兰新高铁大风区风况特征及防风工程设计分区

兰新高铁是世界上穿越最长风区、防风工程规模最大的铁路。大风严重威胁高铁的运营安全,查明兰新高铁沿线大风分布特征及危害特性极为重要和迫切。利用气候分析、天气诊断及实测校验等方法,结合兰新高铁沿线大风观测资料,找出了微地貌、特定气候导致的局部特大风速区段,确定了沿线大风风速、风向在平面、剖面方向的时空变化规律。基于地形、风力、大风频率及危害程度,将兰新高铁线路划分为五大风区的防风工程设计分区,即：大风极少区、大风低发区、大风一般区、大风易发区和大风频繁区。大风区线路应以降高度、小夹角、大半径为主要选线原则。防风工程的设计,应以大风工程分区为基础,评估不同工程风区环境下的列车安全特性,建立以大风工程分区匹配为主导,适合不同风区,结合设置条件的系统工程对策。     

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。     

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。     

风沙灾害风险评估研究进展

风沙灾害是气象灾害的重要组成部分,具有影响范围大、季节性强、灾害损失大等特点,已成为中国北方沙区的生态灾难,严重影响人居环境和社会经济的可持续发展。为了评估风沙灾害对中国社会经济的影响,已有学者对中国风沙灾害问题进行了长期研究,但对区域风沙灾害风险系统评估研究相对较少,尚未建立系统的风沙灾害风险评价体系。在综合分析近30年相关文献的基础上,借鉴其他自然灾害评估方法,从风沙灾害风险评估理论内涵、评估指标及评估方法等方面对相关研究进行了全面的分析,指出目前风沙灾害风险评估还存在理论不完善、评估模型不合理、孕灾环境指标量化不细致和指标体系繁杂、风险评估方法单一、指标分级和权重计算的主观性强、社会经济数据不能空间化等问题。因此,未来在风沙灾害评估研究时需借鉴、引入和融合其他自然灾害风险评估理论和技术方法,综合近年来在风沙物理学、风沙地貌学、防沙治沙工程学、沙漠化遥感技术和理论等方面的成果,建立多指标的综合风沙灾害评估模型,为预防区域风沙灾害、降低风沙灾害损失和保障"一带一路"经济发展提供理论依据。     

胶东半岛北部沿海现代风沙灾害特点,成因及减灾对策

胶东半岛北岸以基岩岬湾海岸为主,港湾顶部的滨海平原上全新统风积砂层广泛分布,滨岸沙坝(滩)发育,为现代风沙灾害提供了丰富的物质。本文分析了胶东半岛北岸现代风沙灾害的特点,成因,提出加强防护林体系建设、局地工程固沙及控制沙源等综合减灾对策。     

雅鲁藏布江曲水-泽当段风沙活动动力条件分析与风沙灾害防治建议

雅鲁藏布江河流宽谷区是青藏高原风沙活动最为强烈地区之一.本文选择雅鲁藏布江曲水-泽当段为研究区,分析该地区1981-2010年以来的风动力条件变化特征.结果表明:1981年以来年平均风速明显降低,月平均风速2-4月最大.受河流-山地复合系统的影响,风向复杂且具有明显的空间差异性,贡嘎以西风和东风为主,泽当包括西风、南风...     

长距离高铁对沿线城市旅游经济联系的空间影响及角色分析——以兰新高铁为例

在GIS技术支持下,基于旅游交通可达性视角,构建旅游经济联系模型,运用社会网络分析方法,确定沿线城市在旅游经济联系网络中的角色,结果表明：高铁时空压缩效应促使沿线城市旅游交通可达性和旅游经济联系普遍提升,但提升幅度具有空间差异性,廊道东侧城市优于西侧城市,各省区旅游经济基础较好城市优于基础较差城市;旅游网络结构日趋紧密,城市间旅游互动与合作逐渐频繁,区域旅游经济联系呈现协调发展趋势。深入剖析9个城市的网络角色对兰新廊道旅游空间发展模式提出相关建议：沿线地区应充分发挥乌鲁木齐、兰州核心城市的功能,同时利用酒泉次核心的集聚与扩散作用,发挥嘉峪关、张掖、西宁重要旅游目的地的承转作用,带动吐鲁番、海东、哈密等边缘城市,打造西北“旅游+高铁”丝绸之路黄金线。     

豫北黄河古道区风沙地貌特征

通过航片判读和实地考察,分析了豫北黄河古道区沙地分布特征,从形态成因角度对风沙地貌形态类型进行了划分。中生代以来华北平原隆起与凹陷呈NNE向相间分布的构造特点,对沙地形成与分布格局具有控制作用。风蚀地貌类型单一,形态简单,风积类型较为多样。风积地貌高度一般不超过10m。沙地及风沙地貌形成是典型风水两相作用之结果。由于生物气候条件和沙源状况的限制,风沙地貌发育规模具有一定的局限性。     

基于3S技术的锡林郭勒盟风沙灾害综合评价

本文从孕灾环境、致灾因子和承载体3个方面建立风沙灾害综合评价体系,利用内蒙古自然地理环境要素基础图件、锡林郭勒盟以及周边地区29个气象观测站点的多年气象资料和内蒙古统计年鉴等数据,应用协调模型对锡林郭勒盟风沙灾害进行综合评价研究。结果表明:锡林郭勒盟风沙灾害系统的协调性总体上由东北向西南呈越来越差之势,说明风沙灾害综合风险程度由东北向西南越来越大;锡林郭勒盟风沙灾害系统中属协调型和较协调型地区面积占全研究区的55.5%;属不协调型和极不协调型地区占全研究区的44.5%。可见,锡林郭勒盟风沙灾害子系统关系中,不协调型近占一半,政府和有关部门应提高防范意识,采取防治措施。     

基于RS和GIS的河西走廊风沙灾害风险评估

河西走廊位于中国西北干旱、半干旱区,受到周边沙漠和戈壁的影响,风沙灾害问题比较严重。依据灾害系统理论,从致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性和承灾体易损性3个方面构建区域灾害风险评估体系和评估模型,对河西走廊风沙灾害风险进行评估。结果表明：（1）高风险地区主要分布在河西走廊内部的沙漠区,如酒泉市、玉门市、金塔县、高台县、临泽县以及武威市的北部地区,约占总面积的10.8%;（2）较高风险的地区主要分布在敦煌市、阿克塞哈萨克族自治县和河西走廊的北部,约占总面积的56.5%;（3）低风险地区位于河西走廊的东南部,该区在祁连山的天然屏障下,植被盖度高,雨水丰富;（4）作为风沙灾害的主体和对象,河西走廊的社会经济因素对风沙灾害风险的贡献率较低。而作为风沙灾害的物质基础和动力条件,沙源和风速仍是河西走廊风沙灾害风险的主要诱因;（5）经济发达城市在风沙灾害中具有更高的易损性,应该对城市邻近沙源进行重点防治。     

青藏铁路格尔木-拉萨段风成沙物源及其粒度特征

青藏铁路格尔木-拉萨段沿线地表松散沉积物广泛分布,为风沙活动的产生提供了丰富的物质来源。地表松散沉积物按成因分为现代风成沙,河流冲积物,古风成沙和洪积、湖积沉积物。粒度分析结果显示,格-拉段沿线风沙物质（沙丘沙、防沙体系积沙）样品（56个）平均粒径变化于1.29～3.25 Φ之间,均值2.36 Φ（0.19 mm）。平均粒径在2～3 Φ（0.25～0.125 mm）之间的样品占总数的78.57%。粒度组成以细沙为主（65.20%）,其次是中沙（20.53%）,0.5～0.1 mm范围重量百分比在49.44%～99.67%之间,平均为85.98%。在所有样品中,细沙和中沙合计在90%以上者占样品总数的55.36%。极细沙平均含量为7.99%,粗沙平均含量为5.50%。样品整体分选程度较好,标准偏差σ1在0.3～1.26之间,平均为0.58。偏度变化在-0.41到 0.36之间,样品中以正态分布为主,占53.57%;正偏者占12.50%;负偏者占19.64%;极负偏和极正偏各占7.14%。KG值变化于0.56～1.24,平均为1.00,为中等峰态。KG值在0.90～1.11之间者占71.43%。粒度分析表明,不同来源沙物质粒度特征有明显的差别,能很好地反映其形成过程和环境特征。     

海滩养护影响下的海岸风沙堆积——以福建平潭岛龙凤头海滩养护工程为例

海滩养护工程实施后,在保护海岸抵御侵蚀的同时往往还产生其他的环境问题。尤其在强风区海岸,海滩养护造成了滩面环境的改变,使滩面风沙搬运和沉积特征都发生了显著变化。对福建平潭岛龙凤头海滩养护工程实施前后的风沙沉积对比研究表明,养护后海滩的干滩宽度、滩面沉积物粒径、表层湿度、海滩高程等环境要素变化对滩面风沙搬运与沉积过程都产生了重要的影响。主要结论为:(1)养护海滩干滩滩肩高程的提高增加了滩面风速,增大了滩面风沙输沙率;(2)养护海滩干滩宽度的增加既扩大了风区长度也为风沙搬运提供了充足的物源,且不受潮汐过程影响,提供了持续的风沙物源供给,增加了风沙作用时间;(3)养护海滩剖面形态的变化使得海滩滩面沉积物含水率减小,降低风沙起动风速,增强了滩面风沙搬运。     

风成沙地地形1/10定律的研究与敦煌鸣沙山成因的猜想

 以风成沙地地形的共性—— 同一性作为切入点,探索了风成沙地地形高长比和深长比的变化范围以及它与气流流速结构的关系。通过调查发现,尽管沙积物尺度有大有小,形态繁简差异悬殊,但绝大多数风积地形,尤其在主风向单一地区,它们的高长比Kg存在着明显的变化范围,其界阈Kg≤1/10;而风蚀地形的深长比Ks也有相同的属性,只是Ks≥ -1/10。如果用K代表沙区正负两种风成地形的共同属性,则K=Kg=-Ks,即K≤|±1/10|。研究认为,风成沙地地表形态之所以具有这种共同特征,主要在于气流与沙质地表的相互作用中,地形的高长比同气流垂直分速与其水平纵向分速之比这两个比例之间相互制衡相互顺应的结果。野外试验证明高长比K≤1/10的沙质地表地形阻力最小、最适宜风沙流通过,因而形态比较稳定,且具有自修复功能,并在治沙工程中已经得到验证和广泛应用。因此称这种比例关系为1/10定律。以高长比1/10为界,对于比值远大于1/10的特殊的沙积物地形,我们以敦煌鸣沙山为例,根据外界山体对气流场的影响以及由此而产生的风速结构的变化,提出对鸣沙山成因的猜想。鸣沙山的形成从反面、从更广阔和更深的层次上证明了1/10定律的存在。     

宁夏中部干旱带土地沙漠化评价

本文基于宁夏中部干旱带土地沙化现状,进行土地沙化敏感性和沙漠化控制重要性评价。宁夏中部干旱带土地沙化敏感性分为极敏感、高度敏感、中度敏感、轻度敏感和不敏感5级。极敏感区主要集中在与腾格里沙漠接壤的沙坡头区的北部边缘地带,高度敏感区主要分布在与毛乌素沙地接壤的盐池县、灵武市和红寺堡区的大部分地区,中度敏感区广泛分布于土地沙化极敏感区和高度敏感区的周边地区,轻度敏感区呈带状分布于中度敏感区的四周,不敏感区分布在中部干旱带最南端地区。宁夏中部干旱带土地沙漠化控制重要性分为极重要、重要、较重要和不重要4级。极重要地区位于腾格里沙漠南缘的沙坡头区,重要地区分布于毛乌素沙地西部的盐池县、灵武市和红寺堡区的大部分地区,较重要地区主要在海原、同心等县域,不重要地区面积较小,呈带状分布,位于宁夏中部干旱带的沿河地带和最南部。     

浑善达克沙区沙漠化土地防治区划与对策研究

根据浑善达克沙区沙漠化发展过程、特征及其不同区域的自然和社会经济背景,将研究区划分为浑善达克沙地北部轻-中度沙漠化土地强烈发展区、浑善达克沙地重度沙漠化土地不断发展区、浑善达克沙地南部轻度沙漠化发展区3区和5个亚区。根据亚区特点因地制宜积极进行沙漠化土地恢复治理的同时,充分利用区域资源优势、区位优势,调整优化产业结构,走农牧业生产集约化经营的道路,是浑善达克沙区达到沙漠化恢复治理和社会经济可持续发展的理想选择。     

普若岗日冰原西侧冰前风沙地貌的形成与我国冰川型沙漠的发现

在青藏高原中央、普若岗日冰原西侧流石坡地带山麓面上,分布有约100 km²的由戈壁与沙丘组成的地貌,这是世界罕见的、也是我国发现的首例中纬度、高海拔地区冰前沙漠沉积。野外地貌、地层测量和室内样品的粒度、矿物、¹⁴C测年分析等结果表明,其形成时代约为16 ka BP以来;沉积特征在沙丘沉积序列中表现为风成砂夹零星腐殖质层,在戈壁中表现为砾石表面具次生方解石或碳酸钙沉淀层;演化模式为冷直线式;形成条件为以下伏冰碛物为主要砂源,以行星西风环流和高原冬季风引起的地面西风为主要动力,以持续的寒冷半干旱为气候背景;成因主要与冰原西缘冰川作用形成丰富的冰碛物砂源有关;因此,这类沙漠与一般冰缘沙漠以河湖相砂为源具有显著区别,可称为"冰川型沙漠"。由于其形成兼与冰原、气候和环流的变化密切相关,所以它是高原腹地全新世气候环境变化的重要记录。     

新疆精(河)-伊(宁)铁路沿线雪害形成机制及其防治工程措施

天山西部的降雪丰富,伊犁河流域年最大雪深普遍超过60crn,中国科学院天山积雪与雪崩研究站和伊犁的最大雪深分别高达152crn和89cm。因此,天山西部山区风吹雪和雪崩灾害较多,严重影响着当地的交通安全。新疆精(河)-伊(宁)铁路经过的缓坡丘陵区是风吹雪灾害多发区,崇山峻岭区是雪崩灾害多发区。通过对铁路沿线的气象要素进行分析与推算,结果表明,该地区的最大风速平均值14．0m／s,30a-遇的最大风速与最大积雪深度分别为20．3m／S和160cm;平均冬季降水量153．2mm,为风吹雪灾害的发生提供了物质与动力条件。在风吹雪多发区,风吹雪的主要危害类型是路堑型风吹雪沉积,其次为低路堤型风吹雪沉积等。经过野外考察和室内分析,基本上查清了精(河)一伊(宁)铁路沿线风吹雪的发生与分布规律,并且针对性地提出了铁路在雪害多发区的设计原则和雪害防治方法。认为路堤防风吹雪的适宜高度为200～1500cm,路堤若低于200cm,路面上易发生风吹雪沉积;若路堤的边坡较陡,则路面上不易发生风吹雪沉积;路堑边坡的角度越小,路堑越深,路堑走向与主导风向的夹角越小,风吹雪沉积越不易发生;风吹雪的防治应以防风吹雪走廊和下导风板为主,并辅以侧导板、挡雪墙等工程。精-伊铁路雪崩灾害主要发生在崇山峻岭区,主要类型为坡面雪崩和坡面沟槽雪崩。阳坡雪崩多发生在降雪季节,雪崩危害相对较少;阴坡积雪不易融化,雪崩危害大。阴坡雪崩在整个冬季从开始下雪直到次年春季积雪融化以前都可发生,危害时期长。在雪崩灾害的多发区,铁路选线时明线工程最好能选在阳坡,永久性建筑物或设施要尽量避开沟槽雪崩的运动区和堆积区;铁路线横穿河流处,桥梁的桥墩和铁路延伸线一定要避开沟槽雪崩的运动区和堆积区,尽量选在两雪崩之间的山梁或山脊处,隧道出入口也要选在突出的山嘴或山梁等正地貌部位。在其他条件允许的情况下,线路应尽量向坡面的上部抬升。精一伊铁路沿线雪崩灾害治理原则：在所有的隧道出入口,隧道再向外延伸3m,上方再修建导雪堤,可保隧道口的安全;在工程建设过程中,要求尽量少地破坏铁路两侧的植被,特别是树林和灌木。     

甘肃瓜州锁阳城南雅丹地貌区起沙风况与输沙势特征

以2016-2018年定位气象观测数据为依据,分析了甘肃瓜州锁阳城南雅丹地貌区的起沙风况及输沙势变化情况。结果表明:(1)研究区起沙风由两组风向近似相反的风所组成,主风向为NE-E,占全年起沙风的68.86%,次风向为WSW-WNW向,占27.67%;(2)年平均起沙风频率为19.0%,春季和夏季起沙风频率最高,分别占全年的33.57%和34.69%,各季起沙风向分布特征基本一致;(3)研究区风况类型为高风能环境和中等风向变率的钝双峰型风况。输沙势的大小和方向变率具有明显的季节性,春、夏季的总输沙势(DP)和合成输沙势(RDP)较高,夏季和冬季的方向变率RDP/DP值较高,合成输沙方向(RDD)245.45°~253.01°(WSW);(4)研究区雅丹地貌长轴走向与主输沙方向一致,说明风力是其形成的主要动力条件。     

新疆S214省道防沙体系对近地表风沙流的影响

对新疆S214省道台特玛湖干涸湖盆段防沙体系内外的风沙流输沙和风速进行了同步观测,数据分析表明：观测时防沙体系中阻固沙带已拦截了大量风沙,虽近地表风速被削弱程度不大,但风沙流输沙的43.26%仍可被防沙体系所拦截和固定,而剩余部分则可借助路侧输沙带的较大风力输移到公路下风侧,且不产生路面沙害,表明阻-固-输结合型防沙体系非常适宜单风向强风沙环境。S214省道防沙实践可为其他强风沙环境公路防沙提供重要借鉴经验。