兰新高铁烟墩风区戈壁近地表风沙流跃移质垂直分布特性

跃移质作为风沙流的主体,其近地表垂直分布规律是风沙物理学的重要研究内容,对防沙工程具有重要的指导意义。受研究条件与观测仪器限制,戈壁特别是极端大风区近地表风沙流结构特性研究较为薄弱。利用多梯度风蚀传感器与阶梯式集沙仪对兰新高铁烟墩风区戈壁近地表风沙流跃移质的垂直分布特性进行了观测研究。结果表明：兰新高铁烟墩风区戈壁沙粒发生跃移运动的2 m高临界风速达12 m·s^-1;戈壁近地表风沙流具有明显的阵性特征,沙粒跃移发生的时间比例在50%以下,与平均风速成正相关关系,与风速脉动强度无显著相关关系;2 m高阵风7级风速下,戈壁跃移沙粒主要集中于地表50 cm范围内,近地表风沙流结构呈"象鼻效应",跃移质最大质量通量出现在地表2.5~5 cm高度处,沙粒最大跃移高度可达2 m,且沙粒跃移高度随2 m高风速的增加呈指数规律递增。因此,兰新高铁烟墩风区2 m高阻沙栅栏不足以完全阻截戈壁风沙流,是造成烟墩风区兰新高铁轨道积沙的重要原因之一。     

新疆高速公路强横风区间安全行车对策研究

 为达到提高强横风天气条件下高速公路不同类型汽车安全、高效行车的目的,采用工程气象学、流体力学、风监测技术、公路工程技术、空气动力学及概率论相结合的方法,以新疆“五横七纵”高速公路沿线100多个气象站近50 a（1961-2010年）大风日数资料,选取50个有自记记录气象站场次强风资料,以及沿线7个6要素5层梯度风1 a监测资料、10个铁塔梯度风和30个大风监测站近10 a（2001-2010年）监测资料,进行信息化和规范化整编。在大量详实资料基础上,对高速公路沿线最大瞬时风速的空间分布、垂直分布、水平分布进行系统分析和研究。采用三级区划指标体系,等概率分区原则, 将新疆高速公路沿线风害危险区划分为5个大区,Ⅰ特强重大危险区、Ⅱ 强重大危险区、Ⅲ 重大危险区、Ⅳ 中度危险区、Ⅴ 较轻危险区。提出了新疆高速公路强横风区间安全行车防护对策由风害防控信息管理技术和防风栅防护技术组成。并将风害防控信息管理技术规则中等概分区界限值（阈值）与现场强横风监测结果进行验证。研究结果表明：当瞬时风速＜12.0 m/s,不同类型车辆正常运行;12.0 m/s≤瞬时风速＜17.0 m/s,小客车停运,大货车限速60 km/h;17.0 m/s≤瞬时风速＜20.0 m/s,大货车停行;20.0 m/s≤速瞬时风速＜25.0 m/s,大客车、大卡车限速60 km/h以下;速瞬时风速≥25.0 m/s,大客车、大卡车停运。以概率风险不同级别的形式来反映最大瞬时风速在线路上的规律性,它含盖50 a最大风险。为高速公路汽车安全运行以及公路风害防控技术提供理论支撑。     

Measures for safe driving at violent-wind section of Xinjiang Expresswav

为达到提高强横风天气条件下高速公路不同类型汽车安全、高效行车的目的,采用工程气象学、流体力学、风监测技术、公路工程技术、空气动力学及概率论相结合的方法,以新疆“五横七纵”高速公路沿线100多个气象站近50a(1961 -2010年)大风日数资料,选取50个有自记记录气象站场次强风资料,以及沿线7个6要素5层梯度风1a监测资料、10个铁塔梯度风和30个大风监测站近10a(2001 -2010年)监测资料,进行信息化和规范化整编.在大量详实资料基础上,对高速公路沿线最大瞬时风速的空间分布、垂直分布、水平分布进行系统分析和研究.采用三级区划指标体系,等概率分区原则,将新疆高速公路沿线风害危险区划分为5个大区,Ⅰ特强重大危险区、Ⅱ强重大危险区、Ⅲ重大危险区、Ⅳ中度危险区、V较轻危险区.提出了新疆高速公路强横风区间安全行车防护对策由风害防控信息管理技术和防风栅防护技术组成.并将风害防控信息管理技术规则中等概分区界限值(阈值)与现场强横风监测结果进行验证.研究结果表明:当瞬时风速＜12.0 m/s,不同类型车辆正常运行;12.0 m/s≤瞬时风速＜17.0 m/s,小客车停运,大货车限速60 km/h;17.0 m/s≤瞬时风速＜20.0 m/s,大货车停行;20.0 m/s≤速瞬时风速＜25.0 m/s,大客车、大卡车限速60 km/h以下;速瞬时风速≥25.0 m/s,大客车、大卡车停运.以概率风险不同级别的形式来反映最大瞬时风速在线路上的规律性,它含盖50a最大风险.为高速公路汽车安全运行以及公路风害防控技术提供理论支撑.     

兰新高铁烟墩大风区风沙地貌制图与风沙灾害成因

兰新高铁是中国首条穿越戈壁大风区和风沙区的高速铁路。哈密以东的烟墩大风区戈壁分布集中、地貌复杂,特殊的地貌和气候条件导致该区成为兰新高铁风沙灾害最严重的区域之一,风沙灾害影响路段占研究区路段全长的57%,其中K2810-K2817、K2820-K2840路段受灾最为严重,对高铁的安全运行造成威胁。研究表明：强劲风力和丰富沙源是造成兰新高铁风沙危害的主要原因,弃耕地、灌丛沙堆地、被破坏的戈壁地表和风蚀残丘是主要沙源。戈壁地表工程建设是高铁哈密东段地表疏松、沙害频发的另一成因。基于高分辨率遥感影像,结合实地调查,绘制了典型沙害形成模式下3个沙害路段的风沙地貌专题图,为今后建立科学合理的风沙灾害防治体系提供科学依据。     

高铁网络对西北城市旅游经济联系的空间影响

基于GIS平台,以城市间的最短旅行时间和"小时经济圈"及国内旅游收入、国内旅游人数等数据为基础数据,通过可达性、修正引力模型等指标,分析了兰新高铁开通前后沿线各城市旅游交通格局变化特征,结果表明:(1)兰新高铁提升了沿线城市旅游交通的可达性;(2)兰新高铁带来了旅游交通格局的变化,显示出兰州为高铁线路东翼核心、嘉峪关为中翼核心、乌鲁木齐为西翼核心、东中西三翼相互抱团的空间特征;(3)兰新高铁加速了旅游业的发展,沿线城市旅游经济受高铁带动明显;(4)兰新高铁缩短了起止点城市的距离,更拉近了沿线比邻城市间的距离,催生同城效应,形成多个1 h旅游经济圈。     

塔里木河下游不同覆盖度灌木防风固沙功能野外观测研究

 对塔里木河下游50%、25%、10%三种覆盖度灌木降低风速观测结果表明: 50%覆盖度灌木降低风速最明显，防风效能为49.21%；25%的覆盖度灌木降低风速较明显，防风效能为24.44%;10%的覆盖度灌木对风速降低有一定作用，防风效能为9.15%。在7.7 m.s-1风速下，植被覆盖度为10%、25%的沙地输沙率分别是无植被覆盖沙地的62.44%和8.37%；在10 m.s-1风速下，植被覆盖度50%的沙地仅有轻微的风蚀。根据塔里木河下游不同覆盖度植被与降低风速之间的定量关系，得出不同风速条件下的有效植被覆盖率，在研究区常见10～15 m.s-1风速条件下，要达到有效阻沙效果，植被覆盖率应在50%以上。     

阿拉尔——和田沙漠公路风沙运动若干规律监测研究

以塔克拉玛干沙漠为研究区域,将覆盖塔克拉玛干沙漠的17个气象站近50 a(1961-2010年)历史资料与沙漠公路沿线近3 a(2007年4月~2010年4月)5层梯度风短期监测资料,以及沙漠公路7种防风阻沙体系下典型横断面5层梯度风监测资料进行信息化整编和规范化计算,对阿和沙漠公路风沙运动若干规律进行了系统研究。结果表明:(1)阿和沙漠公路沿线气象站10 m高度最大瞬时风速与沿线梯度风监测站及短期监测站距路面4 m高度最大瞬时风速具有空间相关性,平原路段空间代表性为20~40 km;特殊路段空间代表性为5~10 km;(2)沙漠公路沿线迎风侧最大瞬时风速比背风侧偏大1.15~1.30;(3)沙漠公路沿线2 a一遇最大瞬时风速水平分布规律是以沙漠公路中部向南北递减,最大值出现在k66.7~k326区间;(4)沙漠公路北部强风主风向WNW和N风,次强风主风向ENE和NE风;沙漠公路中部全年强风主风向ENE和NE风,次强风主风向为NNW风;沙漠公路南部全年强风主风向W风,次强风主风向为WNW风;(5)沙漠公路沿线起沙风是随7种防风阻沙体系的作用存在明显差异,以芦苇、草帘子方格防风阻沙体系下2 m高度的起沙风速和沙粒过路临界风速为最大,分别为8.0~9.0 m/s和10.0~11.0 m/s,对输沙贡献最大的有效瞬间风速在8.0~15.0 m/s之间;黑土工袋方格防风阻沙体系下起沙风速为4.0~5.0 m/s,沙粒过路临界风速为5.0~6.0 m/s,防风阻沙效应最差,建议更换。     

兰新高铁沿线县域可达性时空收敛效应与经济潜力特征分析

运用加权平均旅行时间、等时圈、经济潜力和空间变差函数等方法和模型，综合分析了兰新高铁运营前后沿线县域可达性时空收敛效应和经济潜力特征变化。结果表明：（1） 兰新高铁开通运营后，沿线91个县域单元加权平均旅行时间缩短33.46%，呈现“核心—边缘”结构，中小县域的可达性优化作用总体上强于核心城市。（2） 高铁站点城市及中心城市可达性提升存在明显的“节点效应”和“廊道效应”。高铁站点及其附近地区的可达性收益最多，时空收敛在一定程度上服从地理距离衰减规律。（3） 区域经济潜力整体呈均衡化发展，激发沿线城镇经济发展潜能，经济潜力演变等级性和层次性特征愈加显著。     

昆明城市布局与风象的关系及问题研究

在分析昆明城市用地条件基础上,综合归纳了昆明地处主导风向型的多西南风区,静风频率高,风速垂直切变明显,春季多大风,昼间风速大,城市热岛与凉岛并存等风象特征,全面评估了风象因素对工业、居住用地布局的具体影响及通风规划、抗风设计中的主要问题。结合城市发展方向及存在的主要矛盾,提出了防止盆地中大气污染及季节性风灾危害的用地规划与管理意见;探讨了强化城市绿地系统的防灾功能,保留并开辟市区和近郊开敞空间的环     

青藏铁路格拉段风沙危害及其防治

青藏铁路地处高寒低压环境,地表风沙危害形成过程与干旱、半干旱沙漠和戈壁地区有较大差异。青藏铁路沿线多大风、风力强劲、风向相对单一,主导风向以西风为主;各站点年输沙势DP均高于400 VU,属于高风能环境,合成输沙方向间于85.8°~89.8°;"风旱同季",风水复合侵蚀和冻融作用时空交错,地表抗蚀能力差,从而加剧了铁路沿线风沙活动强度。通过对青藏铁路沿线风沙灾害特点、风动力环境、工程防沙措施及其防护机理等分析,提出了青藏铁路沿线风沙危害防治原则和防护体系:应逐步建立以阻沙栅栏、砾石方格、化学固沙、植被恢复相结合的综合防治体系。     

高速铁路沿线短时大风预测方法

高速铁路沿线短时大风预测对于保障列车的安全运行至关重要。运行列车振动频率与侧风频率相同时所形成的共振极端情况,极易造成列车倾覆事故。通过分析列车的振动模态与侧风频率,建立了侧风共振简化模型,并运用阻尼振动方法得出列车典型倾覆时间为10 s。通过建立铁路在山丘后方和在三座呈品字形分布的山丘之间两种标准模型,以跃阶函数表示风场来流的变化,用以考察模型对来流变化的响应和地形因素对预测的影响。结果显示：基于格子玻尔兹曼的多观测点的准三维预测方法能够反映流场在变化来流中的响应以及地形对流场的影响。这种方法可能是解决大风预测问题的有效途径,值得深入研究。     

气候变化和工程活动对青藏铁路沿线植被指数时空变化的影响

基于1982—2015年的GIMMS NDVI3g+及同期气候数据,利用最大值合成法获得青藏铁路沿线直接影响区和生态背景区的年内NDVI最大值、年际NDVI平均值,对其进行了趋势分析、变异分析、气候相关分析和残差分析,部分结果用MODIS NDVI（2001—2018年）进行了验证。研究表明：① 青藏铁路年际NDVI高度响应气候变化和工程活动,即施工前主要响应气候变化,年际NDVI呈缓慢上升趋势;施工中主要响应工程活动,年际NDVI呈显著下降趋势;运营中响应气候变化和工程活动的综合影响,年际NDVI呈缓慢上升趋势。② 青藏铁路的工程活动对沿线植被有显著影响。即施工前直接影响区和生态背景区年际NDVI增长率相近;施工中直接影响区年际NDVI增长率低于生态背景区;运营中直接影响区年际NDVI增长率高于生态背景区。③ 研究利用时空不变量,剔除了植被覆盖的空间异质性分量、周期性绿度分量,甄别出了气候变化与工程活动的贡献量。     

“被高铁”现象的理性分析——以京沪高铁为例

近年来,中国高铁步入快速建设期,而高铁建设的重要目的之一就是客货分流。高铁客运专线的建设大大地提升了客运能力,从而可以释放既有线路的运输能力于货物运输。但是高铁客运的票价也高于既有线路,同时由于普通列车车次的减少,使得居民出行可能要被迫选择票价更高的高铁,这种现象称作“被高铁”。本文对媒体关注的“被高铁”现象进行了理性分析,以京沪高铁沿线城市为例,根据2015年1月1日列车时刻表数据计算出的时间节省的货币成本与小时工资(时间价值)作比较,并结合高铁车次比重,计算了不同城市的居民“被高铁”的可能性。研究发现：①很多“城市对”之间都存在时间节省的货币成本高于小时工资的情况,“被高铁”现象较为普遍;②“被高铁”的可能性在50%左右;③各城市“被高铁”的程度有较大差异,京沪高铁沿线城市的“被高铁程度”整体呈现出“两头低,中段高,长三角相对较低”的特征。研究认为,虽然从目前来看,京沪高铁沿线城市的普通列车班次减少不明显,但如果进行较大幅度调整,很多低收入旅客出行时可能会被迫选择高铁,并将带来负面的社会影响。本文的理性分析可为列车班次的调整方案提供参考。     

大气沙尘的测定和分析研究

谈起"沙尘(暴)",住在我国北方干旱地区的人是比较熟悉的。大风卷起了地面的尘土沙粒,飞扬到天空,有时甚至遮蔽阳光,造成景色暗淡,浮尘满天,犹如蒙蒙细雨,随风降落,持续时间达1-2天,也有长达3-5天者,我国史书上称这种降尘现象为"雨土"。(一)大气沙尘指空气中夹带大量被风从地面卷起的沙粒和尘土,能在一定时间内悬浮于空气中的一种天气现象。它是一种分散体系,介质为空气,分散相是浮游于空气中的固体微粒,其粒度成分,据北京大兴县的测定表明,粒径0.01-0.005毫米颗粒占总量的56-71%,小于0.01毫米者占17-39%,大于0.05毫米者占14%。大气沙尘的高程分布,一般在离地表2米以上,其上限可达数十米或更高。     

青藏铁路格拉段典型沙害路段风沙地貌专题图编制

随着青藏铁路全线开通,风沙危害已成为影响铁路安全运营的主要环境问题之一。铁路沿线风沙危害路段主要集中在措那湖、沱沱河、北麓河等地。基于高分辨率卫星遥感影像QuickBird数据,通过野外实地勘察,同时参考Google Earth影像和DEM数据,绘制了3个典型沙害路段的风沙地貌专题图,地貌图比例尺为1:50000,采用二级分类系统,一级类为6个,共包含18个二级类。由于青藏铁路地处西风带中部急流区,风力强劲;铁路沿线生态环境脆弱、地表类型复杂,冻融和风蚀时空交错,地表沙物质丰富,风沙活动强烈而频繁,铁路沙害正呈现出迅速增长的态势。鉴于此,很有必要绘制青藏铁路沿线风沙灾害现状及防治措施布局的专题地图,为科学合理地制定青藏铁路沿线风沙危害综合防护体系提供依据。     

长江经济带城市高铁枢纽接驳—集疏运绩效空间分异及机理

作为长江经济带综合立体交通走廊建设的关键环节,交通枢纽是推动长江经济带发展的基础保障。高铁枢纽承载着“时空压缩最后一公里”效应,是构筑高效便捷的现代化综合交通体系的关键。首先诠释了高铁枢纽“时空压缩最后一公里”效应原理,其次构建高铁枢纽接驳—集疏运绩效指标体系,进而对长江经济带37个城市高铁枢纽的接驳—集疏运绩效进行测度,并分析绩效空间分异特征,最后揭示高铁枢纽接驳—集疏运绩效的影响机理。结果显示：① 长江经济带高铁枢纽接驳—集疏运绩效等级分异呈“橄榄型”结构,即优质绩效和一般绩效的高铁站数量较少,良好绩效和中等绩效的高铁站数量较多;② 地带分异呈“东高西低、北高南低”格局,而城市群分异则呈“核心高、边缘低”格局,且9个评价指标值空间差异明显;③ GDP、城镇化率、城市等级、车站客流量和发送班车次数是影响高铁枢纽接驳—集疏运绩效的关键驱动因子;同时,优质、良好、中等和一般等不同等级绩效的关键驱动因子存在显著差异。     

干旱区新垦绿洲防护林体系的防护效益分析——以克拉玛依农业综合开发区为例

克拉玛依新垦绿洲内部光、热、水、土资源丰富,但生态环境极为恶劣,存在干旱、风沙和盐碱等生态问题,严重阻碍着农业生产的持续发展。通过建立有效的防护林体系来改善种植区生态环境,以保证农业生产的顺利进行。结合野外实地调查资料,对研究区内绿洲防护林林带特征和现有防护林的防风效能、气温、相对湿度等小气候等指标进行了测定比较,结果表明：背风面随着距林带距离的增加,其防风效能呈现递减的趋势,随着防护林的生长,其防风效果也随之提高;在背风面垂直方向上自上而下防风效能呈现递增的趋势,林带有叶期的防风效果明显优于无叶期。林带较之荒漠区具有一定程度的降温增湿作用,同时林带对于防护林内土壤温度和土壤水分的调节作用也很显著。