速过程,在沙尘暴过境时空气处于暖干,沙地面处于高温低湿状态,同时气压和水汽压都会明显下降,所有这些都有利于地表起沙;贴地层风速最大的时段是地表起沙最为严重的时段,该地的100cm临界起沙风速大约为6.5m/s,平均粗糙度为0.0014m;地表摩阻速的平均值为0.29m/s,同200cm高度的风速呈线性相关,拟合方程为y=0.0417x+0.0175,相关系数R=0.9199。     

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。     

巨菌草留茬沙障防风固沙效益及其适宜模式研究

基于对乌兰布和沙漠刘拐沙头黄河沿岸相近株距(10~15 cm)、不同行距(1 m,2 m)、不同留茬高度(10cm,30 cm)巨菌草的防风阻沙试验的观测数据分析。结果表明:(1)巨菌草留茬沙障的防风固沙效益与沙障的高度和行距有直接关系,高度一定,行数越多,带距越小,防护效果越好,但所需材料增加。(2)巨菌草留茬沙障内输沙量主要集中在地表15 cm以下,近地表0~5 cm处沙障对风沙流的阻碍能力较强。沙障行距为1 m、2 m时,高10 cm的沙障分别经9带、12带后风速降至起沙风速以下;高30 cm的沙障对风的阻碍能力增强,分别经7带、9带后地表无流沙运动。(3)沙障的设置应在保证高效的前提下降低成本。行距2 m、高30 cm的巨菌草留茬沙障,气流经过9个条带(18 m宽)后,风速可降至起沙风速以下,此设置模式宜在干旱地区推广。     

保护性耕作农田风沙流空间分布规律研究

为了解保护性耕作农田风沙流的空间分布规律,对保护性耕作农田进行了野外风洞原位风蚀测试.结果表明:保护性耕作农田在不同风速下各高度的风沙流水平分布符合三次多项式规律,经过27行残茬、5.5 m的水平距离风沙流基本达到了平衡稳定状态;在垂直方向上风沙流分布符合高阶多项式规律,具有与砾石戈壁地表输沙量垂直分布极为相似的"象鼻"效应.试验还发现保护性耕作农田风沙流主要活动在近地表40 cm高度以下范围,占到风蚀物总质量的90%左右.     

策勒不同下垫面风速廓线时空差异研究

通过对新疆策勒4个下垫面10m高风速廓线及粗糙度、摩阻风速等分析,探讨不同时空条件下植被和地形对风场的影响。结果表明:在中性层结下,从流沙前沿到半固定沙地、固定沙地扬沙天气风速廓线斜率依次降低,风速较大时基本符合对数关系,其拟合程度依次是半固定沙地﹥固定沙地﹥流沙地,绿洲内部2m以上高度的风速较大时与高度基本符合对数关系。春季沙尘暴期间风速较小时半固定沙地0-10m高及绿洲内部2m以上高度风速与高度变化接近对数关系,当夏季沙尘暴风速较大时,4个下垫面不同高度风速与高度之间都不呈现对数关系。随着地表植被覆盖度的增加,粗糙度和摩阻风速也迅速增加,绿洲内部夏季沙尘暴天气近地表粗糙度比春季地表粗糙度增加较为显著。     

小麦留茬对陕北农田风蚀影响的室内风洞模拟

作为风蚀区主要保护性耕作措施之一,秸秆留茬覆盖可以通过增加地表粗糙度(Z0)减少近地表风速和侵蚀动力,并缩短风蚀颗粒的搬运距离和搬运高度,从而减少地表风蚀量.本研究采用室内模拟风洞实验,测定并分析了陕北2种主要土壤类型(风沙土和黄绵土)在4个风速、3种小麦留茬高度和2种留茬行距处理下土壤风蚀强度和在0～60 cm风洞断...     

耕作地表土块状况及其对近地表风场的影响

为深入理解非可蚀性土块吸收风能、降低侵蚀力的机制,利用野外风速资料,对半干旱区农田传统耕作模式下犁耕、耙耱及抹平等的地表土块大小、土壤表面粗糙度、近地表风速及空气动力学特征进行了研究。结果表明,犁耕后农田土块长、宽、高均在15 cm以上,盖度为27.67%,耙耱、抹平后土块大小和盖度显著降低,抹平地表土块盖度仅为2.13%;土块的破碎导致土壤表面粗糙度降低,近地表风速增大;与犁耕地表比较,耙耱后土壤表面粗糙度降低34%~64%,抹平后降低幅度甚至在90%以上;耙耱抹平后地表以上0.5 m高度内风速显著增大,空气动力学粗糙度由1.1 cm降低至0.05 cm,侵蚀力增强。因此认为,合理选择犁耕、耙耱和抹平的时间对农田风蚀防治有实际意义。     

农田耕作方式与土壤风蚀强度关系的风洞模拟实验

以土壤风蚀严重的河北坝上康保县为研究区,采用风洞试验的技术手段,对农田耕作方式与土壤风蚀强度的关系进行研究。结果表明,农田留茬与翻耕、农田垄向及农作物残茬高度的差异对土壤风蚀强度有较大影响。垄向平行主风向的风蚀强度大于垄向垂直主风向的风蚀强度。风速越大,垄向不同造成的风蚀强度的差异越大,尤其是当风速≥15m/s时,风蚀强度的差异表现得较为明显;风蚀强度与留茬高度呈负相关;翻耕地的风蚀强度大于任何留茬地的风蚀强度;风蚀强度与风速变化呈现出指数函数变化规律。因此,农田垄向垂直主风向、作物收获后不进行翻耕、留有适度茬高、优先种植残茬硬度较大的莜麦作物,这样的耕作方式可有效降低土壤风蚀强度,缓解河北坝上地区农田土壤风蚀状况。     

Effects of different types of guardrails on sand transportation of desert highway pavement

Guardrail, an important highway traffic safety facility, is mainly used to prevent vehicles from accidentally driving off the road and to ensure driving safety. Desert highway guardrails hinder the movement of wind-blown sand, resulting in the decline of sand transportation by the pavement and the deposition of sand gains on the pavement, and endangering traffic safety. To reveal the influence of guardrails on sand transportation of desert highway pavement, we tested the flow field and sand transport volume distribution around the concrete, W-beam, and cable guardrails under different wind velocities through wind tunnel simulation. Wind velocity attenuation coefficients, sand transportation quantity, and sand transportation efficiency are used to measure sand transportation of highway pavement. The results show that the sand transportation of highway pavement was closely related to the zoning characteristics of flow field and variation of wind velocity around the guardrails. The flow field of the concrete guardrail was divided into deceleration, acceleration, and vortex zones. The interaction between the W-beam guardrail and wind-blown sand was similar to that of lower wind deflector. Behind and under the plates, there were the vortex zone and acceleration zone, respectively. The acceleration zone was conducive to transporting sand on the pavement. The cable guardrail only caused wind velocity variability within the height range of guardrail, and there was no sand deposition on the highway pavement. When the cable, W-beam, and concrete guardrails were used, the total transportation quantities on the highway pavement were 423.53, 415.74, and 136.53 g/min, respectively, and sand transportation efficiencies were 99.31%, 91.25%, and 12.84%, respectively. From the perspective of effective sand transportation on the pavement, the cable guardrail should be preferred as a desert highway guardrail, followed by the W-beam guardrail, and the concrete guardrail is unsuitable. The study results provide theoretical basis for the optimal design of desert highway guardrails and the prevention of wind-blown sand disasters on the highway pavement.     

毛乌素沙地天然臭柏种群风媒传粉的特征

为了揭示天然臭柏种群的风媒传粉特点,对毛乌素沙地天然臭柏种群花粉飞散及空间分布特性进行了研究。结果表明:毛乌素沙地臭柏群落的散粉期约为13d,花粉飞散密度变化规律、分布特点受立地条件和气象因子的综合影响。散粉期内花粉密度出现双峰型,散粉期花粉密度时变化与气象因子逐步回归分析表明,花粉散发与温度、相对湿度有关,与风速作用不显著;不同方位的花粉密度受主风频率影响,主风方向花粉密度占58.07%。花粉密度与座果率密切相关,雌球花周围的花粉密度为81.59粒/cm2.d~436.94粒/cm2.d,座果率为0~31.25%。方差分析表明,日间花粉密度的差异达显著水平(P=0.05),昼夜间差异达极显著水平(P=0.01),花粉密度时变化差异未达显著水平。臭柏花粉垂直高度间、不同地类花粉密度差异不显著,方位间差异不显著。     

麻扎塔格山对其南北侧风沙地貌的影响

麻扎塔格山位于塔克拉玛干沙漠腹地的和田河以西,北纬38°30′—38°40′,东经79°43′—80°48′,东西长120公里,南北宽2—4公里,高出山南平原200—300米。它的西侧是与麻扎塔格山结构、构造相似的古董山、罗斯塔格山,这一几乎连续的隆起把和田河西部的沙漠分为南北两部分。麻扎塔格山是由中上石炭系、二迭系和老第三系石灰岩、红色砂岩所组成。在该地区出露的老第三系乌拉根——卡拉塔尔组地层,中下部浅灰黄色钙质砂泥岩中夹有介壳层,含有贝氏牡蛎化石,在齐姆根组和阿尔塔什组的灰绿色泥岩、白云岩地层中含有双     

格状沙障内风速波动特征初步研究

通过对不同孔隙度格状沙障内风沙流中风速波动特征研究发现:风沙流中各高度层风速波动具有很好的相关性,其波动幅度随孔隙度的增加而减小;瞬时风速在时间序列上波动的均一性随不同高度间距离增加呈递减趋势;瞬时风速的波动性一方面受下垫面性质及外在环境条件的影响,另一方面与其所在高度层沙粒数量和运动状态有关.     

酒泉地区高空风速分布特征及影响因素

利用酒泉国家气候观象台1980-2001年探空资料,分析其风速垂直分布和月、年际变化特征及其影响因子。结果表明:风速在对流层内随高度增加而增大,在200 hPa达到最大,对流层之上随高度增加而减小。酒泉站处在高空最大风带(副热带急流)最南和最北之间的位置,最大风带随季节南北移动,使酒泉站高空最大风呈现出规律性的季节变化。符合酒泉航天发射活动最佳气象条件的时间为每年10~11月。     

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.     

20世纪90年代内蒙古自治区土地利用动态与风力侵蚀动态对比研究

内蒙古是我国风力侵蚀较为严重的地区之一,同时也是我国土地利用方式剧烈变化的地区之一。依据两期土地利用数据以及相应年代的土壤风力侵蚀数据,研究了20世纪90年代内蒙古自治区土地利用和风力侵蚀的静、动态格局。根据土地利用和风力侵蚀的空间分布及动态变化特点,设计了内蒙古土地利用—风力侵蚀动态区划,基于该区划详细讨论了内蒙古不同地区占主导地位的土地利用动态与风力侵蚀动态,由此揭示了两者之间存在的驱动——被驱动关系。研究发现,在过去10年里,内蒙古土地利用和风力侵蚀的基本格局没有太大变化,但风力侵蚀在总体上是增强了,而土地利用的变化主要反映为草地的退化和耕地的扩张。土地利用动态与风力侵蚀动态有着良好的时空对应关系草地的退化与耕地的扩张导致了显著的风力侵蚀增强,而草地的改善以及耕地的收缩对风力侵蚀的影响不是很大,这同时也表明了土地利用动态对风力侵蚀动态正、反向驱动力的不平衡性。     

东疆兰新铁路沿线大风特征及风压研究

选取东疆兰新铁路沿线及周边8个气象站的大风资料,分析了东疆兰新铁路沿线近50a(1961-2010)大风日数的空间分布及其年、季分布特征,计算了50a一遇和100a一遇的最大风速和风压。结果表明:大风日数中心集中在"三十里风区"的达坂城地区和"百里风区"的十三间房地区,年、季变化明显;铁路沿线50a、100a一遇和实测最大风速与风压出现在十三间房地区。此外,还对东疆兰新铁路沿线的防风问题给予了一定的建议。