戈壁滩地区水稳砂砾材料组成设计与工艺控制

以新疆G575线巴哈公路项目为依托,通过室内水泥稳定砂砾基层配合比设计、收缩性能试验研究,结合试验段试铺及施工工艺参数指标分析,提出适合戈壁滩地区的水泥稳定砂砾基层组成设计及相关施工工艺,可为同类条件施工项目提供参考。

基于无人机图像的戈壁表面砾石特征变化研究

[目的]通过无人机平台和运动结构建模技术获取了覆盖较大范围的戈壁表面正射图像和数字地面模型,以位于新疆维吾尔自治区哈密市天山南坡的洪积扇为研究对象,进行戈壁表面砾石覆盖度和粒径的测量及分析,探讨利用无人机和图像处理技术进行大范围戈壁砾石研究的适用性。[方法]通过自洪积扇扇心到靠近扇缘选取3个典型样区,利用无人机获取连续覆盖的戈壁表面高分辨率图像,生成了戈壁表面的高清正射拼接图像以及高精度的地形数据,并提取了样区内砾石(粒径≥7 mm)的覆盖度及砾石(粒径≥32 mm)的粒径。[结果]自扇心到靠近扇缘,3个样区的砾石覆盖度分别为34.22%,26.85%,21.88%;砾石粒径均值分别为130,95,78 mm。随海拔下降,样区总体砾石覆盖度和粒径均呈下降趋势,且自扇中到扇缘相比自扇心到扇中下降趋势有所减缓;而在各个样区内部,砾石覆盖度及粒径与海拔关系不明显。[结论]在洪积扇尺度上,砾石覆盖度与粒径变化主要受海拔影响;在样区尺度上,砾石覆盖度和粒径变化则可能受到植被分布和局部地形的影响。利用无人机和图像处理技术,可以高效且准确地评估大范围戈壁表面砾石特征及分布,为戈壁形成演化研究提供基础数据及技术支撑。

穴状施用“NSI-415”保水剂对砾质戈壁灰漠土土壤理化性质的影响

在北疆准噶尔盆地砾质戈壁的灰漠土上穴状施用不同量的"NSI-415"保水剂观测其对土壤理化性质的影响。研究结果表明:穴状施用"NSI-415"保水剂对砾质戈壁灰漠土土壤的含水率,pH值、有机质和总盐含量,容重,结构组成均无显著影响。

戈壁滩高速铁路强夯地基及静载试验研究

首次对戈壁滩在建的兰(州)新(疆)高速铁路的玉门镇段的4.40 m厚不均匀圆砾土层路基,采用强夯地基处理,取夯锤直径2.50 m,,锤高0.70 m,锤重267.0 kN,提升高度大于10.00 m,强夯能量大于2 670 kN.m;点夯三遍,满夯两遍,强夯地基下沉量达0.27 m,改善了圆砾土的不均匀性,强夯地基强度明显提高;强夯结束15天后,采用动力触探、静载试验对强夯地基进行承载力检测,动力触探深度4.70 m,静载试验取钢质正方形承压板宽度2.20 m×2.20 m,最大荷载1 782.4kN,检测影响深度达4.40 m,静载承载力特征值184 kPa,满足设计180 kPa的要求。

内蒙古狼山东麓堆积戈壁表层沉积物粒度特征

采用自然地理学和沉积学研究方法研究了狼山东麓堆积戈壁表层沉积物粒度特征。结果表明:堆积戈壁地表砾石覆盖度介于10.90%~75.81%;从洪积扇扇顶到扇缘,由于物源和搬运堆积的动力条件不同,地表砾石覆盖度降低,沉积物中极粗砾与粗砾减少,中砾与细砾增加;堆积戈壁地表沉积物与下伏沉积物的粒度分布曲线存在明显差异,表明了戈壁地表过程的差异性。堆积戈壁在形成过程中受流水搬运作用与风力作用共同影响,地表细粒物质被侵蚀后残留下砾石,基本上形成了风蚀均衡面。研究结果可为区域戈壁资源的开发利用、防沙治沙和生态环境建设提供基础数据。

新疆策勒砾质戈壁沙拐枣(Calligonum)灌丛沙堆形态特征

通过对策勒河下游砾质戈壁典型的沙拐枣植株及灌丛沙堆形态参数进行野外测量,用数理统计方法进行相关性分析。结果表明:沙拐枣植株冠幅南北宽度与沙堆宽度呈明显正相关性,植株冠幅东西宽度与沙堆长度不呈现明显相关性。植株冠幅面积与沙堆底面积呈现明显线性相关性,确定系数0.81,冠幅面积与沙堆体积呈现良好线性相关性,确定系数0.69,沙堆长度与沙堆宽度、沙堆高度与沙堆底面积之间呈现一定程度相关性。株高、冠幅东西宽度、南北宽度与沙堆迎风坡和背风坡长度、总长度、沙堆宽度、沙堆高度两两之间都呈现出极显著相关性。沙堆迎风坡坡度与沙堆高度、背风坡坡度之间呈现极显著相关外,与其余形态参数都没有显著相关性。沙堆背风坡坡度除了与株高、背风坡长度、沙堆总长度无明显相关外,与其余形态相关参数都表现为极显著相关性。

戈壁砾石覆盖度与风蚀强度关系实验研究

戈壁表面的砾石覆盖度对风沙物质的运移有不可忽略的影响,在极端干旱区砾石覆盖是防沙治沙的重要手段。通过风洞实验模拟了阿拉善戈壁区砾石覆盖度与风蚀强度的关系。结果表明,当因地表风化作用等产生的松散颗粒物被吹蚀后,不同地点、不同样品之间风蚀强度有明显的差异,因而砾石覆盖度与风蚀强度之间的相关关系并不显著;但数据标准化后则表明,当砾石覆盖度在40%以下时,随砾石覆盖度的增加风蚀强度也有所增大。戈壁地区的风沙运动中,在砾石覆盖度小于40%条件下,不同风速下风蚀强度的变异系数是不同砾石覆盖度下的风蚀强度的变异系数的2倍左右。在极端干旱的戈壁区,影响风蚀强度的因素十分复杂,砾石覆盖度增大不仅不能控制风蚀现象的发生,反而增强气流对地表的风蚀能力,这一因素可能是阿拉善高原戈壁区成为中亚强沙尘暴主要源地的重要原因之一。

新疆策勒沙漠与砾质戈壁新月形沙丘表面沉积物粒度特征及其沉积环境

不同下垫面对同种类型的沙丘的表面风沙沉积物特征产生重要影响,通过数理统计法对新疆策勒沙漠与砾质戈壁新月形沙丘表面不同地貌部位表面沙物质的粒度进行分析,探讨不同下垫面形成的相同的沙丘类型而导致沙丘的粒度特征存在的空间差异及其原因。结果表明:沙漠新月形沙丘比砾质戈壁新月形沙丘表面沙物质的平均粒径更细,分选性较好,偏度更趋于粗偏,峰态更趋于宽峰态。沙漠新月形沙丘表面沙物质主要由极细沙、细沙、极粗粉沙组成,百分含量分别为58.67%、20.23%、16.83%,其侧翼表面沙物质平均粒径最粗,约为118.99μm,砾质戈壁新月形沙丘表面沙物质主要由中沙、细沙、极细沙、极粗粉沙、粗沙组成,百分含量分别为26.53%、26.43%、26.36%、9.58%、9.14%,其顶部表面沙物质平均粒径最粗,约为291.48μm。沙漠新月形沙丘表面沙物质分选系数介于1.45-1.73之间,属于中等-较好分选性,偏度值介于-0.03-0.07之间,主要表现为对称,峰态值介于0.96-1.01之间,属于常峰态,砾质戈壁新月形沙丘表面沙物质分选系数介于1.99-2.44之间,主要属于较差分选性,偏度值介于-0.32-0.04之间,主要表现为对称-细偏,峰态值介于0.76-1.15之间,主要表现为常-较窄峰态。沙漠新月形沙丘的形成环境是风成沉积环境,砾质戈壁新月形沙丘的形成环境是风成沉积环境、河流冲积(洪积)环境。策勒沙丘表面沙物质平均粒径由粗到细依次为砾质戈壁新月形沙丘、沙漠新月形沙丘、回涡沙丘、灌丛沙堆。沙源、地形、风动力条件、沙场特征等方面的差异,造成策勒沙漠与砾质戈壁新月形沙丘表面沙物质粒度特征产生空间差异。

红外相机记录的河西走廊荒漠生态系统中兽类和鸟类的群落动态

河西走廊地势狭长,位于两山之间,主要由荒漠构成,生境一旦遭到破坏,当地物种将很难找到替代的栖息地。本文以河西走廊中部典型砾质戈壁为研究区,经由2019—2020年红外相机和人工观测等方式监测到的兽类和鸟类数据为基准,探讨其群落动态及活动节律。结果表明:砾质戈壁兽类中的国家Ⅱ级重点保护及“三有”(有重要生态、科学、社会价值)动物有6种,而砾质戈壁鸟类中的国家Ⅱ级重点保护及“三有”动物有8种。兽类群落的季节变化小,春季鹅喉羚(Gazella subgutturosa)等的相对多度指数略高于其他季节,三趾跳鼠(Dipus sagitta)在4月大量出现;鸟类群落季节变化明显,春、夏季和秋季鸟类的相对多度指数高于冬季,物种数在夏季和秋季达到峰值。兽类和鸟类的相对多度变化趋势相似,均在夏末和春季达到顶峰。兽类的月相对多度指数与土壤含水量呈极显著的负相关,鹅喉羚和沙狐(Vulpes corsac)等日活动节律受人类活动影响出现在夜间、黄昏或黎明。鸟类的月相对多度指数与人类活动、空气温度、土壤温度和节肢动物均呈显著正相关,但人类活动在生长季会降低一些鸟类的活动频率。总之,河西走廊中部戈壁是鹅喉羚、沙狐、红隼(Falco tinnunculus)、锲尾伯劳(Lanius sphenocercus)、黑尾地鸦(Podoces hendersoni)、沙鵖(Oenanthe isabellina)、漠鵖(Oenanthe deserti)和短趾百灵(Calandrella cheleensis)等兽类和鸟类的主要栖息地,建立沙化土地封禁保护区对保护荒漠动物多样性具有重要的生态意义。

河西走廊中部砾质戈壁蛛形纲节肢动物群落特征

戈壁中蕴含了丰富的动植物资源,蛛形纲节肢动物是戈壁中重要的节肢动物类群,在戈壁生态系统食物网中扮演重要角色。以河西走廊中部典型砾质戈壁为研究区,2018年和2019年逐月监测了蛛形纲节肢动物种类及数量。结果表明:砾质戈壁有22个蛛形纲节肢动物种或属,Steatoda albomaculata、Xysticus spp.、Philodromus spp.、Gnaphosa spp.、Mesobuthus martensii、Mitopus morio和Karschia sp.是该区主要的蛛形纲节肢动物种或属。蛛形纲节肢动物活动密度及物种丰富度变化趋势一致,2018年蛛形纲节肢动物活动密度及类群丰富度均在4月出现峰值,2019年蛛形纲节肢动物的活动密度及类群丰富度均在6月达到峰值。平腹蛛科、逍遥蛛科、硬体盲蛛科、蟹蛛科、球蛛科和卡尔避日蛛科是主要的蛛形纲节肢动物类群,2018年卡尔避日蛛科、硬体盲蛛科和蟹蛛科活动密度均显著低于2019年,而平腹蛛科、逍遥蛛科和球蛛科活动密度变化趋势相反。逍遥蛛科主要在春季活动,2018年和2019年逍遥蛛科活动密度均在3月出现峰值;蟹蛛科和硬体盲蛛科主要在秋季活动,2018年和2019年蟹蛛科活动密度均在9月出现峰值,硬体盲蛛科活动密度在8月和10月出现峰值。卡尔避日蛛科、平腹蛛科和球腹蛛科等3个类群2018年活动密度在4月出现峰值,2019年在6月或10月出现峰值。降水的月动态变化对蛛形纲节肢动物月动态变化影响较小,蛛形纲节肢动物的活动密度及类群数与月平均温度均呈显著二次曲线关系。此外,研究还发现钳蝎科活动密度与月平均温度和降水量均呈显著正相关,蟹蛛科活动密度与月降水量、狼蛛科和平腹蛛科活动密度与月平均温度呈显著正相关。总之,温度及降水变化是蛛形纲节肢动物月和年活动节律变化的重要影响因子,它们调节了蛛形纲节肢动物群落结构的动态变化。

青藏铁路西格段戈壁风沙流防治体系研究

青藏铁路西宁至格尔木段(西格段)日照冻融变化强烈、风力强劲,为了解决该环境下戈壁风沙流对路基的危害,以PE(polythene)固沙网为平面防治并结合高立式沙障为立面防治措施,组成了戈壁风沙流防治体系,通过现场观测及室内风洞实验,验证了该防治体系的防风固沙效果和工程可靠性。工程应用表明,该防治体系具有抗风蚀性能强、可重复利用、寿命长及绿色环保等特点,能够有效防治铁路戈壁风沙流的危害,并对养护工作量的减少起到了重要作用,可以替代传统石方格、竹栅栏等防风固沙措施。对类似于西格段这种戈壁风沙流速较大、海拔高、生态脆弱、传统防沙材料贫乏和工程防沙措施失效的地区,新型防治体系具有借鉴和示范作用。