铁路高架桥对局地风动力的影响——以敦格铁路沙山沟为例

本文通过野外观测、室内分析计算、CFD数值模拟方法，对敦格铁路沙山沟特大桥东西两侧风动力环境特征进行研究分析。结果表明：（1）沙山沟特大桥东西两侧春夏季起沙风主要以NW和WNW风向为主，秋冬季起沙风向主要以SE、S风为主；沙山沟特大桥西侧全年输沙势为284.19 VU，属于中等风能环境，合成输沙势为27.4 VU，合成输沙风向为124°，方向变率指数为0.10，属于小比率，风向多变。（2）沙山沟特大桥东侧年输沙势为31.24 VU，属于低风能环境，合成输沙势为8.97 VU，合成输沙风向为91°，方向变率指数为0.29，属于中比率；沙山沟特大桥西侧平均风速、起沙风频率、输沙势、合成输沙势较大，应加强高架桥西侧沙害监测与防治；根据高架桥西侧风动力环境特点并结合流动沙丘进行模拟，分析得出桥底架空区域及桥面风速均大于起沙风速，输沙能力较强，不易产生积沙。但随着沙丘的前移，桥底架空区域产生积沙及风沙上轨可能性增大。     

库姆塔格沙漠东缘荒漠绿洲过渡带风况及输沙势

以国家林业局库姆塔格荒漠生态系统定位研究站2012-2013年的气象资料为依据,分析了库姆塔格沙漠东缘荒漠-绿洲过渡带的风况特征和输沙势变化情况.结果表明:1)研究区主要受WNW-NW和ENE-NE两组风向起沙风控制,其中主风向为WNW-NW,占全年起沙风的35.15％,次风向为ENE-NE,占全年起沙风的24.80％;2)该区起沙风主要发生在春季和夏季,占全年起沙风的72.59％,春季起沙风主风向为ENE,其他季节起沙风的主风向为WNW方向.3)在风沙活动期内,年合成输沙势(RDP)为54.73VU,合成输沙势方向(DDR)为S 189°,研究区属于低风能环境.研究区输沙势的大小具有明显的季节性,其中春季和夏季具有较高的总输沙势(DP)和合成输沙势(DDR).     

乌珠穆沁沙地主要风沙环境特征及形成机制研究

厘清区域风沙运动环境和沉积物粒度特征是研究风沙流的关键，对地区风沙灾害的防护与治理具有重要意义。本文利用乌珠穆沁沙地的风况数据，研究沙地起沙风况和输沙势变化特征，同时结合沉积物粒径数据，揭示该地区风沙环境的空间分异规律。结果表明：(1)乌珠穆沁沙地年均起沙风频率为33.8%，平均风速介于3.34～5.40 m·s^-1之间，平均起沙风速介于6.46～8.49 m·s^-1之间，沙地起沙风频率和风速北部大于南部，西部大于东部。(2)沙地整体年内起沙风频率和风速春季最高，起沙风向以西南方向为主，WSW风向频率最高。(3)沙地输沙势为19.2～193.7 VU，整体属低风能环境，风况多为锐双峰风况，沙地输沙势北部大于南部，西部大于东部。全年沙物质整体向东、东北方向输移，春季是最主要的风沙活动期。(4)沙地整体以粗沙和中沙组分为主，南部和西部土壤粒径偏粗，东部偏细。沙地北部和东部沉积物分选性较差，粒径组分受外来影响较大。总体而言，沙地北部风沙活动最强，适宜人工建植或铺设沙障固沙。沙地东部栽植防护林，避免沙物质持续东移。     

荒漠-绿洲过渡带风况及输沙势分析——以策勒县为例

以中国科学院新疆策勒荒漠草地生态系统国家野外观测研究站2005-2006年的气象资料为依据,分析了塔克拉玛干沙漠南缘荒漠-绿洲过渡带的风况特征和输沙势变化情况.结果表明:①研究区风向以W风为主,频率占62.43%～76.25%,WNW风次之,频率占17.75%;②该区起沙风主要发生在春夏两季,其频率占全年的11.93%～61.84%,6月出现频率最高,且春夏两季起沙风平均风速较大,最大达7.90 m/s;③在风沙活动期内,研究区风向变率指数(RDP/DP)为0.94,属于单风风况,合成输沙势(RDP)及合成输沙方向(RDD)分别为27.98VU和92.10°(ESE),属于低风能环境.输沙势的季节变化幅度较大,主要集中在春夏两季.     

沙漠地区风沙活动特征——以中国科学院风沙观测场为例

运用中国科学院风沙科学观测场的实测资料,对腾格里沙漠风沙环境特征进行初步分析,内容包括起沙风、风沙活动强度、风沙流结构和沙漠边界层的风速廓线.该地区的起沙风以6～8 m/s为主,占总起沙风的71.63%,其次为8～10 m/s,占19.24%,两者之和占90.87%;大风日数为4天;风向以W-N组风向为主;占全年的53.14%.年输沙势为36.56VU,风能属于低风能环境,单一主风向和单风态风环境.风沙流主要集中在地表的0.1 m,占总输沙量的95.46%.观测场近地层厚度大于50 m.     

策勒绿洲-荒漠过渡带风沙前沿近地面不同方向的输沙特征

利用策勒绿洲-荒漠过渡带风沙前沿输沙资料及风速风向资料,分析这一区域近地面输沙的方向分布特征。结果表明：① 风沙前沿起沙风风向以W、WNW为主,风向变化比较单一;② 观测点输沙量集中于NW、WNW、W、SW、WSW 5个方位,合计占总输沙量的68.3%;0～40 cm高度年输沙量为96.0 kg,年合成输沙量为45.9 kg,合成输沙方向为102.5°;③ 观测点年输沙势为43.2 VU,年合成输沙势为31.04 VU,输沙势的方向分布与实测输沙量存在较大差异。     

老哈河下游地区春季风沙活动强度特征

风沙活动强度是研究风沙地貌形成、演变及进行风沙灾害防治的重要理论依据.通过2006-2013年风速数据的统计和计算,对老哈河下游地区春季风沙活动强度特征进行了系统研究.结果表明:有效起沙风速随着风速等级的增加,其出现频率相应减少,主要集中在5.1 ～9.0m·s-1之间;输沙势、输沙量的方位分布与起沙风相似,以WNW、NW方向为主;春季的输沙势(DP)为70.50 VU,合成输沙势(RDP)为37.89VU,合成输沙方向(RDD)为108.3°;春季的最大可能输沙量为1848.49kg·m-1,合成输沙量为1005.42kg·m-1,合成输沙方向为103°,与该地区沙丘走向基本吻合;对输沙量贡献最大的风速以6.0～10.0m·s-1为主.     

沙漠-黄土过渡带风水复合侵蚀营力特征——以靖边县为例

以北京师范大学陕西省靖边县榆林风沙科学野外实验站自动气象站2007-2009年的降雨、风速和风向数据为基础,分析沙漠-黄土过渡带风水复合侵蚀营力的特征。结果表明：① 研究区年内降雨量≥12 mm的降雨事件主要分布在5-9月,月平均降雨侵蚀力8月最大,为318.24 MJ·mm/(hm²·h·a),年平均降雨侵蚀力为510.08 MJ·mm/(hm²·h·a);② 该区西北风占主导地位,东南风次之,累计频率分别为43.8%和16.21%;起沙风主要集中在3-6月,其频率分别为19.34%、12.34%、20.5%、12.39%;③ 研究区年平均输沙势（DP）、合成输沙势（RDP）分别为228.76 VU、41.73 VU,合成输沙方向（RDD）为141.17°,方向变率指数（RDP/DP）为0.2,起沙风变率较大,属于中等风能环境,沙物质向东南偏南方向输移。     

古尔班通古特沙漠腹地输沙风能及地貌学意义

根据古尔班通古特沙漠腹地2个气象台站2003-2006年气象资料,分析起沙风况和输沙势,并对其地貌学意义进行探讨。结果表明：沙漠中部全年起沙风出现频率为0.25%,以东北风和西北风为主;南部起沙风出现频率为0.11%,以西北风和西南风为主。沙漠中部和南部均属于低风能环境,中部地区的总输沙势（DP）为66.7VU,合成输...     

玛曲高寒草甸风沙环境与沙化类型研究

玛曲县高寒草甸沙化是青藏高原地区发生沙化的典型案例,其成因、趋势和治理一直受到极大关注。利用三维激光扫描仪,结合野外监测和室内分析等方法,揭示了区域风沙环境,结合区域沉积物粒度与形态特征,依据沙物质来源复杂程度将沙化类型划分为风蚀坑沙化类型和复杂沙化类型。结果表明:区域全年输沙势为164.34VU,合成输沙势为91.57 VU,合成输沙方向132.37°,风向变率0.56,属于中比率低风能环境。综合风蚀坑沙化类型周边风蚀坑与积沙区的长度比、体积比、长轴线、与区域主风向吻合程度及沉积物粒度特征,可知风蚀坑是该沙化类型区域积沙的主要贡献者。在现代沙化过程中,复杂沙化类型除周边风蚀区、活化沙丘以及沙化草地等为区域积沙贡献沙物质外,黄河河道也为区域积沙提供一定量的沙物质。     

莫高窟顶输沙势研究

本文以1992-1994、1998-2001年莫高窟顶自动气象观测站2m高度,时距15min记录的风资料为基础,通过对风况的统计分析和输沙势的计算,从风沙环境特征阐明该区主要受西北、东北和偏南风三组风向共同作用。三组风况出现频率和输沙势明显不同。该区风向变率指数较小,风况复杂,属于中风能环境。通过对风况的分析及输沙势的理论计算,以期对莫高窟的风沙危害防治提供科学理论依据。     

内蒙古阴山北麓荒漠草原风况与输沙势研究——以希拉穆仁草原为例

以内蒙古阴山北麓草原生态水文国家野外科学观测研究站2016年-2020年UGT自动风蚀监测系统采集的风速、风向数据为依据,分析了希拉穆仁荒漠草原的起沙风风况和输沙势变化情况.结果表明:1)研究区年平均起沙风速为6.35 m/s,年平均起沙风频率为8.33％,以偏西风(W、WNW、NW)为主风向.2)起沙风平均风速的日内...     

巴图湾水库风沙入库量的估算

风沙入库给干旱、半干旱地区的水库带来了严重的填淤危害。本文通过对内蒙古乌审旗南部巴图湾水库岸边流动沙丘不同部位风速与风沙流的同步观测,计算出库岸流动沙丘表面的平均输沙率。利用巴图湾水库1986~2005年9月份的5期TM遥感影像统计出水库两岸受不同风向影响的流动沙丘断面的平均长度,结合巴图湾水库附近乌审旗河南乡气象站1985~2004年的气象资料,统计出不同风向大于起沙风的风速年均持续时间,初步计算出巴图湾水库的年均入库风沙量。结果表明:(1)巴图湾水库的年均入库风沙量为3.65万t,其中西岸风沙入库量为3.55万t,东岸为0.10万t。西岸风沙危害最为严重,是治沙工作的重点。(2)巴图湾水库的风沙入库具有明显的时间性和方向性。受季风气候的影响,风沙入库的方向会随着风向的变化而改变。东南风与西北风是造成东西两岸风沙入库的主要风向。西北风对风沙入库量的贡献最大。(3)在大于起沙风的风速中,5~12 m/s风速段是风沙入库的主要风速。当风速中7 m/s以上的风速持续时间有一个较小的增加时,入库风沙量将会有一个巨大的增加。(4)库岸半固定沙丘的风沙入库,降尘和风水复合侵蚀引起的库岸坍塌也是入库风沙量的重要组成部分。因此,巴图湾水库的实际年入库风沙量应该大于3.65万t。     

新疆策勒河下游塔克拉玛干沙漠南缘风沙活动特征

通过对策勒风沙前沿风况及输沙数据统计分析,采用回归分析方法,初步揭示了其风沙活动特征。结果表明:单方位0-100cm高度集沙仪每层高度输沙量随高度变化服从指数或幂函数关系,0-10cm和0-20cm高度范围累积输沙量分别占总输沙量的12.43-42.88%和23.43-64.16%。全方位跃移输沙量主要集中在WNW、W、SW、WSW、NW方位上,每个观测阶段的输沙势与BSNE水平输沙通量呈多项式函数关系,相关性极好,输沙势大小与40cm高全方位跃移总输沙量呈线性正相关关系。单方位集沙仪在0-100cm高度累积输沙量与输沙势大小呈明显的指数函数关系。通过塔克拉玛干沙漠南缘风沙前沿风况大小可以预测BSNE输沙通量和近地表全方位跃移总输沙量,对于防沙工程的设计具有重要的理论意义。     

气象要素对敦煌鸣沙山月牙泉风景区风沙输移的影响

利用月牙泉及其周边架设的自动气象站观测资料,结合WRF-LES模式模拟月牙泉内山谷风,对该区域风场和输沙进行分析。结果表明:1敦煌地区盛行西北风、东北风和南风,3种风向相互抵消,使得敦煌的沙丘格局基本稳定。2月牙泉的风沙运动春夏季较强而秋冬季较弱,外围区域较中心活跃,在流经月牙泉的过程中,起沙风作用时间损失30%~40%,由于能量的分散及地形的阻碍,风向偏折且风速降低,挟沙风中的一部分沙粒被留在了泉内。3 WRF-LES模拟结果显示,月牙泉和它南北两侧的鸣沙山间可产生日夜相反的山谷风,水体和沙漠的比热容差异导致边界层形成高低压的交错分布,从而驱使空气流动形成山谷风。白天的温差更大,谷风的影响大于山风。山谷风的平均风速约为0.767 m·s-1,由月牙泉吹向南北两侧。此外,山谷风能加强泉内挟沙风的风速,使总输沙量增加了8.48%。     

塔里木沙漠公路对近地表风沙运动过程的影响

通过对塔克拉玛干沙漠腹地野外试验数据的分析,探讨了塔里木沙漠公路对近地表风沙运动过程的影响.结果表明:①阻沙栅栏和草方格固沙带对近地表气流的速度和风速廓线形成很大影响,风速整体被削弱,而且越接近地表,削弱程度越大,风速廓线的垂直梯度增加;②在防沙体系内,地表输沙率急剧下降,风沙流结构发生很大变化,下层含沙量下降,而上层含沙量相对变化较少,在阻沙栅栏的积沙带和草方格固沙带内上层含沙量趋于均匀分布;(3) 阻沙栅栏和草方格固沙带也影响沙丘的移动.当主导输沙风向与栅栏相交呈小角度时,靠近栅栏的沙丘顺栅栏走向侧向移动相交呈大角度时,移动方向变化不大,草方格固沙带不影响沙丘的移动方向;阻沙栅栏和草方格固沙带能降低沙丘的移动速度,而在固沙带内部,由于沙丘的逆向演变,沙丘体积减小,移动速度较快.     

沙区光伏设施干扰下近地表输沙通量分析

为了揭示沙区建设光伏电站后沙尘运移特征和形态发育及演变过程,本文定量分析了主要风向(光伏板面向正南,风向为W,即光伏设施排布方向与风向夹角为0°)条件下,库布齐沙漠200 MWp光伏电站腹地区域光伏板不同位置输沙特征、地表风蚀状况和流场分布规律。结果显示:①光伏板不同部位输沙率随风速的增大而增加,不同风速下平均输沙率板间(1. 17 g·cm~(-2)·min~(-1))板后(0. 86 g·cm~(-2)·min~(-1))板前(0. 65 g·cm~(-2)·min~(-1))。0～30 cm垂直断面上,不同部位90%以上输沙率集中分布在0～8 cm高度范围内,95%以上输沙率集中分布在0～11 cm高度范围内,挟沙气流中输沙率随高度的分布均符合指数规律递减(R~2≥0. 98)。②沙粒平均跃移高度表现为板前板后板间,且与风速正相关。风沙流通量系数分析表明,板间和板后风沙流集中在近地层,而板前风沙流有向高层移动的趋势。③光伏板不同位置摩阻风速表现为板前(0. 562 0～0. 596 0 m·s~(-1))板后(0. 331 2～0. 436 0 m·s~(-1))板间(0. 325 2～0. 363 2 m·s~(-1))。而且板前干沙层厚度显著高于其他位置,土壤可蚀性增加,综合作用下导致板前发生强烈掏蚀现象,观测期风蚀深度可达12. 44 cm。研究可为沙漠地区光伏电站内风沙危害的科学防治提供理论支撑。     

库姆塔格沙漠综合考察的主要进展

通过对库姆塔格沙漠的实地观测、样品分析和资料收集,获得了沙漠地区的基础数据。沙漠面积约2.29×104km2(2001年),沙漠存在向东南方向移动和周边扩大的趋势;库姆塔格沙漠沙丘形态以新月形沙丘链为主,羽毛状沙丘为特色,星状和其他复合型沙丘大量分布的特点;羽毛状沙丘的"羽轴"是一种较特殊的复合型沙垄,由单个新月形沙丘前后相连,在沙垄和沙垄之间的沙平地有地形起伏,形成较宽大的弧形沙埂,基本与沙垄走向垂直,由这些沙垄和沙埂组成了独特的羽毛状沙丘;沙漠内部羽毛状沙丘分布区全年盛行东北风,全年平均风速5.94m/s,年总输沙势944.46 VU;调查记录了沙漠区107种植物和79种脊椎动物,发现野骆驼在沙漠西部的水源地,3种稀有荒漠植物的新分布区;提出沙漠最早形成于70万年的中更新世。     

乌兰布和沙漠沿黄段不同治理措施的风沙运移特征及其防护效果

为科学治理黄河乌兰布和沙漠沿岸风沙入黄问题,以该河段沿线流沙为对照,开展了麦草沙障、沙柳沙障、葵花杆沙障和梭梭林为代表的工程与植物固沙实验,对不同治理措施下的风速廓线、粗糙度、风沙流结构、防护效果及其相互关系进行了野外观测与室内分析。结果表明:1)各沙障和梭梭林内风速廓线发生改变,近地表风速显著降低,地表粗糙度和摩阻风速显著增加。2)流沙表面输沙量分布随高度增加呈对数递减,90%集中在0~10cm范围,98%分布在0~30m范围内。3)不同措施的输沙率随风速的增加呈增加趋势,但输沙率仅为流沙的1.07%~38.27%,可很好的控制近地表的流沙活动。4)各类固沙措施的实施效果排序葵花杆沙障>梭梭林>沙柳沙障>麦草沙障,控制流沙效果均达到75%以上,对固定流沙均能起到积极作用。综合考虑固沙效果、成本、运输以及使用寿命等,该地区选择葵花杆沙障和梭梭较为合适。该研究结果可为解决风沙入黄问题、完善黄河沿岸风沙防护体系提供参考。     

基于GPS-RTK技术对大圩顶沙丘动态变化监测及成因分析

文中采用GPS-RTK技术,于2008～ 2015年每年5月和10月对大圩顶沙丘进行定位采点断面测量,在MapInfo软件的支持下,对大圩顶沙丘的变化特征进行系统分析.结果表明,在起沙风的作用下沙丘的移动主要集中在风季,特别是大风作用下沙丘移动明显,沙丘整体每年10月～次年5月移动速度比5月～10月大,而受合成风的影响沙丘整体向西南方向移动.另外受水利工程建设等人类活动的影响,导致沙丘砂源补充减少,沙丘高度下降,进而促使沙丘移动速度加快.