便携式近地表风速廓线仪的研制

土壤风蚀是我国北方干旱、半干旱以及部分半湿润地区土地退化的主要原因之一,风是引起土壤风蚀的最直接动力,对土壤风蚀的研究需要测量大气边界层近地表的风速廓线。为此,针对现有的风速廓线仪在野外测试中存在的缺陷和不足,研制出了针对土壤风蚀测试的便携式近地表风速廓线仪。该廓线仪采用了抗风沙的楔形热膜风速传感器,采用低功耗的无线网络数据传输方案。经过风洞校准和野外的测试试验,证明研制的风速廓线仪携带方便、抗风沙能力强,能够精确地测量近地表的风速廓线。     

风洞内近地表风速廓线模拟方法的研究

本文利用尖塔、挡板、粗糙元等边界层发生装置,在OFDY-1.2可移动式风蚀风洞中通过各种不同模拟装置的组合,对典型地表建立了近地表流场,测量了模拟流场的风速廓线。分析结果表明,所建立的近地表流场对风洞内土壤风蚀模型试验是适用的。     

基于Fluent的风洞典型风蚀地表风速廓线的模拟

利用计算流体动力学(CFD)软件Fluent对OFDY-1.2型可移动式风蚀风洞中模拟典型农田风蚀地表风速廓线进行数值模拟,通过改变棒栅、尖塔和粗糙元的尺寸、形状和位置,分别用软件和室内风洞实验模拟出了与野外实地测试廓线相吻合的风速廓线。同时,对野外实测、室内风洞模拟和软件数值模拟的风速廓线进行了离散程度分析。     

植被保护对土壤抗风蚀性能的影响

本文给出了沙地和植被保护沙地两种地表风速廓线和粗糙度的测试结果,并对两种地表的测试结果进行了分析,由此,得出植被保护对提高土壤抗风蚀能力的作用效果。     

热敏式近地表无线风速廓线仪研究

针对常用风速廓线仪线路连接复杂、体积和功耗大、测量精度与自动化程度低且无法实现数据的实时记录与处理,致使研究退化草地近地表风速变化规律、地表粗糙度及其抗风蚀能力等诸多困难等问题,基于热敏电阻和无线传感网络技术,设计了具有体积小、功耗低、测量精度高的热敏式风速传感器和具有自动风向识别与无线数据传输功能的近地表风速廓线仪,实现了环境温度、湿度、大气压力、近地表风速等数据的自动采集、无线传输和实时处理等功能。试验表明:该风速廓线仪的旋转启动风速为3.7 m/s,风速测量范围为0~16 m/s,精度不低于0.3 m/s,最大响应时间为3 s,一次充电可连续工作7 h以上,能够准确反映近地表风速随高度的变化规律,风速廓线的指数拟合度在0.9以上;软件系统可实现对最多6个风速廓线测点的循环自动采集与处理,在射频功率最大、空中传输速率为2.4 kb/s时,35字节的数据包有效传输距离不低于500 m,6个节点完成一次数据传输所需时间不超过10 s。该系统具有功耗低、使用方便、操作简单、自动数据采集等优点,能够满足近地表风速变化规律的研究需要。     

热膜式无线风速廓线仪

针对目前常用的压差式风速廓线仪测量误差大、移动不便等问题,设计了一种热膜式无线风速廓线仪,并在风蚀风洞中进行了标定。该测试系统可实现多点数据采集和无线传输,具有结构简单、性能可靠、便于携带安装、抗污染和测速范围宽等优点。结果表明,经过标定后的热膜式无线风速廓线仪标定误差在0.379 8 m/s以内,所测试的风速廓线呈指数分布,符合近地表风速垂直分布规律。     

植被覆盖地表抗风蚀性能的测试与研究

为了定量评价净风吹蚀下植被覆盖地表的抗风蚀性能,利用移动式风蚀风洞对试验区地表进行原位测试.结果表明:不同风速下土壤风蚀量随植被盖度的增加呈指数规律减少,土壤防风蚀的植被盖度在30%以上较为显著;当风速为10m/s以上时,试验区的有效防风蚀植被盖度须达到40%以上,当风速为14～18m/s时,其有效植被盖度须达到60%～80%的水平.     

植被覆盖地表的空气动力学粗糙度及对土壤风蚀的影响

空气动力学粗糙度是影响植被覆盖土壤抗风蚀能力的重要因素.利用移动式风蚀风洞对试验区田地表进行原位测试,由风速廓线得到的空气动力学粗糙度,可有效地反映地表的空气动力学性质.测试结果表明:植被盖度愈大,空气动力学粗糙度愈大;土壤风蚀量随空气动力学粗糙度增大呈指数规律下降.     

旱作农田近地表风沙运动与防风蚀效果

针对农田沙害,用移动式风蚀风洞及相关配套设备对莜麦留茬、砾石覆盖和传统旱作农田地表进行原位测试,研究它们的近地表风沙运动规律,探索莜麦留茬和砾石覆盖对旱作农田土壤风蚀的作用机理和防护效果,从而为农田风蚀防治提供技术依据。研究表明,莜麦留茬、砾石覆盖近地表风沙运动与对照秋翻地明显不同;受莜麦残茬和砾石覆盖的阻挡、疏散作用,风沙活动层提升,近地表风速不同程度削弱;输沙量小于对照秋翻地并且在近地表一定高度处出现极大值。抗风蚀效率分析证明,莜麦留茬和砾石覆盖对旱作农田防治风蚀都有重要的作用,但砾石覆盖不如莜麦留茬的防风蚀效果好。     

砒砂岩区人工沙棘林盖度对林下植被的影响

为了探讨砒砂岩地区沙棘林木覆盖度对沙棘林下草本植被的影响效果,文章对内蒙古自治区鄂尔多斯砒砂岩区不同覆盖度沙棘人工林对林下植被的影响进行了调查研究,通过对林下植被的盖度、生物量、物种多样性的结果分析,从造林对林下草本植被良性影响角度考虑,砒砂岩区沙棘林的覆盖度应该以20％-25％为宜。     

带状间作留茬地表农田抗风蚀效应试验研究

根据目前保护性耕作的技术规范,选择留茬高度为30cm,研究保护性耕作带状间作的抗风蚀机理。利用可移动式风蚀风洞在野外定点原位试验,研究了在不同风速、植被覆盖度分别为45%,76%和90%情况下的近地表土壤抗风蚀能力,分析了影响土壤风蚀因素,提出了具体技术措施,从而为在干旱和半干旱寒冷易沙化农牧交错区实施保护性耕作,有效抑制土壤风蚀及大风条件下的农田地表起沙扬尘提供一定技术依据。     

考虑沼泽植被盖度差异对湿地腾发量计算的影响

以我国北方湿地为研究对象,在统计分析沼泽植被盖度的基础上,分析了盖度对湿地实际腾发与潜在腾发之间关系的影响.结果表明,盖度最高为95％,最低为5％～10％.植被盖度在70％以上的沼泽占总沼泽数的75％;植被盖度在50％以下的沼泽只占总数的12％.在考虑盖度影响的情况下,实际腾发量大于当地潜在腾发量的沼泽占总数的82％;实际腾发量为潜在腾发量2倍以上的沼泽占总数的58％.     

基于GIS平台的地下水埋深与植被盖度响应关系研究

由于我国北方地区多为干旱半干旱气候,降雨稀少、蒸发强烈、生态环境脆弱,因此地下水的水位埋深对区内的植被生态有着重要的影响。本次研究以ARCGIS空间分析技术为平台,以我国通辽地区为典型研究对象,在充分掌握区内地质、水文地质以及生态植被等条件的基础上,从区域尺度上定量分析了植被生长状况与地下水位埋深的相互关系。研究表明:在内蒙古通辽地区,适宜植被生长的最佳地下水埋深为2～2.4m,植被能够生长的地下水埋深范围是1.3～3.8m,不适宜植被生长的地下水埋深范围是3.8～7.5m,当地下水埋深大于7.5m时,地下水埋深与植被覆盖度相关度很小。     

克里雅河流域植被覆盖垂直地带性分布与变化特征

植被作为自然生态系统的重要要素和环境组分,能够反应自然地域综合体在全球气候变化与人类活动影响下的时空特征变化,因此在探讨地表过程及全球变化研究中有着举足轻重的地位。以MODIS-NDVI时间序列数据和SRTM数据为基础,利用像元二分模型对干旱区内陆河[CD2]克里雅河流域2002-2013年的植被覆盖度进行了估算,分析了该流域植被覆盖度时空变化特征及其与地形、气象因子的相互关系。结果表明:克里雅河流域植被覆盖存在着明显的垂直地带性空间差异,其海拔3000~3500m范围的丘陵带平均植被覆盖度最大;过去12a来该流域植被覆盖度整体上呈减少趋势,其中上游高山带、中游冲积扇平原带和下游沙漠带植被覆盖逐渐退化,而低山丘陵带植被覆盖变化有上升趋势并逐渐改善;总体上,流域植被覆盖与气温变化呈负相关关系,而与降水变化表现出正相关。     

基于无人机可见光图像的夏季玉米植被覆盖度提取方法

为准确快速获取夏季玉米四叶期、拔节期、抽穗期和花粒期的植被覆盖度信息,利用无人机获取玉米田间可见光图像,对图像可见光波段提取的多种植被指数进行分析和比较,选择差异植被指数(Visible-band difference vegetation index,VDVI)、过绿指数(Excess green,EXG)和归一化绿蓝差异指数(Normalized green-blue difference index,NGBDI),结合监督分类提取了玉米4个时期的植被覆盖度信息。通过对试验田4个阶段的单幅图像监督分类处理,将其目标物分为土壤和玉米植被两类;分别统计监督分类后图像中土壤和玉米的VDVI像元直方图,将两者的像元直方图交点作为植被覆盖度提取阈值,同理获得EXG和NGBDI对应的玉米植被覆盖度提取阈值;利用获取的玉米植被3种覆盖度提取阈值,对玉米4个时期的植被覆盖度进行提取,并对提取精度进行了验证。结果表明,VDVI对应4个生长时期的植被覆盖度提取误差分别为1. 21%、4. 88%、2. 31%和3. 61%; EXG对应的植被覆盖度提取误差分别为1. 38%、1. 25%、0. 89%和0. 33%; NGBDI提取误差为1. 61%、3. 31%、1. 99%和3. 25%,EXG在夏季玉米4个生长时期的植被覆盖度提取效果最好。将玉米4个生长时期单幅图像确定的阈值作为固定阈值,对剔除确定阈值的单幅图像的试验田全景图像进行植被覆盖度提取,并对提取效果进行验证。结果表明,采用监督分类与可见光植被指数统计直方图相结合确定阈值的方法提取玉米植被覆盖度效果较好。     

基于遥感的疏勒县植被覆盖时空变化研究

[目的]评价疏勒县生态环境质量及生态环境演变过程.[方法]基于Landsat遥感影像数据,利用归一化植被指数NDVI、像元二分模型、中心迁移模型等方法分析了 1996-2017年疏勒县植被覆盖时空演化.[结果]①疏勒县植被覆盖分布总体以高植被覆盖为主成大面积片状分布,中、低植被覆盖主要以盖孜河和克孜河为轴线,相对围绕高...     

直立植被抗风蚀性能的测试与评价

借助移动式风蚀风洞,对直立植被的抗风蚀性能进行了原位测试.试验结果表明:在一定风速下,地表的空气动力学粗糙度随植被高度的增加呈指数增加,且随着植被高度的增加,作用于植被上的剪切力增加,而作用于地表的剪切力减少;一定高度的植被可有效地截留风沙流,农田地表的风蚀量随风速的增加呈指数增加.