沙坡头铁路防护体系阻沙效益风洞实验研究

利用野外风洞,对沙坡头铁路风沙防护体系各组成要素的阻沙率和流沙的输沙率进行了模拟实验研究.在同一风速下,分别测定了野外、风洞同一项目对应的风速梯度,确定了风洞实验数据与野外实测数据的转换系数,实现了数据转换.在此基础上,分析了防护体系各要素阻沙效益.以输沙率、阻沙率概念为基础,确立了风沙防护体系宽度计算公式.根据风洞实验转换数据,计算了不同风速下的防护宽度.研究结果对于我国荒漠区铁路、公路风沙防护体系的设计,具有一定的借鉴意义.     

低覆盖度不同配置灌丛内风流结构与防风效果的风洞实验

 低覆盖度灌木群丛是干旱、半干旱区广泛分布且具有重要意义的植被，也是人工修复沙地应遵从的植被。通过风洞试验模拟了覆盖度在20%左右的三种水平配置格局的灌木群丛内风流结构与防风固沙效果。结果表明：①水平配置格局不同，低覆盖度灌木群丛的防风效果差异显著，行带式模式具有非常显著的阻碍和降低风速的作用（风速降低36%~43%）;等株行距模式次之，风速降低7%~28%;随机不均匀配置模式内局部有风速抬升现象，② 行带式模式内形成规整的随灌丛带波动的流场结构，而随机不均匀配置模式内形成由多个风影区和风速加速区组合的非常复杂的流场结构，等株行距模式居于二者之间。③ 带间宽度在56 cm和64 cm时的防风效果较带宽为32 cm和40 cm好。说明覆盖度降低到11%~13%，行带式模式的防风效果仍然不会降低。④两行一带配置均表现防风效果优于单行配置，且随试验风速的增大防风效果更好。     

用小波变换与能量比方法联合拾取初至波

首先用小波变换对原始炮点记录进行分解，然后用小波通道作为初至拾取的输入，拾取时，使用了能量比方法，该方法主要利用记录道在初至波前后能量的差异，在此基础上，综合考虑时窗，相位，能量和过零点等多种因素，成功地切除了初至波，实际资料处理结果表明，本方法具有适应噪声能力强，计算速度快，操作简便，初至和切除准确等特点。     

巴丹吉林沙漠地表沉积物粒度特征及区域差异

对巴丹吉林沙漠不同区域、不同类型沙丘、不同地貌部位的223个地表沉积物样品进行粒度分析表明,该沙漠的流动沙丘主要由细沙组成,其含量可达49.5%～66.1％;沙丘沙的平均粒径介于2.104～2.706 Φ之间,粗于塔克拉玛干沙漠和腾格里沙漠,与世界其他沙海中沙物质粒径相比处于中等粗细。粒径最细者为灌丛沙丘表面沙粒,最粗者为横向沙山迎风坡;分选度好至极好,均为正偏中等峰态。丘间地物质粗于沙丘沙,平均粒径为1.409 Φ,分选较好,正偏窄峰态。从频率曲线来看,沙丘沙为单峰,丘间地多为双峰或三峰。在典型横向沙山剖面上,自迎风坡坡脚至沙丘顶部平均粒径变细而分选性变好,最粗的沙粒出现在靠近迎风坡坡脚的丘间地,而最细和分选最好的沙粒出现在紧邻沙丘顶部的背风坡。尽管横向沙山与新月形沙丘和沙丘链的尺度不同,但二者同属横向沙丘系统,具有相似的沙丘动力机制,因而粒度参数之间关系的表现趋同。从区域上来看,在平行于主导风向的3条NW—SE向断面上,沙漠中北部高大沙山之间低矮“通道”上的沙粒平均粒径存在微弱的变细趋势,而高大沙山区则不存在明显的变化规律;在平行于雅布赖山的3条SW—NE向断面上,粒度参数沿断面方向无明显的变化规律,但断面越靠近雅布赖山平均粒径越粗。一般认为巴丹吉林沙漠是中国重要的沙尘源区之一,然而粒度分析结果表明,沙漠中北部几乎不含粉沙黏土（<0.0625 mm）组分,而东南部的横向沙山区含量则相对较高,这就需要进一步推断巴丹吉林沙漠具体的沙尘源区和沙尘释放过程。以上变化规律说明,除了物源和主导风向等宏观因素外,引起局地气流改变进而影响沙粒跃移过程的地形起伏、植被覆盖等微观因素也对沙粒分选过程起着重要的控制作用;宏观和微观因素共同作用,最终形成的粒度参数规律性在沙丘尺度上要好于区域尺度上。该粒度分析结果,对于分析巴丹吉林沙漠沙物质来源和形成演变过程、反演高大沙山形成机理、估算地表沙尘释放量等均具有重要参考意义。     

输沙势计算中的“时距”问题

风力作用是干旱区风蚀过程和风沙地貌形成发展过程的动力基础,我们在探讨区域的风力作用时,通常是利用风速资料。风速是评价区域风沙活动的基础,但不同方法采集的风速资料对评价结果的影响并不一样。利用野外实测的风速资料进行不同时距处理,旨在说明时距在评价区域风沙作用的影响。结果表明,利用数据中值计算的结果要比平均值大11.31%,这说明以往研究中对输沙势的评价有偏大的现象。但是,由于以往所用数据的时距比较长,又造成计算的输沙势减小的趋势,随着时距增加,数据最大值/峰值降低,数据偏离中值的程度越明显,不论是利用中值还是平均值来计算输沙势,随着时距的增加,计算的DP值逐渐越小。对于用风速平均值计算的DP,1 min的计算结果要比5 min的计算大4.94%,比10 min的计算结果大16.90%,比15 min的计算结果大17.78%;而对于用中值计算的DP,1 min的计算结果要比5 min的计算大4.84%,比10 min的计算结果大16.70%,比15 min的计算结果大17.38%。     

两种形状镁水泥板沙障防风积沙效益的风洞试验

对一种镁水泥新型材料制作的沙障的防风固沙效益进行了风洞模拟试验,对蜂巢形与正方形的镁水泥板沙障的流场结构、输沙量和蚀积情况进行对比。结果表明：（1）正方形和蜂巢形镁水泥板沙障均形成减速区,蜂巢形沙障减速区范围更小,沙障上方形成加速射流,蜂巢形沙障内部更容易形成气旋。（2）最明显的减速发生在第1个障格内,第2个障格内风速降低幅度减弱,第3个障格内风速降低幅度增强,在第3个障格后,风速降低幅度继续增强,直至到达一定距离,风速降低幅度开始减弱,随着距离增加趋于稳定。随着风速增加,沙障的减速区域并无明显减少。（3）布设镁水泥板沙障后,蜂巢形沙障总输沙量减少率低于正方形,风速≥12 m·s-1时,沙面上方输沙量分布规律归纳为2个部分：低于沙障高度时,输沙量分布遵循指数衰减函数分布;高于沙障高度时,输沙量分布遵循高斯分布。（4）蜂巢形沙障障格内沙面较正方形更为平稳,结合野外观测和材料成本方面,蜂巢形镁水泥板沙障在防风固沙领域有广泛的应用前景。     

生态系统地表通量测量——多通道波文比观测仪介绍

地表通量是影响生态系统的非常重要的因子,然而,地表通量测量项目多,时间长,测量误差大是一个难以克服的问题。针对上述问题,介绍一种新近研制的测量地表通量的仪器——多通道波文比观测仪。该观测仪能够实现地表通量要素的同步多通道观测,减少测量过程由于人为因素造成的误差,而且可以应用于电源供应困难的偏僻地区。同时,还对多通道波文比仪的温度传感器测量结果进行分析,得出温度传感器电阻值和环境温度之间的线形多项式关系。     

探地雷达在沙漠研究中的应用

目前国内外开展的沙丘形成机理、发育过程的研究多依靠短期的风沙观测分析, 或者对浅层内部构造的取样分析。对于这些研究手段, 难以从三维空间角度对其内部整体构造加以研究, 从而也难以对形成机理、发展变化过程有一个全面的认识。我们利用现代技术在国内率先应用探地雷达开展有关沙丘内部构造和下部古地形的研究工作。研究结果揭示了三垄沙南段的成因主要由风成作用形成, 而与下伏地形无关, 由其内部构造可见三垄沙的形成为典型的在地势平缓地区, 单风向为主作用下形成的新月形沙丘。沙丘的整个内部结构可分为三个区域, 反映了其不同部位的结构特征。同时该研究成果显示应用探地雷达开展有关沙漠内部结构研究是一条非常有效的新途径。     

低覆盖度羽翼袋沙障防风积沙效应的风洞试验

羽翼袋沙障是按照底袋固定流沙和袋上的羽翼片在风中波动削弱风速而设计出来的组合沙障,已获得专利授权。本试验针对羽翼袋沙障,在4种风速条件下,模拟了风速流场和阻沙固沙效果。结果表明：（1）与袋状沙障（对照）相比,羽翼袋沙障防风效果平均增加了48%,且风速越大降低风速效果越明显,说明羽翼片的波动能够显著消弱风速。（2）与对照相比,羽翼袋沙障的输沙量分别降低81.44%（翼高10 cm）、88.92%（翼高20 cm）。（3）同样是直径10 cm的袋,翼高20 cm的羽翼袋沙障风蚀量比翼高10 cm的降低风速13.6%,减少风蚀量19%。羽翼袋沙障具备固沙与削弱风速的作用,显著提高沙障的防风固沙效果,为防沙治沙开拓了新途径。