半干旱区植被风沙动力过程耦合研究：Ⅱ. 模拟

  以我国北方半干旱区典型自然条件为模型输入参数,对生物量和风蚀量的动态变化和空间分布进行了模拟。模拟的主要影响因素有降水量、气温、土壤类型和风况等。模拟结果表明:生物量随着降水量的增加和气温的升高而增大,风蚀量随着大风日数和风速的增加而增大。随着半干旱区降水和气温的季节变化,生物量在初春最低、夏末最高;风蚀量则在春季最大、夏季最小。生物量和风蚀量有明显的相互影响,生物量的增加能够有效降低风蚀量。在不受其他因素影响时,生物量与降水量在空间上的分布呈现出一致性,在考虑气温因素后生物量的重心向气温较高处偏移。小幅度的地形变化对生物总量和风蚀总量的大小影响不大,但明显改变了它们的空间分布格局。     

半干旱区植被风沙动力过程耦合研究: Ⅲ. 应用

 以科尔沁地区的奈曼旗为例对植被-风沙动力耦合模型进行实际应用,模拟10余年来生物量和风蚀量的分布变化,并与遥感数据进行对比。对奈曼地区1987年至2002年土壤水分补给量、生物量和风蚀量的模拟结果表明：土壤水分补给量与降水量有较明显的相关性,通常春夏土壤水分补给量较高、秋冬季较低。土壤水分补给量与降水量在空间分布上较为一致,地势低洼处比周边地区高。生物量的季节变化规律主要表现为夏季最高;秋季若雨水充足可形成一个次高峰,若降雨量较小则生物量迅速下降;冬季和初春生物量最低。生物量的空间分布格局为南部、地势低洼以及离河流较近的区域生物量较高。风蚀量的季节变化规律表现为初春季最高,夏季最低,秋季逐步上升,上升的速度视生物量情况而变化,冬季较稳定。风蚀量的空间分布格局是北部平原地区和植被覆盖较低的地区风蚀量较高。     

科尔沁沙地近水区域沙漠化空间分布规律初步研究——以奈曼旗为例

以奈曼旗作为案例研究地,以1987年和2002年的Landsat/TM影像为基本数据源,按与水体的空间距离,对水体周边区域的裸沙地面积百分比进行分地带统计。该过程通过ArcGIS平台下的缓冲区分析完成。结果发现,奈曼旗的沙漠化程度的空间差异与地表水的空间分布关系密切。总体来讲,奈曼旗境内主要水体周边的沙漠化程度随空间距离变化有明显的差异,从水体边界开始,随着与水体空间距离的增加,裸沙地面积百分比值不断升高,并在距离湖泊水库1 km处、距离教来河北段2 km处、教来河南段6 km处和老哈河7 km处,裸沙地面积百分比值达到极大。在更远距离,老哈河、舍力虎水库、西湖水库周边的裸沙地面积百分比值随距离增加而迅速下降,教来河北段和教来河南段周边的裸沙地面积百分比值随距离增加呈缓慢下降趋势,孟家段水库周边的裸沙地面积百分比则略有波动,从5 km距离后呈迅速下降趋势。按水体的空间格局划分,奈曼旗的沙漠化程度被划分为4个不同程度的区域。以上现象说明,地表水及其利用在奈曼旗的沙漠化发展过程中起到了非常重要的作用。     

干旱区沙质草地植被覆盖变化模拟: Ⅰ.模型

 在干旱、半干旱地区,影响沙质草地植被覆盖的因素主要包括土壤水分、植被生长和风沙运动。根据这三方面的已有研究成果,建立了植被覆盖变化概念模型和数学模型。模型包括栅格水流模型、径流模型、地下水补给模型、土地生产潜力模型等。结合GIS技术,该模型可用于模拟干旱区沙质草地的土壤水分补给量变化、流沙面积变化和植被覆盖变化的空间分布。     

干旱区沙质草地植被覆盖变化模拟: Ⅱ. 应用

 采用植被覆盖变化模型,模拟了新疆玛纳斯河下游沙质草地土壤水分补给量变化和植被变化。发现该区域平均植被盖度在10%~35%之间,最低值出现在4月初,整个地区植被盖度大多在10%以下,最高值出现在7月,植被盖度平均值在30%以上。植被覆盖度高的地方多分布在南部、东部以及下游的绿洲及地势低洼的沙漠边缘地带。从植被盖度的频率分布来看,区域植被盖度以10%~30%为主,最高月份（2000年4月）达到63.73%,其他植被盖度频率分别占10%左右。与遥感资料的对比表明,模拟结果与实际情况接近,能较真实地反映该地区植被盖度变化过程。     

高速铁路沿线短时大风预测方法

高速铁路沿线短时大风预测对于保障列车的安全运行至关重要。运行列车振动频率与侧风频率相同时所形成的共振极端情况,极易造成列车倾覆事故。通过分析列车的振动模态与侧风频率,建立了侧风共振简化模型,并运用阻尼振动方法得出列车典型倾覆时间为10 s。通过建立铁路在山丘后方和在三座呈品字形分布的山丘之间两种标准模型,以跃阶函数表示风场来流的变化,用以考察模型对来流变化的响应和地形因素对预测的影响。结果显示：基于格子玻尔兹曼的多观测点的准三维预测方法能够反映流场在变化来流中的响应以及地形对流场的影响。这种方法可能是解决大风预测问题的有效途径,值得深入研究。     

挟雨风对高速列车气动特性及运行稳定性影响的数值模拟

基于欧拉双流体模型,运用商用CFD软件FLUENT,对挟雨风条件下高速列车的气动特性和运行稳定性进行了三维模拟研究。分析了不同横摆角和暴雨强度下气动力和倾覆力矩的变化特征,并与无降雨条件下的相应结果进行比较。结果表明：受降雨影响,列车受到的阻力、侧向力和倾覆力矩均增大,列车气动性能损耗增加,运行稳定性降低。在模拟的降雨强度和横摆角条件下,阻力系数将提高1.8%~38.6%,侧向力系数提高0.1%~9.16%,导致列车的能耗增加;倾覆力矩系数提高1.8%~10.0%,意味着与净侧风相比,挟雨风进一步降低了列车的运行稳定性。     

风沙流中不同粒径组沙粒的输沙量垂向分布实验研究

在非均匀沙床面上, 风沙流中不同粒径组沙粒的输沙量垂向分布, 是非均匀风沙运动研究的重点。研究首先通过风洞实验, 收集了风洞中垂线垂向输沙量分布沙样, 然后对集沙沙样进行了沙粒粒度分析实验, 实验分析结果得出了不同粒径组沙粒的输沙量垂向分布规律, 基于稳定平衡风沙跃移运动模型和本文实验结果, 最后数值模拟研究了不同粒径组沙粒输沙量垂向分布, 与沙粒起跳速度和角度之间的关系。本文研究结果得出, 在非均匀风沙流中, 粗粒径组沙粒垂向输沙量上部符合指数递减分布但近床面区偏离指数分布, 呈现为偏大型分布, 粗粒径组对应的沙粒起跳速度和角度分布均为指数函数; 细粒径组沙粒垂向输沙量在整 个高度上均符合指数递减规律, 细粒径组沙粒对应的起跳速度分布为指数函数, 起跳角度分布为高斯函数。沙粒的平均起跳速度, 在0.4u*~2.2u* 之间变化, 随着气流风速(u*) 和沙粒粒径的增加而减小。     

沙漠化地区可持续发展的概念模型

就沙漠化地区可持续发展概念模型进行了分析,并进一步对比了沙漠化地区可持续发展与沙漠化防治实现途径之间的关系。提出,可持续发展与沙漠化防治尽管目标不同,可内容一致、手段相同,就沙漠化地区而言,其可持续发展的过程就是对沙漠化土地的治理过程、是消除沙漠化发生隐患的过程,也是确保区域发展不受沙漠化困扰、可以持续稳定发展的过程。     

新疆公路沿线近50多年来湿润指数区域特征及变化趋势

利用新疆公路沿线103个气象站近50年(1951-2007年)的各月平均气温、月日照百分率、月太阳辐射总量、月降水量总量、月平均风速、月平均水气压与地理参数数据,结合天山以北和天山以南公路沿线3个5层梯度风近10年来(2000-2008年)自动气象站风速资料,应用改进的Penman公式计算了最大潜在蒸发EPT,进而得到地表湿润指数D=R/EPT,以反映新疆公路沿线的水热平衡状况,衡量新疆公路沿线地表干旱、湿润状况。采用等概率原则、气候倾向率、累积距平、曲线平滑的低通滤波等气候统计方法,研究了新疆公路沿线近50年年湿润指数的区域特征及变化趋势,结果表明:新疆天山以北和天山以南公路沿线地表湿润指数呈现增加趋势,其中天山以北公路沿线比天山以南增湿更为明显,天山以北公路沿线增湿率为0.023/10 a～0.030/10 a;天山以南公路沿线为0.003～0:006/10 a。特别是90年代以来,天山以北公路吐乌大、乌奎高等级公路和国道216路段干旱区增湿率达到0.078 20/10 a。主要原因是由于降水量增加,最大潜在蒸散显著减小,使得湿润指数显著增加,它是导致天山以北高速公路高路基出现纵向裂纹和路基下沉病害的主要...