民勤绿洲边缘带灌丛沙丘防风作用研究

对民勤天然绿洲边缘带的固定、半固定及半流动风速灌丛沙丘实地观测表明,气流通过单个固定灌丛沙丘时,近地面平均风速降低4.4%,在965 m观测样线内降低57%,且风是连续降低的,愈靠近内侧降低得愈多,到绿洲内部农田边缘处时,平均风速仅有对照点的21%。深入了解灌丛沙丘对绿洲的防护机理,对于合理保护和恢复绿洲边缘带灌丛沙丘,避免绿洲遭受风沙侵袭具有重要意义。     

敦煌-格尔木铁路沿线风动力环境特征

敦煌-格尔木铁路沿线地形复杂、起沙因素多变、沙源丰富，沙害问题日益严重。目前对其风沙活动规律还未有研究，不利于防沙工作的开展。为此，通过对自北向南的5个观测点（S1、S2、S3、S4、S5）风速和风向的观测、计算和分析，利用平均风速、起沙风况及输沙势对敦格铁路沿线的风动力环境特征进行研究。结果表明：S5、S4和S3的风况对铁路风沙灾害防治意义较大。S5年平均风速、起沙风频率和输沙势最大，春季风沙活动最为强烈，且风向单一、风力强劲，风沙运动方向基本与铁路垂直，沙粒易在铁路附近堆积。S4夏季风沙活动最为强烈；S3春季风沙活动最为强烈，且风向单一，S4和S3的风沙运动方向与铁路夹角小于90°，附近沙源广阔，铁路易受风沙侵蚀，阻碍交通运营。     

莫高窟窟顶戈壁防护带阻截和输导功能研究

多风信条件下, 沙砾质戈壁与鸣沙山进行着往复式的能量交换及物质运动。部分沙物质在砾石的保护下, 形成阻沙。部分沙物质在跃移沙粒的激化下形成戈壁风沙流并对洞窟产生危害。戈壁风沙流是造成沙砾质戈壁从稳定向不稳定状态演化的主要动力因素; 而上风向沙源的供给状况又是决定砾石床面阻沙和导沙的主要因素。基于此, 戈壁防护带应首先控制来自鸣沙山的沙源, 采取以阻断或减少外来沙源, 通过固定和覆盖沙砾质戈壁地表以及增加下垫面粗糙度等, 来造成一种既利于沙子堆积的条件, 又能促进形成天然戈壁输沙场, 从而为偏东风反向搬运创造一个适宜场。因此, 如何因势利导, 使窟顶流场与风沙地貌达到一种动力平衡, 是莫高窟综合防护体系成功与否的关键之一。这与以往单风向或双风向条件下所探讨的防护体系效应有着本质的区别。     

不同气候区灌丛沙堆形态及土壤养分积累特征

灌丛沙堆是干旱、半干旱区绿洲边缘常见景观类型,在绿洲风沙防护及生物多样性保护方面有重要意义。本文对中国西北干旱区不同气候区常见的柽柳（Tamarix chinensis）、泡泡刺（Nitraria sphaerocarpa）和柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii）灌丛沙堆形态和养分积累特征进行了对比研究。结果表明：柽柳灌丛沙堆高度、面积和体积显著高于泡泡刺和柠条锦鸡儿灌丛沙堆,泡泡刺灌丛沙堆高度、面积和体积最小。3种灌丛的存在都显著增加了沙堆土壤有机质含量,使灌丛沙堆成为“肥岛”,其中柽柳灌丛沙堆“肥岛”效应最明显。柽柳灌丛沙堆土壤有机质、全碳、全氮和凋落物含量显著高于泡泡刺和柠条锦鸡儿灌丛沙堆。主要原因是柽柳枝条茂密,拦截面积大且凋落物量大,因此沙物质拦截和养分积累能力强于其他两种灌丛。另外,不同气候区沙源和气象条件的差异也可能导致灌丛沙堆形态及养分累积特征不同。     

两种典型高等级公路路基断面风沙过程的风洞模拟

高等级公路路基中央构筑物不同，对路基断面风沙输移-堆积过程产生的影响不同。选取两种典型高等级公路路基，对其风沙输移-堆积过程进行了风洞模拟试验。结果表明：当路基模型高度为4 cm（路基模型与实际路基比例为1∶100）时，随着风速增大，防眩板路基背风侧积沙范围增大较为明显；在相同风速条件下，防眩网路基两侧积沙范围较大，对应的工程防护范围也应较大。当路基模型高度为8 cm时，防眩网路基路面积沙较多，背风侧积沙范围较大。路基越高，相应的工程防护范围应设置的较大一些，并加强对路基迎风坡的维护。建议在两种高等级路基背风侧5H（H为路基高度）以外范围增设风沙防护设施，尤其是防眩网路基，防止沙粒堆积被反向气流携带上路，影响交通安全。防眩板路基背风坡沙物质积累较多，为了防止背风坡积沙变成二次沙源危害道路行车安全，防眩板路基背风侧也需重点防护。在主风向单一的沙漠地区，高等级公路路基中央隔离带的防眩设施宜选择防眩板。     

乌兰布和沙漠东北部风沙灾害与防护林带参数探讨

本文分析了乌兰布和沙漠东北部风沙灾害的季节性、风沙运动矢量特征及其与林带参数之间的关系。认为：当地新垦绿洲农田防护林带主带走向与ＭＷ向垂直；主带间距采用树高１０倍的保守设计；结构设计应尽可能使冬季相疏透度在０．３５附近。     

青藏铁路北麓河路段风沙防护体系阻沙效益

在分析青藏铁路北麓河路段风沙灾害现状和风沙环境的基础上,将三维激光扫描技术应用于风沙工程防护体系的效益评价中,利用Leica C10三维激光扫描仪精确测量青藏铁路两侧典型防沙措施及防护体系积沙形态特征和风沙堆积量,评估防护效益。百叶窗条形阻沙栅栏单宽积沙体积最大,为18.31 m³,其次为不通风条形阻沙栅栏,单宽积沙体积为13.66 m³。阻沙栅栏最大防护距离为12 H,即上风向-3~0 H范围和下风向0~9 H范围内,双排结构的阻沙栅栏无论积沙范围或积沙量均较单排结构阻沙栅栏好。在栅栏上风向,沙粒自距栅栏5 m处开始沉降堆积,越靠近栅栏,积沙厚度越大。在阻沙栅栏的下风向,单排结构阻沙栅栏积沙范围为15 m,双排结构阻沙栅栏积沙范围可达20 m。     

乌兰布和沙漠农田沙害特征及其时空变化规律

风沙严重威胁着乌兰布和沙漠农田的健康运行。通过野外调查与室内分析相结合的方法,对农田沙害形式、特征及时空变化规律进行了分析。结果表明:①流沙入侵和土壤风蚀是危害农田的主要形式,其沙源主要为绿洲内部土壤风蚀和零星分布的流动沙丘及绿洲外部的流沙前移和风沙流活动;②农田沙害具有普遍性、季节性、各向异性、累积性和影响因素的多样性等特性;③绿洲内农田土壤风蚀由绿洲边缘向绿洲中心逐渐减弱,风蚀深度和强度下降。同一林网内,则由边缘向中心增加,防护林及地埂后一定距离内表现为沉积,其余地段表现为风蚀;沙质农田较黏质农田的风蚀深度和强度大。时间变化上,表现为秋季弱,春季强的特点。     

民勤绿洲农田生态系统能值空间分异特征

利用能值分析方法对2011年民勤绿洲18个乡镇农田生态系统的环境资源条件、投入产出结构和可持续性进行了系统分析,构建了反映民勤绿洲农田生态系统综合水平的能值指标体系,运用主成分分析方法对其进行了综合评价和排序。结果表明：民勤绿洲农田生态系统可持续性强的是夹河乡,其他乡镇农田生态系统为消费型生态经济系统,可持续性弱;民勤绿洲农田生态系统能值综合水平存在着明显的地域差异,呈现东北片高于西南片、绿洲边缘带高于中心带的地理分布特征;民勤绿洲农田生态系统总体上不具有可持续性,不协调发展型区域和极不协调发展型区域农田面积占民勤绿洲农田总面积的73.68%,强、中、弱协调发展型区域只占26.32%。因此,目前民勤绿洲农田生态系统面临的不可持续性应当引起相关部门的高度重视。     

戈壁地区公路防沙措施防沙效应的风洞试验

 以穿越河西走廊西部戈壁荒漠的嘉峪关至安西一级公路为研究对象,基于风洞模拟试验,针对不同类型公路路基横断面和防护措施设计模型,采用粒子图像测速系统,研究模型的流场变化,进而探讨戈壁公路风沙危害形成机理及防沙措施。研究结果表明:①由于研究区内风沙活动以不饱和风沙流为主,携沙风对公路路基掏蚀、磨蚀严重,需要对路基边坡进行有效砌护;②为了在公路表面形成输沙通道,中央隔离带地表与行车路面应保持同一高度,隔离带采用空隙度大于30%的疏透型;③在公路两侧沙源丰富地段,公路边坡的坡角应小于40°,并且取消防洪沟,以防止沟内积沙;④在沙源丰富地区,公路两侧由外到内依次铺设草方格、覆盖砾石、设置积沙沟的防沙带,可以减少气流中的含沙量,阻止流沙上路,有效解决公路风沙危害问题。     

沙坡头地区风况与流沙运动

宁夏沙坡头地区的气象观测现存的资料已有十三年, 本文对该地区多年来的风向、风速的年、季、月变化状况进行分析, 特别对近几年来起沙风风信状况的观测资料作了详细的分析, 以了解本地区风沙运动的季节性特点和风沙运动与下垫面季节变化的关系, 为铁路沙害的防治提供基本资料。     

基于遥感的民勤绿洲植被覆盖变化定量监测

基于混合像元条件下的TM影像植被覆盖度遥感反演,定量研究了甘肃省民勤绿洲1987年至2001年植被覆盖时空变化的规律与特点。结果表明,15年中,民勤绿洲的植被覆盖发生了很大的变化,农田植被(耕地)面积增加了53.11%,而中、高盖度植被的面积却减少了25.21%,这对民勤绿洲的长久生态安全构成了严重的威胁。民勤绿洲植被覆盖变化的空间转化过程复杂,但总体属于开垦—植被退化型。15年中因开垦和植被退化而损失的中、高盖度植被达42204.81hm2,占原面积的81.73%,而且损失的主要是绿洲边缘的防风固沙植被,其中因开垦损失的面积为18776.08hm2,占损失面积的44.5%。超采地下水引起的地下水位快速下降是导致绿洲边缘天然和人工灌丛植被退化的主要原因。控制开垦并培育相对稳定的灌丛型植被,应该是研究区生态环境建设的重点。     

干旱区耕地质量等级评价及土壤养分与盐渍化的分析研究 ——以民勤绿洲为例

为整体掌握民勤绿洲耕地质量、土壤养分以及盐渍化状况等,充分利用县域耕地资源,分析研究民勤绿洲耕地质量等级划分及其耕地土壤养分和盐渍化现状,为及时准确掌握绿洲耕地地力状况提供科学依据,同时为绿洲耕地土壤养分、盐渍化障碍提供改良措施。基于农业农村部《耕地质量调查监测与评价办法》(农业部2016年第2号)和《耕地质量等级》国家标准(GB/T33469-2016)的相关要求,构建民勤绿洲县域评价体系,通过综合运用空间分析、模糊数学、层次分析和综合指数等方法,对民勤绿洲耕地质量等级进行综合评价。结果表明:(1)民勤绿洲耕地质量平均等级为3.26等;分布有一至七等级地,八、九、十等级地没有分布;以三、四等级地为民勤绿洲耕地的主要等级分布,面积占比分别为31.63%、28.27%。泉山区中部和坝区灌溉农业区多分布一、二等级地。湖区灌溉区多分布三、四等地。在绿洲边缘带较多分布五、六、七等地。(2)民勤绿洲耕地土壤有机质平均含量在10.00~15.00 g·kg^-1之间,全氮平均含量在0.50~1.00 g·kg^-1之间,总体处于较低水平。有效磷和速效钾总体处于中等水平。昌宁区、泉山区与坝区交界东北部以及湖区镇(昌宁镇、东湖镇、南湖镇、泉山镇、西渠镇)耕地土壤养分平均含量较均低。(3)民勤绿洲盐渍化耕地的面积为32240.36 hm²,占民勤绿洲耕地总面积的30.09%;主要以轻度盐渍化为主。轻度盐渍化多分布在湖区红沙岗镇、红沙梁镇、西渠镇等镇;中度盐渍化分布在昌宁镇以及环河区沿风沙线一带。其评价结果对民勤绿洲耕地资源的科学管理和可持续利用以及绿洲农业的发展具有重要意义。     

塔克拉玛干沙漠沙垄区公路防护带内风场特征研究

塔克拉玛干沙漠公路是世界上穿越流沙区最长的公路,公路两侧防沙治沙工程体系是公路正常运行的关键因素。以塔克拉玛干沙漠沙垄区的公路防护林带为研究对象,结合野外地形测量、防护工程调查以及风沙数据观测,分析沙垄不同地貌部位防护林带内气流特征,揭示防护林带内风场变化规律,探讨不同地貌部位防护林带的防护效果。主要结论是:①垂直于公路的防护林带断面风场存在3个区(防护林带前部风速迅速降低区、防护林带中部风速低值区、防护林带工程后部风速恢复区),气流穿过公路路面时风速呈增大趋势,利于公路防护;②现有防护林带具有较好的防护效果,相对于防护林带上风向流沙区的风速,防护林带中部风速降低幅度在80%以上,多数断面在林带前缘10H后（H为植株平均高度）风速降低至最小;③沙垄不同地貌部位的工程防护效益存在显著差异,迎风坡底部防护效果最好,迎风坡中部防护最差。其研究结果可为塔克拉玛干沙漠公路防沙治沙工程体系优化提供科学依据。     

地形对民勤沙尘暴发生发展影响的模拟研究——以一次特强沙尘暴为例

河西走廊是中国西北路径冷空气的必经之地,其狭管地形加之丰富的沙尘源地,使其成为中国沙尘暴多发区;民勤位于走廊中段,地处巴丹吉林和腾格里两大沙漠的接壤地带,正好位于雅布赖山和龙首山形成的山口下游方。河西走廊加上民勤周边这种双狭管的特殊地形,使得民勤又成为河西走廊沙尘暴的多发区以及中国的生态环境极度脆弱区。本文以2010年4月24日河西走廊一次特强沙尘暴（部分时段能见度为0,达到了黑风标准）为例,利用GRAPES_SDM沙尘模式对这次沙尘暴进行了数值模拟,并重点对民勤周边山地采取改变高度和范围等方式,模拟研究了地形对过境民勤的风速、地面起沙通量、沙尘浓度以及沙尘输送的影响。结果表明：（1）民勤周边地形高度降低的情况下,地面风速减弱,携沙气流遇到地形阻挡,沿着坡地爬升,部分沙尘可以翻越地形到背风坡,此时的地形特征将减弱沙尘扩散强度;（2）民勤周边地形高度增高,风速小于地形不变时的风速,气流发生明显的绕流,改变沙尘扩散方向;（3）改变民勤周边山体地形位置,狭管效应减弱,地面风速明显减小,沙尘影响范围较控制试验向南及东南方向扩展;（4）河西走廊南部祁连山高度改变对沙尘的影响程度大于民勤北部雅布赖山的改变,这与祁连山的山体面积和高度明显大于雅布赖山有关,说明河西走廊“狭管”地形是民勤沙尘暴之所以多发的重要原因,民勤周边的小型“狭管”地形又使得民勤成为走廊中沙尘暴最为严重的区域。（5）地形改变将减小地表起沙量,从而减小沙尘浓度,也即减弱沙尘暴的发生发展。     

临哈铁路典型防沙工程区阻风效率与积沙量特征

为掌握临哈铁路沿线风沙防护措施的防护效果,优化布设方案,选择临哈铁路K217、K585、K745及其支线天策线K16典型防沙工程区,采用样带同步观测法和测钎法,测定了每个区域的阻风效率和积沙量特征.结果表明:由铁路外侧向内侧,防沙工程对风的抑制效应逐渐增强.1.5 m高沙障积沙带、2.5 m深路堑、10 m和16 m高...     

北京风沙若干问题的讨论

本文在实地调查研究的基础上提出对北京风沙一些问题的看法:1)北京风沙物质来源为本地超沙,尘的来源复杂,以外来成分最多;2)分析35午风沙资料得出这些年北京平原风沙趋于成少。     

均匀配置的两种仿真灌木林防风效应野外观测

建立灌木林是一种有效的防风固沙方法,灌木林空间配置是防护林体系研究与建设取得最佳效益的关键.应用两种仿真固沙灌木,建立株行距相等的均匀配置灌木林,观测林内与林前不同风速,比较其防风效能.结果表明:在风速为4.6～10.7 m·s^-1时,侧影面积为0.25 m²的无叶仿真灌木林比侧影面积为0.39 m²的有叶仿真灌木林防风效能低10%～20%.仿真固沙灌木林风速与高度变化关系呈指数函数关系,但在风沙流中拟合系数更高.仿真固沙灌木林空气动力粗糙度平均值是流沙地的5倍多,但不同风速下的粗糙度值差异较大.对相同配置的防风固沙林,调节灌丛结构可以提高其防风固沙效能.     

基于物元模型的民勤绿洲土地生态安全评价

针对生态脆弱区民勤绿洲土地与生态环境系统的特点,运用“经济-环境-社会”模式和层次分析法构建了该区域土地生态安全评价的指标体系和权重,基于物元理论建立了土地生态安全的复合物元模型,对民勤绿洲土地生态安全进行了研究。结果表明:①2005-2007年民勤绿洲土地生态安全整体上呈现出“不安全-较不安全”的上升趋势,并有向更好等级发展的动向,说明近年民勤绿洲环境保护投入和治理绩效明显。②各单项指标存在明显的分异。人均水资源、化肥施用量、森林覆盖率、荒漠化程度、工业废水排放达标率、贫困人口比例和能耗成为制约该区域土地生态安全水平提升的重要因素,也反映了该区域土地生态系统环境容量低,极其脆弱。