风荷载下的树木动态行为参数测量方法综述

树木风害机理、风害损失及防治技术的研究是当前的研究热点,其共同基础是了解树木的空气动力学特性。对树木动态行为参数的测量是研究树木空气动力学的基础,对定量化研究树木风载及其安全性评估具有重要意义。在调研国内外相关文献的基础上对树木动态行为参数的测量方法进行了综述。首先,对树干、树枝和树叶的动态行为参数进行了总结;其次,从接触式和非接触式两方面对树木动态行为参数的测量方法进行归纳,对每种方法的适用范围及优缺点进行阐述分析;最后,讨论了目前测量方法的不足,对未来的测量方法进行展望。

基于Sentinel-2遥感影像的珠海淇澳岛红树林对多台风连续干扰的响应研究

以珠海淇澳岛为研究区,并基于Sentinel-2遥感影像,对连续3年(2016年“妮妲”、2017年“天鸽”和2018年“山竹”)台风干扰前后红树林的NDVI(Normalized Difference Vegetation Index,归一化植被指数)进行计算,在此基础上分析红树林的受损及恢复格局,并对其影响因素进行探讨。结果表明:1)不同台风干扰下,淇澳岛红树林的NDVI均整体下降,其受损以轻度和轻、中度为主,而重度及以上占比较少;2)多个台风后,淇澳岛红树林的恢复在年际尺度上存在遗产效应,其总体遵循“受损较重→缓慢恢复→受损较轻→快速恢复→受损较重”的循环演替模式;3)淇澳岛红树林的受损程度随台风风速增大而加重,但台风前若无瓣海桑恢复缓慢则会降低其受损程度。淇澳岛红树林的恢复格局与无瓣海桑在台风灾后的受损程度有关,而受区域水热条件影响不大。

全球气候变化风灾侵害下沿海防护林可持续经营措施

全球气候变化背景下,我国沿海地区台风肆虐。沿海防护林是我国沿海地区重要的生态安全屏障。然而,当前在沿海防护林经营过程中仍存在老化速度快、繁殖能力弱、更新困难、病虫害偶发和零星损毁等问题,为促进沿海防护林可持续发展,提高沿海防护林防风抗风能力,增加其生态功能和社会效益,该研究分析风灾倒伏木的4个主要原因,总结了当前海防林经营存在的主要问题,并提出:快优良抗性品种培育、控制合理基干林密度并提高重点位置抗风、加强沿海防护林日常巡检及时维护补植、避免人为破坏和损伤、防控生物入侵、引入现代经营管理手段(无人机)、注重风灾时空分布规律,针对性管理等经营措施。

新型生物可降解PLA沙障与传统草方格沙障防风效益

为了解新型材料生物可降解聚乳酸纤维(PLA)沙障防风效益,通过测定PLA沙障样地内不同高度风速,分别研究1 m×1 m、2 m×2 m、3 m×3 m规格PLA沙障防风效能、地表粗糙度与风速廓线特征,同时以相同坡位同种规格的传统半隐蔽式麦草沙障样地和流动沙丘为对照,对比研究了PLA沙障与传统麦草沙障的防风效益。结果表明,新型生物可降解PLA沙障防风效能显著大于麦草沙障,2种类型沙障最大差值可达10.3%,2种材料沙障不同规格防护效果为1 m×1 m规格较其他2种规格更好;2种材料沙障增加地表粗糙度表现为PLA沙障>麦草沙障>流动沙丘,且均随规格增大呈逐渐下降趋势,在相同地形条件下,PLA沙障地表粗糙度均值为麦草沙障的1.4倍;2种材料沙障在迎风坡坡底、坡中、坡顶及背风坡4种地形下地表粗糙度差异不明显,其地表粗糙度均值为0.7 cm;1 m×1 m规格的PLA方格沙障和麦草沙障内的风速廓线曲线呈现"S"型曲线特征,而在2 m×2 m和3 m×3 m规格的2种材料沙障内,风速廓线与对照裸沙丘相似,其风速廓线均呈指数函数分布。随着沙障规格的增大,降低风速作用减弱,其风速廓线逐渐由"S"型趋向于指数函数曲线。

台风对森林的影响

台风通过树枝折断、吹落叶果、产生倒木和折干等许多途径影响林分结构和动态。森林受害程度随树种、林龄、森林类型、树高和地形而异。高密度的森林通常具有较差的根系和较大的树高/胸径比值,在台风袭击下,往往具有较高的受损和死亡的风险。台风疏开郁闭的林冠层,促进了先锋树种的大量增加、生长和成熟,形成的林隙也为个体更新提供了机会。强风造成了土壤基质的多样化,从而促进了实生苗和幼树的更新和生物多样性的增加。台风也通过改变粗木质残体,枯枝落叶层,地洞和土墩,以及繁殖可用性来影响生物多样性。台风产生的粗死木和枯枝落叶使森林的碳储量迅速归还土壤,并影响土壤的养分分布。台风减少了动物的食物供应和恶化栖息地的环境,减少鸟的数量,促进昆虫扩散。受害森林给害虫滋生提供了场所。今后的研究热点是受台风干扰森林的长期监测,不同森林土壤的有机碳贮藏,土壤和养分流失规律,台风和其他自然灾害的交叉影响,改进数学模型以准确预测台风损害。

福州大叶榕的传粉生物学

在福州地区选取了10株大叶榕,对其传粉生物学进行研究。大叶榕花序果发育株内同步,株间异步,花序果发育过程可划分为5个时期:雌前期、雌花期、间花期、雄花期和花后期。大叶榕常年挂果,在每年的1—2月和6—7月有2个明显的花序芽萌发高峰期,单株每年结果1～3次。大叶榕花序果从雌前期到花后期的发育时间长短因季节而异:冬季和春季(12月—翌年5月)发育较慢,最长的持续近130天;夏秋季(6—11月)发育较快,间花期明显缩短,从雌前期到花后期仅需约80天。大叶榕雌花期单果进蜂数量以1只占绝对优势,使个体小,数量多的花序果能够获得有效进蜂,既大幅提高了小蜂的传粉效率,也保证了花序果的高结实率。大叶榕花序果内有7种小蜂,隶属于小蜂总科中的7个科(亚科),其中榕小蜂科的冠缝榕小蜂是大叶榕唯一的传粉者,其传粉方式为主动传粉。首次发现姬小蜂寄生于榕果的现象。大叶榕花序果中传粉小蜂和非传粉小蜂的种类和数量呈现明显的季节性变化,冬季和春季榕果内小蜂的种类和数量较多,传粉榕小蜂是优势种,榕果种子结实率高;夏秋季小蜂种类和数量略少,Camarothorax bismasculinus小蜂和Sycophila sp.小蜂是优势种,此期榕果结实率极低,对大叶榕的繁殖利益有较大的负面影响。本研究结果可为城市绿化和热带雨林生物多样性保护提供科学依据。

树木抗风及对风环境影响的研究综述

中国是世界上受到强、台风影响最大的国家,强台风除了会造成建筑物和桥梁的破坏、人员的伤亡外,还会导致树木被压弯甚至破坏。在海南省,每次登陆台风都会导致橡胶树林出现大量的根倒、弯曲和干折现象,可能造成数十亿元的经济损失,因此开展树木抗风的研究具有重要的意义。通过概述国内外对树林近地面风场及对风环境影响、树木的动力特性、风荷载计算及对树木风致响应的研究进展,并根据国内外研究现状及目前研究中存在的问题,提出了树木抗风及对风环境影响进一步研究的发展方向。

沈阳地区的风沙及其防治的生态对策

论述了沈阳地区产生风沙的主要沙尘源地及造成扬沙的自然条件 ,包括风、温度、降水条件等 .

不同灌木覆盖状态下防风机理研究

通过野外观测,定量研究毛乌素沙地西南缘不同灌木覆盖状态下的防风机理。以沙蒿灌木林地和沙柳灌木林地为研究对象,裸沙地作为对照,用多剖面自计式遥测风速仪连续观测、记录距离地面0.1、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0和6.0 m 8个不同垂直高度位置的风速变化。通过对风速测定结果的统计分析,绘制3种状态下的风速廓线图,并计算风速廓线方程、边界层位移厚度、边界层动量损失厚度和空气动力学粗糙度。结果表明:沙蒿灌木林和沙柳灌木林在近地层较裸露沙地有明显的降低风速作用,随着风速增大这种作用逐渐减弱。不同地表覆盖的空气动力学粗糙度随着风速的增大而呈对数减小。当风速较大时,边界层位移厚度比空气动力学粗糙度能更实际地反映整体观测高度范围内风速降低的状况。从空气动量的角度分析,有植被覆盖的地表空气动量损失比较稳定,裸沙地的空气动量损失则随风速增大而减小。

长白山西坡风灾干扰区的恢复和保护

长白山西坡发生的灾害性风灾干扰，一方面给长白山自然保护区的森林资源造成巨大损失，同时也提出了如何加强保护和加速恢复的新课题。文中分析了风灾干扰区的更新格局和过程以及干扰后处理的有关问题。

台风“威马逊”对雷州半岛植胶区橡胶树的影响

台风＂威马逊＂于2014年7月18日在徐闻沿海登陆,平均风力14~17级,对雷州半岛橡胶树造成严重灾害。调查发现：雷州半岛橡胶开割树受灾率100%、风害级别4.16级、断倒率76.12%、风害指数69.39;橡胶中小苗受灾率100%、平均风害级别3.09级、断倒率34.14%、风害指数51.50。通过对不同树龄和品种风害情况分析表明：开割树中树龄小（30年以下）的风害重于树龄大（30年以上）的,未开割树树龄大的风害重于树龄小的,开割树灾害重于未开割树;红星1品种开割树表现出极强的抗风性能,为开展抗风选育种研究提供材料;未开割树热垦525品种受灾最重、93-114受灾最轻。

基于流固耦合分析支撑架对云杉抗风性的影响

在强风作用下新移栽的树木可能发生歪斜、倒伏等破坏,造成经济损失与人员伤亡,因此,树木的抗风性以及提高树木抗风性研究具有重要意义。以云杉为例,对设立支撑架前、后的云杉分别进行三维简化建模,树高8 m,冠幅4 m,主干基部直径0.3 m,并赋予模型对应的力学性能,再进行流固耦合数值模拟。结果表明:无支撑时,云杉树梢位移、枝干所受剪切应力和树底弯矩均随着风速的增强而增大。在20 m·s^(-1)风速下,云杉横纹方向剪切应力最大值为2.6 MPa,大于云杉横纹抗剪强度的85%,云杉可能发生剪切破坏,通过后处理发现破坏危险点位置在1级分枝与主干的交界处,云杉的枝干易被折断。分别在云杉树高的1/8、2/8、3/8处设立支撑架,对比无支撑架时云杉的风致响应,云杉的树梢位移、枝干所受剪切应力和树底弯矩均有所减小,云杉发生横纹剪切破坏的风险降低,发生倒伏的概率大幅下降。当支撑架置于树高2/8处时云杉所受的剪切应力最小,相对无支撑架时减小了50%,云杉枝干被折断的风险大幅下降。然而,处于支撑架上方的云杉部分随风摆动的振频较无支撑时有所增大,云杉的稳定性下降,长时间的高频振动亦会增大枝干折断的风险。计算机数值模拟风致树木响应具有很强的自定义性,其模拟结果对树木的抗风性及其支撑架的设计应用具有一定的参考价值。

树木风荷载与流场特性的风洞试验

【目的】研究不同树木布置方式下风荷载与风速的关系,同时分析树后流场特性,以期初步探明树木间存在相互干扰时的风荷载与流场特性,进而为树木防护和树木抗风提供依据。【方法】以豆瓣黄杨为试验树木,通过风洞试验,探讨单株、一排和一列3种布置方式下树木风荷载与风速的关系,同时对单株和一排布置下树后特定平面的流场特性进行研究。【结果】3种布置方式下树木所受到的阻力与倾覆力矩均随风速的增大呈幂函数增大;一排布置下树木的受力略小于单株布置情况,但两者差值随着风速的增大呈减小趋势,一列布置下树木的受力显著减小,其阻力值仅为单株布置时的1/3;单株和一排布置下树木的阻力系数与倾覆力矩系数均随风速的增大呈幂函数减小,一列布置下树木的阻力系数基本不受风速变化影响,倾覆力矩系数则随风速增大近似线性增加;在10 m·s^-1的来流风速下,单株布置下树后横风向平面内相对风速最小值为0.47,相对湍流度最大值为2.1,相对风速与相对湍流度的等值线均以树冠为中心呈辐射状分布,一排布置下树后横风向平面内相对风速最小值为0.42,相对湍流度最大值为2.2,相对风速与相对湍流度的等值线均以树冠为中心呈平行带状分布,2种布置下树后顺风向平面内相对风速与相对湍流度的等值线均以树冠为中心呈椭圆线分布【结论】树木风荷载随风速的增大近似呈幂函数增加,但树木间的相互干扰会对树木风荷载产生影响。风速相同时,单株、一排和一列三种布置方式下树木所受到的阻力和倾覆力矩均依次减小。树木的背风面存在风影响区,此区域的流场特性会发生显著改变,体现为风速降低和湍流度增大。单株布置时树后风影响区为以树冠为中心的辐射状区域,一排布置时树后风影响区为相对连续的区域。

强风作用下树木周围流场的数值模拟研究

为了研究强风作用下树木的周围流场,将树木树冠简化为多孔介质,采用附加源项法模拟树木对风场的干扰作用,开展数值仿真研究。研究结果表明:在同一风速下,树木对树后流场的影响数值模拟结果与风洞实验结果一致,在顺风向,以树冠为中心,呈椭圆形以放射状向四周扩展,距离树冠中心越远,树木对风速的削弱效果越小,对湍流度的影响也越小;在横风向,树后1倍树高平面(X=H)内,树木遮蔽区域的形状与树冠的轮廓线相重合;在不同风速下,随着风速增加,树木孔隙率逐渐增大,阻力系数也相应减小,距离树干后1倍树高处风剖面的相对参考点风速最小值逐渐增大,相对参考点湍流度最大值逐渐减小。综合上述结论,模拟的风场与风洞试验测量的风场类似。

基于下垫面孕灾环境因子的锡林郭勒地区沙尘暴风险评价

运用层次分析法结合GIS软件,建立基于下垫面孕灾环境因子的锡林郭勒地区沙尘暴风险评价指标体系,评价锡林郭勒地区3个时间段(1981—1990,1991—2000,2001—2010)的沙尘暴风险。结果表明:30年间锡林郭勒地区沙尘暴风险呈增加趋势,且西部地区高于东部地区。

海南岛天然橡胶林台风灾害风险评价

台风灾害是海南橡胶种植中影响最为严重和主要的灾害,为对其风险进行定量评估,本研究以海南岛天然橡胶林为研究对象,基于灾害风险评估理论,融合橡胶台风灾害、社会经济和气象数据,建立橡胶台风灾害危险性、暴露性和脆弱性评价模型,利用加权综合评价法开展天然橡胶林台风灾害风险评价。结果表明:海南橡胶种植高风险区位于沿海台风发生频繁市县,其中琼海、文昌、海口为海南岛橡胶灾害风险最高的地区,其次陵水、万宁、琼中、屯昌、东方等地区灾害风险也较高。风险最低地区位于中部五指山、保亭、乐东、三亚等地区,评价结果与实际灾害发生以及种植情况相符。评价结果表明,台风灾害危险性是风险的主导因子,但非单一决定因子,种植技术、品种改良等措施对脆弱性降低起到了较好的促进作用。评价结果可为橡胶林避灾防灾及种植布局提供依据。

台风对泰安市绿化树木危害情况调查

台风对泰安市绿化树木危害情况调查王玉岱朱爱萍陈建华孙海宁（泰安市园林管理处，泰安２７１０００）１９９７年１１号台风席卷了泰安这座美丽的城市，给城市园林绿化带来了巨大损失。这次台风风力之大，持续时间之长，是泰安地区有气象记录以来所未有的。大风从８月１９...

台风灾害对广州市宫粉紫荆等绿化树种的影响分析——以台风“山竹”为例

通过调查分析台风“山竹”过后广州市树木受损情况,从城市园林景观修复角度深入探究台风灾后城市园林景观措施,为我国台风多发受灾地区的城市园林景观修复提供一定的参考和借鉴。经调查受损树木共有1464株,受损数量最多的前3种树木有宫粉紫荆Bauhinia variegata、红花羊蹄甲Bauhinia blakeana和黄槐Cassia surattensis。天河区的断枝、拦腰折断和连根拔起情况占调查受损树木的各比例最大,荔湾区的断枝、拦腰折断占调查受损树木断枝、拦腰折断的比例最小;越秀区的连根拔起情况占调查受损树木连根拔起的比例最小;广州不同绿地类型的树木受损情况具有差异性,其中科研高校的树木断枝、拦腰折断和连根拔起情况占调查受损树木各情况的比例最大,而城市主干道比例最小。台风对于城市树木的危害程度与台风风力,树种,种植位置及树木日常养护修剪密切相关。为应对台风危害,应在易受台风侵袭的地区,选用或培育抗风能力较强市绿化树种,加强日常维护,做好灾害应急预案,从而降低台风对园林树木的损害。

松树抗风暴潮能力分析

在山东烟台沿海防护林中，据风暴潮过后树种的受害程度将松树分为4种类型：枯死型，濒危型，轻害型，正常型。黑松、刚松、刚火松、赤松、火炬松的受害率为10％-100％，5个树种中黑松抗风暴潮能力最强，当地种源又优于辽宁种源；刚松、刚火松次之；赤松和火炬松最差。黑松受害率低于20％，而赤松、火炬松受害率则达到了100％。方差分析表明，黑松的生长量显著高于火刚松和刚松。

海南农垦橡胶树风害损失分布函数的建模研究

海南植胶区台风灾害频繁,成灾严重,亟待建立天然橡胶农业保险。本文以1970-2005年间在海南登陆的47次台风灾害为样本,分成开割树和未开割树,选取三级以上的风害树株数为损失指标,采用以标准正态分布为核函数的核估计方法,建立海南农垦橡胶树风害损失分布函数,为讨论橡胶农业保险的各种精算问题奠定基础。结果表明,由核估计方法得出的密度函数很好的拟合了数据的"多峰"现象和右尾,具有较高的可信度。