黄河乌兰布和沙漠段沿岸沙丘形态及其运移特征

为更合理、精确地计算黄河乌兰布和沙漠段的入黄沙量,探明其对黄河沿岸植被造成的影响程度,以黄河乌兰布和沙漠段沿岸沙丘为研究对象,通过野外地貌调查、沙丘形态测量和遥感解译对其沙丘的形态特征及其运移特征进行了系统研究。结果表明:乌兰布和沙漠沿黄段沙丘以走向西南—东北的新月型沙丘和新月型沙丘链为主,沙丘剖面形态不对称,具有明显落沙坡;在发育过程中同时受到了西南风和西北风的显著影响,5年内以沙丘整体向河道推进为主,共移动19.45m,具有单向快速运移的特点,且沙丘不断向黄河侵袭,应采取措施予以遏制。     

策勒绿洲-沙漠过渡带不同沙丘的沉积物粒度特征及沉积环境

[目的]通过对策勒绿洲—沙漠过渡带不同沙丘类型下风沙沉积物粒度、磁化率分布特征及环境敏感粒级组分进行分析,探讨不同沙丘类型下风沙沉积物相关参数及分布规律。[方法]基于绿洲—沙漠过渡带4种沙丘各部位粒度数据及磁化率数据,采用数理统计方法进行相关性分析。[结果]4种沙丘在不同地貌部位表层的沙物质粒级含量有所差别,回涡、灌丛、新月形及风影沙丘表面沙物质主要由极粗粉砂、极细砂、细砂组成,百分含量总和由小到大依次为96.71%,97.54%,98.48%,98.65%。4种不同沙丘表面沙物质分选性均为分选中度好。不同沙丘的峰态平均值介于0.93～1.02,属于中等峰态,从总体上分析4种沙丘的峰态值从迎风坡底到顶部逐渐增大,顶部到背风坡底部逐渐减小。新月形沙丘偏度值最小,偏度值介于-0.03～0.01,主要表现为对称,风影、回涡及灌丛沙丘偏度值介于-0.04～0.44,为对称和正偏。风影、灌丛及新月形沙丘表面沙物质平均粒径与偏度值呈极显著正相关(p<0.01),表明沙粒平均粒径愈粗愈趋向正偏。风影、回涡及新月形沙丘表面沙物质偏度与峰态呈极显著正相关(p<0.01),沙物质分选性愈差,就...     

PLA沙障对沙丘土壤粒径的影响分析

PLA可降解纤维是一种新型的固沙材料,用它灌沙形成的筒状沙袋铺设于沙丘上,可有效改变近地表风沙流结构及地表粗糙度等。PLA沙袋沙障通过对地表风速影响,进而影响沙丘表层土壤粒径的重新分布。本次试验通过对不同铺设规格沙障沙丘0—11 cm深土壤粒径的测定,分析不同铺设规格和坡位等对土壤粒径的影响。结果表明:2 m×2 m铺设规格沙障对土壤粒径影响较大,土壤平均粒径比未铺设沙障沙丘的大16%,1 m×1 m规格影响最小;同种规格沙障在坡顶处土壤粒径变化最大,比未铺设沙障沙丘的大21%,迎风坡、背风坡分别比对照大3.9%,2.4%;土壤深度不同,粒径变化也不同,地表0—1 cm土壤粒径变化最大,比未铺设沙障沙丘的大16%。因此可知,沙障铺设后,使得沙丘表层的土壤粒径增大。     

青海省共和盆地光伏发电基地风沙灾害现状、成因及其防治措施

[目的]分析青海省共和盆地塔拉滩光伏发电基地风沙灾害现状,并探讨风沙灾害的成因,提出相应的防治对策。[方法]利用徕卡全站仪对光伏发电基地沙丘移动速率以及典型电站积沙量进行了实地测量,并结合气象资料分析了风沙灾害形成的区域风沙环境特征。[结果]沙丘前移与风沙流遇阻后在太阳能板间形成积沙是该区风沙危害的主要表现形式:该区沙丘类型以新月形沙丘为主,移动速度达12.56m/a;在一面积99hm2、风沙灾害最为严重的光伏园区内,2016年2—4月3个月内上风向光伏板间积沙可达3 090m3;研究区属中能风沙环境,为单峰风况,起沙风以西风和西北西风为主,两组风向占年输沙势的92.1%。[结论]风力强劲、风旱同期等自然特点以及过度放牧导致的土地沙漠化提供沙源是该区风沙灾害的主要成因,亟需建立固沙与阻沙措施相结合的风沙灾害综合防治体系进行风沙灾害防治。     

新疆策勒绿洲-沙漠过渡带不同植被下的沙丘形态特征及沉积物粒度分析

新疆策勒绿洲—沙漠过渡带为典型的极端干旱区,风是最主要的搬运动力,风蚀和沙尘暴对土壤沙粒的搬运和堆积造成了土地沙化和荒漠化。运用回归分析和相关分析方法,探讨不同灌丛沙堆风沙沉积物的沉积规律和沙丘发育的影响因素,对不同植被下的沙丘形态特征及沉积物粒度进行分析。结果表明:(1)在不同植被覆盖度下,柽柳比骆驼刺灌丛沙堆的沙物质粒径分布均匀,柽柳和骆驼刺分选的沙物质粒径最粗分别为高覆盖度下和中覆盖度下,最细均为低覆盖度下。(2)沙丘和障碍物演化过程中,高度、长度、宽度三者之间协同变化,相互影响、相互反馈。障碍物的高度和宽度与沙丘长度、宽度和高度之间均存在显著关系,植株的大小影响沙丘形态的发育。(3)风影和灌丛沙丘的沙物质主要由极粗粉砂、极细砂和细砂组成,回涡沙丘的沙物质主要由极细砂和细砂组成,其余粒级沙粒含量很少,均不足5%。从植被类型解析,沙物质粗细为柽柳>骆驼刺>花花柴;从沙丘类型分析,沙物质粗细为回涡沙丘>灌丛沙丘>风影沙丘。(4)沙丘沙物质平均分选系数介于1.42~1.60,属于中等偏上—中等分选性,沙物质偏度平均值介于0.01~0.20,属于对称,沙物质峰态平均值介于0.96~1.07,属于常峰态。(5)沙丘沙物质分选系数与偏度值均呈极显著相关(R²＞0.70,p＜0.01),沙物质平均粒径与分选系数和偏度值均呈极显著相关(p＜0.01)。研究结果对深入理解不同植被下的灌丛沙堆表面沉积物粒度特征和沙丘形态的发育具有重要的意义。     

基于无人机技术黄河沿岸沙丘移动速度监测及影响因素分析

为更便捷地监测乌兰布和沙漠黄河沿岸沙丘移动速度并解析其影响因素,该研究以乌兰布和沙漠沿黄段沙丘为研究对象,应用无人机航拍技术开展沿岸沙丘的季节性地貌过程和影响因素研究。结果表明:1)研究区沙丘年移动速率1.08～2.27 m/a,多年平均输沙势为78.82 VU,年合成输沙势为25.92 VU,处于低风能环境,8～12 m/s等级风输沙势是年输沙势的主要部分,约占73.24%。方向变率(合成输沙势(Resultant Drift Potential,RDP)与输沙势(Drift Potential,DP)的比值)RDP/DP保持在0.30～0.46之间,属于中等变率。合成输沙方向RDD为57.83°～107.39°,与沙丘移动方向较为一致,西风组占全年输沙势的52.09%,是沙丘年移动的主要驱动力。2)沙丘移动速率具有明显的季节特征,整体呈现春季移动速率快,冬末-春初次之,秋季与秋末-冬末相近,夏季移动速率最慢。其中,秋末-冬末、春季和秋季输沙势DP 8.48～20.49 VU,合成输沙势方向在90.02°～95.54°之间,RDP/DP值均在0.3～0.8之间,属于中等变率,西风组作用显著,这与年合成输沙方向及沙丘走向较为一致;冬末-春初和春末-夏季分别受东北风(NE)和南风组(SSE、S、SSW)作用,沙丘通过形态变化适应风向,移动速度降缓。季节输沙势主要集中在8～10m/s风速等级,约占整个季节输沙势的40.76%～56.93%。3)综合各季节和年际输沙势与沙丘移动距离呈线性正相关,拟合方程为y=1.02+0.006 62x(R~2=0.339,F=5.616,P=0.045),方程总体显著,输沙势可以表征该地区沙丘移动距离。基于无人机监测的沙丘运动研究综合显示,风况是该地区影响该地区沙丘移动的主要动力,其中西风组8 m/s以上风速是研究区沙丘移动的主要驱动力。风向变率和合成输沙势方向与沙丘移动方向一致时沙丘移动则快,不一致时则缓;无人机可在较大尺度上为沙丘移动提供更为便捷的监测服务,研究结果可为同类地区沙丘移动的无人机监测提供参考依据。     

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。     

乌兰布和沙漠东北缘起沙风风况及输沙特征

输沙势(DP)是衡量区域风沙活动强度的重要指标,为探明乌兰布和沙漠东北缘风沙活动强度特征,评估区域风能状况,该论文基于"内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站"2013-2017年监测的风速、风向及输沙量数据,对乌兰布和沙漠东北缘的起沙风风况、输沙势及输沙率特征进行深入研究。研究结果如下:1)研究区年均起沙风风速为6.77 m/s,年均起沙风频率为19.74%,最大风速为20.76 m/s,三者均以春季最高,是主要的风沙活动期,秋季次之,夏季与秋季较为接近,冬季最小;2)研究区四季起沙风风向与全年起沙风风向一致,均以偏东风(NNE,NE,ENE,E)和偏西风(SW,WSW,W,WNW)为主;3)研究区年输沙势(DP)和年合成输沙势(RDP)分别为183.38和73.41 VU,属于低风能环境,年方向变率指数(RDP/DP)为0.40,属于中比率,年合成输沙势方向(RDD)111.15°,为ESE方向,表明乌兰布和沙漠东北缘沙物质主要朝东南偏东方向输移;年输沙势和年合成输沙势的季节变化特征和月变化特征均为春季显著高于其他季节;(4)16方位实测输沙率为35.11 kg/m·d,WNW方向的输沙率最大,春季输沙率显著高于其他季节。     

古尔班通古特沙漠东缘风沙流结构特征

为探讨古尔班通古特沙漠东缘半固定沙丘风沙流结构特征,采用方口梯度集沙仪和便携式气象站,收集2015年5-9月期间气象数据及风沙流沙样,对近地表风沙流的输沙率、粒径组成分布、粒度参数及平均跃移高度进行分析。结果表明:输沙率(Q)随高度(H)变化规律明显,均表现为负幂(Q=aH~(-b))形式递减,相关系数均较高,风沙运移主要集中在近地表0-40cm,其输沙量占总量的73.7%~97.9%;风沙流组成以细砂(0.1~0.25mm)为主,中砂(0.25~0.5mm)次之,平均粒径集中在120~250μm之间,随着高度的增加,风沙流中极细砂含量增加,中砂含量减少,平均粒径大小呈递减趋势;风速、局地植被分布差异都会造成风沙流结构差异,沙粒的平均跃移高度与风速大小呈正相关性,同时风向的变化也造成局地风沙流平均跃移高度在纵深上分布规律的差异。     

腾格里沙漠南缘风积物粒度空间分布及物源指示

为探讨腾格里沙漠南缘风积物物源,基于粒度参数分析其空间分布,采用粒度端元分析并与潜在源区对比,结合常量元素法进行了多角度探究。结果表明:黄河北岸沉积物粒度较南岸粗,两岸沉积物粒度存在较明显的空间差异性。粒度空间分布差异结合风沙活动、地形特征,可表明腾格里沙漠南缘的黄河北岸为南岸沉积物的上风向源区之一; 就地球化学元素分析表明,沙漠南缘与祁连山区常量元素特征具有一定相似性,与沙漠腹地差异较大。提取4个端元,多角度分析表明端元1(峰值粒径范围是30～50 μm)为全由祁连山北麓风成沙所组成的沉积体,端元2(100～120 μm)主要由沿黄北岸风成沙和黄河二次搬运所组成。端元3(170～250 μm和15～25 μm)为沿黄以北就地起沙,端元4(300～600 μm和10～20 μm)由黄河搬运沉积物所组成。综上,可认为腾格里沙漠南部边缘区沙物质主要是由黄河、沿黄以北和祁连山北麓所提供。     

不同植物灌丛沙丘表面沉积物粒度变化及其固沙能力

研究沙区不同类型植物灌丛沙丘地表沉积物环境敏感粒度组分体积百分含量变化及其影响因素有助于精确描述地表风沙运动过程,为快速比较不同植物种固沙能力和沙区植被恢复提供参考。采用激光衍射法对乌兰布和沙漠内部5种荒漠植物灌丛沙丘地表沉积物粒度差异进行测定,以粒级-标准偏差法对风沙环境敏感组分进行提取,根据敏感组分体积百分含量变化对植物固沙能力进行评价,并以多元线性回归方法拟合了敏感组分体积百分含量对植株形态指标变化的响应。结果表明:沙鞭、沙蓬、芦苇样地表层沙物质分布同裸沙丘均为单峰型,白刺和油蒿为双峰型。植被分布区沙丘表层沉积物中沙、细沙减少,极细沙和粉粒增加,沉积物颗粒分选性变差,频率曲线趋于正偏,峰度值降低。整体而言,颗粒组成由细到粗依次为:白刺油蒿芦苇沙蓬沙鞭裸沙丘。乌兰布和沙漠地表沉积物存在1.45~76和76~456μm 2个环境敏感粒度组分,中值分别为57.3和193.6μm,分别命名为细组分和粗组分,细组分对应风沙流中的悬移质,粗组分为跃移质。环境敏感组分在各植物覆盖下差异显著,细组分体积百分含量变化为:白刺油蒿沙蓬芦苇沙鞭裸沙丘,粗组分体积百分含量变化相反,植株对风动力的阻滞能力相应降低。多元线性回归显示,细组分体积百分含量与株高、冠幅、分枝数呈正相关关系,与疏透度呈负相关关系,表层沉积物中细组分体积百分含量越高的植物灌丛,影响其体积百分含量多少的因素越复杂。     

沙柳沙障对沙丘土壤颗粒粒径及分形维数的影响

统计分析了库布齐沙漠流动沙丘、设置沙柳活沙障和死沙障沙丘的土壤颗粒粒径分布、分形维数及其与土壤砂粒(>0.05 mm)、粉粒(0.05~0.002 mm)和黏粒(<0.002 mm)含量的关系。结果表明:与流动沙丘相比,设置沙障沙丘的粉粒和黏粒含量增加,且随着土层的加深而表现为下降趋势,不同部位则均呈沙丘下部>上部>中部的趋势。土壤颗粒分形维数因设置沙障而呈增大趋势,且表现为活沙障沙丘>死沙障沙丘>流动沙丘;垂直分布上,设置沙障沙丘的土壤分形维数随土层加深而逐渐减小,而流动沙丘表现为表层与下层大而中层小的特征,沙丘不同部位的分形维数则均表现为沙丘下部>上部>中部。土壤颗粒分形维数大小与土壤质地的细粒化有一致的变化趋势,且与砂粒含量呈极显著负相关关系,而与黏粒含量、粉粒含量呈极显著正相关关系。<0.05 mm粒径物质含量的增加和>0.05 mm粒径物质含量的降低共同导致了土壤颗粒分形维数在设置沙障后的增大。     

库姆塔格沙漠西缘风况特征及沙丘运移规律

利用风况资料和Google Earth卫星影像，分析研究区域的风况特征及沙丘运移特征，并研究沙丘年运移速度、方向及其规律，对防沙治沙手段的提高具有重要意义。结果表明：（1）研究区年平均风速为1.535~1.768 m/s，起沙风平均风速最高值出现在5，6月，全年起沙风平均风速的最低值出现在1月。（2）起沙风和输沙势主要分布在WSW、W、WNW和NW方位。（3）输沙势为0~26 VU，属于低风能环境；风向变率为0.5~0.9，属于中风向变率，钝双峰风况。（4）研究区沙丘年平均移动速度为12.26 m/a，沙丘平均年前移值在10 m以上，属最快速类型，平均移动方向为125.13°，与当地合成输沙方向基本一致。（5）沙丘运移速度与沙丘高度、宽度呈负相关关系，除沙丘高度、宽度以外，风速、输沙势、沙丘密度也影响沙丘的运移速度。     

沙区光伏阵列对近地层风沙输移的干扰效应

沙漠地区建设光伏阵列后,地表吹蚀和堆积过程引起的地貌变化不仅严重威胁到了光伏组件固定结构的稳定,而且间接加速损耗了电板发电功率。为探究沙区光伏阵列扰动下近地层风沙输移特征,在库布齐沙漠中段的200MW光伏电站腹地区域,通过同步测定光伏阵列腹地电板不同部位(板间、板前和板后)和上风向无光伏设施覆盖的流动沙地近地层输沙率,同时利用HOBO小型移动气象站记录观测期风速和风向信息,分析不同风速风向条件下光伏阵列整体阻沙率、局部不同部位风沙流结构及通量模型。结果显示:光伏阵列与风向夹角在–12.30°～82.19°范围内,光伏阵列阻沙率为35.34%～93.02%,当夹角超过45°时,光伏阵列平均阻沙率可达84.63%;随光伏阵列与风向之间夹角增大,板间和板后位置风沙输移高度有向上层移动的趋势,而板前位置则更加贴近地表;双参数指数函数可以较好地模拟光伏阵列内不同部位近地层30cm高度范围内输沙率随高度的变化规律。研究结果有助于认识沙漠地区建设光伏阵列后近地层风沙输移规律,可为科学制定次生风沙危害防治技术方案提供依据与参考。     

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。     

乌兰布和沙漠风沙运动规律研究

根据在沙漠化程度十分严峻的乌兰布和沙漠实际所测得的有关流动、半固定和固定沙丘风沙运动的相关数据,运用多元统计分析的方法分别建立了3种沙丘的输沙率函数模型,定量地分析了输沙率与风速及高度的相关关系,并对风沙流结构进行了相应研究。这对于指导我国的沙漠化治理工作具有重要的建设性意义。