来流廓线对风沙流场和风沙堆积影响的数值模拟——以挡沙墙为例

来流风速廓线是控制与影响风沙流场变化的关键因素。基于CFD欧拉非定常模型,通过对不同来流廓线形式在特定粗糙度下垫面的数值分析,探究来流廓线对流场风速与积沙形态的影响。结果表明:2种来流廓线形式均在挡沙墙周围形成速度分区。其中,在背风侧,均匀流时回流区不明显,对数流时则回流区较明显;在迎风侧,均匀流时速度发生突变,对数流时则呈对数规律递增;不同来流形式下挡沙墙积沙分布不同,均匀流时只在背风侧形成积沙,而对数流时两侧均有积沙,且迎风侧积沙多于背风侧,来流速度越大,迎风侧积沙减小,而背风侧增多。     

非均匀沙风沙运动悬移层数值模拟

本文针对沙尘暴天气的风沙气固两相流 ,采用 FLUENT软件 ,对风沙运动进行了 2 D数值模拟分析 ,比较了流体边界条件对流场的影响。本文提出一个新的沙粒起动体积浓度的表达式 ;并在计算中作为边界条件。计算结果揭示了风沙运动中沙尘的体积浓度分布及其在粒径变化及风速变化影响下的变化规律     

风沙运动数值模拟研究的进展

本文从模型建造，模拟结果两方面对风沙流，沙波纹，沙丘，粉尘运动等的数值模拟研究进展作了简便介绍和评述，并提出了研究展望。     

流动沙丘区公路路基风沙流场数值模拟及路面沙害形成机制

基于CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟,以青海省中灶火省道303公路为研究区域,对流动沙丘区公路路基风沙流场进行了模拟分析,揭示了流动沙丘区路面沙害的形成机制,以期为流动沙丘区路面沙害的防治提供理论依据.数值模拟结果表明:当气流经过流动沙丘和路基时,气流速度产生分区;当存在流动沙...     

内蒙古沙生植物的区系特征

内蒙古有沙生植物48科,177属,378种,50变种,其中荒漠区的沙生植物39科,122属,213种,草原区46科,158属,309种,表现出草原区的沙生植物更为丰富。科属组成上,是以豆科、菊科、藜科、禾本科为主,蒿属、虫实属、棘豆属、黄芪属为含沙生种类较多的属。生活型从种数上虽均以多年生草本为主,其次为一、二年生草本,但灌木与半灌木在群落中常具有重要的作用,尤其是在荒漠区,成为植被的基本层片。水分生态类型较为贫乏,以旱生为主,中生占有一定比例。区系地理成分上,荒漠区以蒙古成分和戈壁成分为主,草原区以蒙古成分和东亚成分为主,而温带成分均具有较大的比例,反映出地理位置及与周边地区的联系。     

新疆和田河流域单株柽柳灌丛流场的实验研究

柽柳是新疆和田河流域广泛分布的一种灌木,是影响柽柳灌丛沙堆发育的主要因素之一.依据风沙运动实验相似理论,以新疆和田河流域的柽柳灌丛为原型,用塑料制作成高(h)10 cm、冠幅10 cm×10 cm单株柽柳灌丛实验模型,在风洞中选用6,8,10,12 m/s和14 m/s5组不同风速,分别对单株柽柳灌丛模型作纯气流流场的模拟实验和在风沙流作用条件下单株柽柳灌丛周围沙粒蚀积特征的观测.模拟实验表明:在不同动力条件作用下,单株柽柳灌丛迎风侧的"足部"为一明显的气流减速区,但沙粒的蚀积特征表现为风蚀;在单株柽柳灌丛的上方一倍植株高度的范围内为气流加速区;在单株柽柳灌丛的背风侧顺风向为弱涡流区,表现为积沙、气流恢复区、风蚀;而在单株柽柳灌丛的两侧为气流的加速区,表现为强烈的风蚀;随着实验风速的增加,单株柽柳灌丛后涡流区内,积沙形成的沙条长短轴的长度经历了一个先减小后增大的变化过程;柽柳灌丛引发的风沙流流场结构的变化,干扰了风沙流的运行,对于维持柽柳灌丛沙堆的形态,促进柽柳灌丛沙堆的增长具有重要的作用.     

蛇麻黄和沙蒿两种典型灌丛对藻类分布的影响

为了解生物结皮中藻类植物与维管植物的关系,通过野外采样和室内固体培养法,研究了古尔班通古特沙漠中蛇麻黄和沙蒿灌丛对藻类分布的影响。结果表明：在两种灌丛内外,藻类种类组成主要表现在优势物种和优势度的变化。藻类物种多样性在两种灌丛内外有一定的差异,蛇麻黄灌丛内藻类物种数及多样性指数显著低于灌丛外（P＜0.05）,而沙蒿内藻类物种数显著高于灌丛外,多样性指数无明显差异。在群落结构中,蛇麻黄灌丛内蓝藻和丝状藻类物种数及优势度显著低于灌丛外（P＜0.05）,但单细胞和球形种类的优势度变化趋势相反且变化极显著（P＜0.01）。沙蒿灌丛内蓝藻、单细胞和球形种类的物种数显著高于灌丛外;蓝藻和丝状藻类的优势度由灌丛内至灌丛外显著升高（P＜0.01）,而绿藻、单细胞和球形种类则相反。在两种灌丛内外,藻类不同类群优势度的变化主要由一些关键物种引起,藻类在这两种灌丛中的不同分布特征可能是由于调节机制不同所致。     

2002年3月20日沙尘暴天气的影响系统、起沙和输送的数值模拟

近年来,东亚地区严重沙尘暴的频发趋势,使沙尘暴成为当今社会广泛关注的重大生态和环境问题。本文利用一个以较高精度的地理信息数据为基础、具有清晰风蚀物理学概念的沙尘暴数值模式集成系统,对2002年3月19～22日主要沙尘暴事件的气象背景条件、起沙源、起沙率以及沙尘输送进行了模拟和较为细致的数值分析,并将结果与常规气象观测和卫星资料进行了对比。结果表明该模式对气象背景、沙尘源和沙尘输送的空间分布和时间演变有较好的模拟能力;起沙区域主要是蒙古国的巴彦洪戈尔省南部、南戈壁、东戈壁省,我国内蒙古阿拉善盟地区、锡林郭勒盟地区、甘肃北部和青海北部;起尘量最大的中心在内蒙古阿拉善盟地区的巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠,平均达15mgm-2s-1;沙尘输送主要发生在对流层低层,在垂直运动较强的地方可以向上输送到500hPa。     

未来气候变化对特有物种沙生柽柳分布格局的影响及其保护启示

为预测未来气候变化对我国特有珍稀植物沙生柽柳（Tamarix taklamakanensis）潜在适宜分布的影响,选用过去气候（1961—1990年）、2050年气候、2070年气候3种情景,利用Maxent模型模拟沙生柽柳潜在分布的动态变化。结果表明：（1）沙生柽柳的适宜潜在分布区主要集中在我国塔里木盆地、吐鲁番盆地、库姆塔格沙漠、内蒙古阿拉善荒漠的西北部,最适宜的潜在分布区位于塔里木盆地腹地及盆地东部的库木塔格沙漠地区;（2）与过去潜在分布范围相比,未来2050年和2070年气候背景下,沙生柽柳的最适宜潜在分布范围均有萎缩趋势;（3）影响沙生柽柳潜在地理分布的主要气候因子为最干季降水量、年降水量、年平均气温、最暖季降水量。     

灌丛化对贺兰山西坡草场土壤异质性的影响

以贺兰山西坡哈拉乌北沟为例,研究了干旱区灌丛化草场的土壤水分、养分空间分布特征.结果表明:灌丛化显著促进了干旱区草场的土壤养分富集,提高了小尺度的土壤异质性.地统计学分析也表明:0-20 cm的土壤水分、总氮、有机质和pH的空间自相关距离均大于灌丛的平均冠幅(30±12.3)cm,但远小于对照草场相应土壤理化性质的空间分布范围,揭示出灌丛化样地土壤理化性质的分布可能伴随着灌丛尺度上的生物作用过程.     

滴灌定额对棉花株型、产量及纤维品质的影响

在膜下滴灌条件下,以新陆早45号为试验材料,设5个滴灌定额处理（W₁：600 m³·hm^-2,W₂：540 m³·hm^-2;W₃：480 m³·hm^-2,W₄：420 m³·hm^-2,W₅：360 m³·hm^-2）,研究棉花农艺性状、成铃模式、产量及纤维品质对滴灌定额的响应。结果表明：随滴灌定额的减少,棉花株高表现为W₂>W₁>W₃>W₄>W₅,果枝台数和蕾花铃总数（8月10日）均以W₁处理最大,分别为9台和13.8个,W₅处理最小,分别为8.75台和10.2个,其中W₁与W₂处理上、中、下部铃数及铃重均无显著差异。棉花籽棉和皮棉产量均以W₁处理最高,达到6 431 kg·hm^-2和2 520 kg·hm^-2,但与W₂处理间均无显著差异。棉纤维长度、整齐度、断裂比在W₁和W₂处理间无显著差异,W₃、W₄、W₅处理棉纤维长度、整齐度较W₁处理分别低0.4、1.1、1.6 mm和0.5%、0.7%、0.9%。因此,控制滴灌定额在540 m³·hm^-2,可在不显著降低棉花产量和纤维品质的前提下,提高水资源利用效率。     

作物估产的遥感—数值模拟方法

本文在分析遥感估产、数值模拟估产方法的基础上 ,提出了作物估产的新思路—即利用遥感与农业气象数值模拟技术相结合的办法来进行作物估产研究 ,供同行们商讨。     

边界层参数化方案对一次西北地区沙尘天气过程影响的数值模拟研究

使用耦合化学模块的高分辨率中尺度数值模式WRF-Chem3.4,结合近地层观测资料评估YSU、MYJ、QNSE、MYNN2.5和BouLac共5种边界层参数化方案对2007年3月27日西北地区一次沙尘天气过程模拟效果的影响,结果显示5种边界层参数化方案均可模拟出此次沙尘天气的发展演变过程,其中YSU和BouLac方案模...     

株型对冬小麦冠层叶面积指数与植被指数关系的影响研究

利用PROSAIL模型和地面实测数据分别探讨了冠层株型特征对建立VIs-LAI拟合模型的影响,并基于Beer定律分析了消光系数KVI随株型的变化特征,其中共考虑了3种株型品种(披散型、中间型、紧凑型),VIs则选用了增强型植被指数(EVI)、归一化植被指数(NDVI)以及比值植被指数(RVI)。结果表明,不同VIs与LAI间的相关性程度会受到株型特征的影响,而同一株型内部VIs与LAI的相关性较混合株型好。不同植被指数比较,EVI-LAI相关关系受株型的影响较大,划分株型后其复相关系数R2可提高30%以上;而NDVI-LAI相关关系受株型的影响较小,并且这种影响仅在LAI<3时略有表现,可能与NDVI在较高LAI时的饱和有关;RVI-LAI相关关系对株型变化的反映则稍强于NDVI,且当株型趋于紧凑型时,其拟合模型有从指数型向直线型转化的趋势。此外消光系数KVI会随株型趋于紧凑而降低,3种植被指数的消光系数符合:KNDVI>KEVI>KRVI。     

干旱胁迫对不同株型玉米光合特性及产量性状的影响

在大田干旱胁迫条件下,对3种株型玉米品种即平展型豫玉22号、中间型沈单16号和紧凑型先玉335的形态、光合特性和产量要素进行了分析研究.研究结果表明:(1)干旱胁迫导致3个不同株型玉米叶片叶绿素含量显著降低,先玉335的叶绿素含量受干旱胁迫的影响最小,豫玉22号影响最大.(2)3个品种的Pn、Tr、Gs、Ci随干旱胁迫...     

河西绿洲对祁连山区环境影响的数值模拟

利用中尺度模式MM5V3.7,设计了河西绿洲对祁连山区环境影响的控制试验和河西绿洲退化为沙漠稀疏植被的敏感性试验,数值模拟结果表明:河西绿洲的退化对祁连山区环境有较大的影响,绿洲退化之后激发出一个局地热力环流,使得祁连山区的谷风增大,气温升高,湿度减小,这种热力作用可以到达高空550hPa左右;绿洲的退化对局地环境也会产生较大的影响,如局地气温升高,湿度减小,感热通量增大,潜热通量减小。     

西北旱塬区不同株型玉米增密对产量的影响

为了探明增密对西北黄土旱塬区玉米产量的影响,于2011-2014年在农业部西北旱作区作物营养与施肥科学观测实验站进行田间试验,选取不同株型(紧凑型、平展型)玉米品种5个,每个品种设4个密度梯度,分析了不同株型玉米产量、干物质、根冠比、灌浆速率等指标。结果表明:不同株型玉米品种,随着密度增加田间耗水量差异不显著;紧凑型玉米品种产量大于平展型,在同等栽培条件下,平展型最佳播种密度为7.07万株·hm~(-2),紧凑型较之增加0.91万株·hm~(-2),产量增加2 085.9 kg·hm~(-2);密度增加单株干物质和根冠比均呈减小趋势,两种株型玉米品种规律一致,在灌浆和成熟期,紧凑型玉米品种7.5、9.0万株·hm~(-2)根冠比基本一致,平展型玉米品种密度为6.0万株·hm~(-2)干物质量最高(32 310 kg·hm~(-2)),紧凑型在7.5万株·hm~(-2)时为29 226 kg·hm~(-2),干物质积累量平展型大于紧凑型;灌浆速率参数平展型较紧凑型玉米品种最大灌浆速率高0.18 g·d-1,平均灌浆速率高0.03 g·d-1,灌浆持续期相差不大;低密度较高密度灌浆速率快0.01 g·d-1,但灌浆持续期延长5~15 d。西北旱塬区选择紧凑型较平展型玉米品种播种密度增加9 000株·hm~(-2),有利于优化群体结构,增加玉米产量。     

内蒙古高原小叶锦鸡儿灌丛沙堆对气流结构与风蚀的影响

小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)灌丛沙堆是内蒙古高原东南部农牧交错区的主要风沙堆积类型。通过对该区典型灌丛沙堆周围风沙气流的野外观测,结果表明,气流方向与强度和输沙率,随沙堆不同位置而发生变化。绕过沙堆两侧的气流和越过沙堆上部的气流在背风侧汇集,并在同等沙堆高度的范围内和1.5倍沙堆高度的水平范围内出现涡流。从灌丛沙堆迎风坡脚经南北两侧至背风坡脚以及背风侧5倍沙堆高度的水平距离间,风速依次出现逐渐增大—最大—逐渐减小—最小—回増至旷野风速的变化过程。在不同风向条件下,灌丛沙堆背风侧气流的风速廓线,并不完全遵循对数变化规律,沙堆南侧气流在0.3~0.6 m高度处出现变异。另外,沙堆周围输沙率在迎风侧和南北两侧与风速变化基本一致,但在背风侧因气流方向紊乱而出现变异。输沙率随高度增加,在沙堆迎风侧至两侧各部位呈有规律递减,但在背风侧无规律。     

土壤微生物膜对沙生植物幼苗光合和荧光特性的影响

为揭示土壤微生物膜对沙生植物幼苗光合和荧光特性的影响,以沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）和沙打旺（Astragalus laxmannii）幼苗为研究对象,设置不同菌剂施用方式（喷施、混施）和施用量（0、1、3、5、7 g·kg-1和10g·kg-1）开展盆栽试验,比较分析土壤微生物膜形成后植物气体交换和叶绿素荧光特征。结果表明：（1）当菌剂施用量>3 g·kg-1时,固结层硬度、厚度和土壤脲酶、蔗糖酶活性均显著高于对照组（P<0.05）。（2）在3～7 g·kg-1菌剂处理组沙打旺净光合速率显著高于对照组（P<0.05）,且蒸腾速率（Tr）、净光合速率（Pn）和胞间CO2浓度（Ci）均显著高于沙冬青（P<0.05）。（3）当菌剂施用量>5 g·kg-1时沙打旺最大光化学效率（Fv/Fm）显著高于对照组（P<0.05）。除3 g·kg-1处理组之外,沙冬青Fv/Fm和光化学猝灭系数（QP）均高于沙打旺。（4）土壤特性、光合气体交换和叶绿素荧光三者为部分中介模型,土壤特性的改变能直接影响沙冬青和沙打旺叶绿素荧光特性。土壤微生...