海岸沙坝剖面和滩肩剖面特征研究

通过物理模型实验研究了海岸沙坝剖面和滩肩剖面的形成和演化过程,给出了稳定的沙坝剖面和滩肩剖面的几何特征。实验中考虑了两种初始坡度(1∶20和1∶10)和不同波高的规则波和不规则波,讨论了不同初始坡度海岸上破碎波空间分布特征。结果表明,沙坝产生后存在向岸和离岸两种运动形态,但最终将停留在稳定位置。稳定的沙坝剖面对应不同初始坡度和波浪存在不同的大沙坝和小沙坝分布。沙坝剖面由长时间小波高波浪序列作用后可转化为稳定滩肩剖面,该剖面不依赖于波浪和初始坡度。实验也给出了平衡剖面与理论曲线的对比以及剖面上泥沙粒径的分布。     

河口往复流中潮流不对称与推移质输沙的关系

潮流不对称现象是近岸潮波运动的基本特征之一,为了研究潮流不对称对推移质泥沙长期净输运的作用机制,首先在往复流情况下对Bagnold推移质输沙率公式(1966)由于不包含起动流速所可能导致的误差进行理论分析,进而由统计学中的"偏度"的概念出发,推导了河口潮流不对称与推移质输沙之间的定量关系。研究认为,虽然Bagnold推移质输沙率公式不包含泥沙起动流速,但是只要泥沙起动流速和最大流速的比值在一定范围内,则在理论上公式的计算误差是可以接受的。由偏度结合Bagnold公式导出了潮流不对称与推移质输沙之间的关系,表明推移质泥沙的长期净输运不仅与余流有关,而且与不同分潮组合之间、余流与分潮之间的相互作用紧密相关。该关系还给出了一个由潮流调和常数估算河口推移质输沙的简便方法。经对比,从潮流不对称出发估算推移质输沙与直接采用推移质输沙率公式结果一致。     

苔藓结皮对土壤风蚀影响的风洞试验和模拟北大核心CSCD

生物结皮在干旱半干旱地区土壤风蚀防控中发挥着重要作用。明确生物结皮对土壤风蚀的影响,对量化风蚀预报模型中的生物结皮因子、提高模型预测风蚀的准确性和可靠性具有重要意义。本研究以苔藓结皮为例,对比了风洞试验和单次事件风蚀评估模型(SWEEP)模拟的风蚀速率与输沙率的差异,分析了苔藓结皮盖度和空间分布对土壤风蚀的影响。结果表明:(1)风蚀速率和输沙率均随结皮盖度的增加而减小,尤其是在较大风速下(15 m·s^(-1)),当结皮盖度从10%增加到80%时,风洞试验的平均风蚀速率和输沙率分别减小了98.3%和99.3%,SWEEP模拟的结果分别减小了93.2%和78.9%。(2)相同结皮盖度下,苔藓结皮分布于上风向区域时土壤风蚀速率和输沙率最小,斑块状分布次之,分布于下风向区域时最大。(3)对比风洞试验和SWEEP模拟结果,不同结皮盖度下SWEEP模拟的风蚀速率和输沙率大多显著(P<0.05)高于风洞试验结果。未来的研究应在风蚀预报模型中构建生物结皮因子影响风蚀速率的定量表达,以提高模型预报风蚀的准确性。     

风沙治理工程综合效益分析——以敦煌黑山嘴风沙口为例北大核心CSCD

通过对敦煌黑山嘴风沙工程治理区和未治理区近地表风动力环境与土壤理化性质对比分析,研究了风沙治理工程下黑山嘴的防风固沙与土壤改良的综合效益,为今后该区域近地表风沙动力过程的深入研究和风沙灾害综合治理提供了借鉴。结果表明:相较于未治理区,敦煌黑山嘴工程治理区的平均风速、起沙风频率均明显降低,输沙强度减小,年输沙势降低85%,大风天气减少;工程治理区土壤各养分及水盐含量也在一定深度明显增加,全氮、全磷、全钾含量在5 cm土层深度增长率分别达到了322.5%、49.3%、15.1%,全氮、易溶盐对其他组分影响增大,土壤肥力显著提升;两区域土壤电导率与易溶盐含量变化趋势相同,但工程治理区两者含量在土壤表层明显增加,应警惕发生地表盐渍化。     

非平稳风沙运动研究进展

风蚀输沙起动条件与输沙率预测是风蚀预报、沙尘数值预报与风沙地貌演化以及防沙治沙工程研究所需的关键参数,因而一直是风沙物理学研究的重点课题。早期的研究主要关注稳态输沙过程,对野外实际输沙过程的预测存在相当大的误差。近年高频的实时同步输沙、风速测量显示:大气边界层近地表风速脉动强烈,因而导致野外实际输沙具有高度的时空变化。研究发现:风沙输运的非平稳特性与边界层湍流结构密切相关,因而会对沙粒起动条件判断、输沙率预测等产生影响。回顾了近20年中非平稳输沙研究在实验、理论以及数值模拟方面的进展,并提出了目前存在的问题和今后发展的趋势。     

基于小波分析的汾河河津站径流与输沙的多时间尺度特征

基于汾河流域19个气象台站1959~2005年的月均降水量、河津站的径流量和输沙量资料,借助小波分析方法研究了降水、径流与输沙序列的多时间尺度特征及它们的耦合关系。结果表明:降水、径流与输沙量具有2~4a、14~18 a左右2个不同尺度的周期变化,且三者的主周期基本一致,即3 a和16 a;3 a尺度上,3个要素曲线的正、负位相交替频繁,突变点较多,且曲线变化除个别时段发生紊乱外基本上保持同步性;16 a尺度上,突变点较少,3条曲线的正、负位相交替相应减少且出现不同步现象。降水、径流与输沙量曲线发生趋势变化及出现不同步现象的原因包括自然因素和人类活动,而后者是其主要影响因素。     

1957-2014年库布齐沙漠地面风场特征

风对沙漠化过程具有重要影响,起沙风是塑造沙漠地貌格局的主要动力。根据1957-2014年库布齐沙漠周边4个基准气象站的地面风资料,从风速、风向和输沙势等方面分析库布齐沙漠的地面风场特征。结果显示：（1）库布齐沙漠的起沙风频率与平均风速有很高的相关性;（2）年平均风速为2.7 m·s^-1,全年盛行风向为WNW-NW,为中等变率锐双峰风况,合成输沙风向约为310°。4月风速最大,为中等变率环境;8月风速较小,为高变率环境;1月风速最小,为低变率环境。3-6月风速最大,风向集中度一般;11月至翌年2月风速较大,风向集中度高;7-10月风速最小,风向集中度差;（3）20世纪80年代中后期和2007年前后风速、起沙风频率和输沙势发生了较大变化,尤其是2007年前后由减小向增大发展;（4）大气环流和地表粗糙度的改变是库布齐沙漠地面风场变化的重要原因。     

沙质海岸沿岸输沙率的数值模型

为了较为准确地计算沙质海岸沿岸输沙率,基于网格模型建立沙质海岸波浪的传播变化模型,根据求得的波高和波向分布特征,并考虑辐射应力等,计算波生流的分布.并在此基础上通过波浪最大底部轨道速度和沿岸流的分布特点,建立估算破波带内各网格单元上沿岸输沙率的分布模型.     

波浪作用下湖泊底泥的输沙试验研究

湖泊底泥的运动过程产生内源污染,加剧湖泊生态环境的恶化.研究湖泊底泥在波浪作用下的输沙规律,可为研究湖泊的水质变化成因及生态环境治理提供参考依据.利用大型波浪水槽,在波浪作用条件下对太湖、龙感湖、巢湖的底泥进行了起动和输沙试验,对多组波浪水文条件下湖泊底泥的输沙试验结果进行分析,详细地阐述了太湖、龙感湖、巢湖底泥在波浪作用下的输沙变化规律.分析整理试验数据,得出输沙率变化公式,为3个湖泊的水质变化成因分析及生态环境治理提供参考依据.     

1950～2000年黄河入海水沙的逐日变化及其影响因素

对 195 0～ 2 0 0 0年的 5 1年黄河经利津水文站入海的逐日水沙实测资料进行统计分析 ,展示了黄河入海水沙的极端情况 ,如洪峰和沙峰等逐渐变少到消失的过程及逐日入海水沙量的变化规律 ,并对其影响因素进行了初步分析。结果显示 :在黄河年均入海水沙锐减的背景下 ,2 0世纪 90年代日均流量 <5 0 0m3 /s的天数增加到了是 2 0世纪 5 0年代的 3倍多 ;>2 0 0 0m3 /s的洪季流量由初期频发至 1997年消失 ;>40 0 0m3 /s的洪峰流量自 1989年以后消失 ;>60 0 0m3 /s的洪峰流量从 1986年就不再发生。 >5 0 0t/s的日均输沙率 (4 3 .2× 10 6t/d的沙峰 )都出现在 1989年以前 ;>70 0t/s的日均输沙率 (60 .5× 10 6t/d的沙峰 )出现在 1977年以前 ;含沙量 >80kg/m3 的历时和可能产生异重流的含沙量天数都逐步减少。进入 2 0世纪 90年代以来基本不存在大洪灾及由沙峰造成的河口河道快速堆积而使河流改道现象 ,引起这些变化的因素除降雨外主要为流域耗水量不断增加及大中型水库的建成运用等 ,黄河入海水沙的这种锐减及水沙峰的极端情况都会对河口演变和河口区的生态环境产生重要的影响。