人工沙丘水分运移机理的研究

采用中子仪、负压计和测温器同步监测沙丘水分、势能和温度场的变化．利用“零通量面”方法（ＺＦＰ）首次研究沙丘水分运移特征，并同时引用温度场的热渗透传导、热扩散的不可逆耗散理论解释沙丘水分运移机理．对利用沙丘水分、改造沙漠、治理灾害环境具有实际意义     

腾格里沙漠西南缘固定沙丘水分动态与水分势能变化特征研究

１９９３～１９９４年在腾格里沙漠西南缘邓马营湖北部一固定沙丘上设置观测点，采用中子仪、负压计逐日定时分层测定沙丘０～１７５ｃｍ深度含水量和水分势能．对实测资料加以分析表明：（１）沙丘水分深度分布剖面可划分为４层；表面干沙层、水分强烈变化层、低含水量缓变层、高含水量变化层；（２）依据水分势能变化特征，势能剖面可分为变化活跃区、频变区、突变区和缓变区．同时，结合沙丘水分时间变化特征，得出结论：水分势能与水分动态存在较好的对应性．从而表明由势能观点研究沙丘水分动态的可行性和正确性，为沙丘水分运移机理及运移方程的研究提供了一定的科学依据．     

半干旱区小城镇周边沙丘水分的时空变化——以乌审旗达布察克镇为例

水分是影响干旱区沙丘植被分布、生长和生存的关键因素.以内蒙古自治区乌审旗达布察克镇周边8km范围为研究区域,对不同类型沙丘的土壤水分进行连续观测,研究城镇周边沙丘土壤水分时空动态变化规律.结果表明:研究区沙丘土壤含水量时间变化分为春季积累期、水分消耗期、秋季积累期、稳定期4个阶段.在空间分布上,不同沙丘土壤含水量大小表现为:流动沙丘半固定沙丘固定沙丘(纯蒿)固定沙丘(柳蒿混生);沙丘土壤水分垂直变化可分为土壤水分速变层、土壤水分活跃层和土壤水分相对稳定层3个层次;从沙丘地形部位看,丘间低地地下水位高,而背风坡土壤含水量接近植物凋萎系数.     

古尔班通古特沙漠侵蚀型新月形沙丘表层砂粒度与石英砂微结构特征的环境意义

在全球变暖和生态保护的背景下，古尔班通古特沙漠风沙活动强度减弱，多数沙丘长期处于侵蚀状态。选取沙漠西部呈侵蚀状态的、不同发育阶段的固定新月形沙丘，采集表层砂样进行粒度与石英砂表面微结构分析，结果显示：(1)沙丘表层砂细砂占比达50%以上，平均粒径范围2.03～2.88Φ,分选性较好、近对称偏度、中等峰度，迎风坡粒度参数多呈不规则变化，丘顶平均粒径最粗；随着沙丘形态成熟、规模增大，表层砂粒级组分波动范围增大、平均粒径变粗、分选性变差；(2)沙丘砂石英颗粒磨圆度普遍较差且有多种原生环境的结构特征，反映物质来源复杂多样，砂物质虽经风力搬运再堆积，但因沙丘的流动性不佳、再搬运距离受限，因此风成砂保存了较多原生环境的作用痕迹；(3)研究区沙丘表层砂粒度与石英砂微结构特征具有侵蚀型沙丘的独特性和植被覆盖影响下的特殊性，粒度参数呈现不规则变化的同时，植被覆盖削弱了不同规模沙丘之间粒度特征的差异，也导致石英砂磨圆度较差、原生作用痕迹丰富。     

塔克拉玛干沙漠高大沙垄区垄间地沿主风向连续分布新月形沙丘表面沙粒粒度特征

以塔克拉玛干沙漠高大沙垄区垄间地防沙治沙工程下风向沿主风向连续分布的4个新月形沙丘为研究对象,研究了沙丘表面不同部位表层沙粒粒度特征,明确防沙治沙工程对沙丘表面沙粒粒度的影响,揭示沙丘表面沙粒粒度空间分布规律.主要结论：防沙治沙工程对于风沙环境的影响是显著的,表现为在防沙治沙工程影响区范围内沙丘表层沙粒明显细化.本文的相关研究结果将为阐明类似人为扰动条件下沙丘表面气流场和沙粒运移规律提供基础数据.     

羽毛状沙丘辨析

近年来,随着库姆塔格沙漠研究的深入,中国学者对羽毛状沙丘的争论愈来愈多。本文综合分析了国内外沙丘分类学中关于羽毛状沙丘的论述,确认羽毛状沙丘是复合线形沙垄的变型,其中沙垄主脊构成"羽柄",而叠加其上的次级沙丘脊歧出主沙丘脊,构成"羽毛"。对比分析世界其他沙漠与中国库姆塔格沙漠所谓羽毛状沙丘的形态学特征发现,库姆塔格沙漠所谓的羽毛状沙丘实际上是典型的赛夫沙丘,不应视为羽毛状沙丘。以往根据遥感影像确定的羽毛状沙丘的"羽毛"部分是由地表沉积物反照率对比形成的羽毛状图案,与垄间地的沙埂没有很好的对应关系。羽毛状沙丘是在比较复杂的风况和沙源供应不够充分的条件下形成的。因此本文认为以往关于库姆塔格沙漠羽毛状沙丘的不确切认识概念应予以纠正。     

库布齐沙漠北部横向沙丘地貌格局的空间变异

以库布齐沙漠北部横向沙丘及其流经的3条孔兑为研究对象,在每个孔兑切割的沙丘区域划定样方,采用基于MATLAB平台的遥感影像沙脊线提取算法提取沙丘脊线,通过ArcGIS9.3量算每个样方的沙丘个数、脊线总长、脊线平均长度、沙丘间距、平均沙丘走向以及缺陷密度等参数,着重通过沙丘地貌格局参数的变化分析横向沙丘地貌格局的空间变异以及干旱区河流对其的影响.结果表明:1顺风向(由西至东)上沙丘脊线平均长度呈线性增长、缺陷密度降低,沙丘走向逐渐稳定在230°~50°方向,平均间距变大,沙丘地貌格局逐渐由分散向聚拢方式转变;垂直风向(由北至南)上沙丘地貌格局参数由中心向南北两侧略有降低,沙丘类型由复合横向沙丘向简单新月形沙丘过渡,复合横向沙丘占沙丘类型的80%;2流经沙漠的孔兑通过自身切割作用与风水交互作用使得横向沙丘分割为相互独立的区域,每个区域独立发育且互不影响,同时孔兑的存在改变了沿岸下风向3~5km区域的地貌格局,更新了下风向沙物质来源,但不会改变沙丘整体走向.     

广西海岸沙滩红树林的生态研究Ⅰ：海岸沙丘移动及其对白骨壤的危害

广西北海大冠沙红树林为开阔沙滩白骨壤林。为了解沙丘移动的规律及其对红树林的危害，从１９９２年４月到１９９５年７月对一处于发育初期的活跃沙丘进行实地观测。结果表明，３０多年前沙丘才开始在林内发育和移动。沙丘高可达８８ｃｍ，每年移动１２．６４ｍ，在４～７月大潮期移动尤其迅速。沙丘在３．２５年面积扩大了２．４４倍。研究样地白骨壤植株高４９．５～６７．９ｃｍ，８６％的植株因被沙丘埋没而死亡。在埋没过程中存活下来的植株继续受侵蚀、呼吸根上的固着动物和人为活动的危害。沙丘的移动引起白骨壤林的明显退失和生境的分化。     

新疆古尔班通古特沙漠生物结皮在沙丘尺度的生态与环境解释

研究表明，古尔班通古特沙漠广泛发育着种类丰富的地衣、苔藓和藻类生物结皮，其形成、类型和分布状况与所处沙丘部位的环境条件密切相关，在沙丘顶部的流动或半流动沙面上，以微生物种类为主，沙丘两坡的上部至中部主要为藻类结皮，沙丘的中、下部为地衣结皮，苔藓结皮主要分布在沙丘下部及丘间地带．从沙丘上部、中部至沙丘下部及丘间，生物结皮的厚度及发育程度呈增强态势，并且与不同植物群落类型的分布形成显明对照．生物结皮在沙丘不同部位的发育特点和分异是不同类型生物结皮对区域环境条件综合适应的一种生态表现和自然选择，与沙丘不同地貌部位的土壤理化性状、地表基质稳定性等生态条件有着密切的关系．     

库姆塔格沙漠各沙丘类型沙粒粒度分析

通过两次野外实地调查取样和室内分析,结果表明:库姆塔格沙漠中沙丘形态丰富多样,金字塔(星形)沙丘、线形沙垄、格状沙丘、羽毛状沙丘在这里都有分布。组成金字塔(星形)沙丘、线形沙垄、格状沙丘、羽毛状沙丘羽轴的沙粒0.25~0.063mm颗粒占到绝大多数,其次是0.5~0.25mm和1~0.5mm的颗粒,形成羽毛状沙丘羽枝的颗粒在暗带以2~0.5mm的颗粒为主,在明带以0.5~0.063mm的颗粒为主,各沙丘沙粒的分选性较好。由于各自形成地形、气候等条件的差异,各沙丘类型沙粒粒径在沙丘不同部位都各自的特点。金字塔沙丘东北坡沙粒粒径从顶部到基部保持一致,南坡和西北坡从顶部到基部沙粒逐渐变粗;线形沙垄除西南坡基部较粗外,其它部位沙粒粒径分布一致;格状沙丘格子外部坡面沙粒相对格子内部坡面的同一部位沙粒要粗;新月形沙丘基部和顶部沙粒较粗,而中部颗粒较细;羽毛状沙丘"羽轴"沙粒分布与新月形沙丘相似,"羽枝"由较粗和较细沙粒含量高低间隔分布形成。     

广西海岸沙滩红树林的生态研究Ⅰ:海岸沙丘移动及其对白骨壤的危害

广西北海大冠沙红树林为开阔沙滩白骨壤林。为了解沙丘移动的规律及其对红树林的危害，从１９９２年４月至１９９５年７月对一处于发育初斯的沙丘进行实地观测。结果表明，３０多年前沙丘才开始在林内发育和移动。沙丘高可达８８ｃｍ，每年移动１２．６４ｍ，在４－７月大潮期移动尤其迅速。沙丘在３．２５年面积扩大了２．４４倍。研究样地白骨壤植侏高４９．５－６７．９ｃｍ，８６％的植株因被沙丘埋没而死亡。在埋没过程中存活下     

正弦形沙丘背风坡回流区特性研究

利用开源计算流体力学软件OpenFOAM的标准k-ε湍流模型,对沙丘表面流场进行数值模拟,获得了距沙丘表面不同高度的流场速度分布曲线,考察了沙丘背风坡回流区特性受沙丘高度和宽度的影响,分析了回流区形成的原因。结果表明:沙丘高度较低时,在背风坡贴近沙丘表面的区域气流速度先降低后增加;随着沙丘高度的增加,背风坡气流速度降低更为迅速,气流不稳定,出现回流区。研究还发现:在沙丘宽度或高度一定的情况下,随着宽高比的增加,回流区尺度减小;回流区尺度不仅取决于宽高比,还取决于沙丘宽度与高度的数值。沙丘背风坡回流区萌生时,贴近沙丘表面出现一系列小涡,减小沙丘宽高比,涡的尺度增大、强度增加,演变为回流区。     

基于差分GPS测量数据的抛物线沙丘形态特征研究

以新疆伊犁塔克尔莫乎尔沙漠沙丘为研究对象,运用差分GPS接收机Trimble5700及随机软件的数据分析功能,结合区域风况、植被等自然条件对所选样方沙丘的形态进行了测量和统计分析.结果表明:所研究沙丘的平面形态为U形、开口面向西侧来风方向,弧顶顺风向东凸出,沙丘长轴走向与当地合成风向一致;在纵剖面上,弧顶沙丘坡度呈现迎风坡较缓、背风坡较陡;风蚀洼地和迎风坡上部风蚀特征明显.沙丘形态特征显示,沙漠北部和中部抛物线沙丘发育时间较长,南部沙丘大多处于幼年期阶段.差分GPS测量及其后台数据处理技术是现代风沙地貌形态和动力过程研究的重要手段.     

通湖山以南至沙坡头一带沙丘粒度特征分析

通湖山以南至沙坡头一带沙丘表面沉积物的系统采样分析结果表明,不同类型沙丘表面粒度参数特征不同,不同地貌单元下沙丘粒度参数特征也存在较大的差异.首先对该区格状沙丘和新月形沙丘粒度参数间的关系进行探讨,其次对不同地貌单元下沙丘粒度参数间的相互关系进行系统的分析.研究结果表明,不同类沙丘和不同地貌单元下沙丘的粒度参数特征都具有相应的变化规律,格状沙丘基部较粗,而丘顶较细,新月状沙丘基部和顶部沙粒较粗,而沙丘中部颗粒较细.不同地貌单元下,沙丘地主体丘顶区域粒径细于两侧,黄河两岸丘顶区域粗于两侧,以上规律源于物源、风况及沙丘形态的共同作用.     

新月形沙丘表面流场的数值模拟

利用商用CFD流体计算软件FLUENT,对新月形沙丘流场进行数值模拟,得到沙丘表面气流结构;分析了迎风坡气流加速、背风坡回流区长度与沙丘高度、来流风速之间的关系。结果表明:沙丘高度是影响迎风坡气流加速的主要因素,沙丘高度越高,迎风坡气流加速越大,而来流风速对迎风坡气流加速的影响与沙丘高度比较,是小量可以忽略不计;回流区长度与沙丘高度的比值随着高度的增加而增加。     

缩尺沙丘演化特性的风洞实验研究

以风洞实验为手段,从俯视和侧视2个角度采用光学测量同步记录、分析了缩尺沙丘的演化特性。结果表明:在风蚀沙床提供沙补给的情况下,缩尺沙丘的形态逐渐向新月形沙丘演化;沙丘的侵蚀主要发生在背风面,侵蚀程度随沙丘宽高比的减小而增大,迎风面仅在演化的初始阶段略有侵蚀,随后廓线基本保持不变;在同一时刻背风面和迎风面的侵蚀率均随沙丘宽高比的减小而增加,且随时间的推移逐渐降低,侵蚀率在背风面趋于定值,在迎风面逐渐逼近0。对沙丘宽高比进行关联性分析表明,沙丘的侵蚀程度和宽高比呈现单调变化关系,宽高比可作为参数独立描述沙丘的演化特性。     

对比分析我国西北与海岸地区新月型沙丘形态及成因差异

本文选择西北的库母塔格、乌兰布和沙漠与中国河北昌黎黄金海岸和北戴河翡翠岛沿岸的新月型沙丘为研究对象,选择沙丘的数量和规模、沙的粒度为指标作形态和形成机理的对比分析。结果显示海岸地区新月型沙丘的规模小于西北,沙丘排布和形态相对规则,海岸沙丘粒度较小;西北地区新月形沙丘粒度各地差异大,沙丘的不同部位粒度分异明显。两地新月形沙丘形态与粒度差异明显的原因是:内陆风力强劲,风向多变;海岸地区沙丘是在水与定向力共同作用下形成的。     

干旱沙区沙丘植苗深度对造林成活率的影响

沙丘植苗造林栽植的深浅度是直接影响造林成活率的一个重要因素,往往被忽视。通过实践证明,正是这个技术小节,却是植苗造林保成活最关键的一环,特别是在西部干旱沙区遇到持续长期无雨干旱气候,沙丘植苗造林采取适度深栽的造林技术,对提高沙生苗木抗旱性能、保证沙丘造林成活率和促进沙生苗木生长都是一项极为重要的技术措施。     

爬坡沙丘的研究进展

爬坡沙丘是一种重要的地形障碍沙丘,在海岸带和干旱内陆区均有分布,国内外学者已对爬坡沙丘做了相关研究,主要在爬坡沙丘的形态特征、形成条件、流场与粒度特征和研究方法方面总结了国内外的研究进展,并探讨了未来的研究趋势.常见的爬坡沙丘的形态有片状、新月形、线形、格状,其形成和发育是沙源、地形和动力条件三者耦合的结果.在已有的研究中存在对爬坡沙丘概念界定不完善、研究方法不成熟等问题,因此对爬坡沙丘流场特征、分布格局、形成机制及其形成演化将成为今后研究中的重点与难点.     

考虑水沙和风沙过程的海滩-沙丘系统耦合演变数学模型研究综述

海滩-沙丘系统耦合演变数学模型同时考虑近岸水沙和风沙过程，可以更好地预测砂质海岸在更大空间尺度上的地貌形态演变，为海岸带保护修复和综合管理提供依据。从概念模型、基于水沙过程的海岸地貌演变模型、海岸风沙输移模型、水沙-风沙耦合模型4个方面概述了海滩-沙丘系统耦合演变数学模型的研究进展。现有海滩-沙丘系统耦合演变数学模型可以模拟风暴作用下的海滩-沙丘侵蚀和泥沙交换、供应限制条件下的风沙输移和沙丘发育等物理过程，并初步具备多年时间尺度上的模拟能力，但在适用性、准确性和计算效率等方面仍存在不足，提出该类模型关键物理/生物过程的考虑、计算效率的提高、空间维度的拓展和实际应用的检验等今后的发展方向。