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不同粒径沙粒胶结体覆盖对地表风蚀和输沙率抑制效应的风洞模拟 总被引：2，自引：0，他引：2
沙粒胶结体(sand cemented bodies,缩写为SCB)是由众多沙粒胶结而成的大颗粒物质,广泛分布于塔克拉玛干沙漠腹地部分垄间地表。通过风洞实验测定了不同风速下不同粒径沙粒胶结体覆盖对沙床面的土壤风蚀率和输沙率变化的影响。结果表明:风速和粒径是影响SCB覆盖沙床面风蚀率的主要因素。在一定的风力条件下,风蚀率随沙粒胶结体粒径的增加呈指数递减变化,在一定的胶结体覆盖度下,风蚀率随风速增加而增大,且粒径越大风蚀率随风速的增加而增大的趋势更为明显;风速不是影响地表输沙率的主要因素,胶结体粒径在一定程度上对输沙率的影响起主导作用。随着胶结体粒径的增加,沙粒在胶结体覆盖床面产生上升过程,且输沙率随粒径的增加而增大,胶结体覆盖对输沙率的抑制作用主要体现在胶结体覆盖的密度效应上,密度越小输沙率越高。即同一盖度下的胶结体颗粒物,大粒径的胶结体较小粒径胶结体沙床面分布密度、数量都相对较小。因此,大粒径胶结体地表输沙率相对较大。不同粒度范围的胶结体覆盖沙床面表现出不同的风蚀和输沙率抑制效应,依次为:2~3 mm3~5 mm5~7 mm7~10 mm10 mm。 相似文献
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塔里木沙漠公路对近地表风沙运动过程的影响 总被引：4，自引：4，他引：0
通过对塔克拉玛干沙漠腹地野外试验数据的分析,探讨了塔里木沙漠公路对近地表风沙运动过程的影响.结果表明:①阻沙栅栏和草方格固沙带对近地表气流的速度和风速廓线形成很大影响,风速整体被削弱,而且越接近地表,削弱程度越大,风速廓线的垂直梯度增加;②在防沙体系内,地表输沙率急剧下降,风沙流结构发生很大变化,下层含沙量下降,而上层含沙量相对变化较少,在阻沙栅栏的积沙带和草方格固沙带内上层含沙量趋于均匀分布;(3) 阻沙栅栏和草方格固沙带也影响沙丘的移动.当主导输沙风向与栅栏相交呈小角度时,靠近栅栏的沙丘顺栅栏走向侧向移动相交呈大角度时,移动方向变化不大,草方格固沙带不影响沙丘的移动方向;阻沙栅栏和草方格固沙带能降低沙丘的移动速度,而在固沙带内部,由于沙丘的逆向演变,沙丘体积减小,移动速度较快. 相似文献
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植被沙障对近地表风沙流特征影响的风洞实验 总被引：4，自引：1，他引：3
植被沙障在一些地区已成为沙害防治的有效手段,其应用也越来越广泛,但对其治沙机理尚不很清楚.在盖度为10%,15%,20%,30%,40%,60%情况下,对植被沙障的防风固沙效益进行了风洞试验.实验风速设置为6,8,11 m/s,测定不同植被盖度的风速廓线特征、风沙流结构特征及其防沙效果.实验结果表明:①积沙总量随盖度增加而逐渐降低,风沙流中的砂粒分布在一定的高度范围内,但分布的高度随盖度的增加呈下降趋势;②植株的茂密程度对风沙流的结构有明显影响,盖度越高,积沙量越集中在下部;③盖度并不是导致积沙量为零的唯一指标,风蚀是否发生,还与植被的疏透度、防护林的高度等有关. 相似文献
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风沙防治中覆网床面风沙流特性的风洞模拟 总被引：2，自引：0，他引：2
在风沙防治中,根据气流与沙物质地表作用的机理来看,主要有三种途径。一是降低床面风速,二是减少沙源,第三就是阻截运动气流与床面的相互作用。借助风洞模拟实验,对覆网床面风沙流特性研究发现:覆网床面沙面稳定性主要受覆网形状参数的影响,通过对覆网床面风速廓线、风沙流结构观测,主要探讨孔隙度、孔径等覆网参数对沙面稳定性的影响机理。另外,覆网床面蚀积状态还受进口风速的影响,在风速较小时,床面表现为积沙,风速较大时,床面开始风蚀。 相似文献
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以黄土作为风蚀床面材料,通过风洞实验来揭示冲击角度对风沙流侵蚀能力的影响.在净风条件下,无论风速多大,不会产生风蚀;蠕移砂粒对床面的摩擦侵蚀量也很少,在0.27～1.33 g/(min*m2);跃移砂粒对床面的冲击侵蚀率较大,侵蚀量随风速呈指数增加.冲击角度对风蚀率的影响很大,在风速为10 m/s时,倾角30°样品的风蚀率是0°时的2.66倍,在风速为15 m/s时,倾角30°样品的风蚀率是0°时的6.6倍,风速越大,相差倍数越大.在风速大于12 m/s时,风蚀率随样品放置角度(床面的坡度)的增大而增大,尤其是0°～20°时,风蚀率随角度增加的速率很快.在低风速条件下(＜12 m/s),存在一个最大侵蚀角度,这个角度在30°左右. 相似文献
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呼伦贝尔沙质草原风蚀坑地表风沙流结构特征 总被引：3，自引：0，他引：3
《干旱区研究》2018,(6)
在呼伦贝尔沙质草原北部沙带中段风蚀坑集中分布区内,选取不同发育阶段的风蚀坑,通过同步观测风蚀坑地表(0～200 cm)风速及输沙通量,分析并比较风沙流结构特征,为呼伦贝尔沙质草原风蚀坑治理提供理论依据。研究表明:在裸地沙斑、活跃发展、固定阶段及重新活化阶段的风蚀坑,风速廓线基本遵循对数分布规律;而在未风蚀草地、消亡阶段的风蚀坑,气流受下垫面扰动,呈"S"形分布。风蚀坑各发育阶段输沙量与高度的最优拟合模型为负指数模型,不同发育阶段风蚀坑内部风沙流输沙量差异较为明显;超过95%的输沙量均在地表0～30 cm高度内,且63. 97%～90. 96%的输沙量集中分布在距地表10 cm高度内。风沙流跃移高度与风速正相关,依次为:活跃发展重新活化裸地沙斑固定阶段消亡阶段未风蚀草地。通过分析风沙流通量系数,可知在裸地沙斑、活跃发展及重新活化阶段,输沙量有向高层移动的趋势;而在其他阶段,由于植被盖度较高,使得风沙流多集中在近地层。 相似文献
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乌兰布和沙漠沿黄段不同治理措施的风沙运移特征及其防护效果 总被引：1，自引：0，他引：1
为科学治理黄河乌兰布和沙漠沿岸风沙入黄问题,以该河段沿线流沙为对照,开展了麦草沙障、沙柳沙障、葵花杆沙障和梭梭林为代表的工程与植物固沙实验,对不同治理措施下的风速廓线、粗糙度、风沙流结构、防护效果及其相互关系进行了野外观测与室内分析。结果表明:1)各沙障和梭梭林内风速廓线发生改变,近地表风速显著降低,地表粗糙度和摩阻风速显著增加。2)流沙表面输沙量分布随高度增加呈对数递减,90%集中在0~10cm范围,98%分布在0~30m范围内。3)不同措施的输沙率随风速的增加呈增加趋势,但输沙率仅为流沙的1.07%~38.27%,可很好的控制近地表的流沙活动。4)各类固沙措施的实施效果排序葵花杆沙障>梭梭林>沙柳沙障>麦草沙障,控制流沙效果均达到75%以上,对固定流沙均能起到积极作用。综合考虑固沙效果、成本、运输以及使用寿命等,该地区选择葵花杆沙障和梭梭较为合适。该研究结果可为解决风沙入黄问题、完善黄河沿岸风沙防护体系提供参考。 相似文献
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新疆策勒河下游塔克拉玛干沙漠南缘风沙活动特征 总被引：3，自引：0，他引：3
通过对策勒风沙前沿风况及输沙数据统计分析,采用回归分析方法,初步揭示了其风沙活动特征。结果表明:单方位0-100cm高度集沙仪每层高度输沙量随高度变化服从指数或幂函数关系,0-10cm和0-20cm高度范围累积输沙量分别占总输沙量的12.43-42.88%和23.43-64.16%。全方位跃移输沙量主要集中在WNW、W、SW、WSW、NW方位上,每个观测阶段的输沙势与BSNE水平输沙通量呈多项式函数关系,相关性极好,输沙势大小与40cm高全方位跃移总输沙量呈线性正相关关系。单方位集沙仪在0-100cm高度累积输沙量与输沙势大小呈明显的指数函数关系。通过塔克拉玛干沙漠南缘风沙前沿风况大小可以预测BSNE输沙通量和近地表全方位跃移总输沙量,对于防沙工程的设计具有重要的理论意义。 相似文献
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毛乌素沙地风沙流结构的研究 总被引：3，自引：0，他引：3
运用曲线拟合、拟合方程等方法,对毛乌素沙地南缘流动沙丘0～30cm垂直高度范围内的风沙流结构进行了分析研究。结果表明:在0～30cm高度,输沙率均与风速成正比,与高度成反比,幂函数拟合关系最佳。其中,各高度层输沙率随风速的变化分别呈幂函数或指数函数关系,同风速下输沙率随着高度的增加而减小,呈幂函数或指数函数关系;随着风速和气流中总输沙率的增加,0～30cm高度范围内的绝对输沙率增加,相对输沙率(%)的变化为下层趋于减少,中层略变,上层增加,风沙流结构的特征值λ增大;风沙流中沙粒粒度沿垂向变化为细沙增加,中沙减少,沙粒平均粒径变细。 相似文献
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风沙活动强度是研究风沙地貌形成、演变及进行风沙灾害防治的重要理论依据.通过2006-2013年风速数据的统计和计算,对老哈河下游地区春季风沙活动强度特征进行了系统研究.结果表明:有效起沙风速随着风速等级的增加,其出现频率相应减少,主要集中在5.1 ～9.0m·s-1之间;输沙势、输沙量的方位分布与起沙风相似,以WNW、NW方向为主;春季的输沙势(DP)为70.50 VU,合成输沙势(RDP)为37.89VU,合成输沙方向(RDD)为108.3°;春季的最大可能输沙量为1848.49kg·m-1,合成输沙量为1005.42kg·m-1,合成输沙方向为103°,与该地区沙丘走向基本吻合;对输沙量贡献最大的风速以6.0～10.0m·s-1为主. 相似文献
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化学固沙结层的力学强度与抗风蚀能力关系 总被引：5，自引：0，他引：5
通过对三种固沙剂的固沙结层的力学强度与抗风蚀能力进行试验对比研究,揭示两者的内在关系,从而为制定化学固沙标准提供依据。实验表明,固沙结层的粘聚力随固沙剂用量增大而增大,并且成直线关系。固沙结层临界侵蚀风速与固沙剂用量呈线性关系,相关性很好;除了粘聚力外,材料的性质对抵抗风沙流的侵蚀也有很大的影响。 相似文献
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风沙入库给干旱、半干旱地区的水库带来了严重的填淤危害。本文通过对内蒙古乌审旗南部巴图湾水库岸边流动沙丘不同部位风速与风沙流的同步观测,计算出库岸流动沙丘表面的平均输沙率。利用巴图湾水库1986~2005年9月份的5期TM遥感影像统计出水库两岸受不同风向影响的流动沙丘断面的平均长度,结合巴图湾水库附近乌审旗河南乡气象站1985~2004年的气象资料,统计出不同风向大于起沙风的风速年均持续时间,初步计算出巴图湾水库的年均入库风沙量。结果表明:(1)巴图湾水库的年均入库风沙量为3.65万t,其中西岸风沙入库量为3.55万t,东岸为0.10万t。西岸风沙危害最为严重,是治沙工作的重点。(2)巴图湾水库的风沙入库具有明显的时间性和方向性。受季风气候的影响,风沙入库的方向会随着风向的变化而改变。东南风与西北风是造成东西两岸风沙入库的主要风向。西北风对风沙入库量的贡献最大。(3)在大于起沙风的风速中,5~12 m/s风速段是风沙入库的主要风速。当风速中7 m/s以上的风速持续时间有一个较小的增加时,入库风沙量将会有一个巨大的增加。(4)库岸半固定沙丘的风沙入库,降尘和风水复合侵蚀引起的库岸坍塌也是入库风沙量的重要组成部分。因此,巴图湾水库的实际年入库风沙量应该大于3.65万t。 相似文献
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高立式沙障不同叠加模式的阻沙量对比分析 总被引：1，自引：0，他引：1
为了解决尼龙阻沙网在沙埋情况下的防风阻沙,采用不同叠加模式的尼龙阻沙网进行防护。设置3种高立式沙障叠加模式方案,叠加位置分别位于迎风坡、阻沙网、背风坡,迎风坡与背风坡叠加的尼龙阻沙网与原有阻沙障距离和长度均相同,叠加的阻沙网高度为沙埋原有阻沙障的一半,且叠加的尼龙阻沙网需高出原有尼龙阻沙障。选择高1.2 m的沙埋阻沙障进行叠加,迎风与背风坡叠加的位置距原有阻沙障水平距离约45 cm。通过野外观测发现：① 不同叠加模式的高立式沙障阻沙量不同,即阻沙网＞迎风坡＞背风坡;② 3种不同叠加模式的积沙量都随着阻沙网的不断叠加而增加,且增加的阻沙量越来越大;③ 随着阻沙网的不断叠加,3种不同叠加模式的单位阻沙成本不断变化。迎风坡与阻沙网模式的单位阻沙成本不断降低,最后趋于平稳;背风坡模式有所不同,其单位阻沙成本先有所增加,然后再下降,最终趋于平稳。阻沙成本为：阻沙网<迎风坡<背风坡。 相似文献
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LI Congjuan WANG Yongdong LEI Jiaqiang XU Xinwen WANG Shijie FAN Jinglong LI Shengyu 《干旱区科学》2021,13(1):98-106
Desertification is one of the most serious environmental problems in the world,especially in the arid desert regions.Combating desertification,therefore,is an urgent task on a regional or even global scale.The Taklimakan Desert in China is the second largest mobile desert in the world and has been called the'Dead Sea'due to few organisms can exist in such a harsh environment.The Taklimakan Desert Highway,the longest desert highway(a total length of 446 km)across the mobile desert in the world,was built in the 1990s within the Taklimakan Desert.It has an important strategic significance regarding oil and gas resources exploration and plays a vital role in the socio-economic development of southern Xinjiang,China.However,wind-blow sand seriously damages the smoothness of the desert highway and,in this case,mechanical sand control system(including sand barrier fences and straw checkerboards)was used early in the life of the desert highway to protect the road.Unfortunately,more than 70%of the sand barrier fences and straw checkerboards have lost their functions,and the desert highway has often been buried and frequently blocked since 1999.To solve this problem,a long artificial shelterbelt with the length of 437 km was built along the desert highway since 2000.However,some potential problems still exist for the sustainable development of the desert highway,such as water shortage,strong sandstorms,extreme environmental characteristics and large maintenance costs.The study aims to provide an overview of the damages caused by wind-blown sand and the effects of sand control measures along the Taklimakan Desert Highway.Ultimately,we provide some suggestions for the biological sand control system to ensure the sustainable development of the Taklimakan Desert Highway,such as screening drought-resistant species to reduce the irrigation requirement and ensure the sound development of groundwater,screening halophytes to restore vegetation in the case of soil salinization,and planting cash crops,such as Cistanche,Wolfberry,Apocynum and other cash crops to decrease the high cost of maintenance on highways and shelterbelts. 相似文献
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沙质地表与砾质戈壁风沙运动对比研究——以敦煌莫高窟窟顶风沙运动为例 总被引：3，自引：1，他引：2
通过野外观测资料分析,阐明在沙质地表下,风速相当时不同风向风沙流的结构不同,即含沙量影响风沙流结构.一般随着含沙量的增大,各层的绝对输沙量相应增加,相对输沙量在下层增加,上层减少.但也有不一致的情况,本次野外观测就出现了下层减少上层增加的情况.戈壁风沙流结构与沙质地表显著不同,其风沙流结构呈独特的"象鼻"效应,即在一定高度有一个最大输沙量,且这个高度随风速的增大而增加.西北风作用下,自鸣沙山至窟顶输沙量逐渐减少.戈壁具有一定的阻沙效应,风速为7.7 m/s时,每100 m阻沙率达10%左右.沙山前沿固沙带对输沙量起着重要作用,有防护措施与无防护设施相比较,西北风的输沙量可减少95%左右.偏东北风在缺少沙源的情况下,主要以输送为主,偏南风实际输沙量明显小于偏西北风,输沙量由沙源地到窟区逐渐减少. 相似文献
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库布齐沙漠机械防沙措施的防护效益 总被引：5，自引：0，他引：5
在库布齐沙漠风沙防治试验场,开展了机械防沙措施的防护效益观测。结果表明:防风效益、阻沙效益和表土含水率等随沙障材料、规模和结构发生变化。1 1 m×1 m植物纤维网沙障和高密度聚乙烯(HDPE)网沙障风速降低比(K值)分别为58.5%和55.7%,均高于同规格的沙柳沙障的18.3%,说明同一规格下植物纤维网防风效果要优于其他材料;2 1 m×1 m植物纤维网沙障和1 m×1 m HDPE沙障的K值均小于相同材料8 m×8 m沙障的K值,说明小规格低立式沙障防风效应,低于相同材料较大规格高立式沙障;3月积沙量数据分析表明,阻沙栅栏能有效减小积沙量,而固沙沙障内积沙量受风向和局部地形影响较大;4不同材料与不同规格沙障内的表土含水率均高于对照区裸沙地,说明防沙措施对保持土壤水分也起到了一定作用。 相似文献
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沙漠地区风沙活动特征——以中国科学院风沙观测场为例 总被引：13，自引：2，他引：11
运用中国科学院风沙科学观测场的实测资料,对腾格里沙漠风沙环境特征进行初步分析,内容包括起沙风、风沙活动强度、风沙流结构和沙漠边界层的风速廓线.该地区的起沙风以6～8 m/s为主,占总起沙风的71.63%,其次为8～10 m/s,占19.24%,两者之和占90.87%;大风日数为4天;风向以W-N组风向为主;占全年的53.14%.年输沙势为36.56VU,风能属于低风能环境,单一主风向和单风态风环境.风沙流主要集中在地表的0.1 m,占总输沙量的95.46%.观测场近地层厚度大于50 m. 相似文献
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Sediment transport of sand particles by wind is one of the main processes leading todesertification in arid regions, which severely impairs the ability of mankind to produce and live by driftingsand into settlements. Optimization designs of artificial facilities have lately attracted extensive interest forhuman settlement systems in deserts because of their acceptable protection effect, convenience ofimplementation, and low material cost. However, the complexity of a settlement system poses challengesconcerning finding suitable materials, artificial facilities, and optimization designs for sand depositionprotection. In an effort to overcome these challenges, we propose a settlement system built with brick, solarpanel, and building arrays to meet the basic needs of human settlements in arid regions while preventingwind-sand disasters. The wind flow and movement characteristics of sand particles in the brick, panel, andbuilding arrays were calculated using computational fluid dynamics and discrete phase model. Theperformance of three types of arrays in wind-sand flow in terms of decreasing the wind velocity and sandparticleinvasion distance was evaluated. The results show that the wind velocity near the surface and thesand invasion distance were significantly decreased in the space between the brick arrays through properlyselected vertical size and interspaces, indicating that the brick arrays have an impressive sand fixing andblocking performance;their effective protection distance was 3–4 m. The building arrays increased the nearsurfacewind velocity among buildings, resulting in less deposition of sand particles. The solar panel arrayswere similar to the building arrays in most cases, but the deposition of sand particles on solar panels exerteda negative effect on energy utilization efficiency. Therefore, taking the optimal configuration of thesettlement system into consideration, this study concludes that (1) brick arrays, which were proven effectivein preventing sand particles, must be arranged in an upwind area;(2) solar panel arrays could accelerate thewind flow, so they are best to be arranged at the place where sand particles deposited easily;and (3) buildingarrays present a better arrangement in downwind areas. 相似文献
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南疆铁路风沙流结构特征研究 总被引：2，自引：0，他引：2
通过对南疆铁路戈壁风沙流进行现场观测研究,提出了关于风沙流密度的计算方法,将大风所携沙粒定量化,解决了风沙运动研究中如何利用现场定时观测研究风沙流动态变化的技术难题.根据现场实测资料分析,揭示了南疆铁路风沙流密度随高度和风速的变化关系.从中可以看出,风沙流密度随高度变化显现斜"L"形,以3m高为分界点;而相对的风沙流密... 相似文献
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塔里木沙漠公路防沙体系的防护效益 总被引：26，自引：7，他引：19
塔里木沙漠公路全长５２２ｋｍ,其中有四百余公里在塔克拉玛干沙漠中穿行,风沙危害十分严重。为了研究适合塔里木沙漠公路的防沙体系和防沙措施,从１９９１年起在塔里木水公路两公里试验路段开展了公路防沙试验研究,１９９４年我们对两公里试验路段防沙体系中的各种防沙措施的防护效益进行了调查分析。通过分析可知：ａ．塔里木沙漠公路尽管风沙害严重,如何采用的防护措施得当,建立起外围阻沙,固沙和边坡防护相结合的防沙体系 相似文献