巴音温都尔沙漠东北缘起沙风风况及输沙势特征

[目的]起沙风和输沙势特征是评估区域风能环境的关键指标。分析巴音温都尔沙漠东北缘起沙风风况和输沙势变化特征,揭示该地区近地层风动力特点及风沙活动强度,评估区域风能环境状况,为研究区风沙运动研究和科学防沙治沙工作提供理论依据。[方法]基于巴音温都尔沙漠东北缘气象站2017—2021年的风况数据,系统分析了该区域起沙风风况和输沙势变化特征。[结果](1)该地区年均起沙风频率为43.70%,平均起沙风速为7.57 m/s,二者均以春季最高。不同季节和年均起沙风均以偏西(W,WSW,SW)和偏南(S,SSE,SE)风向为主。(2)年均输沙势(DP)为68.36 VU,合成输沙势(RDP)为29.39 VU,风向变率指数(RDP/DP)为0.43,合成输沙势方向(RDD)为91.33°,春季输沙势(DP)和合成输沙势(RDP)显著高于其他季节。(3)研究区起沙风平均风速对输沙势的影响大于起沙风频率,风沙活动强度主要由风速大小决定。[结论]巴音温都尔沙漠东北缘整体属于低风能环境,地表沙物质全年向东输移,春季是最主要的风沙活动期。6月是人工防护林建设和飞播造林治沙的关键时期,建议栽植防护林和飞播种子...     

乌兰布和沙漠东北缘起沙风风况及输沙特征

输沙势(DP)是衡量区域风沙活动强度的重要指标,为探明乌兰布和沙漠东北缘风沙活动强度特征,评估区域风能状况,该论文基于"内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站"2013-2017年监测的风速、风向及输沙量数据,对乌兰布和沙漠东北缘的起沙风风况、输沙势及输沙率特征进行深入研究。研究结果如下:1)研究区年均起沙风风速为6.77 m/s,年均起沙风频率为19.74%,最大风速为20.76 m/s,三者均以春季最高,是主要的风沙活动期,秋季次之,夏季与秋季较为接近,冬季最小;2)研究区四季起沙风风向与全年起沙风风向一致,均以偏东风(NNE,NE,ENE,E)和偏西风(SW,WSW,W,WNW)为主;3)研究区年输沙势(DP)和年合成输沙势(RDP)分别为183.38和73.41 VU,属于低风能环境,年方向变率指数(RDP/DP)为0.40,属于中比率,年合成输沙势方向(RDD)111.15°,为ESE方向,表明乌兰布和沙漠东北缘沙物质主要朝东南偏东方向输移;年输沙势和年合成输沙势的季节变化特征和月变化特征均为春季显著高于其他季节;(4)16方位实测输沙率为35.11 kg/m·d,WNW方向的输沙率最大,春季输沙率显著高于其他季节。     

基于无人机技术黄河沿岸沙丘移动速度监测及影响因素分析

为更便捷地监测乌兰布和沙漠黄河沿岸沙丘移动速度并解析其影响因素,该研究以乌兰布和沙漠沿黄段沙丘为研究对象,应用无人机航拍技术开展沿岸沙丘的季节性地貌过程和影响因素研究。结果表明:1)研究区沙丘年移动速率1.08～2.27 m/a,多年平均输沙势为78.82 VU,年合成输沙势为25.92 VU,处于低风能环境,8～12 m/s等级风输沙势是年输沙势的主要部分,约占73.24%。方向变率(合成输沙势(Resultant Drift Potential,RDP)与输沙势(Drift Potential,DP)的比值)RDP/DP保持在0.30～0.46之间,属于中等变率。合成输沙方向RDD为57.83°～107.39°,与沙丘移动方向较为一致,西风组占全年输沙势的52.09%,是沙丘年移动的主要驱动力。2)沙丘移动速率具有明显的季节特征,整体呈现春季移动速率快,冬末-春初次之,秋季与秋末-冬末相近,夏季移动速率最慢。其中,秋末-冬末、春季和秋季输沙势DP 8.48～20.49 VU,合成输沙势方向在90.02°～95.54°之间,RDP/DP值均在0.3～0.8之间,属于中等变率,西风组作用显著,这与年合成输沙方向及沙丘走向较为一致;冬末-春初和春末-夏季分别受东北风(NE)和南风组(SSE、S、SSW)作用,沙丘通过形态变化适应风向,移动速度降缓。季节输沙势主要集中在8～10m/s风速等级,约占整个季节输沙势的40.76%～56.93%。3)综合各季节和年际输沙势与沙丘移动距离呈线性正相关,拟合方程为y=1.02+0.006 62x(R~2=0.339,F=5.616,P=0.045),方程总体显著,输沙势可以表征该地区沙丘移动距离。基于无人机监测的沙丘运动研究综合显示,风况是该地区影响该地区沙丘移动的主要动力,其中西风组8 m/s以上风速是研究区沙丘移动的主要驱动力。风向变率和合成输沙势方向与沙丘移动方向一致时沙丘移动则快,不一致时则缓;无人机可在较大尺度上为沙丘移动提供更为便捷的监测服务,研究结果可为同类地区沙丘移动的无人机监测提供参考依据。     

腾格里沙漠东南缘风沙环境及其对交通干线生态防护体系的影响

[目的]研究腾格里沙漠东南缘沙坡头地区的输沙势和最大可能输沙量的空间分布及变化规律,为包兰铁路风沙防护体系的维护及管理提供数据支撑。[方法]利用该地区1980—2010年的气象资料,探讨该区域多年来降水、风况、气温、输沙势等环境因子的变化趋势。[结果]该区域降水年际波动较大,且具有阵性特征;春夏两季的起沙风频率占全年总量的72.3%,主导风向为WNW-NNW和NE-E两组,大风多集中在春季;区域最大可能输沙量和输沙势具有较好的相关性。[结论]结合包兰铁路沙坡头段风沙防护体系现状,后期可以考虑将体系结构设置为A字形,以取得更好的防护效果。     

塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区的风动力环境

输沙势是衡量一个地区风沙活动强弱的重要参数。为了更好地了解塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区的沙粒运移状况,为沙尘暴预防与治理提供科学依据,通过地表土壤湿度修订出每个月的临界起沙风速以替代以往的一个经验值,进而以塔中气象站所提供的2006—2012年风速和风向数据为基础,研究了塔中地区的输沙势分布特征。结果表明:(1)起沙风风向主要分布在ENE,NE及E这3个方向上。(2)输沙势主要集中在春夏季。春季年平均合成输沙势分别为71.3VU,合成方向为31°;夏季年平均合成输沙势为59.7VU,合成方向为70.7°;冬季最小,合成输沙势仅为1VU。(3)春、夏、秋、冬方向变率指数都相对较大,说明塔中地区的风况较为单一。(4)春、夏、秋、冬4个季节的输沙势主要集中在ENE,NE及E这3个方向上。     

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。     

库姆塔格沙漠西缘风况特征及沙丘运移规律

利用风况资料和Google Earth卫星影像，分析研究区域的风况特征及沙丘运移特征，并研究沙丘年运移速度、方向及其规律，对防沙治沙手段的提高具有重要意义。结果表明：（1）研究区年平均风速为1.535~1.768 m/s，起沙风平均风速最高值出现在5，6月，全年起沙风平均风速的最低值出现在1月。（2）起沙风和输沙势主要分布在WSW、W、WNW和NW方位。（3）输沙势为0~26 VU，属于低风能环境；风向变率为0.5~0.9，属于中风向变率，钝双峰风况。（4）研究区沙丘年平均移动速度为12.26 m/a，沙丘平均年前移值在10 m以上，属最快速类型，平均移动方向为125.13°，与当地合成输沙方向基本一致。（5）沙丘运移速度与沙丘高度、宽度呈负相关关系，除沙丘高度、宽度以外，风速、输沙势、沙丘密度也影响沙丘的运移速度。     

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。     

呼伦贝尔沙质草原区域风况与风蚀坑形态特征

对呼伦贝尔海拉尔气象观测站风速风向观测记录(1951-2003年)统计分析,发现呼伦贝尔地区以西北、西和西南风为主,西北风出现频率最高.年输沙势为279.1 VU,属于中风能环境,合成输沙方向是148.3°.冬季风向变率指数较高,夏季较低,近50 a来风向逐渐趋于稳定,与本区的风蚀坑走向高度一致.呼伦贝尔沙质草原的风蚀坑可以分为两类,即沙丘风蚀坑和平坦草地风蚀坑.其中平坦草地风蚀坑又可以根据发育阶段和形态将其分为沙斑、碟形坑和槽形坑等简单风蚀坑.     

黄土高原泾河流域1960—2000年的年输沙量时空变化

为制订合理有效的水土流失治理政策,需定量了解流域的泥沙输移总量及其时空变化。以黄土高原多泥沙的典型流域泾河为例,按有连续水文观测数据的11个水文站的控制范围,把流域划分为11个河段,统计分析1960—2000年间的年均输沙量和输沙模数在不同年代的变化和空间上的差异。结果表明:1)20世纪60年代泾河流域年均输沙量为3.024 9亿t/a,年均输沙模数为6 672 t/(km2.a);输沙等级为强度,但空间分布不均匀,其中输沙等级为极强度和强度的河段面积占流域面积的72.6%,其年均输沙量占流域总量的86.0%;输沙等级为中度和轻度的河段面积占流域面积的27.4%,其年均输沙量占流域的14.0%。2)20世纪70年代以来,泾河流域年均输沙量开始减少,90年代已减至2.657 8亿t/a,较60年代下降了12.1%,减沙主要发生在输沙等级为极强度的河段,其减沙量占流域总减沙量的93.5%,尤其以降水较高、植被较好的西部地区为主要贡献区,而其他输沙等级河段的年输沙量基本保持不变。因此,在侵蚀性暴雨增加的气候变化背景下,植被稀疏、抵抗暴雨侵蚀能力差的半干旱地区应列为水土保持重点地区。     

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。     

Key Role of Desert–Oasis Transitional Area in Avoiding Oasis Land Degradation from Aeolian Desertification in Dunhuang,Northwest China

The survival of oasis is partially determined by the evolution of desert–oasis transitional area (abbr. DOTA) characterized by fragile and unstable environments. This study reveals the function of DOTA in avoiding oasis land degradation from its aeolian environments based on the detailed wind data, in situ observation of wind‐blown sand and granular characteristics of surface sediments from desert to oasis. Results indicate that the DOTA has buffering function in slowing down aeolian desertification in oasis. Additionally, the annual mean wind speed reduces 40·8% from desert to DOTA area but up to 92·8% from desert to oasis. The frequency of sand‐laden wind, drift potential and sand transport all decrease following the section from desert to oasis while surface roughness increases. And the granular characteristics of surface sediments show that the weight percentage of coarse sand decreases but fine sand increases along the section from desert to oasis. This paper reveals that the aeolian environments are of great difference between desert and DOTA and the significant role of DOTA in protecting oasis. Integrated sand control system needs to be settled in the DOTA to strengthen its buffering function. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

和田—若羌铁路戈壁盐碱区高立式“Z”字形沙障配置的风洞试验

[目的] 探究多排“Z”字形沙障的合理配置模式,为和田—若羌铁路沿线戈壁盐碱区的风沙防护提供科学参考。[方法] 在风洞中模拟当地的风沙环境,对孔隙率为40%的多排“Z”字形高立式沙障的防沙效果进行试验。 [结果] 多排沙障的迎风面与风向的夹角为钝角时,沙障后积沙出现分离现象;沙障的迎风面与风向的夹角为锐角时,沙障后积沙出现聚集现象。防沙效率随着风速增加都有所下降,当风速为12 m/s(7级风)时,设置两道高立式沙障和三道高立式沙障的防沙效率分别为74.0%和100%,当风速增加至15 m/s(9级风)时,设置两道高立式沙障和三道高立式沙障的防沙效率分别为72.7%,88.9%。[结论] 鉴于该研究区风沙条件,建议采用三道沙障,沙障的迎风面与风向尽量呈钝角布置。     

基于3S技术的库布齐沙漠抛物线形沙丘形态变化研究

以库布齐沙漠南缘典型抛物线形沙丘为研究对象,利用差分GPS实测数据,通过GIS空间插值生成DEM,提取地形因子和形态参数.利用多期高分辨率遥感影像,获取环境本底,同时结合气象数据,对抛物线沙丘形态变化进行分析.结果表明,沙丘平面形态呈U型,丘臂指向W;纵剖面上迎风坡较缓,背风坡较陡,横剖面不对称;沙丘平均移动速度为11.69 m/a;沙脊线所夹中轴线走向为WNW-ESE,与盛行风或合成输沙方向一致;油蒿灌丛分布在两翼及其间平坦地,植被盖度年均减少0.95％;在长期合成风的作用下,沙丘向前移动,两丘臂间的油蒿灌丛发生阶段性的自然恢复.     

基于激光成像技术的农药雾滴飘移评价方法研究

为开发在风洞中农药喷雾飘移的测量方法,该文按照国际标准ISO22856,使用德国Lechler公司的LU120-01喷头在风洞中测量了有机硅、植物油等11种助剂在水平和垂直方向上的喷雾飘移,同时采用激光成像技术,结合计算机图像快速批处理,提取了雾滴云图片横纵方向的最大值及位置、重心坐标、平均值等图像特征参数,与测量结果计算得出的喷雾飘移的飘移率、特征高度、飘移潜力指数(drift potential index, DIX)进行拟合。结果表明,横纵方向的最大值及位置、重心坐标、平均值与垂直和水平飘移显著相关(Sig. F0.05),与飘移率、特征高度、飘移潜力指数拟合的相关系数均大于0.91,最大绝对值平均相对误差仅为5.9%;垂直特征高度和水平特征距离拟合结果最好,平均相对误差为0,绝对值平均相对误差为0.6%和1.5%,其次为DIX指数和飘移率。由此表明,此方法可准确的用于评价雾滴的飘移性,测试速度比传统的测量方法更加快速,测试重复性高且无需耗材,DIX指数综合准确性高达96%,大大降低了喷雾飘移的测试成本。该研究可为风洞中的飘移测试提供一种新的测试选择。     

高立式格状沙障防风效益

针对在风沙危害严重地区,半隐蔽式格状沙障容易遭沙埋,且其防护年限短等问题,提出了一种新型的防沙措施——高立式格状沙障(高1m,长×宽=8m×8m),并对该沙障的防风效益进行了观测。结果表明:(1)高立式格状沙障对风速具有显著削弱作用;且越接近地表,风速被削弱的程度越大;沙障内5个观测点2m高处风速平均减弱了33.0%,而0.2m高处风速平均减弱了81.5%。(2)高立式格状沙障使沙障顶部高度(1m)以下的风速廓线偏离对数曲线;沙障顶部以上风速和高度继续呈对数关系,且风速梯度明显大于对照点。(3)高立式格状沙障使地表粗糙度增大了44倍。