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。     

库布齐沙漠110MW光伏基地次生风沙危害的动力学机制

为了解释光伏设施干扰下沙质地表侵蚀堆积的动力机制,在库布齐沙漠110MW光伏电站选取2个断面,利用MetOne 014A/024A型自动风速仪,同步观测了光伏板前后不同位置20、50、100、200cm高度的1min平均风速,分析了光伏板干扰下流场格局变异及其与地表蚀积态势的关系。结果表明:(1)光伏设施强烈干扰流场格局,产生流场分异区:板下集流加速区、板前板后遇阻减速区、板面抬升区和板间恢复区,但光伏基地上风向边缘区域与腹地的流场分布格局存在显著差异;(2)空间流场特征区发育程度所指示的动力分布与地面侵蚀堆积态势基本对应;(3)植被可有效增大地面粗糙度,降低0~50cm近地表过境风速,减缓地表蚀积过程的发生与加剧;(4)光伏板下的集流加速和板前板后的反向涡旋,是塑造地表风蚀沟(坑)及积沙带发育的主要动力。     

下导风工程的风洞实验研究——[1]平面上的实验

下导风工程是由栅栏工程发展而来的,它应用于防治风沙、风雪对道路(铁路、公路)的危害,国内外已做过不少工作^[1][2][3]。但是,在风洞中进行系统的实验研究还很少。我们从1969年开始,先后对下导风工程防治道路风沙(雪)危害,进行了一系列的风洞模似实验研究,取得了初步成果。     

布古里沙漠部分地区风沙环境特征分析

布古里沙漠位于喀什绿洲和叶尔羌河绿洲之间,具有独特的地貌特征和风沙环境特征。通过对布古里沙漠部分地区的气象资料分析和野外实地风沙观测,对其风沙环境特征进行了分析。结果表明：布古里沙漠的沙粒平均粒径是0.16 mm,起沙时间集中在每年的4～9月,风向主要是西北风和东北风,偏西北风略强;在2 m高处测量的裸露沙面起动风速的是3.0 m/s,植被覆盖率为7%,起动风速为5.2 m/s,植被覆盖率为14%,起动风速为6.8 m/s;当平均风速为6.7 m/s时,气流输运沙子主要在近地表面0～10 cm,,风沙流中含沙量随垂直高度呈指数衰减,给出了风沙流的含沙量随垂直高度分布的相关方程和参数。     

野外近地表风沙流脉动特征分析

基于风沙流实时测量系统对流沙地表的输沙强度以及不同高度风速进行实时测量所获得的数据,分析野外实际风场中的风沙流脉动特征。结果表明:沙粒的存在削弱平均流场,但对风速的高阶统计矩和分布形式影响不大,不同高度、不同来流平均风速条件下,风沙流中风速仍近似符合高斯分布;瞬时输沙强度服从指数分布,滞后风速约1 s,脉动强烈;30 min输沙强度平均值和脉动标准差均随平均风速的增大而呈幂函数增加,但随风速脉动强度的变化呈先增大后减小的趋势。这意味着脉动风速对输沙率具有重要影响,需要在输沙率预测公式中予以考虑。     

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。     

不同下垫面对风沙流特性影响的风洞模拟研究

通过对戈壁、草方格和流沙地表风沙流特性的风洞模拟实验,探讨不同性质下垫面对风沙流结构和风沙活动层风速廓线的影响,从而为野外工程防沙的优化设计及其应用提供理论依据。实验结果表明：戈壁地表风沙活动层主要集中在距地表20cm高度范围内;由于沙颗粒与戈壁地表的砾石发生碰撞．输沙率随高度的分布不再简单的遵循对数关系,其极值出现的高度随风速的增加而上移。由于草方格构成的下垫面复杂多变,其对风沙流结构与风沙活动层风速廓线的影响很难确定。但对于特定的下垫面,在不同风速下．同一高度层含沙量具有很大的相关性。     

不同沙源供给条件下砾石床面的风沙流结构与蚀积量变化风洞实验研究

通过对不同沙源供给条件下各种砾石床面的风沙流结构、床面风蚀及堆积沙量变化的风洞实验,结果表明,风沙流结构是判断戈壁风沙流饱和与不饱和的一个重要途径,不同的戈壁风沙流结构对床面输、阻沙特性具有不同的指示意义。近地表0～6 cm高度内的风沙流结构决定了床面的输、阻性质,而6 cm以上的风沙流结构反映了风力对沙物质的输送状况。沙源供给的丰富与否,决定了风沙流的饱和程度,以及风沙流在砾石床面产生的蚀积状况。同等风速条件下,饱和风沙流的输沙率是非饱和风沙流输沙率的2～8倍。在饱和风沙流情形下,床面过程总体以积沙为主,且随风力的增强,床面积沙量急剧增加。在不饱和风沙流情形下,砾石床面总体以风蚀和输送沙物质过程为主,风沙流结构在0～2 cm高度内反映出砾石床面具有明显的阻沙功能,在2～5 cm高度上出现最大输沙值。     

不同类型防沙堤流场的风洞实验模拟研究

防沙堤在风沙防护体系中发挥着重要的作用。对不同形状、不同倾角和不同高度防沙堤的流场结构进行风洞模拟实验,对不同类型防沙堤的防护效益进行评价。研究结果表明:①防沙堤强烈地影响了周围的气流流动特性,根据不同流场特征将其划分为5个典型区域:迎风坡脚低速区、遇阻抬升区、集流加速区、减速沉降区和消散恢复区,其中迎风坡脚低速区和背风侧减速沉降区能有效降低风速、阻滞风沙流。②梯形较三角形防沙堤形成的迎风坡脚低速区范围更大,而三角形较梯形防沙堤形成的有效防护距离更大。③三角形防沙堤的防护范围随风速的增大而减小。三角形防沙堤形成的有效防护距离随迎风坡倾角的增加而增大;迎风坡脚低速区范围随倾角增大而减小。④倾角40°的三角形防沙堤模型在各组风速下均形成最大的有效防护距离。⑤防沙堤背风侧的有效防护距离与沙堤高度呈正相关。     

脉动风场下跃移沙粒对风的响应时间

风沙流是大气边界层的典型气固两相流,输沙率对风速的响应滞后时间,被称为风沙流响应时间。通过野外测量发现风沙流响应时间与风速测量高度成正比,通过对瞬时风速进行信号分解并计算近地表输沙率与不同时间尺度风速信号之间的相关性,发现响应时间随风速频率的减小而增加。为进一步得到定量的规律,采用数值模拟的方法分析了周期来流风场中,风沙流响应时间随各种参数(周期\,湍流强度\,来流摩阻风速和测量高度等)的变化规律。模拟结果显示:响应时间与风速变化周期、来流摩阻风速成正比,与湍流强度和边界层高度成反比,输沙强度对跃移层外风速变化的响应时间沿高度先增加后减小。     

天山北麓工业带城市工业经济结构分析

本文选择新疆区域工业发展为参照系，用Ｓｈｉｆｔ－ｓｈａｒｅ方法对天山北麓工业带６城市工业增长与工业经济结构进行分析，从动态角度判别各城市工业结构的优劣及存在问题并揭示其原因，提出发展方向。     

西北干旱区典型绿洲气候因子非线性特征研究——以新疆石河子地区为例

以西北干旱区典型绿洲新疆石河子地区为例,使用该区1959—2006年的年平均气温和降水量资料,基于小波变换从多时间尺度分析了气候因子的波动、突变和周期特性,并通过关联维数和R/S分析方法揭示了其分形与混沌特征。结果显示,石河子地区气候变化呈现复杂的非线性特征,具有分形、混沌特征和波动性。研究区降水量变化的主周期分别为5、8、14 a和20 a,但只有5 a和8 a通过了0.05水平下的显著性检验;温度变化的主周期分别在4、7 a和11 a,并且全部显著;研究区温度、降水量序列的关联维分别为4.51和3.21,均为非整数,这意味着该地区的气候因子具有分形和混沌特性;该区温度、降水量的饱和嵌入维分别为7和6,表明要对其进行系统动力学建模,分别需要5～7和4～6个独立的状态变量;在R/S分析中,根据研究区温度（1992—2006年）和降水量（1987—2006年）序列的Hurst指数预测,在2006年后的15 a内该区温度可能仍将保持上升趋势,而降水量在未来的20 a内将可能呈现轻微的下降趋势。     

帕默尔干旱指数在天山北坡典型绿洲干旱特征分析中的适用性

以天山北坡为实验区,采用2002-2008年精河、乌苏、石河子、蔡家湖4个气象站的气象数据,进行月的水分平衡及其各分量的多年平均值计算,然后计算各气候常数;基于气候常数计算气候适宜蒸散量、气候适宜补水、气候适宜径流量、气候适宜失水量,确定月正常气候所需的水量,即气候适宜降水量;进而计算水分距平,最终确定研究区的帕默尔干旱指数.对帕默尔干旱指数与本地的历史文献记录的实际干旱情况进行对比,验证了帕默尔干旱指数模式的可应用性,并得出了研究区内4站点的帕默尔干旱指数计算公式,根据该指数计算的结果与实际的旱情记录相符合.     

天山北坡"20080826"超级单体的Doppler雷达资料分析

利用石河子C波段Doppler雷达资料,对2008年8月26日下午至傍晚发生在天山北坡带中部石河子垦区全区性的一次强对流天气过程进行分析,结果表明:引起这次全区性的强对流天气风暴具有超级单体风暴的特征.这个超级单体南边出现明显的出流边界,并位于弧形回波带的南部.组合反射率因子垂直剖面图上呈现出有界弱回波区、回波悬垂和有界弱回波区左侧的回波墙,最大回波强度出现在沿着回波墙的一个竖直的狭长区域,其值达到65 dBZ、位于回波墙中上部.在中低层径向速度图上,弧形回波带的北部出现辐合区,其东南部呈现出一个中尺度气旋,旋转速度达到20 m/s,风暴顶为强烈辐散,正负速度差值达52m/s,其中3 000～6 000 m之间表现最为典型;与中气旋对应的回波强度和回波顶高以及垂直液态含水量都在暴雨中心附近达到最大.50dBz的回波顶高达9.8 km、宽度约10 km,60 dBz的回波顶高达到8.7 km、宽度约7 km,65 dBz的回波顶高达到8.0 km、宽度约2 km,垂直液态含水量从16:16的8 kg/m跃增到17:34的70 kg/m,该超级单体的移动方向在盛行风向的右侧约30°,属于右移风暴.     

新疆旅游经济网络特征的时空演变研究——基于修正的引力模型及社会网络分析

通过构建“旅游综合质量”评价指标,继而将引力模型进行修正以衡量各区域间旅游经济联系度并运用社会网络分析方法探究了2008—2017年新疆15个地州旅游经济的空间网络特征。结果表明：（1） 2008—2017年间,新疆旅游经济关联网络密度的均值仅为0.356、网络效率均值为0.718、网络等级度均值为0.367。（2） 10 a间,乌鲁木齐市、伊犁州直属、喀什地区、昌吉州、吐鲁番市等地属于度数中心度与中间中心度双高区域;阿勒泰地区、巴州等地属于度数中心度较高、中间中心度较低区域;克拉玛依市属于度数中心度较低,中间中心度较高区域;博州、和田地区、哈密地区、塔城地区、克州、阿克苏地区、石河子市等地属于度数中心度、中间中心度双低区域。（3） 乌鲁木齐市、昌吉州、喀什地区、伊犁州直属、阿勒泰地区等地在研究时限内属于“双向溢出板块”;石河子市、克拉玛依市、巴州、吐鲁番市属于“经纪人板块”;博州、哈密地区、塔城地区属于“净受益板块”;阿克苏地区、克州、和田地区属于“主受益板块”。本文旨在丰富旅游经济网络研究视角,同时为新疆各地州旅游经济发展与合作提供量化依据。     

沙漠增温效应下绿洲热量资源估算模型——以准噶尔盆地为例

绿洲是干旱区荒漠生态系统中最为精华的区域,特殊的气候资源条件及其组合效应是形成绿洲特色高效农业的基础。在暖季,由于沙漠的增温效应,使绿洲的热量资源比同纬度地区更优越。以准噶尔盆地南缘古尔班通古特沙漠及石河子绿洲为对象开展研究,从时间、空间角度分析了沙漠增温影响下绿洲不同部位的热量条件、分布特点及变化规律等。并提出沙漠增温系数Z,Z可反映沙漠对与其相邻的特定地理位置的绿洲热量影响敏感程度,解释沙漠和绿洲间的热量联系及沙漠本身的热效应。借助沙漠增温系数,建立了石河子绿洲主要热量要素的估算模型,可以相对动态地估算绿洲区域不同时空尺度的热量状况。     

天山-阿尔泰山拟南芥种群分布与环境的关系

中国的天山及其附近山脉是世界拟南芥及其近缘种的主要分布区之一。在对天山—阿尔泰山的浅山地带拟南芥生存分布多年调查的基础上,选取13个代表性样地及18个相关环境因子,研究了拟南芥种群生存分布与环境因子的关系。结果表明:双向指示种分析(TWINSPAN)将13个拟南芥样地分为4个群落类型:新疆绢蒿、新疆绢蒿—猪毛菜、新疆绢蒿—刺叶锦鸡儿—草原苔草、勿忘草—密穗雀麦—草原苔草4类,各类型对应的环境因子异质性明显。不同群落类型在去势对应分析(DCA)、主成分分析(PCA)和典范对应分析(CCA)各排序图中区分明显,与物种对应较好,与TWINSPAN分类结果基本一致。环境因子的PCA分析发现,坡向、有机质、电导率、pH、土壤含水量和有效钾(均为2个土层)是导致样地间环境异质的主要因素,且这些因子间多呈显著关联。CCA分析发现坡向、有机质、pH、电导率和土壤含水量(均为2个土层)与排序轴相关性最大,分析认为上述环境因子是决定物种分布及多样性格局的主导因子,与环境因子的PCA分析结果基本一致。研究还发现,坡向、土壤含水量(第2层)、有机质(第1层)和pH(两层)是影响各样地十字花科种数变化的主要因素,电导率(第1层)是影响...     

新疆石河子农区土壤含盐量定量反演及其空间格局分析

盐渍化严重威胁着土地持续耕作和粮食生产安全,土壤含盐量的快速反演和及时监测,对新疆石河子农区农业可持续发展有着重大意义。以Landsat-8 OLI遥感影像与野外采样测定的72个样点土壤含盐量为数据基础,引入土壤亮度指数、土壤湿度指数、土壤盐盖度指数和土壤辐射水平指数等构建的特征遥感指数定量反演新疆石河子农垦区土壤含盐量,并对其空间布局进行了分析。研究表明：① 利用遥感影像像元特征遥感指数值反演地面对应土壤含盐量的精度较好,反演方法可行,反演精度为66%;② 反演得到土壤含盐量空间分布图在空间上等级明显,层次分明,呈现出“一带一区”的格局,“一带”是玛纳斯流域形成的盐渍化程度较高的条带,“一区”是内在土质形成的严重盐渍化区域;③ 在新疆石河子农区中,35.40%的棉田适合耕作,64.60%的棉田耕地需要进行改良,农区土壤盐渍化治理仍十分紧迫。     

新疆三大区域经济差异现状与动态分析

区域经济差异是区域经济学研究的核心内容之一。采用定量分析方法,从经济发展水平差异和居民收入差异两方面对新疆三大区域经济差异现状和改革开放以来的动态变化进行了分析与评价,得出了一些基本结论和启示：(1)北疆和东疆基本处于同一一发展水平．而南疆与它们则有较大的差距;(2)在三大区域之间,农村居民的人均收入差异要远大于城镇居民货币工资收入差异;从全部居民人均消费较大的相对差异中可以透视出．居民人均实际收入的相对差异也较大;(3)北疆、东疆与南疆之间的经济发展绝对差异和相对差异呈现不断扩大的趋势;(4)北疆、东疆与南疆之间居民收入的绝对和相对差异在20世纪90年代后基本呈扩大态势：(5)区域经济差异的存在及其过大,会对经济、社会、政治、民族等各方面产生诸多消极影响．必须给予高度重视。