敦煌月牙泉景区典型风沙天气的局地流场特征

基于月牙泉周边5个气象观测点资料,对东北、南、西西南和北风过境时月牙泉周边风速和风向进行了研究。结果表明：年起沙风频率为16.67%,其中,西西南和东北方向的起沙风频次最大,分别占总起沙风频次的23.08%和17.52%;月牙泉所在的大泉湾地形走向为近东西方向,对过境气流的分流作用明显,有利于月牙泉南北两侧沙丘坡面沙物质的输移,维持坡面稳定;东北风对月牙泉南北两侧坡面沙物质的输移作用最大,故应该限制月牙泉东北方向绿洲的规模,减少大小泉湾处的高大建筑物及防风林,以保持月牙泉东北方向来流的强度不会减小;南风会导致月牙泉南侧沙垄北移,是最主要的有害风。     

敦煌沙漠-绿洲过渡带近地表风沙动力环境

[目的]探究沙漠绿洲过渡带起沙风况、输沙势、风沙通量和近地表粒度特征,为阐明沙漠绿洲过渡带风沙动力过程提供理论依据。[方法]利用同步风况、输沙通量和近地表断面粒度资料,分析了沙漠、绿洲及其过渡带输沙势时空分布特征。[结果]由于沙漠和绿洲内部物质组成、空间结构和水热状况不同,沙漠—绿洲过渡风速梯度和起沙风累计作用时间差异显著;受沙漠和绿洲的交互作用,沙漠—绿洲过渡带存在两组主导风向。从近地表粒度特征沿程分布来看,自沙漠至绿洲方向,粗沙含量逐渐降低,粉沙和黏粒含量相对增加。沙漠—绿洲过渡带是绿洲生态系统的重要组成部分,对维持绿洲稳定意义重大。[结论]针对绿洲风沙危害防治,应从局地环流角度出发,充分考虑沙漠—绿洲过渡带的调节和缓冲作用。     

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%。     

不同防沙工程措施对海岸带沙地植被恢复和土壤养分的影响

应用群落物种多样性特征值和生物量分析了福建海岸带不同防沙工程措施中沙地植被的两种恢复过程,即网格草地恢复:厚藤群落,鬣刺+海边月见草+海滨蟛蜞菊群落,鬣刺+厚藤+海滨蟛蜞菊群落;平台草地恢复:绢毛飘拂草+海边月见草+厚藤群落,丁葵草+厚藤+海滨蟛蜞菊群落,矮生苔草+绢毛飘拂草+马缨丹群落。生活型为匍匐草本或草质藤本的物种较其它生活型的物种能更好的适应海岸带沙地环境。两恢复过程中,植被的群落物种丰富度和多样性指数都表现为先增大后减小的n形变化趋势。在网格草地恢复中,网格设置与匍匐草本厚藤促进了物理环境的改善,并为后期定居者创造了较好的定居条件,而在平台草地恢复初期,化学材料与黏土混和平台的设置提高了下垫面稳定性,使近缘防护林内的草地物种得以成功定居和繁殖。海岸防沙工程为先锋种的定居提供了优越的下垫面条件,促进了组成的多元化和结构的复杂化,使土壤有机质和全氮含量增加,pH值明显降低,并对海岸带沙地植被生物量的积累起到了促进作用,因此采用工程方式恢复海岸带沙地植被,对于海岸带退化生态系统的恢复有着重要意义。     

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。     

华南热带湿润海滩风蚀模数的风洞研究

风蚀是一种重要的地貌过程和地质灾害,它影响海岸沙丘的增长,加速沙漠化并危害沿岸建筑。海岸带预测和控制风蚀的几个因素中,表面湿度是一个最重要的因子。现有的风洞研究已经表明,降低湿度可以减小起动,增强风蚀,但仍然缺乏热带湿润海岸风蚀的样地和风洞数据。使用华南热带湿润海岸的海滩沙,通过风洞实验,首次调查了表面湿度(1mm深)对风蚀模数的影响。在每次实验后,通过表面沉积物取样器取得两个200mm×200mm×1mm的刮层,然后烘干得到表面湿度值。结果表明,在所有实验湿度下,随着有效风速的增加,风蚀模数的增加呈现指数为正值的幂函数关系。随着表面湿度的增加,风蚀模数的降低呈现指数为负值的幂函数关系。当湿度和风速同步变化时,风蚀模数同有效风速的0.73次方成正比,同湿度的1.48次方成反比。由于湿度的存在,沙粒的风蚀抑制力增强,其内在因素主要是沙粒周围水膜产生的粘滞力。实验获得了一个临界湿度值,当湿度大于M1.5时,风蚀基本停止(风蚀模数已降至0.0095kg/(m2.s)以下)。     

敦煌月牙泉景区沙丘表面沙物质的粒度特征

结合风况和蚀积监测数据,系统分析月牙泉南侧线性沙丘、北侧金字塔沙丘表面沙物质粒度特征及其环境指示意义。结果表明:(1)线性沙丘SW坡面以风蚀为主,NE坡面以风积为主,由此导致NE坡面表面沙物质较SW坡面细、分选性好。(2)月牙泉北侧金字塔沙丘SW坡面以风蚀作用为主,沙物质粒径最粗,分选最差。NW坡面也是主要的风蚀面,但由于靠近绿洲防护林,底部以风积为主。E坡面以风积作用为主,沙物质粒径最细、分选最好。(3)从风场、粒度和蚀积变化监测结果来看,对月牙泉危害最大的是南侧线性沙丘NE坡面的积沙。金字塔沙丘SW坡面中部的持续积沙也会对月牙泉构成潜在的威胁。因此,为了更好的保护月牙泉这一自然奇观,应该加强景区周边环境监测与管理。     

青藏铁路沱沱河路段流场特征及沙害形成机理

通过对青藏铁路沱沱河路段路基流场结构、风速廓线特征的风洞模拟实验研究,发现气流在途经铁路路基时,路基断面对近地表流场改变极大,在其两侧形成明显的遇阻抬升区、集流加速区、减速沉降区以及消散恢复区。铁路沙害的形成主要是路基迎风侧气流由于遇阻抬升和集流加速,对路肩和路基中上部产生风蚀;随着气流加速抬升,底层砂粒以跌落沉降的方式堆积在路基迎风坡坡脚,造成路基沙埋;当气流越过路基,在背风侧由于减速沉降和涡旋运动,风沙流处于过饱和状态,将所携带的大量砂粒堆积在背风坡。     

风沙防治中覆网床面风沙流特性的风洞模拟

在风沙防治中,根据气流与沙物质地表作用的机理来看,主要有三种途径。一是降低床面风速,二是减少沙源,第三就是阻截运动气流与床面的相互作用。借助风洞模拟实验,对覆网床面风沙流特性研究发现:覆网床面沙面稳定性主要受覆网形状参数的影响,通过对覆网床面风速廓线、风沙流结构观测,主要探讨孔隙度、孔径等覆网参数对沙面稳定性的影响机理。另外,覆网床面蚀积状态还受进口风速的影响,在风速较小时,床面表现为积沙,风速较大时,床面开始风蚀。