拐子湖地区沙尘天气风蚀起沙量的估算

为研究沙尘暴中心在沙尘天气下风蚀起沙量和一些参数的具体情况,以巴丹吉林沙漠拐子湖地区一次沙尘天气过程为例,通过经验公式与野外仪器观测对比分析,对拐子湖地区风蚀起沙过程的一些参数进行了分析。结果表明:摩擦速度与风速成正相关,并影响着风蚀起沙量变化;临界摩擦速度为0.36m/s;估算了平均顺风向沙尘通量和垂直沙通量分别为1.7E-02kg/(m.s)和1.38E-07kg/(m2.s),顺风向沙尘通量要远大于垂直沙通量。这些参数的得出对防风治沙有着重要的意义。     

位山灌区沉沙池清淤高地风蚀规律研究

引入先进的风蚀监测设施,首次在位于山东风沙区的位山灌区沉沙池清淤高地开展了24 h不间断监测试验,对风蚀量监测结果及风蚀规律进行了分析,计算了起沙风速,并建立了风蚀量与起沙风速的指数关系,即:起沙风速大于3.71 m/s的情况下,风蚀量与起沙风速之间的指数关系为y=0.001e~(1.206 x),R~2=0.885;起沙瞬时风速大于5.94 m/s的情况下,风蚀量与起沙瞬时风速之间的指数关系为y=0.003e~(0.65 x),R~2=0.600。这说明风蚀量很大程度上取决于风速的大小和持续时间,特别是有作物覆盖条件下大于4.82 m/s的起沙风速和无作物覆盖条件下大于3.71 m/s的起沙风速对侵蚀量贡献最大。根据山东风沙区大风产生风蚀主要集中在3、4月份,持续达到3 h以上起沙风速的天数平均为10 d/a左右的特点,建议在风蚀区种植小麦,以减少春季整地产生的风蚀。     

敦煌莫高窟顶风沙综合防护体系固沙效应的数值模拟

结合中尺度大气模式MM5和Shao的风蚀起沙方案,对敦煌莫高窟顶灌木林带和草方格沙障的固沙效应进行数值模拟研究。结果表明:灌木林带的建立,使其地表风蚀起沙的临界摩擦速度(ut)达到1.15m/s,是林带建立前的4.1倍,地表的顺风向沙粒通量(Q)和垂直尘粒通量(F)均减小为0,完全抑制了地表风蚀起沙;草方格沙障的设置,使ut达到0.53m/s,为设置前的1.9倍,Q和F分别减少约3/5和7/8,固沙效果非常明显。一般情况下,ut不会大于1.0m/s,充分说明灌木林带比草方格具有更强的固沙效果。MM5模拟的摩擦速度和观测的摩擦速度在变化趋势上呈较好的线性相关,相关系数达0.8以上,说明MM5对该区域摩擦速度的模拟结果可靠。     

科尔沁沙地不同风沙土的风蚀特征

通过风洞实验，研究了科尔沁沙地两种典型风沙土的风蚀特征。流动沙丘土样和农田土样的风蚀率随风速的增加均呈幂函数关系增长。风干的农田土样在风速3．7m／s时开始出现风蚀现象，但流沙土样的临界起沙风速是4．3m／s。在低风速段．农田土样的风蚀率大于流沙土样，但当风速增加到大约5．7m／s以上时，流沙土样的风蚀率开始大于农田土样，并且差值随风速的增加而加大。两种土样的风蚀率随土样含水率的增加呈负幂函数关系迅速减小。但流沙土样风蚀率的减小要比农田土样更迅速。流沙土样的临界起沙风速随含水量的增加呈线性关系增长，而农田土样的临界起沙风速随含水量的增加呈二次幂函数关系增长。两种风沙土在风蚀特征方面的差异，主要是由质地不同引起的。增加土壤含水量，是本地区风季减小风蚀的有效方法。     

黑龙江省西部风蚀荒漠化特性与防治技术

通过对黑龙江省西部风蚀荒漠化特性的研究,得出在粗糙度(Z0)为0.41cm,0-5cm土壤含水量为3.76%条件下,距地面2m和0.5m的起沙风速分别为6.04m/s和4.69m/s。地表植被盖度与风蚀强度呈负相关关系,盖度越大,风蚀强度越小。在防治技术研究中,轻度风蚀采取植物措施与栽培措施相结合的办法;中度风蚀区采用复合式沙障治理流动式沙丘,网格沙障治理固定沙丘的防治技术研究;重度风蚀区则根据不同类型不同荒漠化程度,采取"前挡后拉",行列式沙障等防治技术,防治效果明显。     

不同植被覆盖防治土壤风蚀对比研究

通过对毛乌素沙地不同下垫面上风速、地表粗糙度、临界起沙风速、风沙流结构的观测,发现植被覆盖可以有效防止地表风蚀：植被盖度为40%的固定沙地近地表0.2 m高度平均风速比流动沙地降低45%,侵蚀风的持续时数降低83%,临界起沙风速提高70%,地表粗糙度提高190倍;当风沙流速度相同时,20%覆盖度的半固定沙地较流动沙地可平均降低输沙79.4%;而植被盖度为40%的固定沙地较流动沙地可平均降低输沙95.6%。实验证明,单株植物同样可以降低风速。疏透结构和透风结构的单株沙蒿分别可以使植株后0.5 m高度的风速较植株前方平沙地同高度的风速下降59.4%和19.8%。     

天然灌草植被防治土壤风蚀机理

通过对毛乌素沙地不同下垫面上风速、地表粗糙度、临界起沙风速、风沙流结构的观测,发现植被覆盖可以有效防止地表风蚀。植被盖度为40％的固定沙地近地表0．2m高度平均风速比流动沙地降低43％,侵蚀风的持续时数降低85％,临界起沙风速提高70％,地表粗糙度提高180倍;当风沙流速度相同时,20％覆盖度的半同定沙地较流动沙地可平均降低输沙62．33％;而植被盖度为40％的同定沙地较流动沙地可平均降低输沙93．07％。实验证明,单株植物同样可以降低风速。疏透结构和透风结构的单株沙蒿分别可以使植株后0．5m高度的风速较植株前方平沙地同高度的风速下降59．4％和19．8％。     

塔里木盆地多种沙源类型沙通量异变特征研究

以塔里木盆地周边地区多种沙尘源地为研究区,通过塔中、肖塘、若羌、策勒四个风沙观测场获取的沙尘暴过程中贴地层风向、风速数据以及风蚀传感器实测的撞击颗粒数等数据计算出各地起沙临界摩擦速度,利用Gillette经典的垂直沙尘通量及Lettau水平沙尘通量公式对若羌、策勒、塔中、肖塘沙尘通量进行了估算,并通过各层实测的梯度风速作为背景值界定出塔里木盆地多种沙源类型沙通量变化比对特征,结果表明:垂直沙尘通量F量级为10-8kg/(m2.s),水平沙尘通量Q量级为10-4 kg/(m.s);风速相同情况下,F若羌最大,策勒次之,塔中、肖塘较小;Q若羌值最大,策勒次之,塔中第三,肖塘最小。垂直沙通量F与风速都表现出较好的线性相关,风速递增,垂直沙通量递增;风速递减,垂直沙通量递减。在风速递增幅度相同条件下,若羌Q值递增幅度最大,策勒次之,塔中、肖塘基本相同。     

沙地土壤风蚀动力因子分析

地表粗糙度反映地表对风速减弱的作用以及对风沙流的影响 ,其值大小取决于地形、植被覆盖及作物的播种方向 ,粗糙度越大风蚀强度越小。吉林省西部流动沙丘的起沙风速为 1 0 3m/s,风蚀耕地的起沙风速为 6 3～ 7.9m/s。春季侵蚀性风能为 1 72 1 8(v·u)。该区风蚀性气候因子和侵蚀性风能自东向西递增 ,西北部的通榆为最大     

毛乌素沙地3种主要植物群落的阻沙效益

[目的]对毛乌素沙地天然沙蒿、沙柳和锦鸡儿这3种主要植物群落的阻沙效益进行分析,为毛乌素沙地沙漠化防治及生态建设提供理论依据。[方法]通过测定标杆风蚀沙埋程度,分析各植物群落的风蚀量与阻沙量,从而对其阻沙效益进行比较分析。[结果](1)植被盖度越大,各植物群落的防风阻沙效果越明显;(2)地形条件相似,风速相同的情况下,3种植物群落在风蚀季节的临界防风蚀盖度不同。沙蒿群落的临界防风蚀盖度最小,约为60%,沙柳群落与锦鸡儿群落的临界防风蚀盖度相对较大,均大于60%,但锦鸡儿群落相对沙柳群落的临界防风蚀盖度小;(3)相同盖度下,3种植物群落的风蚀量与阻沙量之和大小顺序为:沙柳锦鸡儿沙蒿。[结论]在毛乌素沙地固定、半固定沙地上,沙蒿群落的防风阻沙效益突出,可作为主要固沙植物进行推广。     

起沙风速的观测方式及其影响因素研究综述

起沙风速作为研究风沙运动规律、解决风沙工程问题的关键指标之一受到广泛关注。学者们根据研究目的及内容的不同总体主要采用两种研究方法:一是利用风速仪在野外进行直接测量;二是在之前学者研究的基础上,利用理论模型,通过计算临界摩擦速度等求得起沙风速。学者们在选择研究方法时会以研究内容作为参考,而起沙风速的影响因素是其中重要的一项。起沙风速受多种因素的影响,通常情况下:①起沙风速随粒径的增大而增大,但含水量变化会使这种现象发生改变;②植被覆盖度越大、植被类型越丰富、组合模式越复杂起沙风速越大;③地表结皮率、砾石覆盖度、地表粗糙度等均会对起沙风速产生影响。     

施用PAM防治松散土风蚀的机理及其抵御风沙流能力研究

采用室内风洞试验方法,研究了内蒙古西部干旱半干旱地区荒漠沙地松散土风蚀规律、风沙流对风蚀量的影响和施用PAM防治松散土壤风蚀的机理及其抗风沙流的能力。风沙流对风蚀量的影响试验,采用试样接续放置的方法,前一试样为后一试样提供风沙流;施用PAM试样抗风沙流的能力试验,采用PAM使用量为1g/m2,2 g/m2和4 g/m2等3个处理水平和0,17.6%,36.4%,7.7%等4个吹角水平。试验结果表明,相同的风速条件下风沙流对土壤的侵蚀程度比净风侵蚀程度高得多,侵蚀量显著不同;PAM用量为1 g/m2时,在7~8m/s风速的风沙流作用下只能经历5~10 min的吹蚀试样即破坏;PAM用量为2 g/m2时可以抵御8~10 m/s风速的风沙流历时30 min的吹蚀;PAM用量达4 g/m2时,可以抵御10 m/s风速的风沙流历时30 min的吹蚀试样仍未破坏,几乎可以防止自然界99%的各级风速所引起的土壤风蚀。从经济方面考虑,推荐PAM用量为2g/m2可以防止自然界中大部分风力(约97%~99%)造成的风蚀,经济上是可行的。经PAM处理的试样破坏过程和切片分析得出,在松散土表面喷施PAM之所以能够有效地防止风蚀,最根本的原因是施用PAM溶液后松散土表面可形成较厚的结皮。     

基于固沙效果的玉米芯液化工艺优化及固化机理

为优化玉米芯液化工艺,从而改善液化产物的固沙效果,采用四因子二次正交旋转试验设计,研究了液化温度、液化时间、固液比、催化剂质量分数对玉米芯液化产物固沙后起沙风速的影响。通过回归分析和响应面分析,建立并分析了4个因子对起沙风速影响的数学模型,且所得回归方程显著,拟合情况良好。当玉米芯液化产物的喷施量为167 g/m2时,其用于固沙的最优液化工艺为：液化温度为125℃,液化时间为29 min,固液比为30%,催化剂质量分数为2.8%,在该条件下得到最大的起沙风速为20.18 m/s。采用扫描电子显微镜和红外光谱仪对玉米芯液化产物处理沙土前后的固结层进行了测试,发现玉米芯液化产物主要通过物理胶黏作用增加沙粒的抗风蚀性能。     

新疆策勒县新开垦农田地表蚀积变化

用插钎法结合气象数据对新疆维吾尔自治区策勒县开垦年限分别为2和1a农田地表进行风蚀风积观测,结果表明,沿主风向,防护林带前后0—3H(树高)内表现为风积,林前风积量明显大于林后风积量,防护林带之间中部主要以风蚀为主。红枣幼苗旁种植的冬小麦在一定程度上能有效地抵御红枣根部风蚀。未开垦的植被盖度3个不同的下垫面内,植被盖度和高度越大,其阻沙积沙能力越强。由于新开垦未种植裸荒地地表疏松无植被覆盖,表现出同阶段内最大的地表风蚀量。新开垦农田地表蚀积变化不仅与植被覆盖度、防护林结构、风速大小与风向紧密相关外,还与地表的微地形有关。     

黄河上游宁夏-内蒙古段跃移沙粒起动风速的空间分布

黄河上游宁夏-内蒙古段穿越河东沙地、乌兰布和沙漠和库布奇沙漠,大量风沙被吹入黄河,因此,迫切需要揭示宁夏-内蒙古河段沙粒起动风速的空间分布规律,从而为该区域的风沙防治工作提供理论依据。首先,应用归一化植被指数（normalized different vegetation index,NDVI）数据集计算该河段地表植被盖度、植被迎风面积指数与粗糙度。而后,通过植被迎风面积指数计算摩阻起动风速的影响函数,研究河段摩阻起动风速的空间分布。利用实测数据检验摩阻起动风速的计算方法,表明摩阻起动风速的计算方法误差较小。研究表明,研究区内风速廓线均呈对数函数的分布规律,并利用风速廓线方程计算了研究区不同下垫面（10 m高度）处的起动风速,进而得到跃移沙粒起动风速的空间分布。结果显示研究区风蚀风险最大的几个区域大多临近黄河。最后,根据当年最大NDVI值与下一年风季（3月至5月）NDVI平均值之间的关系,提出利用当年最大NDVI值对下一年风季起动风速的预测方法,该研究为黄河宁夏-内蒙古段的风蚀预报提供理论支撑。     

挟沙风对土壤风蚀的影响研究

风沙流的危害是多方面的,不仅破坏地表结构,削弱土壤的抗风蚀性,而且影响到植物的生长,损坏工农业设施。通过在便携式风洞内模拟挟沙气流,研究了风沙流对土壤风蚀的影响。结果表明,风沙流可不同程度地降低土壤地表结构的临界起沙风速,使土壤变得更易风蚀。风沙流因子对于土壤风蚀的影响,在不同的风速段具有不同的特征。在较低风速段,风蚀量随风速增加缓慢,当风速进一步加大,风蚀量则急剧增加,其差异最多可达4倍之多;而当风速增大到10m/s以上时,风蚀量反而有所减小,说明随着风速的加大,更多的沙粒具有了更大的动能,其运行高度增加,对土壤表面的影响作用减小,但风蚀量仍大于净风时的风蚀量。由于风沙流的磨蚀和撞击作用,削弱了土壤的抗风蚀性,使土壤变得更易风蚀。因此,采取综合措施对风沙源进行彻底治理,是控制沙漠化发展,改善生态环境的关键。     

留茬高度对带状留茬间作农田土壤防风蚀效果的影响

针对内蒙古阴山北麓农牧交错带土壤风蚀严重的问题,研究了带状留茬间作的防风蚀效果,通过测定风速、地表粗糙度和土壤风蚀量,揭示不同留茬高度对留茬地和相邻裸露地的防风蚀效果.结果表明,随着留茬高度的增加,作物残茬带近地表风速降低,且留高茬(30 cm)效果最明显;随着测定高度的增加,同一留茬高度对风速的降低程度减小.地表粗糙度随留茬高度的增加而增大,留高茬地(30 cm)和邻高茬裸地的地表粗糙度分别较对照增加了466.67％和126.98％.土壤风蚀量随留茬高度的增加而减少,留高茬地(30 cm)和邻高茬裸地的风蚀量分别较对照减少了90.21％和65.51％.因此,作物残茬既增强了自身带的防风蚀效果,又在一定程度上保护了邻茬裸露带,留茬高度30 cm时防风蚀效果最好,对相邻裸露带的保护作用最明显.     

风沙区马铃薯高垄栽培技术的防风阻沙效果

为了探讨高垄栽培技术防风阻沙效果,对高垄栽培下的马铃薯耕地的上风向、耕地上边缘、耕地中心、耕地下边缘、下风向的近地层风流场和输沙通量等风沙运动指标进行监测与分析。结果表明:气流自上风向至下风向运动过程中,受高垄栽培技术的影响,风速降低幅度、空气动力学粗糙度、摩阻风速均呈现先增加后降低的变化规律,其中在耕地下边缘处达到最大,其10,30,50,100,200 cm高度的防风效能分别为34.96%,46.59%,38.37%,26.68%,18.31%,空气动力学粗糙度与摩阻风速分别为2.15 cm和0.91 m/s,分别是上风向的4.56,1.19倍;垂直方向看,高垄栽培技术对于30 cm高度的风速削弱作用最为明显。风沙流自上风向至下风向运输过程中,其总单宽输沙率呈现先减小后增大的变化规律,在耕地下边缘的总单宽输沙率降至最低,为0.02 g/(cm·min),较上风向减小207.97倍,并且在耕地内部时,风沙流结构发生变异,各层输沙率不再满足指数递减规律。研究结果可为高垄栽培技术在防风阻沙应用中提供一定的理论依据。