城镇防沙的理论框架与技术模式

城镇防沙是在国家需求推动下产生的新领域,在没有形成自身理论体系的情况下,只能以风沙物理学、治沙工程学、恢复生态学,以及沙漠化防治和可持续发展等相关理论与技术为基础,通过工程实践和理论研究逐步建立城镇防沙理论体系。初步总结出的城镇防沙理论体系包括风沙灾害成因与区域风沙流场特征、城镇周边土地利用空间格局优化、防沙工程体系优化配置、防沙工程效率评估与预测4个分支领域,14项主要研究内容和9个支撑学科;技术体系包括8个分支技术领域和一个总目标（即:城镇防沙技术优化模式）。除青藏高原外的城镇防沙技术模式具有圈层结构特征,第一圈层都是以市（镇）区为核心的绿化景观带。对于地处半湿润风沙区外缘的城镇,第二圈层为高效农牧业生产区,第三圈层为生态涵养圈,第四圈层为封禁保护圈。对于半湿润风沙区内部的城镇,第二圈层为农牧业生产与沙丘封禁区,第三圈层为封禁保护圈。对于半干旱风沙区城镇,第二圈层为沙丘（地）封禁与农牧业生产区,分为近郊设施农业圈、远郊沙丘（地）封禁与农牧户独立生产圈两个次级圈层,第三圈层为沙丘（地）封禁保护圈。对于干旱风沙区城镇,第二圈层为节水灌溉农业区,第三圈层为外围防护带,第四圈层为封禁保护带。对于地处青藏高原山间盆地的城镇,防沙工程一般采取近郊“防护林带+人工草地+灌溉系统”,外层为“沙障+防护林带+人工草地+灌溉系统”,再外层为“防护林带+草地改良+封禁保护”的布局模式。对于地处青藏高原河流宽谷的城镇,防沙工程技术模式在宏观上根据河道走向布局,局部充分考虑防沙治沙与河道整治、水土流失和地质灾害治理有机结合,细节上依据沙尘源地类型和分布地貌位置选择防沙技术。     

基于沉积物理化性质的雅鲁藏布江中游粉尘物源研究

物源是风沙研究的主要内容。雅鲁藏布江中游风沙区是西藏自治区的主要沙丘分布区和受风沙灾害影响的主要区域。但目前对该地区沙尘物源的研究甚少,从而限制了我们对该地区风沙地貌形成演化过程、防沙治沙工程合理布局和沙尘暴预报预警工作的开展。沉积物理化性质是沉积物物源判别的主要证据。为此,收集了雅鲁藏布江中游河岸、河漫滩、河漫滩沙丘、林地和山麓沙丘沉积物样品,对其进行粒度、常量元素和微量元素（<63 μm）分析,对该地区沙尘物源进行判别。结果表明：（1）不同类型地表沉积物粒度特征存在明显空间差异。沙丘沉积物以>63 μm沙为主（>91%）,而河岸和河漫滩粉沙和黏土含量与沙的含量几乎相同。（2）不同地表沉积物的常量元素相似。SiO₂含量最大,MgO含量最小;Fe₂O₃在河岸、河漫滩和林地富集,而在沙丘亏损,其他元素均为亏损。（3）不同地表微量元素差异较大,Ti、Sr和Ba总体为亏损,其他元素为富集。（4）不同地表沉积物的元素比值和风化过程相似,说明了研究区地表沉积物具有相同的物质来源。河岸和河漫滩具有形成风沙灾害的物质条件,是风沙灾害的主要物源。     

中国防沙治沙实践与沙漠科学发展的70年——Ⅰ.初创篇

防沙治沙工作自新中国成立之初就是国家层面上的重要任务.随着国家大规模社会经济活动的展开,干旱半干旱区的绿洲、农田、牧场、公路、铁路、渠道、乡镇村落和一些重要基础设施都面临着风沙危害,需要积极应对,开展防沙治沙工作.而面对沙漠科学基本空白的科研工作者们,则需要在形成防沙治沙关键科技支撑的同时,发展中国沙漠科学,这就是20...     

宁夏河东沙地不同植被覆盖度的土壤起沙特征试验研究

为了评价宁夏河东沙地不同生态破坏与植被恢复措施的防沙治沙效果,利用自行设计的5个高度降尘接沙仪和4台内蒙古农牧大学生产的水平输沙接沙仪,通过人工吹风的方式,于2004年5月20—23日在不同植被覆盖度的下垫面上,开展不同垂直高度和不同距离的降尘试验和不同垂直高度的沙尘粒子截留试验。植被类型为自然裸露沙丘、低覆盖度天然草场、围栏禁牧的自然恢复草场、人工草方格沙丘治理结合飞播的生态恢复治理草地及原退耕还牧的复垦农田。结果表明,裸露沙丘土壤风蚀最严重,防沙治沙以围栏禁牧效果最好,其次为草网格治理,复垦农田和流动沙丘均容易起沙。     

内蒙古盟旗名称小考—乌审

<正>乌审旗,位于内蒙古自治区西南,毛乌素沙漠腹地,隶属鄂尔多斯市,旗人民政府驻达布察克镇。"乌审"系蒙古语,为蒙古部落名,在历史文献中亦作:(一)忽神。"忽神"一名,《南村辍耕录》卷     

塔克拉玛干沙漠腹地复合沙垄间地新月形沙丘的逆向演变

通过对塔克拉玛干沙漠腹地复合沙垄间地新月形沙丘的形态变化、分布特征、移动特征进行测量,计算出沙丘移动输沙变化,证实该区存在新月形沙丘逆向演变。逆向演变过程的发生主要由于沙垄间地的高度不饱和风沙流和该区新月形沙丘较小的高度。高度不饱和风沙流形成于沙垄背风坡底到垄间地中部的加速过程和粗沙地表的作用,从沙垄底部到垄间地中部的粒度变化,风沙流垂直结构都有所反映。新月形沙丘为沙垄背风坡上覆沙丘脱离沙垄而成,高度在2m左右,该区次风向使新月形沙丘宽度减小以及粗沙地表在强弱风交替作用下增加沙丘移动过程中沙丘沙的滞留量都有利于沙丘逆向演变。     

毛乌素沙地不同下垫面的风沙运动特征

 基于野外实地观测,研究了毛乌素沙地不同下垫面的风沙运动特征。平坦流沙地上的风速随高度呈对数分布; 沙丘上的风速梯度在高度上的变化随植被盖度增大而增强; 相近风速下,0~60 cm高度范围内的输沙强度从大到小依次为流动沙丘丘顶＞平坦流沙地＞半流动沙丘丘顶＞裸露黄土梁地＞黄土梁翻耕地＞玉米留茬地＞半固定沙丘丘顶。同一植被盖度下,沙丘顶部输沙率随风速增加而增大,粗糙度随风速增加而减小。当风速小于起沙风速时,粗糙度随植被盖度的增加而增大; 当风速大于起沙风速时,平坦流沙地和沙丘顶部的粗糙度随风速增大有增加趋势,产生这种现象的可能原因是跃移层沙物质对气流的阻力随风速增大而增大。根据各类沙源地的起沙强度和总面积,风沙灾害防治的重点是植被盖度较小的沙地和黄土梁地。     

中国风沙物理研究五十年(Ⅰ)

2005年中国沙漠研究已经走过了50a的历程,作为沙漠科学重要组成部分的风沙物理学研究在中国亦有50a的历史了。本文较为详细地全面回顾了20世纪50年代中后期至90年代后期中国科学院知识创新工程实施之前我国风沙物理研究所做的主要工作和取得的成就,以期对相关的研究者有所帮助。这一时期的工作可以分为两个阶段。20世纪50年代中后期至60年代中期为理论准备和野外观测积累阶段,引进西方和前苏联在风沙物理学方面的研究成果,配合我国防沙治沙实践的需要开展野外观测研究。研究手段以大面积考察、半定位试验观测和定位试验为主。研究成果体现在风沙移动规律的初步认识、沙丘移动规律、中国沙丘活动的总体规律、防沙措施的布设原则和风沙运动理论的初步探讨等几个方面。1967年我国第一个风沙环境风洞建成使用,使风沙物理学的实验研究成为可能。自20世纪80年代开始同时向微观领域深入和向宏观领域扩展,风沙颗粒运动学、风沙流、风沙地貌动力、土壤风蚀和防沙原理等风沙物理学的主要领域得到了全面发展,在一些前沿探索领域亦有重要成就。     

北京郊区不同土地利用类型起沙起尘的特征研究

沙尘天气分沙尘暴、扬沙、浮尘三种,北京扬沙天气的沙尘源以就地起沙为主。为有效地进行北京地区的防沙治沙,在2003和2004年连续两年的春季里,对北京郊区不同土地利用类型进行了起沙起尘的实地观测,同时对各土地类型进行了土壤采样,分析了土壤的粒度特征。得到的初步结论为：京郊地区裸露地表的起沙风速为6m／s左右,不同土地利用类型起沙起尘特性有很大不同,在同等风速条件下,可起沙性从大到小分别为翻耕地、留茬地、经济林地、荒地、防护林地和草地。不同土地利用类型起沙特性不同表明,调整土地利用结构是北京防沙治沙的重要途径。     

柴达木盆地西南缘山前沙丘区沙丘地貌形态特征

沙丘形态特征是风沙地貌研究的重要内容。通过野外实地考察及Google Earth高分辨率影像,对柴达木盆地西南缘山前沙丘区风沙地貌的空间分布格局进行分析和描述,并探究主要沙丘的形态参数特征。结果表明：（1）基于沙丘的形态-动力学分类原则,研究区沙丘共划分为12类;从发育规模来看,简单型沙丘占比大,复合型、复杂型沙丘占比小;从形态特征来看,以横向沙丘为主。（2）基于沙丘类型的空间变化特征,研究区可划分为5个亚区,风况和河流是导致沙丘类型空间分布差异的主要因素。（3）研究区各类型沙丘发育规模小,这与沙丘发育时间短、沙源供应少密切相关。新月形沙丘的形态参数宽度（w）与高度（h）之间呈良好的线性相关关系,可表达为w=9.47h+14.89。沙丘高度（h）与间距（λ）呈幂函数关系,且幂指数n均小于1。本研究丰富了柴达木盆地风沙地貌的研究内容,为后续的沙丘发育演化模式研究奠定了基础,同时对格库铁路防沙治沙和安全运行具有重要的参考价值。     

乌兰布和沙漠人工绿洲沙害综合控制技术体系

将乌兰布和沙漠绿洲分为绿洲生态经济核心区、绿洲-荒漠生态缓冲区和自然荒漠生态恢复区3个功能区,基于各功能区的地貌、植被、土壤及沙害特征与沙源,立足因地制宜规划、因害设防整治的设计思想,提出“流沙固阻带、封沙育草带、防风阻沙带、绿洲防护林网”四带一体的综合防治体系防御流沙入侵,采用工程、农艺等应急措施体系控制绿洲内土壤风蚀和零星流沙的危害,为人工绿洲沙害的综合控制提供了科学依据。     

腾格里沙漠西南缘植被季节变化及风沙活动

腾格里沙漠西南缘沙区,3种植被条件下的盖度四季波动情况为:在林带背风面封育区25.89%~35.35%,封育区19.4%~29.39%,流沙区11.39%~16.05%之间; 各季节植被盖度表现为秋季＞夏季＞春季＞冬季,其中,流沙区植被盖度春季增幅最大,旱季降幅最小,而林带背风面封育区则雨季增幅最显著,封育区次之。流沙区草本植物株（丛）数比例从春季开始近似线性增加,旱季变缓,雨季又有所增加,8月底至9月上旬达最大值,灌木植物比例则相反;封育区和林带背风面封育区草本植物株（丛）数比例变化相似,均为春季迅速上升,旱季下降,雨季显著增加,9月底达最大值,灌木植物相反。流沙区因植被稀疏,牲畜采踏,植被难恢复,裸露地面风沙流活动强烈,沙丘前移;封育区植被盖度较大,形成了比较稳定的自然生态植被区域;林带背风面封育区则在多层防护林防护下,区域内风速低,植被盖度大,枯枝落叶多,普遍有1~1.5 mm厚的结皮,形成了更加稳定的生态环境。试验研究表明：在当地降水条件下,只要在沙漠边缘建立足够的封育区,禁止或减少人为活动,自然植被恢复,可大大降低风沙活动,遏制沙漠前移,实现当地的生态可持续发展。     

公路防沙设计中夸大沙害严重性原因分析

在多年实践的基础上逐渐认识到,在多种因素影响下,研究人员在进行公路防沙设计时,往往会夸大沙害的严重性。要解决这一问题,首先应认识到,当有风沙吹向公路时,并不一定会有较为严重的沙害;其次,要认识到在沙漠的不同区域,如沙丘分布区与平坦的流沙地等,其风沙运动规律及沙害特征等,会有很大不同;此外,还应注意到防沙工程对外侧来沙的容纳量要比我们以前所认为的要大得多。本文从沙害强度与输沙率之间的关系、阻沙栅栏的导沙与阻沙作用、固沙带中积沙的不均匀性、公路的输沙作用、沙害防治的评价标准等方面入手,对此问题进行较为全面地探讨。     

土壤水分对流动沙丘迎风坡与丘间低地过渡带植被入侵的制约

在半干旱沙区植物天然更新过程中,种子萌发、幼苗出土是植物种群维持和实现更新的关键阶段。通常认为,在这一阶段,土壤水分和土壤种子库是主要制约因素。分别对流动沙丘迎风坡与丘间低地过渡带的出土幼苗密度与土壤种子库密度和土壤水分进行二元相关分析。结果表明,生长季的出土幼苗密度与土壤种子库密度的相关性未达到显著水平（P>0.05）;出土幼苗密度与土壤水分呈显著正相关（P<0.05）,而且,幼苗密度随土壤水分呈对数增加。这说明,在植被入侵流动沙丘迎风坡与丘间低地过渡带裸沙的过程中,土壤水分是主要的制约因素,而土壤种子库的制约作用则没有表现出来,植被自然恢复更多地依赖于从沙丘附近植物群落传播来的种子。     

Variable vegetation cover and episodic sand movement on longitudinal desert sand dunes

Longitudinal (linear) sand dunes of the Simpson and Strzelecki dunefields in eastern central Australia present a paradox. Low levels of activity today stand in contrast to luminescence dating which has repeatedly shown deep deposits of sand on dune crests dating to within the late Holocene. In order to investigate the nature of dune activity in the Simpson–Strzelecki dunefield, vegetation and sand mobility were investigated by detailed vegetation survey and measurement of rippled area and loose sand depth of dunes at three sites along a climatic gradient. The response of both vegetation and sand movement to inter-annual climate variability was examined by repeat surveys of two sites in drought and non-drought conditions. Projected plant cover and plant + crust cover were found to have inverse linear relationships with rippled area and the area of deep loose sand. No relationship was found between these measures of sand movement and the plant frontal area index. A negative exponential relationship between equivalent mobile sand depth on dune surfaces and both vascular plant cover and vascular + crust cover was also found. There is no simple threshold of vegetation cover below which sand transport begins. Dunes with low perennial plant cover may form small dunes with slip faces leading to a positive feedback inhibiting ephemeral plant growth in wet years and accelerating sand transport rates. The linear dunefields are largely within the zone in which plant cover is sufficient to enforce low sand transport rates, and in which there is a strong response of vegetation and sand transport to inter-annual variation in rainfall. Both ephemeral plants (mostly forbs) and crust were found to respond rapidly to large (> 20 mm/month) rainfall events. On millennial time-scales, the level of dune activity is controlled by vegetation cover and probably not by fluctuations of wind strength. Land use or extreme, decadal time-scale, drought may destabilise dunes by removing perennial plant cover, accelerating wind erosion.     

腾格里沙漠东南缘荒漠植被盖度月变化特征及生态恢复

 研究表明:封育区植被盖度一年四季大于未封育区,在正常年份的生长季内前者植被盖度为17.89%~29.39%,后者为11.60%~16.05%。封育区和未封育区150 m样线上的灌木植物在70~90株(丛)和60~70株（丛）之间,基本保持稳定;草本植物个体数月变化则显著,未封育区从4月份以后数量递增, 7、8月显著增加,8月底达到最大值,而封育区则表现为4、 5月增加,6月减少,7、8、9月线性增加,达到最大值,且未封育区草本植物的数量少于封育区。未封育区由于植被盖度低,灌丛分布不均匀,沙面裸露多,地面风沙流活动强烈,白刺沙包风蚀严重;而封育区植被盖度较大,灌丛分布较均匀,风沙流活动弱,白刺沙包稳定,形成了较为稳定的自然植被生态系统。试验表明,在当地气候和地理条件下,通过封育或避免人为干预,荒漠区生态植被的自然恢复,可大大增加防风固沙能力,改善当地的生态环境。     

干旱区沙漠化土地逆转植被的时空格局及其机制研究

在无灌溉条件下, 干旱区沙漠化土地实现逆转和植被的恢复的降水量要在160mm左右, 而方法是沙漠化土地逆转成败的关键之一。明沙嘴采取的从沙源上风向边缘开始的人工辅助措施加封育的治沙实践证明, 减少人为干预, 主要利用自然力的作用, 能达到流沙固定, 植被增加, 沙漠化土地逆转的目的。人工辅助措施加封育后植被群落在经历约20a的由简单到复杂演变的同时, 种的个数、类型、密度、空间格局等方面都发生了一系列的变化。     

Prevention and management of wind-blown sand damage along Qinghai-Tibet Railway in Cuonahu Lake area

This paper analyzes the characteristics of climate, geology and geomorphology, vegetation, and sand dune distribution in the Cuonahu Lake area beside the Qinghai-Tibet Railway. The types and causes of railway blown-sand hazards are discussed, and the effectiveness of various sand-controlling measures is assessed. From the perspective of integrated management, a sand-controlling system that combines several engineering measures, including nylon net sand barriers, concrete sand barriers, movable-board sand barriers, sand interception ditches, gravel/rock cover, film sandbags, and permanent vegetation is most beneficial.     

巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠连接带沙丘移动规律北大核心CSCD

巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠分别为中国面积第二、第三大流动性沙漠,对两大沙漠连接带新月形沙丘的动态监测可以揭示该地区沙丘形成演化规律,为沙漠连接带风沙地貌发育研究提供科学支撑。通过Google Earth高清历史影像对巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠连接带的新月形沙丘带进行监测,分析了两大沙漠交界处沙丘的移动速率和形态变化。结果表明:巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠连接带沙丘移动速率范围5.88-19.55 m·a^(-1),平均移动速率10.03 m·a^(-1);移动方向范围109°-135°,平均移动方向122°。风况为沙丘移动提供动力条件,合成输沙方向与沙丘移动方向吻合。受NW、WNW方向输沙影响,新月形沙丘南翼在移动速率增加的同时长度不断伸长,显著区别于北翼。沙丘移动受控于沙丘本身形态,沙丘各形态参数(迎风坡长度、高度、宽度、周长、底面积)与移动速率呈现显著负相关关系(P<0.01)。植被覆盖以及沙丘密度的差异导致了研究区沙丘移动速率的差异。沙丘移动前后,形态参数变化具有复杂性,而沙源丰富度差异以及丘间地灌丛沙包对沙丘形态的改变,是沙丘形态变化复杂性的主要原因。两大沙漠连接带年输沙通量170-521 t·m^(-1),均值为301 t·m^(-1)。     

草原与荒漠交界地区流沙的固定——以沙坡头铁路防护体系旱路固沙为例

在年降水量200~ 300mm左右的草原与荒漠交界地区,无灌溉条件下的流沙固定不仅是可能的,亦是非常成功的。以包兰铁路沙坡头铁路人工植被的建立为例,年平均降水量仅186.2mm,在扎设草方格辅助措施下,栽植固沙植物,成功地从根本上解决了流沙固定问题。油蒿是特别优良的固沙植物,天然更新能力强,并能形成群落,又能稳定相当长时期。理应成为该地区流沙固定的首选。