青藏铁路K1533路基风蚀防治措施效益研究

对青藏铁路K1533处高立式沙障和石方格沙障防风固沙的效益进行了研究，结果表明：高立式沙障可有效地降低防护区的风速，风速降幅范围在第1沙障后为14．63％～86．15％，第2沙障后为41．93％～97．91％，第3沙障后为22．80％～87．40％；同时降低了防护区的侵蚀量，高立式沙障后的侵蚀量和对照区相比，第1沙障后的侵蚀量仅占对照区的21．75％，第2，3沙障后的侵蚀量和对照区相比，其值缩小了数十倍到数百倍。石方格区的侵蚀量减幅更大，和对照区相比，相同高度的侵蚀量缩小了数十倍到数百倍甚至数千倍。高立式沙障、石方格沙障措施相结合使用，对于防治风蚀具有十分显著的作用，对保护风沙区铁路工程免遭风沙危害具有非常重要的作用。

农田土壤风蚀防治技术研究进展

通过文献计量学的方法对我国农田土壤风蚀防治技术的研究进展、研究热点进行了检索与分析,将农田土壤风蚀防治技术分为保护性耕作措施、机械措施、生物措施、化学措施4种类型。目前,我国农田风蚀防治技术研究还处于发展阶段,主要开展以生物措施(农田防护林)为基础、保护性耕作措施(秸秆还田)为主、机械措施为辅、化学措施为新的发展趋势等相关研究。为遵循国家关于保护性耕作行动计划的新要求,应侧重加强环境友好型、低成本、高效性的土壤风蚀防治技术研究。

利用PAM防治松散扰动沙土风蚀效果的风洞试验研究

翻耕农地和建设工地的扰动松散土是沙尘的重要来源。防止扰动土风蚀是保护生态环境的重要内容。该研究通过室内风洞模拟试验,研究了PAM对于提高松散扰动土起动风速、防止风蚀的效果。试验分别采用0°、10°、20°、30°不同的吹角,地表处理为:喷施PAM(用量分别为0.5,1,2,4 g/m2)、喷施清水和未加处理的自然松散扰动(沙)土。试验结果表明:通过表面喷洒PAM溶液可以显著地提高松散扰动土的起动风速,达到控制风蚀的目的;仅喷洒清水处理也可以在一定程度上提高沙尘的起动风速,但其效果甚微;如果松散(沙)土喷施PAM的表面不被扰动(无裂纹),用于松散土风蚀防治时PAM用量控制在1 g/m2以上就可以有效防止风蚀发生,试样经受风速为14 m/s左右的大风、历时30 m in而未产生风蚀。

毛乌素沙地光伏电站项目区风速流场及风蚀防治措施

针对毛乌素沙地光伏电站项目,观测项目区的风速、风速廓线及风速流场特征,探讨有效的风蚀防治措施及其合理布局。结果表明:(1)太阳能板的存在使项目区风速流场的空间分布发生了明显变化,显著增加了板间近地面出风口处的风速,降低了板间远地面进风口处的风速,太阳能板间呈现出明显的掏蚀区和堆积区。(2)与项目区外围相比,太阳能板使20cm及200cm高度的风速分别降低了44.06%及63.68%。项目区外围及太阳能板正中间风速随高度的增加均呈上升趋势,而且太阳能板间60cm高度以下风速增加更明显,不利于地表沙土的固定。(3)项目区外围麦草方格沙障、砾石压盖及红泥覆盖均起到一定的固沙作用,其中,以砾石压盖措施的固沙效果最优。(4)太阳能板间,除麦草方格沙障外,其余各措施均能起到固沙作用,其中以掏蚀区+砾石/堆积区+红泥覆盖的组合措施的固沙效果最优。

植被的防治风蚀作用

土壤风蚀是造成干旱、半干旱地区土地荒漠化与沙尘暴灾害的首要因素,也是目前全球性的主要环境问题之一。许多研究表明,通过植物防治风蚀是一种最根本、经济而有效的措施。本文在阅读大量国内外该领域文献的基础上,介绍了目前研究植被防治风蚀作用的风洞实验、野外观测和模型模拟3种主要方法,阐述了植被防治风蚀作用的机理及影响因素,并结合当前国内存在的一些问题和不足,对今后应重点开展的研究和需要解决的问题作了探讨。

高分子多肽衍生物防治风蚀的风洞试验

利用高分子化学材料改善地表结构进行化学固沙,是防治风蚀的重要措施之一。为寻找有效的高分子化学材料防治黄土高原北部水蚀风蚀交错区风积沙及沙黄土风蚀,将不同剂量(0(喷清水为对照)、0.4、0.6及1.2 g/m^2)的4种高分子化学材料聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)、阳离子羟丙基多糖(cationic hydroxypropyl quito sugar,Jag C162)、羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose,CMC)及羟丙基化多糖(hydroxypropyl polysaccharide,HP-120)喷施于沙黄土及风积沙表面,进行室内风洞试验,测定其风蚀率及表面固积层硬度。结果表明:喷施不同剂量的高分子化学材料PAM、Jag C162、CMC及HP-120于沙黄土及风积沙表面均能显著降低松散扰动沙黄土及风积沙的风蚀率(P<0.05)。总体而言,在相同条件下,与其他3种材料相比,PAM防治沙黄土表面风蚀的效果最好,而CMC在防治风积沙风蚀效果最好。喷施4种化学材料于沙黄土和风积沙表面均能显著增加固结层的硬度(0.4 g/m^2 Jag C162除外),且PAM对提高沙黄土表面硬度效果较好,Jag C162、CMC及HP-120对提高风积沙结皮硬度效果较好,其中CMC效果最显著;使用4种高分子化学材料防治风积沙和沙黄土风蚀时,当施用剂量控制在1.2 g/m^2时,几乎可以抵御14 m/s的大风,历时20 min的吹蚀而不产生风蚀。

风电场区域环境变化与风蚀防治技术研究

项目针对甘肃省河西走廊风电场建设现状,选择典型风电场建设区域,开展了风电场建设对区域环境变化与风蚀防治技术研究,初步探明风电场建设对区域环境影响因子及程度,总结与该区域相适宜的风蚀防治技术,优化了主要防治技术设计参数,并在该区域进行推广应用。该项目成果对最大限度减少风电场建设对区域环境带来的负面影响有重要作用,将会带来显著的社会效益和生态效益。

西气东输管道陕西段工程建设中的土壤流失及防治

西气东输管道陕西段工程建设穿越多种生态环境敏感的地区,地形地貌复杂,生态环境脆弱,建设施工过程中引发新的水土流失。将水土流失防治区分为风蚀防治区和水蚀防治区,根据各自的特点,制定防治措施,实现管道工程建设与沿线生态环境同步进行的目的。

基于风沙防治的典型农牧交错区土地利用多情景模拟

作为典型的半干旱沙区,科尔沁左翼后旗(简称"科左后旗")土地退化严重,土壤风蚀程度较强,有针对性地调整土地利用结构,有助于农牧交错区社会经济和生态环境的可持续发展.采用修正风蚀方程(RWEQ)模拟科左后旗的风蚀状况,并结合CA-Markov模型和当地风蚀状况及区域相关规划,设定了延续现有发展态势的历史发展情景、在全区域内开展风蚀治理的全域治理情景和依照区域风蚀特征实施治理的分区治理情景3种未来可能的发展情景,基于Dyna-CLUE模型模拟各情景下科左后旗2020年的土地利用格局.结果表明:①2010年科左后旗的平均风蚀量为33. 86 t/(hm^2·a),风蚀程度较为严重,并且具有明显的西高东低的空间差异.②采用Dyna-CLUE模型模拟2010年土地利用空间分布结果的Kappa指数达0. 921,模拟效果良好.③与2010年相比,历史发展情景下,2020年科左后旗荒漠化趋势更加严重,未利用地面积将增加33. 76%,草地退化明显;全域治理情景下,风沙治理取得了一定成效,70. 30%的未利用地得到治理,其中分别有32. 32%和32. 52%转化为林地和草地,水域也得到一定恢复,面积将增加5. 01%;相比于全域治理情景,分区治理情景下高风蚀地区有更多的未利用地得到治理,低风蚀地区耕地面积将增加4. 68%,进行风沙治理的同时也在一定程度上保护了耕地.研究显示,Dyna-CLUE模型在我国农牧交错区具有较好的土地利用格局的模拟能力,采取积极的风沙防治措施可以大幅提高当地的林地和草地面积,而采取有针对性的分区域治理政策在进行风沙治理的同时也可有效地保护耕地.

栅栏对颗粒起动风速影响的实验研究

气流对栅栏的响应可以定量地用沙粒的起动风速来表征。通过风洞模拟实验研究了栅栏两侧不同距离处沙粒的起动风速及运动特征随疏透度和高度的变化关系。根据颗粒运动的不同典型特征,栅栏附近的水平区域可划分为5个区。栅栏的疏透度是决定其最终防护效果的关键因素,紧密型栅栏,尤其是不透风栅栏,其迎风侧脚容易形成堆积。栅栏疏透度为0.3～0.4时相对起动风速最大,疏透度0.3～0.6时能产生最大的有效防护距离。栅栏越低,产生最佳的防护效果所要求的疏透度就相对越小,反之亦然。疏透度0.3～0.4的栅栏在实际应用中可以起到最佳的防风阻沙效果。

聚丙烯酰胺(PAM)防治土壤风蚀的研究进展

在我国西北地区,风蚀是造成土地退化的主要影响因素之一.聚丙烯酰胺(PAM)是一种高效的土壤结构改良剂.因其具有特殊的物理化学性质,可以与土壤作用而改善土壤表层结构,近年来一直受到人们的广泛关注.本文介绍了PAM的物理化学性质,详细论述了PAM对土壤风蚀量、起动风速的影响,及PAM在风蚀防治中的不同使用量、使用方法和效果,及其与其他材料的对比,并通过PAM对土壤物理性质的改善进一步分析PAM防治风蚀的机理.综合分析得出,虽然PAM在风蚀防治中存在一些问题,但作为一种固沙剂,它不仅能提高土壤抗风蚀的能力,而且也能改善土壤的物理性状,可为植物生长创造良好的水土条件;提出若在风蚀治理和改良城市环境中将PAM与植物种植相结合,将能大大提高植物的成活率、改善风蚀区的风蚀状况和生态环境工程建设的质量.因此,PAM在防治风蚀方面具有重要的现实意义和广阔的应用前景.

毛乌素沙地光伏电站3种植物措施生长发育状况及其生态功能比较

以毛乌素沙地光伏电站为研究对象,通过观测项目区外围及光伏电板下3种人工植被的生长状况、土壤水分变化及土壤蚀积深度变化指标,分析了在光伏电站不同区位3种植被的生长发育状况及其生态功能。结果表明:(1)景天三七适合在项目区外围生长,狼尾草适合在光伏电板下生长;(2)3月和10月,光伏电板下各小区土壤含水率均低于项目区外围,6月光伏电板下除了狼尾草种植区外均高于项目区外围;(3)项目区外围景天三七的风蚀防治效果最好,年土壤蚀积深度显著低于其他两个小区(p<0.05);光伏电板下,植被休眠期景天三七的风蚀防治效果最好,而植被生长期狼尾草的防治效果最好,但各小区的年土壤蚀积深度差异不显著(p>0.05)。由此可知,光伏电板下应栽植狼尾草,项目区外围应栽植景天三七。

风洞模拟“攀援植物-围栏”复合沙障不同疏透度下的防风效果

为探索受风蚀影响围封区域的新型治理技术措施,本研究对不同疏透度(β)“攀援植物-围栏”复合沙障的防风作用进行了风洞模拟试验。分别在6、8和10 m·s^(-1)净风条件下对模型A(网围栏,β:96%~98%)与4种复合沙障[模型B(无叶期,β:59%~64%)、模型C(无叶期,β:50%~55%)、模型D(有叶期,β:40%~45%)、模型E(有叶期,β:30%~35%)]进行试验。结果表明:1)不同类型复合沙障流场结构均呈“减-增-减”的变化趋势,障体背风侧存在风影减速区,网围栏前后流场结构一致,不存在减速区。2)不同风速条件下,无叶期复合沙障(模型B、模型C)在10 m·s^(-1)风速下近地表平均防风效能最低,分别为18.55%与18.38%,有叶期复合沙障(模型D、模型E)则在6 m·s^(-1)风速下最低,分别为44.03%与45.42%,有叶期复合沙障防风效应随风速的增大而增强,无叶期复合沙障则相反。3)综合分析表明,当障体疏透度为59%~64%时便可产生防风效果,复合沙障防风效果优于网围栏,障体有叶期防风效果优于无叶期,可测范围内无叶期复合沙障防护距离为0.6H~15H(H表示障体高度,1H=15 cm),有叶期复合沙障防护距离为0H~15H,复合沙障防风效果与疏透度呈反比。因而,“攀援植物-围栏”复合沙障可以提高围封区域的防风效果,降低风力作用下的地表物质流失。

保护性耕作技术与农业生态环境保护

保护性耕作技术是防治土壤风蚀、沙化,增强蓄水,培肥地力,减少耕地退化的一项有效技术措施。推广保护性耕作技术可有效的保护农业生态环境,提高农业生产,遏制沙尘,抵御干旱,实现粮食生产、生态环境保护双丰收。