乌兰布和沙漠风沙入黄影响因子变化特征

乌兰布和沙漠是黄河上游内蒙古河段风沙的主要来源区,风沙入黄影响因子的变化会直接改变入黄风沙量,并进而对黄河水沙输移以及河床演变产生一定影响。依据野外调查和遥感影像,对河道边界条件、土地利用状况、沙漠所在区域风力条件和沙尘暴特征等风沙入黄影响因子进行了研究,揭示了其变化特征和趋势。结果表明：乌兰布和沙漠沿黄边界已发生很大变化,沿黄区域已修建一定规模的大堤,重新界定了河道范围,流动沙丘临河段长度较20世纪80年代大大减少,半固定沙丘多分布在距河道较远的地方,中间已被农田、村庄和开发地阻隔;沙漠所在区域年均风速及年最大风速总体上呈下降趋势,其中年均风速自20世纪50年代至今降低了1~1.3 m·s^-1,年最大风速较20世纪90年代初期降低6~10 m·s^-1;风力条件的变化导致了沙尘暴发生频率的降低,进而使得入黄风沙量减少,其影响周期与气候变化的周期有关。     

近2000年来内蒙后套平原黄河河道演变

通过遥感影像、地貌沉积、历史文献与地图等相关资料分析集成研究,将后套平原分为西部冲积扇平原,东部是泛滥冲积平原,并详细探讨了近2000年来本区黄河河道的演变。公元前2世纪时,后套西部平原南 (上) 冲积扇停止发育, 北(下) 冲积扇河道发育,黄河主河道的位置与现代不同,它偏于泛滥平原北部的阴山山前东流;公元6世纪后套平原西部北 冲积扇上黄河河道向东移,在东部泛滥平原上黄河明显地分为南北两汊,而黄河主流仍位于河套平原北部山前;18世纪早期至末期,黄河主河道从河套平原的北部山前南移至平原南部;19世纪中叶‘北河’淤塞,现代黄河形成。     

1966—2019年黄河乌兰布和沙漠宽谷段河道深泓横向摆动特征北大核心CSCD

受风沙入黄影响,黄河沙漠宽谷段河流地貌过程复杂,河道深泓摆动响应敏感。以1966—2019年黄河乌兰布和沙漠段河道断面为基础,提取深泓摆动参数,分析沙漠河流深泓横向摆动特征与规律,以期为沙漠河流管理提供参考。结果表明:河道深泓横向摆动强度与径流量及其年内分配不均匀系数、河床质粒度和河岸风沙动力条件呈现显著正相关;1966—2019年,河道深泓横向摆动幅度以每年8.24 m的速度下降,且波动幅度明显减小。河道深泓摆动过程中存在19 a和7 a时间尺度下的周期变化规律,摆动周期分别为13 a和5 a,且周期性不断减弱。深泓摆动速度与周期变化趋势指示沙漠宽谷辫状河道横向冲淤趋于稳定。     

乌兰布和沙漠西南部风况对穹状沙丘形成的影响

风是塑造沙丘形态的主要动力,目前对穹状沙丘的形成动力学过程尚不清楚.为探讨风况对穹状沙丘形成和演化的影响,以乌兰布和沙漠西南部穹状沙丘为例,利用吉兰泰气象站风速风向数据和Google Earth影像测量沙丘形态参数,分析风况对穹状沙丘形成的影响.结果表明:(1)乌兰布和沙漠西南部主风向为西北风,次风向为西南风和东北风,...     

乌兰布和沙漠沿黄河段植物群落特征及空间分异北大核心CSCD

乌兰布和沙漠是黄河流域风沙最活跃的区域。本文以乌兰布和沙漠沿黄河段植物为研究对象,分析了植物群落特征的空间差异性及地上和地下植物含水率和生物量的分异规律。结果表明:乌兰布和沙漠沿黄河段典型植物物种组成单一,植物多样性低,Shannon-Wiener多样性指数最高为0.80。靠近黄河沿岸草本植物更具优势,平均植物含水率最高(最大值为80.6%);靠近沙漠腹地,灌木植物更具优势,灌木含水率高于黄河沿岸处。从黄河沿岸至沙漠腹地,草本生物量逐渐减少,但地上部分含水率增大。造成植物特征空间分异的关键影响因子是土壤含水量和含盐量,较高的土壤含水量对植物生长有促进作用,高盐分土壤环境对草本植物生长有抑制作用,对灌木植物影响较小。     

黄河青藏高原网状河段不同流量下活动河道的分布规律

以黄河青藏高原阿万仓和采日玛两段主河道50 km与65 km长的网状河段为研究对象,利用2013年3期遥感影像绘制了不同流量下（176 m³/s,978 m³/s,1 610 m³/s）网状河段活动河道的分布变化图,结合DEM数据分析了现有河道在流量增加过程中的空间分布格局和潜在定量关系。研究结果表明：根据流量大小划分出的3类活动河道,其分布规律基本是后者位于前者的两侧,据此可以推断,网状河分支河道基本是从主河道向两侧逐渐发展的。对于阿万仓河段,在河谷和河间地相对宽阔处,每个河道断面上3类活动河道数的比值为1:1.67:2.25;而在河谷较窄的地方,该比值为1:1.22:1.33。在采日玛河段,该比值分别为1:1.3:1.4和1:0.95:1.16。在宽阔的草原湿地河段,当网状河的主河道发生弯曲时,弯道内侧的活动河道数要大于弯道外侧的活动河道数。在平坦开阔的河谷地带,断面上的活动河道线密度与河谷宽度之间呈现出极好的线性负相关关系;而峡谷地带由于两侧高地形的限制,河谷宽窄不一,活动河道的线密度相对较大、且差别也较大。     

黄河源区达日至玛曲段近50年径流量变化趋势分析

本文提出了用于长时间序列变化趋势预测分析的局部主周期分析方法,并依据黄河源区达日至玛曲段1956~2000年长时间序列径流量实测资料,对天然径流量多时间尺度变化特征及未来变化趋势作了实例分析预测。结果表明:①径流量序列具有多时间尺度变化特征,并且存在3.2a、7.5a、19.5a和36.5a左右的主周期。②径流量变化趋势为:在1956~1969年偏多、1969~1975年偏少、1975~1986年偏多、1986~2004年偏少、2004~2017年偏多、2017~2020年为平水期。1986年以来出现的枯水期,在2004年左右以后将得到改变。③径流量年际变化主要是受气候变化影响所致,人类活动作用不显著。④主周期具有时效性,只有在一定时段内才有意义。     

风沙对黄河内蒙古河段河道泥沙淤积的影响

通过对黄河内蒙古河段河道淤积泥沙打钻采样,以及黄河沿岸及支流产沙地层采样分析对比,暴雨、洪水等分析追踪河道淤积泥沙源地表明,黄河内蒙古河段河道泥沙淤积主要来源于乌兰布和沙漠及十大孔兑(沟谷)的库布齐沙漠和丘陵沟壑梁地。通过输沙平衡法计算该河段河道泥沙淤积量得知,1954-2000年该河段淤积泥沙总量约20.11亿t,其中大于0.1mm的粗沙为15.57亿t,占总量的77.424%;小于0.1mm的泥沙约4.54亿t,占总量的22.57%。风成沙入黄淤积量是:乌兰布和沙漠6.0552亿t;库布齐沙漠5.8499亿t;二者约占大于0.1mm粗泥沙总量的76.46%。     

黄河合阳至大荔段湿地越冬水鸟群落多样性初步研究

2016年至2018年每年的12月,在黄河合阳至大荔段湿地,对越冬水鸟进行了调查和研究。研究结果表明,在该河段共记录越冬水鸟45种,隶属于8目13科31属,其中,有国家一级保护鸟类2种,分别为黑鹳(Ciconia nigra)和大鸨(Otis tarda),有国家二级保护鸟类3种,分别为大天鹅(Cygnus cygnus)、灰鹤(Grus grus)和白琵鹭(Platalea leucorodia);在45种越冬水鸟中,雁形目鸭科(Anatidae)物种的数量最多,为17种;调查区水鸟群落的优势种为绿头鸭(Anas platyrhynchos)、绿翅鸭(Anas crecca)、赤麻鸭(Tadorna ferruginea)、白骨顶(Fulica atra)和灰鹤;2016年12月与2017年12月的水鸟群落相似性指数最高;2017年12月水鸟群落的Shannon-Wiener多样性指数(3.658)和Pielou均匀性指数(0.732)都相对最大,2018年12月水鸟群落的Margalef丰富度指数(7.328)相对最大;人类活动对水鸟的干扰强度以弱干扰强度为主,黄河合阳至大荔段湿地的生态环境在不断改善。     

黄河北流河道变迁与史前的灾害事件

水利史的研究已经证实,历史上黄河北流的河道以禹贡河为北界,以现行河道为南界,在这一区域内摆动迁徙。黄河北流从未进入河北平原的中-西部的白洋淀流域区。造成河道这种演化特点的主要原因是河北平原基底活动构造等因素的影响。除此之外,另一个尚未探索的原因是远古时代河北平原曾发生过一次规模宏大的陨石雨撞击灾害。撞击的结果壅塞了当时黄河下游河道,形成了白洋淀流域区,最终促成了北流河道演化的基本格局。文章最后推测这一史前的天文-地质灾害可能是"女娲补天,大禹治水"等神话的事实基础。     

乌兰布和沙漠北部全新世地貌演化

根据对乌兰布和沙漠北部地区全新世风沙和湖泊沉积记录及其沉积时代进行分析,认为全新世以来,乌兰布和沙漠北部地区地貌演化经历了4个主要的发育时期:Q₃³~Q₄¹湖泊地貌发育时期,Q₄¹风沙地貌发育时期,Q₄²湖(河)(屠申泽)地貌发育时期和Q₄³风沙地貌发育时期。全新世中期屠申泽最为繁盛的时期,湖泊相互沟通,范围几乎占据了整个乌兰布和沙漠北部地区,之后经历了自南向北的萎缩、分化过程,而屠申泽的萎缩、分化过程正是乌兰布和沙漠晚全新世风沙地貌发育并不断扩张的过程,这是一个以自然环境变化为主因、以人为影响为辅因的变化过程。     

乌兰布和沙漠的形成与环境变化

在对乌兰布和沙漠进行野外考察的基础上,通过地貌学、沉积学和年代学的研究,为恢复该地区全新世以来沙漠的形成与演化找到了新的证据。乌兰布和沙漠西南部的吉兰泰盐湖周围及沙漠南部丘间低地湖相地层下部风成砂的系统OSL测年结果表明,乌兰布和沙漠的形成年代约在7 ka BP前后。此外,该沙漠腹地众多的干盐湖,大量含有蓝蚬的湖岸堤,以及丘间低地中的湖相地层和植物根系等的存在,证明了沙漠腹地大古湖的存在。乌兰布和沙漠的形成,可以归因于吉兰泰古湖面积的不断缩小和干涸,湖泊周围松散沉积物的风蚀、搬运及选择性堆积过程。     

乌兰布和沙漠腹地古湖存在的沙嘴证据及环境意义

通过大范围的系统野外考察发现,在乌兰布和沙漠腹地存在众多干盐湖,其周围存在不同高度的湖岸堤.其中,贺日木西尼沙嘴最为典型.该沙嘴呈NW-SE走向,海拔高度从1052 m下降至1035 m,长达11 km.是古湖泊发育和存在的重要证据和标志.通过对湖滨沉积物的OSL年代测定,该沙嘴形成于全新世的8.6-7 ka BP阶段,与中国西部许多沙漠出现的相对湿润环境状况相一致.其主要由强劲的风力作用和吉兰泰古湖沿岸流以及丰富的松散物质传输堆积而成.依据该沙嘴的海拔高程和形成年代来推测,在乌兰布和沙漠腹地曾经发育面积巨大的古湖,其范围西到吉兰泰盆地,东延河套盆地西部,形成早全新世的吉兰泰古湖.之后,受区域构造运动和干旱气候的影响,古湖水位下降,水域面积缩小,古大湖解体,导致该沙漠腹地的古湖部分水体逐渐向西退缩,形成了吉兰泰盐湖.在古湖退缩过程中,乌兰布和沙漠腹地残留众多湖泊,随着气候干旱化和蒸发作用的加剧,这些湖泊逐渐演变成盐湖.在强劲的风力驱动下,古湖周围的松散物质被侵蚀、搬运、扩散、堆积成现在的乌兰布和沙漠.     

乌兰布和沙漠流动沙丘下风向降尘粒度特征

选择乌兰布和沙漠典型流动沙丘进行定点野外观测,分析了沙丘下风向不同距离及不同高度降尘的粒度特征及其来源。结果表明:乌兰布和沙漠降尘空间变化大,降尘以细沙为主,随着距离的增加,细沙物质逐渐减少,粉沙和极细沙含量显著增加。降尘平均粒径2.5~3.1 Φ,且随距离、高度的增加而变大。分选系数随着距离、高度的增加而变差; 2 m高度偏度近乎对称,若设沙丘高度为H,则只有在距离为8 H时正偏,高0.5 m处降尘在距沙丘0.5~1 H近对称,2~8 H皆是正偏;峰度随距离的增加逐渐变窄,且2 m高度的变化晚于0.5 m高度。乌兰布和沙漠降尘以局地物质为主,远源物质及区域物质比例很低。<70 μm的远源物质及区域物质的降尘与下风向距离呈正相关,主要来源于沙漠边缘的荒地、河湖沉积物、农田草地,而>70 μm的局地物质的降尘与下风向距离呈负相关,主要来源于沙丘下垫面沙粒的气流短距离输送。     

乌兰布和沙漠典型植物群落土壤风蚀可蚀性研究

为探明植被恢复对乌兰布和沙漠土壤风蚀可蚀性的影响,以乌兰布和沙漠内不同沙地固定阶段的8种典型植物群落及群落内表土作为研究对象,对土壤物理因子(可蚀性颗粒含量、土壤含水量、有机质含量)、土壤结皮因子、植被因子3类土壤风蚀可蚀性因子指标进行监测,分析土壤风蚀可蚀性因子在不同植物群落类型间、沙地固定阶段间的差异。结果表明:(1)在乌兰布和沙漠典型植物群落中,沙蓬、沙生针茅、盐爪爪等草本植物群落的土壤风蚀可蚀性最强,白刺、梭梭、沙冬青等灌木植物群落土壤风蚀可蚀性弱于草本植物群落,说明灌木林能显著降低土壤风蚀作用。(2)随着沙地的不断固定,土壤结构不断发育,土壤可蚀性不断降低,土壤风蚀可蚀性强弱表现为固定沙地<半固定沙地<流动沙地。(3)土壤可蚀性颗粒含量、土壤有机质含量、土壤含水量、土壤结皮、植被因子与植被类型及沙地固定阶段具有显著相关关系。因此,在沙区生态建设工程中,为了减少土壤风蚀量,不仅要考虑物种的选择,还要促进人工生态系统的演替和恢复,从而有效降低土壤风蚀可蚀性。研究结果可为乌兰布和沙区植被生态系统服务功能的科学评价、防沙治沙工程的建设与管理提供一定参考。     

历史时期乌兰布和沙漠北部的环境变迁

乌兰布和沙漠北部在先秦时期即已形成沙漠,由于黄河及屠申泽等水分条件的影响,当时尚存在着几处绿洲,西汉临戎等3座县城就建立在这些绿洲上。其后,由于黄河干流改道,屠申泽干涸,导致了绿洲的沙漠化。     

乌兰布和沙漠植物群落相异性及其影响因素北大核心CSCD

多样性反映群落间物种组成的相异性,是生态学研究的热点问题。通过对乌兰布和沙漠46个样地植物群落的调查数据进行分析,运用S?rensen相异性指数衡量该地区植物群落β多样性格局,并通过主成分分析、Mantel及Partial Mantel检验等方法来衡量各环境因子差异(包括气候和土壤)和群落地理距离对该区域植物群落β多样性格局的影响。结果表明:乌兰布和沙漠植物群落之间物种组成差异较大,物种周转(βsim)主导植物群落β多样性。气候因素、土壤因素和地理距离对植物群落β多样性及其周转组分有显著影响,物种周转对其响应与植物群落β多样性保持一致。乌兰布和沙漠植物群落物种在空间上的周转是环境限制和扩散限制综合作用的结果,环境过滤对植物群落β多样性及组分的影响超过扩散限制。     

乌兰布和沙漠东海子湖全新世湖相沉积结构分析及其环境意义

根据乌兰布和沙漠北部东海子湖沉积纪录,对146 cm的连续沉积进行146个样品的沉积结构分析,并运用沉积结构直方图对比、平均粒径值(M_z值)、沉积物标准离差(σ₁值)、风力降尘作用指标(Kd值)等方法对沉积物代表的环境进行分析研究。依据东海子湖沉积剖面的沉积结构特征,可以将乌兰布和沙漠北部地区中全新世以来划分为4个环境变化阶段:①中全新世湖泊(河流湖泊)沉积阶段,沉积纪录年龄为6 550~2 550 aBP,是环境普遍温暖、湿润的阶段。②晚全新世风力作用渐强阶段,沉积纪录年龄为2 550~1 211 aBP,是一个风力作用不断加强的环境变化时期。③晚全新世强风力作用阶段,沉积纪录年龄为1 211~275 aBP,也是乌兰布和沙漠风成沙堆积最旺盛的阶段。④近代强风力作用阶段,沉积纪录年龄为275 aBP以来。这样的环境变化过程表明,乌兰布和沙漠的形成、演化与中国北方环境演变的总体规律是相一致的。     

Long-term morphodynamic changes of a desert reach of the Yellow River following upstream large reservoirs' operation

China's Yellow River has experienced its dramatically decreasing trend for the flow discharge since the construction and operation of large reservoirs located upstream. This low flow regulation has triggered a severe aggradation of the Ulan Buh Desert channel of the Yellow River because the declining flow exhibits no capability to scour and carry away large amount input of desert sands from the Ulan Buh Desert. Twenty monitoring cross-sections documented the Ulan Buh Desert channel has experienced its increasing aggradational trend in conjunction with its lateral migration decreasing trend from 1966 to 2005, which is opposite to the normal pattern of aggradation with deepening or symmetrical infilling for a channel located downstream of a reservoir. The channel aggradation can also be identified two stages: slow aggradation and rapid aggradation. Slow aggradation is characterized by the channel bed elevation rising 9.5 cm on average between 1968 and 1985, which responded to the operation of the Liujiaxia reservoir. During this period, the flow discharge was similar to pre-dam flow conditions but the sediment transport reduced to half of its pre-dam value. Because of about 0.24 × 10⁸ t of desert sands entering the channel from the Ulan Buh Desert annually, this dilute flow indicated not to scour the channel as expected, but contrarily to cause the channel aggraded. Rapid aggradation followed completion of the Longyangxia reservoir with the channel bed elevation rising by 73 cm on average between 1986 and 2005. In this period, the combined regulation of Liujiaxia and Longyangxia reservoirs has caused the flow discharge decreasing dramatically, which is more beneficial for accumulation of the desert sands (0.19 × 10⁸ t yr^− 1 on average) in the desert channel, and led to the channel aggradation rate accelerated rapidly.     

乌兰布和沙漠降水入渗补给对气候变化的响应

为探究地下水补给对气候变化的响应,以乌兰布和沙漠为例,基于氯质量平衡法,通过野外打钻和室内离子分析,重建区域地下水补给历史和短时间尺度的气候变化过程。结果表明：降水对沙漠地区的地下水补给非常小,对比周边地区记录发现,地下水补给呈现出由西向东逐渐增大的趋势,且一定程度上反映出贺兰山对季风气流的阻挡作用,在相关季风较弱年份,贺兰山西侧降水补给弱于东侧。过去600年来本地区的气候波动大,1455-1500 AD、1600-1650 AD是气候较为干旱的时期,18世纪末至19世纪初是环境演化一个重要的时间界限,自此以后的漫长时间,干旱化进程进一步加剧,尤其是1920-1930 AD,区域极端干旱。本研究也验证了处于季风边缘沙漠地区降水入渗补给对气候变化所呈现出的响应差异。