乌兰布和荒漠绿洲风沙特性及防护林防护效应

农田防护林在保持水土及土壤风蚀防控方面发挥着重要作用。为了探究真实大气环境下绿洲防护林体系的防风阻沙效益,以乌兰布和荒漠绿洲防护林为研究对象,利用位于荒漠绿洲过渡带和绿洲的近地面沙尘观测塔监测的2019—2020年不同高度处的风速、风向和沙尘数据,分析荒漠绿洲过渡带和绿洲的风沙分布统计特性。结果表明:荒漠绿洲过渡带和绿洲主导风向为东北和西南方向,2区域内平均风速均随观测高度增加逐渐增大;从荒漠绿洲过渡带至绿洲,受防护林体系的影响,平均风速整体减弱,≥4~8 m/s的中风速和≥8 m/s的高风速样本比例平均减少约8.8%和7.8%;荒漠绿洲过渡带和绿洲月最大平均风速多出现在夏秋2季以及春季末,且月最大平均风速与平均风速均值呈线性关系;2区域沙通量随着高度的增加逐渐减少,受防护林带影响同观测高度水平沙通量和垂直沙通量分别减少65%和36%;输沙方向整体朝东和东南偏东方向,该方向在绿洲受观测高度影响较小,在荒漠绿洲过渡带不同高度输沙方向会产生差异,输沙势从荒漠绿洲过渡带至绿洲总体降低。防护林体系对区域范围内的风沙活动影响明显,能够减轻风蚀所带来的水土流失,对绿洲可持续发展具有重要价值。

几种不同材料类型带状沙障防风阻沙效益对比研究

对不同材料类型带状沙障的风速、地表粗糙度及近地表输沙率进行对比研究,结果表明:3种材料带状沙障风速减弱百分比和粗糙度随着与沙障距离的加大逐渐减小,地表输沙率随着与沙障距离的加大逐渐增加。3种材料沙障的防护效益均达不到10倍带高处,且沙柳和四翅滨藜的防风阻沙效益显著大于尼龙网。

低覆盖度沙蒿群丛的水平配置结构与防风固沙效果研究

针对覆盖度小于28%的沙蒿群丛,通过野外测试和风洞模拟实验,研究了行带式、等株行距和随机不均匀等3种水平配置格局的防风固沙效果及其流场特征。结果表明:①行带式配置格局具有非常显著的阻碍和降低风速的作用,流场结构稳定规则;等株行距次之;随机不均匀配置格局内局部有风速抬升现象流场结构复杂多变。②行带式配置格局带间形成“凹月”形稳定沙面并能出现结皮,流沙被完全固定,而随机不均匀分布的沙蒿群丛内有明显的风蚀现象。③行带式配置格局在带的背风侧和迎风侧分别形成4.0m和0.5m的一个风速显著降低区,成为提高防风固沙效果的核心。

北京市永定河沙地人工植被防风阻沙效益分析

通过对北京市永定河沙地三种人工植被 (梨园、林带、片林 )不同部位的风速、积沙量及其积沙形态特征进行观测与分析 ,比较了不同人工植被防风效益与阻沙效益的差异 .研究结果表明 ,在迎风面 1～ 1 0H范围内片林的防风效能最大 ,为 2 2 % ;在林内距迎风面 1～ 7H范围内梨园防风效能最大 ,为 6 8.8% ;在背风面 1～ 2 0H范围内林带防风效能最大 ,为 32 % .植被阻沙量大小次序为 :梨园 >片林 >林带 .在植被的作用下 ,积沙形态呈现不同的分布规律 .

沙蓬防风阻沙效能初步研究

选取了延庆县官厅湖畔的沙蓬试验地为研究对象,对沙蓬试验地的粗糙度、防风效能、输沙量、起沙风速及单株沙蓬的阻截沙范围进行的系统的观测和研究。结果表明,沙蓬试验地的粗糙度为6.17 cm,比迎风面空旷沙地高出5.37 cm;其防风效能在30 cm和50 cm高度处较好,分别为24.13%和17.07%,当高度达到200 cm时,已几乎没有防风效能;当风速达到7.1 m/s时,沙蓬试验地仍未见起沙现象;20 m in时段内平均风速为5.8 m/s时,沙蓬试验地的积沙量仅为0.62 g;单株沙蓬的阻截沙范围为1.37 m2。

半隐蔽式沙柳沙障的防风阻沙效益

对毛乌素沙地15,25和35cm的3个高度,1m×0.5m,1m×1m,1m×2m,2m×2m,2m×3m5种规格的半隐蔽格状沙柳沙障内近地表风沙流的活动过程进行了对比研究,分析了不同规格沙障的防风阻沙效益。结果表明,设置沙柳沙障后地表土壤中细粒物质含量明显增加;与裸沙丘相比,沙柳沙障内的相对输沙率明显减少。根据当地的自然条件和经济状况,认为毛乌素沙地适宜于当地铺设的沙柳沙障规格为2m×2m。

开敞式航道粉砂骤淤的随机分析

沧州港建成投产以来，其开敞式航道在大风作用下常常发生严重的骤淤现象。文中以能量平衡为基础，建立计算粉砂骤淤的经验公式。通过近期实测骤淤量数据，率定公式中的待定参数。根据1979～2003年期间的大风观测数据，后报得到每年最大风况产生的开敞式航道的粉砂骤淤量。比较选择多种单因素极值统计模式，对年最大粉砂骤淤量序列进行长期统计预测。估计骤淤量的重现值，为港口航道的防淤减淤工程提供必要的技术参数。

高寒绿洲防护林体系防风阻沙效应研究

以典型高寒人工绿洲—香日德绿洲为研究对象,对防护林现状进行实地调查,同时实测绿洲不同部位(外围、边缘和内部)和不同季节的多日大风风速及绿洲外围天然灌木林阻沙效应。在此基础上,对绿洲防护林体系的防风固沙效应进行分析。结果表明:香日德绿洲防护林体系防风效应显著,边缘风速降低约1/3,内部风速降低1/2以上,总体防风度60.44%;外围天然灌木林阻沙效应也十分显著,灌木冠幅和阻沙量之间呈线性相关,在0.01水平上呈极显著相关,相关系数达0.7823;灌木高度在0.01水平上也和阻沙量之间呈线性相关,相关系数为0.6088。

两种仿真固沙灌木防风效应的野外观测

仿照沙旱生灌木构型制成无叶和有叶两种仿真固沙灌木,在野外观测了这两种仿真固沙灌木对风速变化的影响。结果表明,当风速为2.2~5.5m/s时,40cm高度的仿真固沙灌木削弱风速率随风速增大而增加。仿真固沙灌木平均风速削减率小于沙蒿,但统计分析差异不显著。无叶仿真固沙灌木平均降低风速率小于有叶仿真固沙灌木。仿真固沙灌木是结合多种植物优势组合而成,是对植物治沙措施的优化,具有显著的防风效应。

康庄地区人工植被防风阻沙与土壤改良效益分析

通过对延庆县康庄地区3种人工植被（林带、片林、杏园）不同部位的风速、积沙量、积沙形态特征以及林地土壤养分的观测与分析,比较了不同植被类型防风、阻沙效益及土壤改良效益的差异;研究结果表明：在迎风面1H～10H范围内片林的防风效能最大为25.6%;在林内距迎风面1H～7H范围内杏园防风效能最大为70.0%;在背风面1H～20H范围内防护林带防风效能最大为32.3%。其阻沙量从小到大序列为：林带、片林、杏园;在植被的作用下其积沙形态呈现不同的分布规律。三种植被的土壤改良效果明显,杏园改良效益最佳。

沙粒跃移运动的数值模拟

沙粒在风场作用下形成的风沙运动,直接导致一系列环境问题。现有的数值模拟并没有揭示风沙流的二维性质。本文提出一种合理有效的模拟方法来揭示风沙流时空的变化。气相运动采用大涡模型,而固相(沙粒)处理为离散体系(DEM),并利用已有的沙粒与床面碰撞的激溅函数,以获得整个风沙系统运动特性。结果表明:其发展过程与以往的试验结果相比较符合;风沙流达到稳定后,不同截面输沙率沿高度分布与平均输沙率相比差别很大,并大约在9cm高处,平均输沙率出现极值,单宽输沙率沿风向分布同样具有非均匀性。

盐池县旱作农田防护林结构及防风阻沙效能研究

针对宁夏盐池沙地风蚀严重的现状,对当地的农田防护林(片状灌木林、带状灌木林、带状乔木林)的防风阻沙效能进行了实地观测。结果表明:不同下垫面的起沙风速差异显著,植被覆盖度相对较高的稀疏沙质草场起沙风速明显大于旱作农田及流动沙地的起沙风速;不同林带结构的防风阻沙效能不同,就研究对象而言,防风阻沙效能的顺序为:小叶锦鸡儿片林>白榆林带>沙柳林带。

乌兰布和沙漠绿洲农田防护林防风阻沙规律及防护效益

在绿洲边缘及内部营造农田防护林最重要的作用是降低风速、控制农田土壤风蚀、防止或减轻地表起沙和风沙入侵,为农业生产营造一个良好的生产环境。绿洲农田防护林是绿洲防风阻沙、控制风蚀必不可少的技术措施之一,对农业生产具有重要意义。本文通过定位观测实验与定量分析相结合的研究方法,对不同结构类型的防护林防风阻沙的基本规律及防护效益进行了研究。

乌兰布和沙区5种适生灌木防风阻沙效能分析

对5种灌木防风阻沙林的防风效益与流沙地进行比较,结果表明:梭梭和花棒由于植株高大,遮挡面大,总体防风效果好,沙拐枣、杨柴、沙木蓼3种灌木植株相对矮小,总体防风效果较差。这一顺序恰与各灌木的枝丛密度、冠幅和高度等因子由大到小的排列相吻合。在同一风速条件下,5种防风阻沙林的输沙量均较旷野流沙明显减小,且杨柴的输沙量减小幅度最大。在营建防风阻沙林时要重视乔灌草相结合,充分考虑地被物的作用,为防风阻沙林整体结构和功能更加完整提供理论依据。

浅海区域粉砂骤淤量的复合极值预测

渤海湾是我国的海洋石油生产基地，频繁发生的海洋灾害对石油钻采运输造成极大的影响。在粉砂质浅海区域，大风往往引发严重的淤积现象。以沧州浅海区域为例，考虑能量平衡，建立了粉砂骤淤的经验计算公式；收集1991年-2002年期间的大风数据，后报了大风在外航道产生的粉砂淤积量；选择单因素复合统计模式，对骤淤量的重现值进行了估计，为沧州港外航道的防淤减淤工程提供设计参数。

阿拉尔至和田沙漠公路防风阻沙效应参数分布特征

以塔克拉玛干沙漠为研究区域,利用阿拉尔—和田沙漠公路沿线及周围15个气象水文站近50a来(1956—2007年)历史资料,结合沙漠腹部塔中气象站近10a来(1999—2007年)观测资料及近1a(200704—200804)野外科学考察和K127km监测资料,采用气候学、风沙物理学、流体力学、统计学相结合方法,提出沙漠公路防风阻沙效应动力参数:地形地貌、盛行风向、风速;影响参数:温度、沙表面温度、降水量、湿度、蒸发量,分析研究阿拉尔—和田沙漠公路防风阻沙效应环境气象参数分布特征及变化趋势,为沙漠公路未来养护以及生态环境保护提供科学依据。

毛乌素沙地植被恢复措施

毛乌素是我国较大的沙区之一。针对毛乌素沙区不同沙地类型及特点,提出了采取封育、固沙造林、飞播、营建防风阻沙林等几种植被恢复技术措施。

华北平原地下水压采区冬小麦种植综合效应探讨

华北平原冬小麦-夏玉米一年两熟种植模式为维护国家粮食安全发挥了重要作用。但冬小麦生长期正处于华北平原降水较少的干旱季节,实现高产依赖于灌溉,是华北平原地下水超采的主导因素之一。随着国家地下水限采政策的实施,在地下水超采区如何稳定冬小麦的种植面积和产量是面临的一个重要问题。本文通过综述以往研究并结合典型地点田间试验结果,从冬小麦种植可减少休闲期土壤蒸发损失、具有的深根系系统可充分利用土壤储水、可利用微咸水替代淡水灌溉、通过限水灌溉发展优质麦生产、冬春形成覆盖层美化和防沙尘效应等方面论述了华北平原种植冬小麦的优势,提出华北平原冬小麦生产需要转变传统高耗水高产量理念,充分发挥冬小麦抗旱、耐盐能力强的特点,在不实施大规模压缩冬小麦种植面积条件下,通过冬小麦限水灌溉和微咸水利用满足对地下水压采需求,充分发挥华北平原冬小麦种植冬春防风沙、美化环境的生态功能,同时满足区域口粮安全的保障功能。

风沙区马铃薯高垄栽培技术的防风阻沙效果

为了探讨高垄栽培技术防风阻沙效果,对高垄栽培下的马铃薯耕地的上风向、耕地上边缘、耕地中心、耕地下边缘、下风向的近地层风流场和输沙通量等风沙运动指标进行监测与分析。结果表明:气流自上风向至下风向运动过程中,受高垄栽培技术的影响,风速降低幅度、空气动力学粗糙度、摩阻风速均呈现先增加后降低的变化规律,其中在耕地下边缘处达到最大,其10,30,50,100,200 cm高度的防风效能分别为34.96%,46.59%,38.37%,26.68%,18.31%,空气动力学粗糙度与摩阻风速分别为2.15 cm和0.91 m/s,分别是上风向的4.56,1.19倍;垂直方向看,高垄栽培技术对于30 cm高度的风速削弱作用最为明显。风沙流自上风向至下风向运输过程中,其总单宽输沙率呈现先减小后增大的变化规律,在耕地下边缘的总单宽输沙率降至最低,为0.02 g/(cm·min),较上风向减小207.97倍,并且在耕地内部时,风沙流结构发生变异,各层输沙率不再满足指数递减规律。研究结果可为高垄栽培技术在防风阻沙应用中提供一定的理论依据。

乌兰布和沙漠周边典型植物群落防风阻沙效果

为揭示荒漠生态系统典型群落样地对近地层风沙活动规律,阐明荒漠生态系统中不同植被类型的防风阻沙效果,在乌兰布和沙漠东北缘荒漠-绿洲过渡带选择油蒿(Artemisia ordosica)、霸王(Sarcozygium xanthoxylon)、梭梭(Haloxylon ammodendron)、四合木(Tetraena mongolica)4种典型植物群落,以裸沙丘作为对照样地(CK)开展群落风沙活动观测研究。结果表明:群落内风速廓线符合对数分布规律;相对于裸沙丘地,4个样地的地表粗糙度显著增加,防风效果随距地高度增加而减小;在植物高度范围内,植物防风效果较好,植物高度范围外的防风效果减小,但仍有一定防风作用。植被的防风阻沙效果差异性来源于植被构型的差异。群落样地的输沙率符合指数Q=a+e^(bH)(a>0,b<0),且显著小于对照样地,植被可以有效减少近地表层输沙。4种群落距地面0—100 cm高度范围阻沙效果梭梭>霸王>四合木>油蒿。植被的防风固沙效果与植被高度、盖度和侧盖度线性关系显著。群落高度、盖度和侧盖度作为植物构型量化的一种形式,在其中起到关键作用。油蒿、霸王、梭梭及四合木群落在该地区具有良好的防风阻沙效果。