持续时间下路堑内风致积雪数值模拟研究

路堑是风吹雪灾害最为严重的路基形式之一,为给实际道路断面设计和风吹雪灾害的防治提供参考依据,文中针对交通线路中常见的路堑展开研究,基于Fluent中的Mixture模型对风雪两相流进行模拟,同时对模拟结果进行验证。研究路堑风吹雪灾害中的积雪分布规律,并对积雪分布演化过程中的流场进行比较分析。结果发现路堑下风坡位置形成局部突出积雪与路堑内产生漩涡再附点有直接关系。不同时刻路堑内雪相浓度受积雪量增加和风速流场变化的影响,其值整体上增加,且雪相浓度最大值在上风坡坡顶附近出现,研究可为路堑内积雪灾害预测以及风吹雪两相流数值模拟参数取值提供参考。

吉林省公路风吹雪分布特征及原因分析

为了研究吉林省公路风吹雪的分布特征,采用现场调研与Ansys Fluent软件仿真模拟相结合的方式,绘制吉林省公路风吹雪分布地图;以吉林省受灾最多的路基横断面形式为例,以主要地形区雪季平均风速为代表风速仿真模拟,结果表明:吉林省公路风吹雪分布特征的主要影响因素是风速。

海岸黑松和紫穗槐对间歇强净风和风沙流吹袭的生理响应机制

以海岸防风固沙优势树种紫穗槐(Amorpha fruticosa Linn)和黑松(Pinus thunbergii Parl)为研究对象,利用野外便携式沙风洞用间歇风吹模拟自然阵风,通过分析间歇强净风(18m/s)和强风沙流(172.93g cm^(-1 )min^(-1))吹袭过程中和风后恢复中,两树种叶片膜脂过氧化产物含量、抗氧化酶活力、渗透调节物含量的变化,以探讨其对自然阵风吹袭响应机制及自愈修复生理机制。结果表明,自然状况下,紫穗槐和黑松叶片相对含水量(RWC)相近,但抗氧化酶活力及种类和渗透调节物含量及种类上存在差异。紫穗槐叶片丙二醛含量(MDA)、脯氨酸含量及过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活力分别较黑松高93.3%、78.6%、118.8%、6.5倍。而黑松可溶糖含量和超氧化物歧化酶(SOD)活力较紫穗槐高111.5%和28.2%。在间歇净风和风沙流处理中,随着风吹袭次数增多,黑松叶片RWC趋于小幅降低,可溶性糖含量及POD、SOD、CAT活力呈小幅波动式变化;紫穗槐叶片RWC大幅下降,伴随着脯氨酸含量,POD、CAT、SOD活力大幅增高和MDA含量下降。在风吹袭中,叶片抗氧化酶活力和渗透调节含量的变化与叶片含水量变化密切相关。在风吹袭处理后的恢复期,黑松叶片MDA、可溶性糖、脯氨酸含量和CAT活力下降,但叶片一直维持较高可溶性糖含量和SOD活力;而紫穗槐伴随叶片RWC回升,而MDA、可溶性糖、脯氨酸含量下降和POD、CAT、SOD活力的增高。研究表明,风吹袭引发叶片水分亏缺成为启动植物对缺水补偿机制的诱导因子(自愈修复)。在风吹袭中增高的渗透调节物通过提高细胞吸水力为自愈修复提供物质基础,而抗氧化酶通过抑制膜脂过氧化、维护膜的完整性和弹性为自愈修复提供生理保护。因此,渗透调节和抗氧化酶通过维护水分平衡和氧自由基代谢平衡而在抗风生长和自愈修复中起重要生理保护作用。

风沙流短暂吹袭对樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)幼苗光合蒸腾特性的影响

为了解风沙流短暂吹袭对樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)幼苗光合蒸腾特性的影响,2013年6月在科尔沁沙地测定了0(CK)、6、9、12、15m·s^(-1)和18m·s^(-1)等6个梯度风速10 min风沙流(风沙流强度分别为0.00、1.00、28.30、63.28、111.82、172.93g·cm^(-1)·min^(-1))短暂吹袭下樟子松幼苗光合蒸腾速率和水分利用效率等指标的变化。结果表明:(1)短暂的风沙流吹袭对樟子松幼苗蒸腾速率和胞间CO_2浓度的日变化规律影响较小,但可改变其光合速率和气孔导度的日变化规律;(2)15m·s^(-1)和18m·s^(-1)的强风沙流吹袭可导致其日最大光合速率、蒸腾速率和气孔导度大幅度下降,和CK相比下降幅度分别为22.30%和21.98%、22.87%和22.31%、24.28%和17.45%;(3)短暂的风沙流吹袭可导致其日均光合速率显著降低,日均蒸腾速率和气孔导度波动式下降,日均胞间CO_2浓度波动式增加,和CK相比,15 m·s^(-1)和18 m·s^(-1)处理的日均光合速率下降13.26%和11.60%,日均蒸腾速率下降7.93%和8.38%,气孔导度下降1.42%和8.54%,胞间CO_2浓度增加9.07%和3.22%;(4)短暂的风沙流吹袭没有导致其水分利用效率明显变化,但致其光能利用效率显著降低;(5)风沙流胁迫下,其光合速率和蒸腾速率的下降主要受制于气孔导度的降低,其光能利用效率的降低主要源于光合速率和气孔导度的下降。

海岸防风固沙树种耐风吹阈值比较

利用便携式风洞,结合野外调查,对4个海岸防风树种(单叶蔓荆Vitex trifolia、柽柳Tamarix chinensis、紫穗槐Amorpha fruticosa和黑松Pinus thunbergii)幼株进行了短期(40 min)、间歇(风处理20 min,恢复24 h,重复3次)、持续(6 h)强净风(18 m·s-1)和风沙流吹袭(172.93 g·cm-1·min-1)处理,通过测定风吹袭中和风后秋冬季植株形态特征、茎杆弯曲和折损程度、叶片发黄和脱落比率及春季植株存活率确定了4个树种对强风沙流吹袭的耐受阈值。结果表明:(1)短期强净风和风沙流吹袭后,4个树种在春季均恢复生长,耐受力均很高。(2)间歇强净风和风沙流处理中,虽然4个树种部分叶片脱落、植株顶部受损、茎干弯曲,但均在第2年存活,对间歇强风沙流吹袭表现出较高耐受力。(3)持续强净风和风沙流吹袭下,4个树种的耐受力表现不同。风吹袭中57%~69%叶片脱落(紫穗槐和单叶蔓荆)、茎干倾斜、枝条折断严重、叶片穿损。在春季,柽柳100%恢复生长,黑松70%恢复生长,紫穗槐在强风沙流吹袭后死亡,单叶蔓荆在持续强净风和风沙流吹袭后死亡,耐受阈值柽柳>黑松>紫穗槐>单叶蔓荆。4个防风树种具有相似的根构型,即深根系、发达的侧根、具不定根(单叶蔓荆),具有的锚固作用可能是其抵抗强风吹袭的关键,而它们枝系构型差异可能是其耐受阈值不同的根源。

敦煌沙漠、绿洲和戈壁地表风动力环境特征同步对比

基于敦煌沙漠、绿洲和戈壁典型地表的20 m高同步梯度气象观测资料,对比分析其风动力环境特征参数,为敦煌绿洲生态治理和外围风沙综合防治提供理论依据和技术支撑。结果表明:3种典型地表的年输沙势存在明显差异,戈壁输沙势(DP)为754.2 VU,合成输沙势(RDP)为582.99 VU,合成输沙方向(RDD)为220.88°;绿洲DP为21.95 VU,RDP为7.67 VU,RDD为259.53°;沙漠输沙势介于二者之间,为92.49 VU,RDP为19.29 VU,RDD为16.79°。3种地表的季节输沙势均为春季最大,戈壁为268.2 VU,绿洲为10.97 VU,沙漠为44.08 VU。戈壁主导风向为东北方向,沙漠主导风向为偏东、偏南和偏西方向,绿洲主导风向为东和偏西方向。结合区域沙源分布情况,在绿洲南缘和鸣沙山北侧交界处应加强风沙防治,阻止鸣沙山向绿洲推进。