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。     

基于改进蚁群算法的风洞试验俯仰机构运动误差优化

为提高风洞试验俯仰机构的运动精度,减少初始误差,提出了基于改进蚁群算法的俯仰机构运动误差优化分析方法。针对影响俯仰机构运动精度的3个误差源——弧形导轨半径R、连杆长度L、直线导轨安装位置yOa,建立俯仰机构运动误差分析数学模型;推导了可用于分析误差的改进蚁群算法模型,将俯仰机构3个误差源的求解转换为对目标函数优化问题的求解,采用改进算法进行误差优化。对比传统数值方法,改进后的蚁群算法对误差求解精度达到10~(-5)mm级,有效地避免了结构自身产生的初始误差源对计算结果的影响。     

砒砂岩与沙复配土壤的冻融特征

[目的]揭示砒砂岩与沙复配土壤冻融特征及其对风蚀的影响,为毛乌素沙地土地整治可持续性提供理论依据。[方法]利用陕西省榆林市榆阳区气象资料和土壤观测数据,结合含水量变化规律,以砒砂岩与沙复配土壤为研究对象,沙土为对照,探究2种土壤冻结层形成差异、冻融过程及积雪消融特点。[结果]由于含水量的差异,复配土壤与沙冻结层形成特点具有差异,沙地表层通常会形成土壤干层,从表层之下冻结,而复配土壤的冻结层在地表形成;复配土壤的最大冻结深度为116.0cm;大于沙地的最大冻结深度96.0cm,且冻结层融解时间晚于沙地一周;积雪覆盖条件下,沙地表层存在1.0~6.4cm的土壤干层,而复配土壤表层不存在干层,复配土壤积雪盖度和厚度均大于原始沙地,阳坡尤为显著。[结论]土壤冻层和积雪在复配土壤地表形成了2层保护层,减少了休闲期的风蚀作用。     

浓缩风能装置内部流场仿真分析

浓缩风能装置是浓缩风能型风力发电机组的主要部件之一,其结构直接影响机组输出功率的大小。为了提高浓缩风能装置的浓缩效率,以浓缩风能装置为研究对象,应用三维建模软件与CFD(computational fluid dynamics)软件建立了几何模型与网格模型。基于上述模型,提出应用数值模拟方法对浓缩风能装置内部流场进行仿真分析,并通过比较分析不同湍流模型下的内部流场特性,得知标准κ-ω湍流模型更加适用于浓缩风能装置内部流场仿真。基于上述浓缩风能装置模型和湍流模型,分别对不同尺寸参数的浓缩风能装置内部流场特性进行仿真分析,得到了扩散角对浓缩风能装置内部流场特性的影响比收缩角、中央圆筒长度的影响大的规律,此规律为浓缩风能装置结构优化与设计提供了依据,优化后的结构能明显提高风能品质和风电机组输出功率。     

基于小波变换和神经网络的短期风电功率预测方法

随着并网风电场规模的不断增大,为保证电力系统运行的稳定性、合理制定调度计划、提高风电场在发电市场的竞争力,需要对短期风电功率进行准确地预测。该文提出一种小波变换和神经网络理论相结合的综合预测方法,将历史风电功率序列和历史风速序列分别进行小波单尺度分解,得到对应的概貌功率、细节功率和概貌风速、细节风速;然后用概貌功率和概貌风速序列训练BP神经网络,预测未来的概貌功率;用细节功率和细节风速序列训练BP神经网络,预测未来的细节功率。在此基础上,将概貌功率和细节功率叠加,得到最终预测结果。对我国某风电场的实际数据     

Morphology and formation mechanism of sand shadow dunes on the Qinghai-Tibet Plateau

The formation and development of dunes depend on wind-blown sand movement which is affected by the characteristics of sand material, topography, wind regimes and other factors. In this paper, we investigated two sand shadow dune groups in Shigatse and Za’gya Zangbo of Tibet and an individual dune in Da Qaidam of Qinghai, and analyzed their topographies and morphologies, and the physical characteristics of the sand, wind regime and sand transport. Formed under harsh conditions behind hills, these mature sand shadow dunes are hundreds of meters long, have significant ridges and crescent dunes downwind, and have a hill pass on one or both sides. Wind tunnel experiments revealed that the hill gap and wind velocity are important factors in the formation of these dunes. Sand shadow dunes formed only when the gap spacing is two-thirds of the hill height. When wind velocities are 20 m/s, the sand body is divided into two parts. The hill pass allows the transport of sand by wind, creating a "narrow-pipe effect", which causes the transported material to gradually accumulate in the center of the shadow zone. We observed that the following are needed for sand shadow dunes to form:(1) strong winds, sufficient sand, suitable obstacles and a dry climate;(2) one or both sides of the obstacle forming the shadow zone must have a hill pass; and(3) the windward side of the obstacle must have a wide, flat area, providing adequate spacing for wind flow and transport of material and the leeward side must have a sufficiently broad, flat area to allow the release of the transported material. Research results on these newly discovered dunes on the Qinghai-Tibet Plateau could contribute to the understanding of dune geomorphology.     

Changes of forest fire regime and landscape pattern under different harvesting modes in a boreal forest of Northeast China

Forest management such as timber harvesting shapes fire regimes and landscape patterns, and these patterns often differ significantly from those under natural disturbances. Our objective was to examine the effects of timber harvesting modes on fire regimes and landscape patterns in a boreal forest of Northeast China. We used a spatially explicit landscape model, LANDIS, to simulate the changes of forest landscape in the Huzhong forest region of the Great Khingan Mountains under no-cutting, clear-cutting, gradual-cutting and selective-cutting modes. Results showed that:(1) the fine fuel loadings generally decreased while the coarse fuel loadings increased with the increase of timber harvesting intensity;(2) the potential burn area significantly varied among different cutting modes, but the potential fire frequency had no obvious difference. Moreover, timber harvesting generally increased the potential fire risk;(3) clear-cutting mode significantly decreased the mean patch size and the aggregation of larch forests and increased the mean patch size and the aggregation of white birch forests. Therefore, clear-cutting mode should be abandoned, and selective-cutting mode be recommended for the sustainable forest management in the Great Khingan Mountains.     

中国西北三省(区)风雪流发生的可能性

[目的]揭示新疆、内蒙古和甘肃西北3省(区)风雪流发生的可能性,为风雪灾害防治提供理论依据。[方法]利用1981—2010年3省(区)130个区站地面气象资料,划分风雪流发生可能性等级。[结果](1)研究区65.4%的地区有发生风雪流灾害的可能性,其中16.9%的地区发生风雪流可能性的等级较高;(2)研究区风雪流灾害最严重的月份为3和12月,少数地区受地形影响有所差异;(3)研究区30a间气象数据在一定范围内波动,风雪灾害发生可能性没有减弱趋势。[结论]西北3省(区)需重视风雪灾害防治,尤其是3和12月应重点防护;同时要加强生态修复工作,降低风雪灾害。     

道路和居民点对锡林郭勒草地风蚀参数的影响

土壤风蚀是锡林郭勒草地主要的生态环境问题之一,区域内道路和居民点对草地风蚀有重要影响而尚未受到足够的关注与研究。将遥感影像目视解译提取的道路和居民点信息,与表征土壤性质、地表植被覆盖等方面的8个风蚀参数进行空间叠加,采用掩膜处理等GIS方法分析各参数的空间变化特征,以探究道路和居民点对风蚀地表参数的影响。结果表明:距道路和居民点越近,植被覆盖率、高度均减小,表层土壤砂粒含量增加,土壤容重变大;居民点对风蚀参数影响的最大距离为2 000 m,道路为400 m;在影响距离内,植被覆盖各参数变化幅度大于土壤性质各参数,居民点对风蚀参数的影响大于道路;道路和居民点明显增加了周边区域的风蚀危险性,因此进行风蚀评价与估算时,应在相关指标体系与模型中考虑道路和居民点这两个影响因子。该研究可以为草原风蚀机理研究、风蚀治理提供科学参考。     

铁路沿线沙生植物种子风传扩散的数值风洞模拟

为了研究铁路沿线沙生植物种子风传扩散机制所体现出的生态适应策略,本文以辽西北铁路沿线沙区段5种蒿属植物为研究对象,借助流体动力学方程和计算机图形学技术,采用数值风洞方法,模拟预测了在不同风速及释放高度条件下各物种种子扩散时间和扩散距离的变化趋势。软件模拟结果表明,（1）在释放高度和风速条件相同的情况下,5种蒿属植物种子的飞行时间和飞行距离与种子重量表现出相反的趋势,即随着种子重量的增大,其水平飞行时间和飞行距离减短。（2）在释放高度相同风速条件不同的情况下,5种蒿属植物种子的飞行时间和飞行距离与风速表现出相同的趋势,即种子的飞行时间和飞行距离随着风速的增大而增加。（3）在风速条件相同释放高度不同的情况下,5种蒿属植物种子的飞行时间和飞行距离与释放高度表现出相同的趋势,即种子的飞行时间和飞行距离随着释放高度的增加而增加。种子重量、风速及释放高度是影响种子扩散时间和扩散距离的敏感因素,在铁路沿线沙化地区筛选适宜的植物防沙措施进行生态修复的同时应结合考虑这些影响因素。