不同砾石盖度戈壁床面动力学特征研究

利用野外车载移动式风洞,对莫高窟顶不同砾石盖度戈壁床面的动力学特征进行了实地模拟实验。结果表明：砾石盖度直接决定戈壁床面的粗糙元数量和分布状况,进而影响近地表风速廓线、摩阻速度、床面粗糙度和剪切力;随着风洞进口指示风速的增加,摩阻速度呈线性递增,而动力学粗糙度在波动中呈下降趋势;相同高度,随着砾石盖度的增加,近地表风速逐渐降低,而摩阻速度、动力学粗糙度和剪切力呈线性增加;当床面盖度增加至35%时,动力学粗糙度达到0.30 cm,摩阻速度相应提高到0.93 cm/s,床面剪切力增加至1.11 N/cm。     

大型光伏电站对共和盆地荒漠区微气候的影响

[目的]揭示光伏电站内外局地小气候的差异,评估大型光伏电站的布设对共和盆地荒漠区小气候的影响。[方法]利用自动气象站的观测数据,通过对比对照点和光伏电站内观测点观测得到的基本气象要素(气温、相对湿度、风速和风向、辐射)和土壤温湿度评估大型光伏电站的布设对共和盆地荒漠区小气候的影响。[结果]光伏电站的布设使得共和盆地荒漠区相对湿度增加3.93%,这种影响在较干日和夜间表现的更明显。在布设光伏电站后风向由原来的东北风转为以东风为主,光伏电站的布设使得局地风向更加单一。对于风速而言,在布设光伏电站后大风速出现的比例显著降低。大型光伏电站使得共和盆地荒漠区风速减小了53.92%。大型光伏电站使得共和盆地荒漠区10,20,40cm平均土壤温度分别降低17.20%,16.75%和16.09%,对浅层的影响大于深层。光伏电站对共和盆地荒漠区10cm土壤湿度的影响较其他要素更显著,大型光伏电站使得共和盆地荒漠区10cm平均土壤湿度增加了71.61%。[结论]大型光伏电站使得共和盆地荒漠区的湿度增加;风向变得单一,风速减小;土壤温度降低和土壤湿度增加。     

论沙漠-绿洲过渡带的风沙防护效应

以敦煌黑山嘴为例,从局地环流、梯度风、表层沙粒粒度特征等方面探讨沙漠-绿洲过渡带的防护效应。结果表明:由于沙漠与绿洲的物质组成、空间结构和水热特性不同,造成绿洲的"冷岛效应",形成局地环流,继而在一定程度上对过渡带的防护效应产生影响。自沙漠向绿洲内部,表层沙粒平均粒径逐渐减小,偏度、峰态和分选系数呈一定程度的规律性变化,由此判断自沙漠向绿洲内部平均风速减小,风沙活动减弱。过渡带防护效应与初始风速、距离和粗糙度呈线性关系,其中,防护效应与初始风速呈反比关系,初始风速越大,防护效应越差;与距离和粗糙度呈正比关系,距离越长,粗糙度越大,防护效应越好。     

不同高度阻沙栅栏蚀积过程及防沙效益研究

通过对不同高度阻沙栅栏蚀积过程的野外观测,结合同时期区域风况资料,分析了阻沙栅栏前后地表蚀积形态、蚀积量以及蚀积强度的时空变化特征。结果表明,在沙源充足条件下,不同高度阻沙栅栏上风向表现为风沙堆积,下风向风蚀与堆积共存,且程度与栅栏高度有关,栅栏总体蚀积量和蚀积强度的变化趋势与下风向变化趋势相近。其中,60和70cm高度阻沙栅栏风沙堆积量最大,防沙效果最佳,但二者积沙方向存在差别。70cm高度阻沙栅栏上风向积沙较多;60cm高度阻沙栅栏下风向积沙较多。在实际应用中,应依据防护对象合理配置阻沙栅栏并适时加高,避免阻沙栅栏过低或过高,进而影响防沙效果。此外,依据断面形态、蚀积量和蚀积强度的变化,将栅栏前后分为风沙堆积区、风蚀区和蚀积平衡区。     

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。     

砾石覆盖固沙措施水土保持作用研究——以库布齐沙漠北缘为例

库布齐沙漠发展沙产业,风沙防护是必要举措。通过风洞试验与野外观测探讨了砾石覆盖固沙措施的风沙防护效益及其对土壤温湿度的影响,旨在为砾石覆盖在库布齐沙漠防风固沙中的应用提供科学依据。研究表明:3cm粒径砾石床面具有显著的防风固沙效应:10~16m/s试验风速下,10%~90%覆盖度砾石床面风蚀防护效应介于49.4%~100%,其中,50%覆盖度砾石床面空气动力学粗糙度达到最大值,风蚀防护效应在96%以上,已达到理想的防风固沙效果。鉴于库布齐沙漠风况特征,从工程防护角度讲,40%覆盖度砾石覆盖固沙措施能够达到防风蚀的目的,风蚀防护效应在93%以上,且能起到白天降温、夜间保温的作用,减少极端气温对作物的伤害,还能提高土壤含水量。本研究可为砾石覆盖固沙措施在干旱区风蚀防护中的应用提供借鉴作用。     

敦煌鸣沙山月牙泉景区高大沙丘短期动态变化特征

鸣沙山月牙泉以其独特的"沙丘抱泉,泉映沙丘"景观享誉中外,其形成与保存备受关注。通过野外气象站定位监测与全站仪测量等手段,对鸣沙山月牙泉景区短期沙山变化进行全面系统研究。结果表明:无论年内还是整年监测期,月牙泉周边高大沙丘变化趋势与多年航片解析下的南侧线性沙垄北移和北沙山南移形成的合围之势有所不同。首先,沙丘脊线来回摆动,并非一直朝单一方向移动。其次,沙丘坡面表现风蚀或风积,蚀积量与风况、沙源供给、下垫面以及周边障碍物等密切相关。并且,整年监测期内沙丘迎风坡面风蚀,背风坡面风积。此项研究揭示了月牙泉短期高大沙丘的移动规律,可为月牙泉保护提供新思路。     

平坦沙质地表蚀积量计算模型研究

通过对平坦沙质地表蚀积动态的野外观测,结合同时期区域风况资料,分析了平坦沙质地表蚀积过程。在输沙势和最大可能输沙量计算公式基础上,调整参数提出了平坦沙质地表蚀积量的计算模型,弥补了两者不能直观准确表示区域风沙活动的缺点。通过对比野外实测值与输沙势、模型预测值和最大可能输沙量之间的变化趋势得出它们存在同期波动特征。进一步比较回归方程可知,模型预测值回归方程更加显著,预测值更加接近实测值,能够更好地表示区域风沙活动特征和强度,可为沙漠的扩张和收缩提供量化预测依据。     

敦煌月牙泉风沙环境及沙山动态监测

通过对月牙泉景区气象站点资料以及周边沙山高度定点长期监测数据的分析,得出景区内由于受周边高大沙山地形因素影响,景区内形成了两组主导风向下的局地环流,两组环流风向相反,物质搬运方向相反。但随着周边环境的变化,环流产生变化,原有输沙平衡遭到破坏,造成了南山和北山对月牙泉形成夹击之势。从沙山高度变化的监测中,除东山高度有降低趋势外,其余各点均表现为增高趋势,与输沙势分析结果保持一致。通过以上分析,从风流场方面揭示出月牙泉夹击之势的形成原因,剖析出沙害的根源,进而为保护月牙泉提供强有力的科学依据,并为揭示飞沙不落月牙泉现象奠定研究基础。