植被覆盖地表空气动力学粗糙度与零平面位移高度的模拟分析

 空气动力学粗糙度、零平面位移高度是植被覆盖地表的两个重要的空气动力学特征参数,利用数值计算的方法,运用Matlab软件编程,对内蒙古四子王旗草地地表的空气动学粗糙度、零平面位移高度进行模拟计算、绘图及分析。得到了在8种植被密度和6种植被高度情况下摩阻速度、空气动学粗糙度、零平面位移高度与风速的关系,并与野外实验数据进行对比分析,发现模拟值可以很好的反映空气动力学参数的性质。进而分别得到了包括植被密度的风速与摩阻速度、空气动学粗糙度的关系式和包括植被高度的风速与摩阻速度、空气动学粗糙度的关系式,这有助于进一步研究该地区草地风沙运动机理,以及床面与近地层气流相互作用的力学性质。     

内蒙古阴山北麓农牧交错带风蚀气候侵蚀力特征

为了解内蒙古阴山北麓农牧交错带的风蚀气候侵蚀力变化特征及规律,在收集多年风速、降水、气温、相对湿度和沙尘暴气象站观测数据的基础上,计算了典型区域风蚀气候侵蚀力。引入MHF小波函数,对该时间序列进行小波分析,揭示了区域风蚀气候侵蚀力变化的多时间尺度的复杂结构,分析了其在不同时间尺度下的周期性和突变诊断点。结合沙尘暴发生日数的观测资料,进一步分析风蚀气候指数与沙尘暴发生日数的尺度变化关系。研究表明:内蒙古阴山北麓农牧交错带风蚀气候侵蚀力具有明显的阶段性特征,以16 a的周期振动最强;在整个时间域上,区域风蚀气候侵蚀因子与沙尘暴日数的变化具有较好的对应关系,即风蚀气候指数偏大期对应沙尘暴日数偏多期,风蚀气候指数偏小期对应沙尘暴日数偏少期;并预测在未来一段时间内风蚀气候侵蚀力较大时间尺度变化处于增强的偏小期,但较小尺度表现出由大到小的过渡。     

风积沙轻骨料混凝土冻融损伤及寿命预测研究

基于浮石轻骨料混凝土为基础, 将不同质量的风积沙作为细骨料替代部分河砂, 研究风积沙轻骨料混凝土冻融损伤机理及服役寿命. 通过室内快速冻融循环试验, 定量分析风积沙轻骨料混凝土的抗冻耐久性能. 在整个冻融循环期内, 相对动弹性模量的变化规律可分为直线下降阶段、 直线+曲线下降阶段、 曲线下降阶段. 以此为基础, 建立轻骨料混凝土直线和曲线双段式相对动弹性模量衰减方程, 依据5组混凝土的抗冻试验结果对方程进行了验证, 并预测其在西部地区的服役寿命. 结果表明: 直线和曲线双段式的相对动弹性模量衰减方程能够准确的反应混凝土冻融损伤劣化规律. 风积沙最优替代率为20%, 可以满足25 a的使用寿命. 损伤模型可为沙漠地区混凝土使用提供一定的理论依据.     

掺砂水泥土的力学特性研究

通过室内掺砂水泥土的无侧限抗压强度试验,探讨在不同掺砂量、不同龄期条件下,其无侧限抗压强度发展规律。试验研究表明：在水泥掺量一定的条件下,掺入一定量的砂,可以明显地提高水泥土的强度。当水泥掺量为10%时,掺砂量为50%的水泥土强度达到最佳。而且根据实测的应力-应变曲线,详细地分析了掺砂水泥土的破坏形式为脆性剪切破坏,且随着掺砂量的增加,掺砂水泥土的剪切角逐渐增大。与此同时,还从不同的角度分析了掺砂水泥土无侧限抗压强度增长的原因,从而为工程应用提供了试验数据和理论依据。     

石灰-水泥复合土增强机制研究

利用比强度方法分析水泥土及石灰水泥土无侧限抗压强度,对石灰水泥土的增强机制进行了研究。采用内蒙古河套粉质黏土拌制水泥土及石灰水泥土试件,水泥土和石灰水泥土掺入不同量的氢氧化钙、碳酸钙和水泥,并按标准养护28 d,进行单轴抗压试验,测得水泥土及石灰水泥土的无侧限抗压强度值。研究结果表明：石灰水泥土和水泥土中存在化学胶凝和物理填充两大类作用。其中石灰水泥土中存在水化作用、硬凝作用、离子交换及团粒化作用和复合作用等4类化学增强作用;水化作用是水泥土和石灰水泥土强度增长的最主要来源;熟石灰能够抑制水化作用。     

寒区水泥固化土力学性能影响因素分析

为了在北方寒区推广和应用水泥固化土建造保暖性房屋和设施农业,采用内蒙古黄河灌区周边典型的粉质土,利用普通硅酸盐水泥固化土体,配制水泥固化土,采用静力机械压实法和人工分层击实法分别制作了Φ50mm×H50mm和Φ39.1mm×H80mm两种不同规格的试件,并进行了无侧限抗压强度室内试验,研究了不同水泥掺入比、不同养护龄期、不同规格及成型方法对水泥固化土无侧限抗压强度的影响,得出了不同试验条件下水泥固化土的强度变化规律.试验结果表明:强度均随水泥掺入比及龄期的增大而增大,三者之间较好地满足空间平面模型,偏回归分析表明,水泥掺入比较龄期对强度的影响贡献更大,两种规格试件的强度之间较好地满足对数关系;不同规格及成型方法的试件对水泥固化土强度的影响规律不同,Φ39.1mm×H80mm试件存在一个临界水泥掺入比与临界养护龄期,当超过这个值时,其强度增长率减小.     

阴山北部耕作土壤冻结过程温度变化的数值模拟

在建立土壤冻结模型的基础上,对内蒙古阴山北部农牧交错带耕作土壤冻结过程进行了数值模拟,计算方法采用三点中心差分格式,模拟出冻结缘变化情况下的土壤冻结过程中温度曲线.模拟结果与野外试验进行对比,结果可信.通过阴山北部耕作土壤的冻结模拟研究,揭示了该地区耕作土壤的冻结特性,对进一步研究该地区的土壤冻融变异下的风蚀提供帮助.     

天然浮石粉水泥土力学性质的试验研究

利用内蒙古丰富的天然浮石矿产资源,将天然浮石粉作为外掺剂应用于水泥土改性研究,可有效地改善水泥土的力学性质,明显增强水泥土的耐久性。通过室内试验, 以水泥掺量15%为基准,分别掺入2%、4%、6%、8%、10%等不同掺量的天然浮石粉,养护龄期分别为7 d、28 d、60 d、90 d。试验结果表明：天然浮石粉水泥土无侧限抗压强度随着天然浮石粉掺量的增加而增大。当掺量达到8%时,强度达到了峰值,之后随浮石粉掺量的增加,强度不再增长;天然浮石粉水泥土强度随着龄期的增长而增大,90 d强度是28 d强度的1.52~1.6倍,后期强度增长很大;在不利的冻融循环条件下,天然浮石粉水泥土强度增长规律与冻前基本相同,水泥土强度虽然劣化,但比不掺浮石粉的情况均有很大程度的改善;浮石粉水泥土的渗透系数（对数）随着养护龄期的增长而减小,抗渗能力逐渐增强,特别是在最初的28 d以内,其渗透系数降低较快。     

阴山北部农牧交错带沙尘暴特性分析

以内蒙古自治区阴山北部农牧交错带30年(1971～2000年)气象资料为基础，运用随机统计理论。探讨阴山部沙尘暴、沙尘天气与降水量、地温、大风等因素的相关关系初步分析了内蒙古自治区阴山北部沙尘暴的成因与自然气候因素的相关关系。结果表明：干旱、地温快速回升与大风在时间上的一致性，是阴山北部农牧交错带发生沙尘暴的主要原因；每年4月到5月的平均降水量是年均降水量的11．2％，大风日数为全年的41．8％。这一时段地温的月平均上升幅度为8．5℃，而沙尘暴发生日数占全年的85．7％；同时沙尘暴的发生日数与大风日数呈正相关，与降水量呈负相关，与地温呈正相关。通过对上述内容的分析讨论，以期揭示沙尘暴的形成及其变化规律。     

内蒙古阴山北部四子王旗土壤风蚀量的测试分析

内蒙古阴山北部地区风蚀沙化十分严重,而风蚀量是判断土壤流失和荒漠化的重要指标。以阴山北部乌兰察布市四子王旗典型农牧交错带的耕地为试验地点,根据表层土壤多年的粒径变化,利用粒径对比法,对土壤风蚀量进行估算;并利用插钎法对一次强沙尘暴进行野外实测,推求土壤风蚀量;两种方法互相验证,近而对内蒙古阴山北部乌兰察布市的四子王旗土壤风蚀量进行较为准确测算。同时根据裸露耕地与未耕地(草地)的粒径对比分析,初步了解了该地区的由于传统耕作导致的土壤风蚀的程度,得出了耕地土壤风蚀的主要损失粒径为<0.05 mm的悬移质粉尘颗粒,该区域每年的平均风蚀模数达6 214.7 t/km2a,为干旱区耕地保护性耕作的研究提供基础理论依据。