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。     

典型下垫面风沙流中风速脉动特征研究

通过对流沙、戈壁地表风沙流中风速特征研究发现：对于特定的下垫面, 风沙流中各高度层脉动风速具有很好的相关性; 随不同高度间距离增加, 瞬时风速在时间序列上波动的均一性呈递减趋势; 瞬时风速的波动性主要与其所在高度层的沙粒数量和运动状态有关, 二者存在一种动态的互馈关系; 脉动强度随进口风速的增加而增大, 而脉动风速的相对值与进口风速无关, 只是对应高度的函数.     

风沙治理工程综合效益分析——以敦煌黑山嘴风沙口为例北大核心CSCD

通过对敦煌黑山嘴风沙工程治理区和未治理区近地表风动力环境与土壤理化性质对比分析,研究了风沙治理工程下黑山嘴的防风固沙与土壤改良的综合效益,为今后该区域近地表风沙动力过程的深入研究和风沙灾害综合治理提供了借鉴。结果表明:相较于未治理区,敦煌黑山嘴工程治理区的平均风速、起沙风频率均明显降低,输沙强度减小,年输沙势降低85%,大风天气减少;工程治理区土壤各养分及水盐含量也在一定深度明显增加,全氮、全磷、全钾含量在5 cm土层深度增长率分别达到了322.5%、49.3%、15.1%,全氮、易溶盐对其他组分影响增大,土壤肥力显著提升;两区域土壤电导率与易溶盐含量变化趋势相同,但工程治理区两者含量在土壤表层明显增加,应警惕发生地表盐渍化。     

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。     

戈壁风沙流结构特性及其意义

通过砾质戈壁风沙流野外实测数据的分析以及风洞模拟实验研究发现：戈壁风沙流结构具有与沙漠风沙流完全不同的风沙流特征,戈壁风沙地表的粗糙度随风速的增大而增加,其表面风沙流输沙量高度分布表现出独特的"象鼻"效应,在一定高度处呈现最大值,并随风速的增加而增高。该"象鼻"效应导致戈壁风沙流结构特征值λ远大于 1,不论风速多大,风沙流都处于未饱和状态的非堆积搬运状态。这种特殊性质比较清楚地解释了敦煌莫高窟千年来不被沙山埋没的谜底。并且在风沙防治工程实践中,采用砾石压沙措施,构造类似与砾质戈壁的下垫面,人工促使风沙流结构呈现"象鼻"形状,可使防沙工程达到理想的输导作用。     

中国铁路风沙防治的研究进展

基于中国沙区铁路的发展历程,系统分析了铁路沙害类型、特点以及风沙防治方案、措施和技术体系。针对我国沙区地域特征和铁路沙害类型,作为个例分类剖析了途径流沙地表、高寒环境与戈壁大风区铁路风沙危害与防治技术取得的成效和面临的问题。结合目前我国沙区铁路的发展趋势,从理论研究和工程防沙实践出发,提出复杂地形、特殊环境铁路沙害是今后风沙工程学领域的重点和理论研究趋势,也是沙区铁路沙害防治的关键和难点。     

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。     

不同结构单排林带防风效应的风洞模拟

风速大小、林带疏透度及高度都会对林带周围气流产生影响,使气流在林带两侧发生分离或积聚,从而形成不同的防护功能区。为探求林带结构对防风效应的影响机理,选取10组高度和疏透度不同的林带模型,对其防风效应进行了风洞模拟实验,通过绘制加速率等值线图及其变化趋势线、防风效应图,并计算不同结构单排林带的有效防护距离,进而揭示风速、林带疏透度和高度对林带上风向和下风向风速、防风效应和有效防护距离的影响规律。     

腾格里沙漠东南缘风沙活动动力条件分析——以沙坡头地区为例

利用腾格里沙漠周边气象站的观测资料,结合风沙活动规律及其环境特征,以沙坡头地区为重点研究对象,详细分析了沙漠东南缘风沙活动动力特征.研究区风况具有明显的方向性和季节性变化,主要有来自沙漠外围的西北风、东北风和东南风.西部边缘以西北风为主,东部还受来自阿拉善高原的北风和东南风的影响.冬季盛行西北风,夏季短暂时期盛行东北风.另外,利用沙坡头站1980-2000年风速自记资料(数据采集时间间隔为10分钟),对起沙风况和输沙势进行了详细的统计和计算.从全年起沙风玫瑰分布来看,大于起沙风的主风向频率可分为3组,即多年平均的主风向为W-NNW,次主风向为NE-E,再者为WSW-S.多年平均输沙势DP为358.7 VU.风能属于中能环境(200～399 VU).多年平均方向变率(RDP/DP)值为0.46,属于中比率.年均合成输沙势RDP为164.42 VU,集中分布在130～200 VU范围内.年均合成输沙方向RDD为134.19°.     

HDPE蜂巢式固沙障研制与防沙效应实验研究

 采用先进的HDPE新材料制成蜂巢式固沙障来替代传统的草方格。研究发现:HDPE蜂巢式固沙障可以增大下垫面的粗糙度,明显降低了地表底层风速,进而减弱输沙强度,使流沙表面得以稳定。在格状沙障内,由于气流的涡旋作用,使原始沙面充分蚀积,最后达到平衡状态,形成稳定的凹曲面。下凹的深度(h)与凹面玄长(S)的比值为13.6/100~13.2/100,这种下凹的深度(h)与凹面玄长(S)的比值与传统有效的草方格（草方格为13.3/100）防沙效应相当,其二者流场特性也相同。这种稳定的凹曲面,对不饱和风沙流具一种升力效应,形成沙物质的非堆积搬运条件,这是格状沙障作用的关键。实验表明,选用孔隙度为40％、高20 cm的HDPE固沙障防沙效果显著。