风沙区采煤塌陷对沙质地貌及植被生境的影响

为了探究风沙区采煤塌陷引起的“二次荒漠化”问题与治理对策,通过野外分区调查及统计分析,对塌陷区塌陷边缘、塌陷中部及塌陷盆地引发的塌陷裂缝变化、植被位移及倾斜、干沙层及风蚀/风积情况进行了详细的研究。结果表明:塌陷边缘形成的裂缝宽度、密度最小,塌陷中部次之,塌陷盆地最大,而裂缝错落和地表破损变化则反之;塌陷区植被平均位移长度达60 cm以上,倾斜率变化为5.67~28.63,主干根部风蚀/风积最大深度达-30.52 cm/+25.41 cm,以塌陷边缘最为严重;植被的位移长度和倾角变化与塌陷裂隙高度和地表破碎呈正线性相关;塌陷边缘干沙层平均厚度达14 cm以上,比对照增大了4~6 cm,而塌陷中部和塌陷盆地变化在11 cm左右,比非塌陷增加了1~4 cm;塌陷边缘风蚀率高达83.34%,塌陷中部次之52.06%,而塌陷盆地风积率为51.84%。塌陷边缘对沙质地表和植被生境影响最为强烈,为生态修复的重点区域,建议采煤塌陷后及时进行分区治理,避免“二次”荒漠化现象的发生。     

神府-东胜煤田采煤塌陷区塌陷强度与风沙蚀积量相关分析

以神府-东胜煤田补连塔矿风沙区为例,通过野外系统观测,以非塌陷区为对照研究了不同塌陷年限T2004年塌陷区和T2005年塌陷区塌陷强度、区域风沙蚀积量和蚀积强度变化,分析了不同塌陷强度的单体沙丘在植被盖度约为10%时,塌陷强度与区域风沙蚀积量的相关关系。结果表明：采煤塌陷后,区域风沙蚀积量受起沙风（≥5 m/s）频率、塌陷强度和地表结构等因素的影响最为明显。因此本文研究的主要目的是通过研究不同塌陷年限塌陷区和不同塌陷强度单体沙丘不同部位的风蚀积沙规律,为有效控制采煤塌陷后地表风沙运动而采取科学的措施提供依据。     

高寒沙区人工沙棘对风沙危害的生态响应

[目的]沙棘(Hippophae rhamnoides)是高寒沙区典型的优良治沙物种,其风沙危害的抗逆性研究对沙棘生态适应性机理及高寒沙区生物治沙工作具有重大的探究与指导意义。[方法]对不同类型沙丘不同林龄的人工沙棘林进行了样方调查和风沙活动监测。[结果]沙棘群落特征与地表风蚀强度变化具有时空同步性。轻度风蚀与中轻度沙埋现象有助于沙棘的生长与群落的发展,固定与半固定沙丘人工沙棘的株高冠幅均为流动型沙丘沙棘的3~6倍;沙棘各生长指标与株下蚀积深度具有显著的二次函数拟合关系,8年生沙棘生长的最佳沙埋深度在30—40cm。2008—2016年,各沙丘沙棘群落特征与局地输沙率、粗糙度、蚀积深度等风沙活动特征分别表现出显著的指数递减、多函数递增和二次函数先增后加减的变化规律。[结论]高寒沙区沙棘对风沙危害的响应特征反映了沙棘良好的风沙适应能力,也指示沙棘造林技术需要注重立地条件选取、造林结构改进与多物种配置,保障沙棘的稳定生长势态与良好的生态修复效益。     

干枯植被覆盖对公路沿线地表风沙流结构的影响

[目的] 以内蒙古S105草原公路沿线地表为研究对象,探讨挟沙风作用下干枯植被覆盖度对风沙流结构的影响,旨在为防治公路两侧土壤风蚀提供理论参考依据。[方法] 采用风洞模拟试验,在0%,20%,40%和50%覆盖度水平下测定输沙率。[结果] 在挟沙风作用下,输沙率随干枯植被覆盖度的增大而递减,最大输沙率点的高度层不断上升。覆盖度为0%时,输沙率随高度的增加呈指数函数规律降低;覆盖度为20%,40%和50%时,输沙率随高度的增加呈递减→递增→递减→趋于平缓的变化规律;在85 mm高度以下符合多项式函数关系,85 mm高度以上符合指数函数关系。随覆盖度的增大总输沙量递减,最大抗风蚀效率达65.73%。[结论] 干枯植被覆盖显著影响地表风沙流结构,可削弱挟沙风侵蚀力,是抑制公路沿线地表土壤风蚀沙化的有效措施。     

流动沙丘不同部位风蚀积沙特征研究

[目的]探究和利用流动沙丘各部位的风蚀积沙规律,为提升固沙技术措施提供依据。[方法]在典型新月型沙丘上设置3台光电子式积雪深度测定仪观测流动沙丘不同部位的风蚀和积沙规律。[结果]在特定风速下落沙坡随着起沙风速变化其积沙深度由1cm逐渐增加到12cm,并在起沙风速下降时形成一个强烈的积沙过程;迎风坡在起沙风速时处于最大的风蚀状态,并随风速变化形成一个由强风蚀到弱风蚀的转变过程;沙丘顶部在临近起沙风速时处于风蚀过程,并随起沙风速的逐渐增加又处于积沙过程。此外,流动沙丘迎风坡在12月至翌年5月间净风蚀深度月均值约为29.85cm;落沙坡在12月至翌6月间积沙深度月均值净增加139.5cm;而沙丘顶部在3—11月为风蚀发生期,平均风蚀深度变化值为27.3cm,12月至翌年3月为积沙发生期,平均积沙深度变化值为29.47cm。[结论]风速对流动沙丘不同部位风蚀积沙特征变化具有重要影响,而且不同部位风蚀积沙程度存在明显差异。     

新疆策勒县固定沙地骆驼刺带状平茬对地表蚀积变化的影响

[目的]在对新疆策勒绿洲—沙漠过渡带绿洲边缘的固定沙地风蚀风积变化研究基础上,结合地表风速变化分析,探讨骆驼刺带状平茬和地形等对地表蚀积变化影响及其规律。[方法]采用插钎法、地形测量法、风速野外观测等方法。[结果]春季骆驼刺平茬初期,由于地表植被覆盖度大量减少,平茬带和保留带内地表主要以风蚀为主。夏季随着植被覆盖度的增加,地表主要以风积为主,地势较低、植被稀疏地表以轻微风蚀为主,秋季地表植被盖度基本保持最大和稳定,同时风力的减弱明显地减少了地表的风蚀量和风积量,地表主要以风积为主。[结论]春季骆驼刺带状平茬4m保留3m宽度利用方式不能有效地抵御地表风蚀危害,而夏秋季具有较好的防护效益。     

毛乌素沙地采煤塌陷区土壤水分空间变异研究

探讨毛乌素沙地采煤塌陷区土壤水分空间分布及变异特征,为矿区生态恢复提供理论依据。通过线性取样方式,采用经典统计与地统计学方法,研究了塌陷区及非塌陷区(对照)沙丘典型位置0—100cm范围内土壤水分空间分布特征及变异规律。结果表明:非塌陷区(对照)沙丘典型位置纵横向各层次的土壤水分变化,其概率曲线分布均为正态分布,符合毛乌素沙地常规沙丘土壤水分时空变化特征,而采煤塌陷2年后,其纵横向各层次土壤水分的变异程度差异较大,土壤水分流失严重,比对照沙丘减小了近10%~30%,标准差变化在0.54~1.05,比非塌陷区(对照)增大了52.08%,正负偏离程度大于1的概率超过50%,变异系数变化在0.14~0.28,比非塌陷区(对照)增加80%;采煤塌陷后各层次土壤水分均值、标准差、方差及变异系数都有很大变化,尤其对中层(30—70cm)的土壤水分影响最大,而对表层(0—20cm)和下层(80—100cm)土壤水分影响不明显。采煤塌陷区纵横向各层次土壤水分离散程度大大提高,增强了土壤水分的空间变异。     

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。     

民勤绿洲灌区保护性耕作对土壤风蚀的影响

[目的]研究绿洲灌区保护性耕作对土壤风蚀的影响,评估保护性耕作在该区防治农田土壤风蚀的作用,为揭示相关机理提供参考。[方法]以甘肃省民勤治沙综合试验站为例,通过野外风洞试验,以传统耕作为对照,分析保护性耕作对风速廓线、风沙流结构(输沙量)、风蚀量的影响。[结果]保护性耕作近地表风速降低,大风时近地表风速随高度增加仍均匀增大,与传统耕作迅速增大不同,从而阻止风沙流结构出现"象鼻效应",输沙量在0—20 cm减小最为明显,土壤风蚀量减小。随试验风速的增大,保护性耕作土壤风蚀减小的程度越大。[结论]绿洲灌区保护性耕作能有效防止土壤风蚀,其中,立茬地表风速降低最多,输沙量、风蚀量较小,实施简便,适宜推广应用。     

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。     

青海省共和盆地沙漠化驱动机制

[目的]研究青海省共和盆地沙漠化的形成和发展过程,探讨沙漠化形成机制,为共和盆地生态环境治理提供科学依据。[方法]利用Google Earth和ArcGIS分析不同区域的沙漠化分布特征;通过6期遥感卫星影像解译比对,对沙丘移动速度和古沙丘活化速度进行监测;并利用SPSS对共和盆地气温、降水、风速和牲畜数量进行分析;结合野外调查、实验室粒度分析、地层分析,研究沙漠化的形成过程。[结果]共和盆地流动沙片分布广泛,发育有大量雅丹地貌,沙漠化土地呈斑块状、条带状交错分布。地层分析显示,固定沙丘的表层覆盖有厚度不一的粉沙土,其下为松散古风成沙。土地沙漠化的主要形式是固定沙丘活化、河湖相细沙外露、固定沙带及古沙丘活化。[结论]有胶结作用的粉沙土是古风成沙的保护层,而食草动物的践踏是破坏保护层的主要原因。在动物破坏、风沙流及重力侵蚀作用下,粉沙土层崩塌破坏,更多古风成沙暴露,此过程循环往复,造成沙丘活化,形成风蚀坑,是共和县沙漠化形成和发展的主要过程。     

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。     

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。     

青海共和盆地威连滩沙地冲沟风水交互作用研究

选择青海共和盆地威连滩沙地冲沟为研究区,通过野外调查,沉积物样品采集和分析,结合1982年航片和2006年快鸟影像数据,分析研究区地质历史时期风水交互作用的环境变化和沙地冲沟风水交互侵蚀的现代特征。结果表明:全新世初期,研究区由水成沉积环境逐渐过渡到风成沉积环境,并有小的沉积旋回,到了全新世中期,气候变得较温润,风沙活动减弱,风成沙逐渐生草成土,但弱砂质古土壤层较薄,从全新世晚期至今,风沙活动有所增强;冲沟形成后,沙地冲沟发生着风蚀水蚀交互作用。起伏的沟岸和弯曲的谷底发生风积,为流水侵蚀增加了沙物质。风沙流对冲沟的形成有再塑造作用。同时冲沟侵蚀也影响着风沙活动,每年冲沟侵蚀约达8.3×104 t泥沙,是沙丘不断增长的一个重要物源。冲沟的狭长地形,其"狭管效应"加大了风蚀作用,增强了风沙灾害天气。     

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。     

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。     

塔克拉玛干沙漠风沙流定量研究

<正> 一、流动沙漠风沙流模式 塔克拉玛干沙漠中沙丘的形态很复杂,大体上可分为新月形沙丘、沙链状沙丘、穹状沙丘和金字塔形沙丘4种类型。沙丘形态是流沙移动的产物,沙丘运动实际上是风运移流沙的过程。风沙流动往往是一种整体的移动,故在研究风沙流时我们不是从单一的沙粒运动着手,而是从沙丘整体形态的运动着手进行分析的。     

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...