土壤凝结剂沙障防风固沙实验研究

 在7m/s、15m/s和20m/s的实验风速下,对不同浓度土壤凝结剂处理的沙障模型进行风洞吹蚀实验。实验结果表明:抗风蚀强度以40%浓度处理最强,20%最弱,但30%浓度防风蚀效果较为实用。在乌兰布和沙漠东北缘绿洲边缘的流动沙丘,采用较为适用的30%浓度的土壤凝结剂进行1m×1m,1.5m×1.5m,2m×2m等3种不同规格沙障喷洒实验,通过对风速、粗糙度、风沙流结构特征值,以及沙障的蚀积状况进行调查,其结果表明,各种规格的沙障中,1m×1m的沙障性能最好,1.5m×15m次之,2m×2m最差。沙丘不同部位沙障的抗蚀力不同,迎风坡受损程度和风蚀率最高。     

我国沙障固沙技术研究进展及展望

利用文献荟萃法,对我国沙障的类型及其固沙技术进行了研究。目前,沙障固沙技术的理论尚有待完善,沙障的规格、材料选取没有相应的规范,沙障固沙体系布局不合理,沙障对沙地生态系统的影响研究不充分,重大工程中的沙障效益评价困难。随着科学技术的不断进步和材料科学的发展,我国沙障治沙技术研究趋势为:(1)重大工程沙障效益评价指标体系研究;(2)在现有沙障设施内,开展沙障—沙生植物—微生物相互作用的研究;(3)防风固沙体系模式的优化研究。     

污泥沙障对荒漠区土壤含水量的影响

选取民勤县勤锋农场流动沙区作为试验地,以城市生活脱水污泥作为沙区或荒漠区土壤水分补充的基质和材料,制成不同的污泥沙障(上覆污泥、下覆污泥、污泥方格)铺于流动沙丘迎风面,以自然状态的流动沙丘为对照,撒播黄蒿并经过一年生长后,比较各处理土壤含水量的大小,结果表明:所有污泥沙障处理多余的水分均下渗至沙区0～60 cm的土层中...     

塑料方格沙障的固沙原理及其推广应用前景

塑料方格沙障以高密度的聚乙烯(HDPE)为主要原料人工合成,透风系数为30%～45%,固沙机制同麦草、粘土沙障不同,具有防风固沙作用效果好,操作技术简单,使用期限长,运输方便等优点,但同时存在投入相对较高,容易沙埋、掏蚀,使推广大受限制。研究认为适宜在干旱地区退化植被的恢复重建中推广应用,与退化植被共同作用下,在实现防风固沙目标的同时避免或减轻了沙障固定桩和迎风网下的掏蚀,能促进退化植被的恢复。     

PLA沙障对土壤硬度的影响

 为了解新材料聚酯纤维(PLA)沙障对沙丘土壤硬度的影响,通过测定铺设PLA沙障沙丘表层的土壤硬度,并以铺设麦草沙障沙丘及裸沙丘为对照,对比研究各种规格、迎风坡、坡顶及背风坡土壤硬度的差异。结果表明:铺设PLA沙障沙丘表层土壤硬度显著高于麦草沙障沙丘(P<0.001),且2者土壤硬度均显著高于未铺设沙障的裸沙丘(P<0.001);2 m×2 m和1 m×1 m PLA沙障土壤硬度比较接近,均显著小于3 m×3m规格的(P<0.01),而麦草沙障3种规格的土壤硬度差异较小;2种沙障所在沙丘不同部位土壤硬度变化趋势相似,均是迎风坡的最大,坡顶次之,背风坡的最小;PLA沙障及麦草沙障单个障格内的土壤硬度分布都是不均匀的,并且二者的土壤硬度分布规律存在差异。     

埋嵌式塑料网带状沙障的固沙效应及其应用前景

土地沙化是我国当前最为严重的生态问题,沙障作为防沙治沙的主要措施之一,在我国干旱沙区发挥了重要作用。在流动沙丘上布设埋嵌式塑料网带状沙障,能阻截近地面风沙流和增加植被覆盖度,具有良好的固沙效益。和黏土沙障、麦草方格沙障、塑料网方格沙障相比,埋嵌式塑料网带状沙障具有材料运输方便、操作技术简单、投入成本低、防护时效长、便于机械化操作、省时省力等优点,推广应用前景广阔。     

聚乳酸纤维沙障对表层土壤含水量的影响

在乌兰布和沙漠西南缘选择大小、走向相近的裸沙丘分别铺设聚乳酸纤维( PLA)沙障与麦草沙障,设计规格为1m×1m、2m×2m、3m×3m.从2008年开始连续3年对2种沙障不同规格、不同坡位表层土壤含水量进行测定,同时以未铺设任何沙障的裸沙丘作为对照,比较新型材料PLA沙障与传统沙障麦草沙障对表层土壤含水量的长时间影响.结果表明:1)PLA沙障与麦草沙障以及裸沙丘含水量都随年份的增加而增加,2类沙障含水量增长幅度明显优于裸沙丘;2)就沙障规格而言,长时间保持土壤水分,效果最好的是PLA沙障2m×2m规格:3)在0～10 cm深度,PLA沙障土壤含水量表现为迎风坡＞背风坡＞坡顶,麦草沙障与PLA沙障相反;4)在10～20 cm深度,PLA沙障土壤含水量表现为坡顶＞迎风坡＞背风坡,麦草沙障同样与PLA沙障相反.     

高寒沙区沙障固沙效益与生态功能观测研究

采用样地调查法对共和盆地设置的沙障进行连续3 a风积风蚀以及土壤水分观测.结果表明,粘土沙障取材廉价方便,保水、抗风蚀性能强,是适合高寒沙区的较理想的沙障,同时在沙丘坡度4%～12%之间容易形成水蚀沟,最大水蚀沟密度达到14%,破坏沙障的整体稳定性;麦草方格沙障施工简单,防护期较短,由于高寒沙区麦草资源匮乏,推广使用受到限制;近年来小区试验的尼龙网格沙障风蚀沙埋严重,防护效果并不理想.     

赛绿特Ⅱ号土壤凝结剂防水土流失应用研究

土壤凝结剂是专门用于增加土壤凝结力或增加土壤中颗粒或颗粒团发生位移时的束缚力的产品。试验表明 ,用赛绿特Ⅱ号土壤凝结剂处理过的土壤试块 ,与对照同土质未经处理的土壤试块相比 ,其防风蚀能力是对照的 10倍 ,防水流冲刷能力是对照的 30多倍 ,且承压值、内部凝结力均显著提高 ,防水土流失功效显著     

PLA沙障对沙丘土壤粒径的影响分析

PLA可降解纤维是一种新型的固沙材料,用它灌沙形成的筒状沙袋铺设于沙丘上,可有效改变近地表风沙流结构及地表粗糙度等。PLA沙袋沙障通过对地表风速影响,进而影响沙丘表层土壤粒径的重新分布。本次试验通过对不同铺设规格沙障沙丘0—11 cm深土壤粒径的测定,分析不同铺设规格和坡位等对土壤粒径的影响。结果表明:2 m×2 m铺设规格沙障对土壤粒径影响较大,土壤平均粒径比未铺设沙障沙丘的大16%,1 m×1 m规格影响最小;同种规格沙障在坡顶处土壤粒径变化最大,比未铺设沙障沙丘的大21%,迎风坡、背风坡分别比对照大3.9%,2.4%;土壤深度不同,粒径变化也不同,地表0—1 cm土壤粒径变化最大,比未铺设沙障沙丘的大16%。因此可知,沙障铺设后,使得沙丘表层的土壤粒径增大。     

3种沙障防风固沙效益比较的风洞实验研究

通过风洞实验,研究了土工格室、石方格、不同盖度植被3种不同沙障的防沙机理,分析了各种沙障下的风速廓线、风速流场及风沙流结构特征,比较了3种不同沙障的防沙效果。结果表明:植被具有显著的防风作用,随着盖度的增加其防风作用逐渐增强,同时,风速的变化还与植株的茂密程度有关。对于石方格沙障,由于构成石方格的石块不规则,计算结果与总体变化规律有一定差异。总的来讲,植被沙障的防护效果远较土工格室和石方格沙障为优,对于低风速地区,采用土工格室和石方格沙障治沙是有效的,而对于高风速地区,只能采用植被沙障防护才有良好效果。相比较土工格室和石方格沙障,石方格沙障的防护效率又略优于土工格室。     

平行高立式沙障对严重沙化草地土壤有机质含量及颗粒组成的影响

 为探索沙化草地植被恢复新途径,进而为制止草地退化制定有效措施提供理论支持,在草地严重沙化后形成的沙丘,且其上设置有不同年龄(2～3年和4～5年)平行高立式芦苇沙障的地段,分别对沙丘不同部位(迎风坡、背风坡和丘间低地)及沙障不同位置(沙障迎风面、背风面和两沙障中间)土壤有机质含量和土壤颗粒组成(机械组成)进行测定,并以同类型未设沙障的地段作对照,对平行高立式沙障治理严重沙化草地的效益进行了研究。结果表明,在严重沙化草地设置平行高立式沙障,可显著提高土壤有机质含量,土壤颗粒组成中,较粗的沙粒含量减少,较细的沙粒含量增加。     

3种新型化学固沙剂的固沙效益实验研究

以国内外3种新型的化学固沙剂为研究对象,对其固结层的抗风蚀能力、抗压强度、耐水性、保水性以及对植物生长发育的促进作用进行了实验研究,结果表明,美国3D固沙乳胶剂和澳大利亚ZEROSIN化学固沙剂的固沙性能好,而且利于植物生长发育,适宜在风蚀较为严重的沙区推广应用。化学固沙与生物措施相结合是实现沙漠快速治理及植被恢复重建的一条有效途径。     

挟沙风对土壤风蚀的影响研究

风沙流的危害是多方面的,不仅破坏地表结构,削弱土壤的抗风蚀性,而且影响到植物的生长,损坏工农业设施。通过在便携式风洞内模拟挟沙气流,研究了风沙流对土壤风蚀的影响。结果表明,风沙流可不同程度地降低土壤地表结构的临界起沙风速,使土壤变得更易风蚀。风沙流因子对于土壤风蚀的影响,在不同的风速段具有不同的特征。在较低风速段,风蚀量随风速增加缓慢,当风速进一步加大,风蚀量则急剧增加,其差异最多可达4倍之多;而当风速增大到10m/s以上时,风蚀量反而有所减小,说明随着风速的加大,更多的沙粒具有了更大的动能,其运行高度增加,对土壤表面的影响作用减小,但风蚀量仍大于净风时的风蚀量。由于风沙流的磨蚀和撞击作用,削弱了土壤的抗风蚀性,使土壤变得更易风蚀。因此,采取综合措施对风沙源进行彻底治理,是控制沙漠化发展,改善生态环境的关键。     

PAM控制土壤风蚀的风洞实验研究

风蚀是我国干旱、半干旱地区土壤退化的主要影响因素。本实验采用室内风洞实验,研究了不同PAM处理对土壤的风蚀控制效果。实验土壤分别是黏粒含量为28.0%的壤土和黏粒含量为15.2%的砂壤土,实验条件为固定风速14 m/s、固定吹角5°。研究表明,对土壤表层覆盖PAM可以增加土壤的抗风蚀能力,有效地减少土壤风蚀,增加PAM使用量可以进一步增加土壤的抗风蚀能力,即4 g/m2PAM用量的效果要好于2 g/m2PAM的用量;前期累积在土壤中的PAM不能明显增加土壤抗风蚀的能力;在水分和PAM的共同作用下,黏粒含量高的土壤的抗风蚀能力要强于黏粒含量低的土壤。     

民勤绿洲区撂荒农耕地抗风蚀效果

通过风洞试验,在5个风速下对民勤绿洲区5种不同撂荒年限农耕地的土壤风蚀速率、0—20cm风沙流结构进行了模拟观测研究。结果表明:农耕地撂荒20年后土壤风蚀速率明显增加,撂荒30,40年土壤风蚀速率是其他处理的2.40～4.97倍。不同撂荒年限土壤风蚀速率均随风速的增大呈指数函数递增,但在撂荒30,40年条件下递增较快。风速为14m/s是民勤绿洲农田土壤风蚀加剧的转折点,当风速>14m/s时,农耕地撂荒20年后的土壤风蚀速率明显高于撂荒20年内。0—20cm内,农耕地撂荒20年内和撂荒20年后输沙率与高度分别呈负线性和负指数关系,农耕地撂荒20年内0—4cm输沙量和输沙量百分比(Q0—4/Q0—20)均低于撂荒30,40年。随着撂荒年限的延长,农田表层不可蚀性颗粒(粒径≥1mm的团聚体及粗砂砾)的含量明显降低,且土壤风蚀速率随不可蚀性颗粒含量的增加呈非线性降低趋势。因此,增强民勤荒漠绿洲区撂荒农耕地抗风蚀能力需适当减少撂荒年限。     

天然灌草植被防治土壤风蚀机理

通过对毛乌素沙地不同下垫面上风速、地表粗糙度、临界起沙风速、风沙流结构的观测,发现植被覆盖可以有效防止地表风蚀。植被盖度为40％的固定沙地近地表0．2m高度平均风速比流动沙地降低43％,侵蚀风的持续时数降低85％,临界起沙风速提高70％,地表粗糙度提高180倍;当风沙流速度相同时,20％覆盖度的半同定沙地较流动沙地可平均降低输沙62．33％;而植被盖度为40％的同定沙地较流动沙地可平均降低输沙93．07％。实验证明,单株植物同样可以降低风速。疏透结构和透风结构的单株沙蒿分别可以使植株后0．5m高度的风速较植株前方平沙地同高度的风速下降59．4％和19．8％。     

土壤结皮面积与结皮分布对风蚀影响的风洞模拟研究

土壤结皮在干旱半干旱地区广泛分布,是影响风蚀的重要因素。以准噶尔盆地东部矿区周边表层土壤为对象,通过控制土壤结皮率和结皮分布,利用风洞试验结合土壤风蚀传感器,对不同土壤结皮和风速条件下土壤风蚀量、风沙流结构、土壤颗粒释放的变化特征进行研究。结果表明:(1)风蚀量随风速增加显著上升,随土壤结皮率增加显著下降。均匀分布的结皮风蚀量整体低于集中分布的结皮;(2)跃移高度随风速增加而增加,高度在0~3 cm的收集物占总收集量的80%左右。14 m/s的风速能够使土壤发生跃移,而土壤结皮率达到50%能够有效抑制土壤颗粒跃移现象;(3)颗粒碰撞的数量与能量随风速的增加而增加,随结皮率增加而减少;首次出现颗粒碰撞时的风速随结皮率的增加而增加;颗粒碰撞的数量和能量在风速持续增加的时间段内增加至最大值,在风速稳定后开始下降,120 s左右降低至稳定值,随后不再发生明显起伏,在风速下降时间段内不发生颗粒碰撞。     

土工格栅沙障防风积沙效应风洞模拟实验

 模型按1∶10比例设计,在71、5和20m/s的实验风速下,对不同规格和孔隙度的土工格栅沙障模型进行风洞模拟实验,测定其防风与积沙效应。结果表明:不同规格格栅沙障的风速流场趋势相同,在障前、障中和障后形成4个减速区和3个加速区。障前、障后风速降低是土工格栅沙障防沙的主要机制;障中的增速区是引起沙障中部不积沙或少积沙的诱因。格栅沙障因障间互相连接而增强了防护功能,使得流沙被有效地控制在体系内部。同一规格的沙障,障内积沙厚度随着风速的增大而增大,随着距沙源距离的增加而减小。不同规格的沙障,障内积沙厚度随着规格的增大而减小,随着孔隙度的增大而减小。不同风速下,不同规格沙障间积沙厚度差异显著。从积沙厚度和防沙目的分析,10cm×10cm规格的沙障积沙效应最好,10cm×20cm次之,20cm×20cm最差。在设计与设置沙障时需要考虑成本、防护目的和沙源等多方面的因素。