吉兰泰盐湖防护体系的防风阻沙效应

[目的] 定量描述防护体系防风阻沙能力及地表蚀积变化,揭示盐湖防护体系的防风阻沙作用规律,为吉兰泰盐湖防护体系防护效果评估提供数据支撑,为中国西北风沙区及荒漠盐湖沙害治理提供理论依据。[方法] 选择吉兰泰盐湖防护体系为研究对象,通过野外原位监测,对3,10月两场典型强风沙尘天气下不同下垫面0—30 cm高度内输沙以及逐月地表蚀积情况进行观测。[结果] ①2 m高度处风速由流动沙垄到盐湖湖心表现为衰减—急剧衰减—恢复阶段,到盐湖湖心时风速恢复至旷野风速。从白刺灌丛至盐碱滩地风速均较流动沙垄降低了70%～90%。②从白刺灌丛至盐湖湖心输沙量呈现为急剧降低—降低—缓慢增加的状态,整体较流动沙垄降低了83.89%～94.90%。③防护体系对两种主害风的防风阻沙效果明显,其风速及输沙量分别较流动沙垄降低了98.71%,91.79%,且西北风向下的防风阻沙效果优于西南风向。④6—9月白刺灌丛至盐湖湖心地表呈现为风积状态,且净蚀积强度较流动沙垄最高可降低157.04%。[结论] 虽然受季节和风向影响,但防护体系防风阻沙效果仍保持较好状态,它对风沙流的阻滞作用使地表由风蚀转为堆积,并使风速及输沙量均降低了90%以上,从而有效避免盐湖湖面积沙。     

吉兰泰盐湖中心盐爪爪灌丛沙堆形态及其沉积特征

为了探究盐湖区盐爪爪灌丛沙堆形态特征和沉积特征,以阿拉善盟吉兰泰盐湖中心盐爪爪灌丛沙堆为研究对象,通过野外调查和室内分析研究了非围封区、围封区灌丛沙堆形态特征和表层沉积物粒度特征。结果表明:(1)研究区盐爪爪灌丛沙堆均处于初级发育阶段,非围封区盐爪爪灌丛沙堆密度远大于围封区。根据独立样本T检验分析,研究区盐爪爪灌丛沙堆高度(H_d)、体积(V)、底面积(A_d)、长轴与短轴之比(L/W)均无显著差异。(2)研究区表层颗粒主要以细砂和极细砂为主,但围封区粒度集中度大于非围封区,同时灌丛沙堆沉积物土壤粒度由迎风坡向背风坡趋于细化,从坡脚到坡顶沙粒趋于细化。(3)沉积物粒度由坡底到坡顶、迎风坡到背风坡平均粒度逐渐减小。灌丛沙堆分选性较差,沉积物粒度主要以细组分为主,沉积物颗粒分布较为集中。因此,研究结果有助于定量分析盐爪爪的固沙阻沙能力,为吉兰泰盐湖区生态系统保护与恢复提供了数据资料。     

额济纳盆地戈壁沉积物粒度特征分析

通过野外实地调查取样与室内粒度测试,分析额济纳盆地戈壁地表及下层沉积物的粒度组成、平均粒径、分选系数、偏度、峰度等粒度参数特征。结果表明：1）除冲积一洪积扇上部外,戈壁表层沉积物粒度组成以石块为主,而下层粒度组成则以砂粒为主,颗粒平均粒径表层多数较粗,以石、砾为主,下层沉积物平均粒径较表层具明显的细化趋势,从低山残丘至洪积扇下部,平均粒径由粗变细;2）戈壁不同层次沉积物颗粒的分选性较差或差,仅在低山残丘与湖泊边岸浅滩分选属于中等;3）表层沉积物偏度以正偏、极正偏占主导,占总数的76．93％,而下层颗粒物的偏度以负偏、极负偏为主,占总体的84．62％;4）表层沉积物粒度频率曲线以尖窄、很尖窄为主,占69．23％,其次为中等,占15．38％,而下层则以宽平、很宽平和中等为主,三者共占76．93％;5）戈壁沉积物的粒度特征整体上表现为粒径较粗、分选较差、正偏态、峰态尖窄的特点,综合反映了颗粒的沉积环境、地貌特征、侵蚀与堆积方式。研究结果可为戈壁类型划分提供参考。     

和田地区绿洲外围防护林体系的防风阻沙效益

通过对2010年和2011年和田地区策勒县、皮山县、和田县吉亚乡3个绿洲外围靠近沙漠边缘的防护林防风阻沙效益进行野外实地调查及对防护林内小气象站和配套积沙仪定点观测数据分析,发现和田地区绿洲外围防护林体系树种较单一,由于垦荒天然防护林面积在日益缩小,导致新的幼小新疆杨防护林防风阻沙效果不是很理想;在相同的水分灌溉条件下,沙拐枣防护林生长较新疆杨、梭梭、柽柳防护林成活率高,并且生长迅速,需水量少,且疏透度较小,防风阻沙效果更为理想。为有效提高和田地区绿洲外围防护林防护效益,应合理垦荒保护好绿洲-沙漠过渡带的天然植被,从流沙前沿至绿洲内部合理设计天然草灌带-人工防护林带-农田小方格防护网,防护林树种的选择不仅需考虑其耐水性、疏透度,还应适当考虑防护林经济效益。通过对和田县吉亚乡防护林示范区BSNE积沙仪不同高度水平输沙量、输沙率及其粒度样分析,表明从流沙前沿进入防护林内不同高度的输沙量都有很大程度的降低,并且风蚀沙粒平均粒径变细,随高度增加输沙沙粒分选性变差,峰态变窄,引起新开垦农田地表风蚀沙粒主要为极细沙。     

库布齐沙漠南缘光伏电站内表层沉积物粒度特征

以库布齐沙漠南缘光伏电站表土为研究对象,利用激光衍射技术分析研究了地表0~5 cm层沉积物粒度特征,探讨光伏电站对风蚀颗粒粒度的影响。结果表明:光伏电站内沉积物以细砂、中砂为主。光伏电板的阻滞作用使得板下极细砂、细砂含量升高,中砂含量降低。与裸沙丘相比板下与板间分选性变好,板下颗粒细化,板间颗粒粗化,峰态偏离正态,向负偏发展,颗粒频率分布曲线变宽,累积频率曲线依次变陡。光伏电站内迎风方向(东南向西北方向)电板区域沉积物含量波动显著,频率较高,平均粒径较背风方向小,迎主害风方向颗粒出现粗化趋势。背风方向(西南向东北方向)沉积物含量波动频率明显下降,平均粒径较迎风方向大,背风方向颗粒出现细化趋势。北向南方向电板区域沉积物粒径逐渐增大,颗粒出现细化趋势,由光伏电站外缘延至光伏电站内部极细砂、细砂颗粒堆积程度逐渐增大。光伏电站迎风方向沉积物粗粒化现象尤为严重,需要在光伏电站周围、主要在迎风方向建设防护措施,来降低电站内颗粒粗粒化现象以及板间堆积现象的发生程度。     

黔西南喀斯特洞穴沉积物粒度特征分析

通过采集贵州北盘江峡谷石漠化研究区内唐家大洞地下洞穴沉积物土壤和基岩样品,利用MASTERSIZER 2000激光粒度分析仪对土壤样品进行测定,按照乌顿-温德氏粒级标准,利用Folk-Ward公式计算出平均粒径、标准偏差、偏度和峰度等土壤粒径参数,对5个基岩样品进行浸泡溶蚀试验,计算出溶蚀率(R)及溶蚀速率(R_v)。结果表明,北盘江喀斯特地表侵蚀及溶蚀较严重,洞穴向地层裂隙方向以纵向发育为主;洞穴地下河道沉积物分选性较差,土壤样品粒径以黏粒、粉砂、细砂3个粒级为主;洞穴沉积物粒径变化范围不大且分选性较差,沉积物粒径相对较细且分布特征基本一致;根据沉积物表层HJ-01与下层HJ-02至HJ-05粒径分布特征,沉积过程中可能存在降雨量大小两种情况且二者相互交替具有循环性,主要受水文环境与碳酸盐岩溶蚀程度影响。     

敦煌沙漠绿洲过渡带地表沉积物粒度特征及沉积环境

[目的]探究敦煌沙漠绿洲过渡带地表沉积物粒度特征及沉积环境,为敦煌沙漠绿洲过渡带的生态恢复以及有效控制风沙灾害提供必要的理论依据。[方法]运用对角线法对敦煌沙漠绿洲过渡带地表沉积物进行采样,采用矩值法计算粒度参数,分析其粒度空间分布特征以及沉积环境。[结果](1)研究区地表沉积物粒级极粗砂和极细砂含量较少,沙漠和绿洲分别以粗砂和细砂为主,过渡带以中砂为主,沉积物粒径自沙漠到绿洲呈现明显减小的趋势;(2)3条样带的分选性都较好,相比而言,沙漠的分选性最好,过渡带次之,绿洲最差;(3)偏态除绿洲属于正偏外,沙漠和过渡带都属于近对称分布,频率曲线峰型都是平顶峰,说明不同沉积物粒级对风力作用响应的差异性。[结论]敦煌绿洲的沙以风成环境为主,鸣沙山主要为河湖沙或河流冲积沙,过渡带混合有风成沙和河湖或河流冲积沙。     

新疆艾勒逊乌拉沙漠沙丘表层沉积物粒径及分形特征

[目的]对新疆艾勒逊乌拉沙漠表层沉积物粒度特征进行研究,旨在了解其地表沉积物粒度特征及影响沉积物粒度分布的因素。[方法]对沙漠及沙丘表层沉积物粒度进行粒级划分,并对粒度参数、分形维数分析。[结果](1)研究区表层沉积物平均粒径为284.63μm,中砂为主,占48.93%;偏度为-0.18,呈负偏,距沙源近,搬运介质动力强;分选系数为1.10,分选性极好;峰度值为1.01,属常峰态,沉积物颗粒分布较均匀。(2)流动性沙丘和半固定沙丘表层沉积物偏度值分别为-0.13和-0.08,分别呈负偏、中等,两类沙丘粗砂砾较多;分选系数分别为1.66和1.76,均呈中等,沉积物粒度分布较均匀;峰度值分别为1.10和1.12,为常峰态和较窄峰,说明沙丘的粗颗粒沉积物在沙漠中相对集中。(3)流动性沙丘和半固定沙丘从迎风坡底到背风坡底表层沉积物的粒度平均粒径值依次分别为289.58,310.44,290.92,277.64,275.36μm和310.34,306.68,337.78,290.36,277.68μm,两类沙丘粗颗粒沉积物均集中在迎风坡。半固定沙丘迎风坡粗颗粒沉积物含量高于流动性沙丘迎风坡粗颗粒...     

额济纳盆地戈壁纵剖面沉积物粒度参数分析

以额济纳荒漠戈壁为研究对象,通过野外实地调查与室内实验相结合的方法,采用平均粒径、分选系数、偏度、峰度等粒度参数对戈壁纵剖面沉积物粒度特征进行了分析。研究表明:在纵剖面,除冲积扇上部外,其余采样点均沿垂直方向从上至下沉积物粒度组成由石块变为砂粒;除冲积扇上部外,颗粒平均粒径沿垂直方向呈细化趋势,平均粒径由粗变细;戈壁不同剖面层沉积物颗粒分选系数整体呈分选差或较差,仅东居延海岸边浅滩和东居延海湖岸分选较好或中等;偏度除冲积扇上部呈负偏、极负偏外,其他各点偏度沿垂直方向由上至下趋于近对称、正偏分布;在冲积扇上部和中部,峰态以宽平为主,在冲积扇下部到东居沿海湖岸沉积物沿垂直方向由下至上峰态由宽平、很宽平变成尖窄分布。总之,戈壁纵剖面沉积物的粒度特征整体呈平均粒径由粗变细,分选差或较差,偏度呈近对称、正偏分布,峰态宽平的特点,反映了不同层次颗粒的沉积环境、地貌特征、侵蚀与堆积方式,可为戈壁类型划分提供依据。     

柴达木盆地西南缘沙丘沉积物粒度特征及其沉积环境

[目的] 研究柴达木盆地西南缘沙丘沉积物粒度特征及其沉积环境,为格(尔木)库(尔勒)铁路防沙和安全运行提供基础数据支撑。[方法] 通过粒度分析方法对柴达木盆地西南缘沙丘区沙丘沉积物的粒度特征及沉积环境进行分析。[结果] 柴达木盆地柴西南沙区沙丘表层沉积物以细沙为主,中沙次之,平均粒径-0.14~3.49Φ,平均值为2.02Φ;分选系数为0.32～1.59,平均值为0.69,以分选较好和好的沙粒为主;偏度主要为近对称分布;峰度以中等峰态占优。自然频率分布曲线呈单峰和双峰分布模式,累积频率曲线图式为一段式、二段式、三段式。平均粒径与分选系数呈线性相关关系,即随平均粒径变细,分选逐渐变好。当峰度＜0.9时,平均粒径与峰度呈负相关;当峰度＞0.9时呈正相关。[结论] 柴达木盆地西南沙区西北部为风成环境,以风成沙为主;而东南部以湖相和河流冲—洪积环境为主,沙物质受到风力和流水的交互作用。     

策勒绿洲-沙漠过渡带不同沙丘的沉积物粒度特征及沉积环境

[目的]通过对策勒绿洲—沙漠过渡带不同沙丘类型下风沙沉积物粒度、磁化率分布特征及环境敏感粒级组分进行分析,探讨不同沙丘类型下风沙沉积物相关参数及分布规律。[方法]基于绿洲—沙漠过渡带4种沙丘各部位粒度数据及磁化率数据,采用数理统计方法进行相关性分析。[结果]4种沙丘在不同地貌部位表层的沙物质粒级含量有所差别,回涡、灌丛、新月形及风影沙丘表面沙物质主要由极粗粉砂、极细砂、细砂组成,百分含量总和由小到大依次为96.71%,97.54%,98.48%,98.65%。4种不同沙丘表面沙物质分选性均为分选中度好。不同沙丘的峰态平均值介于0.93～1.02,属于中等峰态,从总体上分析4种沙丘的峰态值从迎风坡底到顶部逐渐增大,顶部到背风坡底部逐渐减小。新月形沙丘偏度值最小,偏度值介于-0.03～0.01,主要表现为对称,风影、回涡及灌丛沙丘偏度值介于-0.04～0.44,为对称和正偏。风影、灌丛及新月形沙丘表面沙物质平均粒径与偏度值呈极显著正相关(p<0.01),表明沙粒平均粒径愈粗愈趋向正偏。风影、回涡及新月形沙丘表面沙物质偏度与峰态呈极显著正相关(p<0.01),沙物质分选性愈差,就...     

吉兰泰盐湖防风固沙林体系土壤理化性状特征

以吉兰泰盐湖防风固沙林体系为对象,通过测定不同部位土壤理化性状,评估该防风固沙林体系防沙治沙效益,并可为干旱区植被恢复提供理论依据。结果表明:(1)吉兰泰盐湖防风固沙林带营建35年后,在林带拦截风蚀物质和植被改良共同作用下,原有流沙质地发生了明显改变。与流动沙垄相比,防护林带土壤细砂及粉粒含量显著增加,其增幅分别为30.55%,500.00%,粗砂含量与流动沙垄相比减少27.00%。(2)防护林带内土壤有机质、速效氮及全氮含量最高,分别是流动沙垄的252%,665%,1 466%;全磷各样地差异不明显,盐湖湖心土壤速效磷和速效钾含量最高,分别为流动沙垄的276%和202%;过渡带白刺灌丛样地土壤全钾含量最高,为流动沙垄的153%。总体上各养分含量与中砂、细砂、极细砂和粉粒呈现显著正相关关系。(3)土壤有机质、全氮和钾素能够综合反映防护林体系土壤质量改良效果,且防护林带土壤综合养分最高。在历经35年发展后,防护林带土壤速效氮、全氮和有机质含量分别增加204.20%,90.63%,94.11%,说明防风固沙林体系对土壤具有明显的改良作用。研究成果可为评价吉兰泰盐湖防风固沙林体系防护效益提供数据支撑。     

沙柳沙障对沙丘沙粒度组成与特征的影响

为揭示沙柳沙障对沙丘沙粒度组成与特征的影响,以库布齐沙漠流动沙丘为对照,以设障2a、7 a沙丘为研究对象,通过野外取样与室内激光粒度仪测试相结合的方法,研究流动沙丘与设障沙丘不同部位表层(0 ～5 cm)与下层(5 ～ 10cm)粒度特征的变化规律.结果表明:1)库布齐沙漠沙以细沙和中沙为主,3类沙丘各层次间的黏粒体积分数无差异,其他粒径体积分数均表现为流沙与设障2 a沙丘差异不显著,均与设障7 a沙丘差异显著.2)3类沙丘各层次的粒度参数差异性变化一致,平均粒径Mz和偏度SK表现为设障7a沙丘＞流动沙丘＞设障2a沙丘,分选系数σ和峰态Kg则为设障7a沙丘＞设障2a沙丘＞流动沙丘;3类沙丘各层次的分选性随设障年限延长而变差,偏度由近对称变为呈正偏分布,峰态Kg值逐渐增大.3)3类沙丘各粒度参数在不同部位的变化不尽一致.除设障2a沙丘外,流动沙丘、设障7a沙丘表层各部位的Mz差异显著,下层则相反;3类沙丘表层与下层各部位的σ和SK差异显著;除设障7a沙丘外,各部位的Kg差异明显;随设障年限的增加,粒径变细,分选系数逐渐变差,偏度和峰态增大.     

不同植物灌丛沙丘表面沉积物粒度变化及其固沙能力

研究沙区不同类型植物灌丛沙丘地表沉积物环境敏感粒度组分体积百分含量变化及其影响因素有助于精确描述地表风沙运动过程,为快速比较不同植物种固沙能力和沙区植被恢复提供参考。采用激光衍射法对乌兰布和沙漠内部5种荒漠植物灌丛沙丘地表沉积物粒度差异进行测定,以粒级-标准偏差法对风沙环境敏感组分进行提取,根据敏感组分体积百分含量变化对植物固沙能力进行评价,并以多元线性回归方法拟合了敏感组分体积百分含量对植株形态指标变化的响应。结果表明:沙鞭、沙蓬、芦苇样地表层沙物质分布同裸沙丘均为单峰型,白刺和油蒿为双峰型。植被分布区沙丘表层沉积物中沙、细沙减少,极细沙和粉粒增加,沉积物颗粒分选性变差,频率曲线趋于正偏,峰度值降低。整体而言,颗粒组成由细到粗依次为:白刺油蒿芦苇沙蓬沙鞭裸沙丘。乌兰布和沙漠地表沉积物存在1.45~76和76~456μm 2个环境敏感粒度组分,中值分别为57.3和193.6μm,分别命名为细组分和粗组分,细组分对应风沙流中的悬移质,粗组分为跃移质。环境敏感组分在各植物覆盖下差异显著,细组分体积百分含量变化为:白刺油蒿沙蓬芦苇沙鞭裸沙丘,粗组分体积百分含量变化相反,植株对风动力的阻滞能力相应降低。多元线性回归显示,细组分体积百分含量与株高、冠幅、分枝数呈正相关关系,与疏透度呈负相关关系,表层沉积物中细组分体积百分含量越高的植物灌丛,影响其体积百分含量多少的因素越复杂。     

流动沙丘不同部位风蚀积沙特征研究

[目的]探究和利用流动沙丘各部位的风蚀积沙规律,为提升固沙技术措施提供依据。[方法]在典型新月型沙丘上设置3台光电子式积雪深度测定仪观测流动沙丘不同部位的风蚀和积沙规律。[结果]在特定风速下落沙坡随着起沙风速变化其积沙深度由1cm逐渐增加到12cm,并在起沙风速下降时形成一个强烈的积沙过程;迎风坡在起沙风速时处于最大的风蚀状态,并随风速变化形成一个由强风蚀到弱风蚀的转变过程;沙丘顶部在临近起沙风速时处于风蚀过程,并随起沙风速的逐渐增加又处于积沙过程。此外,流动沙丘迎风坡在12月至翌年5月间净风蚀深度月均值约为29.85cm;落沙坡在12月至翌6月间积沙深度月均值净增加139.5cm;而沙丘顶部在3—11月为风蚀发生期,平均风蚀深度变化值为27.3cm,12月至翌年3月为积沙发生期,平均积沙深度变化值为29.47cm。[结论]风速对流动沙丘不同部位风蚀积沙特征变化具有重要影响,而且不同部位风蚀积沙程度存在明显差异。     

基于土壤粒度和大风日数的风蚀风险预报

为寻求一种较为简便、广泛适用的土壤潜在风蚀风险评价方法体系,选取内蒙古中西部的吉兰太戈壁、乌兰布和半固定沙地、毛乌素沙地、武川农田和希拉穆仁草原5种典型风蚀试验区,基于数字图像技术,获取地表不可蚀颗粒含量,结合地区大风日数资料,建立土壤潜在风蚀风险指数方程,并进行实地验证。结果表明:吉兰太戈壁、灌丛地表已经处于粗化过程后期,抗风蚀能力较强,平均抗风蚀指数分别为91.40%和81.40%。由于灌丛群落的存在,乌兰布和沙漠半固定沙地土壤颗粒空间分布差异明显,导致土壤抗风蚀能力呈现不同程度的差异。毛乌素沙地风成沙物质颗粒较细,抗风蚀指数仅为13.40%,极易起沙。应用土壤潜在风蚀风险方程实地表征所得结果与实际情况吻合,与人类活动关系最为密切的农田、草原土壤潜在风蚀风险最高。研究结果可实现科学、有效地预测地表潜在风蚀风险,为干旱、半干旱地区风蚀荒漠化监测提供理论依据和技术支撑。     

乌兰布和沙漠沿黄河区域下垫面特征及风沙活动观测

为明确乌兰布和沙漠沿黄河区域下垫面特征与风沙活动特点,该文对该地区的沙丘形态、粒度特征、风速、输沙率与风沙流结构及其相互关系进行了野外调查与室内分析。结果表明:研究区横向沙丘平均宽-高比约为12.75。沙丘表面平均粒径与分选系数呈现出由丘间地至落沙坡逐渐减小的趋势,偏度则呈现出增大趋势。沙丘各部位粒度累计分布曲线均为正偏、单峰态分布。在净风与起沙风环境下,仅丘间地与沙丘顶部风速廓线呈对数形式分布;迎风坡坡脚处风速廓线多呈幂函数分布;落沙坡与背风坡坡脚处风速廓线分布形式不统一。无论在高风能环境下还是低风能环境下,从丘间地至背风坡坡脚,沙丘断面近地表风速呈减小(至迎风坡坡脚),增大(迎风坡坡脚至丘顶),再减小(丘顶至落沙坡),再增大(落沙坡至背风坡坡脚)趋势。沙丘顶部是风沙活动最为强烈的部位,沙丘各部位90%以上的输沙量集中到10cm高度以下;沙丘各部位的风沙流结构均服从三次函数分布。最后,该文针对该区域下垫面与风沙活动的特点和危害,提出相应的防治对策,以期对该区域风沙危害的防治提供参考。     

风沙区不同种植制度下的土壤风蚀效果研究

为探究不同种植制度对风沙区喷灌圈耕地土壤风蚀效果的影响,以马铃薯-冬闲-玉米轮作(PT)、玉米-冬闲-玉米连作(SF)、马铃薯-燕麦-玉米轮作(WF)三种种植制度的喷灌圈耕地为研究对象,并以周边固定沙地(CK)为对照,春耕前采集表层0～5 cm土壤,用筛分法测定土壤的机械组成,分析土壤粒度参数及颗粒分形维数.结果 表明...