低含水率沙床的临界起沙风速

针对目前对风沙起动机制的认识有限的现状，采用量钢分析法推导出对湿沙床的起沙有影响的4个无量纲数。经分析得到起沙风速与沙床沙粒粒径和沙床粘结力间的数量关系。通过建立沙床粘结力与含水率、沙粒粒径的关系式，得到临界起沙风速和沙粒粒径，含水率间的定量关系式。认为低含水率沙床的风沙起动风速与颗粒粒径的一次方和沙床含水率的1／4次方成线性关系，此结论与前人的实验结果符合得很好。     

生态环境因子与天麻品质相关成分含量的关系研究

为探讨生态环境因子与天麻（Gastrodia elata）浸出物及有效成分含量的相关关系,在陕西省汉中市宁强县不同采样点采集天麻样品,测定其浸出物和主要有效成分含量,运用ArcGIS 10.2和SPSS 20.0软件分析采样点对应的77个生态环境因子与天麻成分含量之间的关系。结果表明：在77个生态环境因子中,浸出物含量与年平均气温、年平均水气压、土壤沙含量均呈显著或极显著正相关,与年平均降水量、年平均风速、海拔、土壤淤泥含量均呈显著负相关;6种有效成分总量与年平均降水量、年平均气温、年平均风速均呈显著正相关,与海拔和坡度呈显著负相关。生态环境因子与天麻浸出物及有效成分含量的关系为气候>海拔>土壤,气候因子中影响较大的为12月降水量、4月风速和12月平均气温。与坡度相比,海拔影响较大。土壤因子中影响最大的为土壤淤泥含量,其次为土壤沙含量。研究结果可为宁强县优质天麻培育及天麻资源合理开发利用提供参考。     

基于空气动力学的沙袋沙障气流场模拟

以空气动力学为理论基础,借助流体力学软件Fluent,对不同规格沙袋沙障近地表气流、风速廓线和防风效能等进行了模拟分析.结果表明:各监测断面风速廓线在距地表高度h≤0.5m时,变化差异较小;在h=0.5～2.0m高度范围内,风速呈递减趋势.近地表气流出现3个明显分区:加速上升区,低速下沉区和低速回流区,分别位于沙障防护工程的前上方、防护区上方和障格内.在低速回流区形成两个水平轴涡流,涡流中心流速最小.h=0.5m处成为沙袋沙障的风速分界点,h=0～0.5m时,沙障高度是风速主要影响因素;h=0.5～2.0m时,沙障规格是风速主要影响因素,2m×2m规格沙障效益显著.     

风成沙波纹的离散粒子追踪法模拟

基于所提出的离散粒子追踪法对风成沙波纹的发展过程实现了计算机模拟. 与现有模拟沙波纹的方法不同的是, 该方法同时考虑了与真实沙波纹形成相关的3个主要因素, 即不同粒径的众多沙粒在沙床上方所形成的风沙流、风沙流中沙粒对沙床的碰撞以及碰撞后沙粒的反弹或溅起、沙粒在床面上方的跃移和在床面的蠕移. 由该方法能够成功模拟出与真实沙波纹基本一致的形成过程、几何形状和特征、分层迭片结构和移动速度以及沙波纹出现和消失的临界摩阻风速.     

毛乌素沙地穿沙公路路域沙柳防护带平茬复壮技术

为防止穿沙公路路侧地表和路面在沙柳防护带衰退时期被风蚀和沙埋,设计维持丛状结构的平茬方式对其进行平茬复壮,优选出其发挥阻、输沙能力的最佳平茬强度,实现穿沙公路路域沙柳防护带可持续经营.以穿沙公路路域沙柳防护带为研究对象,以试验设定平茬方式按0.3Φ、0.5Φ、0.7Φ、1.0Φ(Φ为沙柳灌丛蓬径)强度梯度依次进行平茬,并对各平茬强度下的风速和输沙率进行观测,计算粗糙度并分析,选出平茬最为合理强度.研究结果表明:沙柳防护带在平茬强度为0.3～0.5Φ时,风速流场特征与未平茬时相比变化幅度较小,仍能将防护带前后风速控制在起沙风速之下,防护作用较好;平茬强度为0.5Φ时,防护带后H、2H、3H、4H测点地表粗糙度均大于旷野起沙时的粗糙度,5H测点处两者正好相反,5H点处为公路边缘,风速增大,对路面积沙有输导作用.平茬强度为0.5Φ以内时,沙柳防护带具有很强的阻沙能力,阻沙效果显著.综合对比分析,穿沙公路路域防护带最合理的平茬强度为0.5Φ.     

台风对长江口表层悬沙浓度的影响

悬沙浓度是衡量水质的重要指标,其变化对底床冲淤、生物初级生产力及土地资源保护有重要影响.以长江河口海岸区域为例,利用六个典型测站的表层悬沙浓度数据(包括徐六泾、青龙港、高桥、横沙、佘山和芦潮港),以及长时间尺度的连续风速风向、波高、波周期等资料,分析2010—2014年间台风事件对长江口表层悬沙浓度的影响特征.结果表明,在六次台风袭扰下,平均有效波高是台风前2.2倍,平均风速是台风前1.7倍.平均表层悬沙浓度短期可达到0.69 kg/m~3,是台风前(0.32 kg/m~3)的2倍,个别台风(圆规;)影响后悬沙浓度可增大4倍.另外,台风对于长江口不同河段的影响程度不同.河口下段的佘山站与芦潮港站短时间内受到台风影响最为显著,悬沙浓度分别增加167.1%、143.7%;而河口中段敏感性不高,受风速影响相对较小.据长时间尺度数据统计,悬沙浓度在风级1-4级内增长幅度较为平缓,5级以上风级越大相应的悬沙浓度变化幅度越明显.高能量的台风引起的风速和波高变化是促使表层悬沙浓度急剧变化的主要因素,在台风期间因台风影响导致的悬沙浓度变化远大于因潮汐和径流量作用的悬沙浓度变化.该研究有利于台风天气下的海岸带防护,并对多学科交叉研究有重要的意义.     

新型主动式竖直集沙仪研制

提出了一种新型主动式竖直集沙仪，该集沙仪的最大优点是可以通过调节总抽气量使不同高度取样管同时趋于等动力取样状态．对新型集沙仪和传统被动集沙仪进行了风洞对比实验，并引入一个新的量来反映集沙仪对气流的阻碍程度．实验结果显示，新型集沙仪对气流的阻碍明显减小，在不同风速下也具有很好的适应性．输沙率对比结果表明，新型集沙仪比传统被动集沙仪在近床面区域和高风速下具有更高的收集效率，为风沙流研究提供了一种新的测量工具．     

对均匀沙流体起动风速的研究

从学术观点和方法上将研究边界层流动对粗糙壁面的摩擦切应力与研究均匀沙流体起动风速统一了起来，既关心了布满均匀沙的沙床上颗粒的流体起动风，又关心了稀疏分布着均匀颗粒的光滑地表上沙子的流体起动风速，得出了用边界层外参考风速表示的流体起动风速随颗粒分布密度的增加呈指数增长规律。而用摩阻流速表示的流体起动风速与颗粒分布密度的二分之一次方成正比的规律，与有关实验数据取得一致。当颗粒的分布密度逐渐增大时，本文得到的均匀沙流体起动风速公式最终退化为传统的均匀沙流体起动风速公式。     

毛乌素沙地沙柳人工林最优平茬周期的确定

摘要 针对毛乌素沙地沙柳人工林衰退问题,从防风固沙角度探讨沙柳林最佳平茬周期,为今后平茬作业提供理论依据。以毛乌素沙地丘间低地沙柳人工林为研究对象,测定平茬后不同林龄沙柳林林内粗糙度和风速廓线与林后沙丘迎风坡粗糙度,分析确定出兼顾沙柳特殊平茬生态学特性和防风固沙效益的最佳平茬周期。试验结果表明：沙柳在平茬后第4a,林内粗糙度呈现最大值,地表比较稳定,之后开始出现下降趋势;沙柳林林后沙丘迎风坡的粗糙度在平茬后初期,地表粗糙度低于起沙时粗糙度,易发生风蚀现象,之后随着沙柳的生长,平茬后第3a开始,林后7H（H为沙柳平均高度）内地表粗糙度均大于起沙时粗糙度,沙柳林对林后迎风坡防护效果较好,而4a后,沙柳林防风能力下降,地表粗糙度下降,地表抗风蚀能力减弱。研究得出沙柳林最优的平茬周期为4年。     

影响树木生长的几个土壤因素分析

1．土壤质地 一定土壤中不同的颗粒级所占的比例是不一样的，颗粒级间的质量百分比成为土壤的机械组成。不同土壤，这种比例则不相同，这就导致了土壤沙黏性的不同，也导致了土壤物理性质的差异和土壤肥力的不同。土壤质地就是指土壤的沙黏性，是土壤机械组成的外在表现，是土壤的重要属性，也是树木栽培管理中直接应用的土壤因子。     

沙漠风蚀中不均匀沙的起动研究

在不均匀沙的起动风速研究中引进了床面阻力的概念，并进一步假定沙粒在起动过程中所受床面阻力与不均匀沙的平均抗剪强度成正比，从而依据床面上沙粒的力平衡条件，得到了一个不均匀沙的流体起动公式，本公式能够明显反映不均匀沙在起动中所表现出来的主要特征：起动风速随中值粒径的增加而增加；在均匀沙的粒径与不均匀沙的中值粒径相当的条件下，不均匀沙的起动风速较小．最后应用文献中所列各沙的起动风速实测值，对公式中的系数进行了确定．并计算出实测数据与理论数据之间的相关系数R=0．926，由此可见，公式的结构是比较合理的．     

平茬周期对沙柳林地土壤孔隙结构分形特征的影响

为揭示毛乌素沙地不同平茬周期的人工沙柳林地土壤孔隙的分形特征,阐明平茬周期对沙柳林地土壤孔隙结构特征的影响,以平茬周期为3、5、7a进行定期抚育的沙柳林地土壤为研究对象,通过低温氮气吸附试验研究了不同平茬周期沙柳林地0～50 cm土壤的孔隙结构参数及等温吸附曲线,采用Frenkel-Halsey-Hill模型计算孔隙表面的分形维数,分析了林地土壤各孔隙结构参数之间的关系以及孔隙表面分维数与各孔隙参数之间的关系.结果表明:①该研究区的林地土壤孔径以中孔(2～50 nm)为主,有少量的微孔(≤2 nm)和大孔(≥50 nm);②不同平茬周期的沙柳林地土壤孔隙结构分形特征明显,分形维数范围为2.4971～2.7797,平均为2.6849,可较好地描述林地土壤孔隙表面和孔隙结构的分形特征;③不同平茬周期下林地土壤分形维数与各孔隙结构参数有密切关系,分形维数越大,孔隙表面越粗糙,不规整程度越高;④植被的平茬影响其再生复壮,针对沙柳为主要防风固沙树种的毛乌素沙地,平茬周期为5a时较适宜林地土壤发育并保持结构稳定.可见合理的平茬周期有利于当地人工林的生长和土壤稳定发育,因此,研究结果可为当地沙柳人工林的管理和经营提供理论指导,促使沙柳人工林达到预定的生产经营目标.     

梭梭对“双眉式”草方格沙障的影响初探——以民勤沙漠化治理为例

梭梭林与草方格沙障两者结合,梭梭枯落物能够增加地表粗糙度、减缓风速的作用;同时,也能减缓沙障腐蚀,进而改善沙面结构,增加了沙障保存时间。     

野外全风向梯度集沙仪集沙流场特性的数值分析

为认识集沙仪腔内的速度场与压强场的变化规律,以及改进野外集沙仪和防沙工程措施提供依据,本文针对兰新铁路沿线布置的普通无排气孔集沙仪和改进后的有排气孔的全风向梯度集沙仪,采用CFX数值分析程序对全风向梯度集沙仪腔内的流场(速度场、压强场)特性要素和集沙效率进行数值计算与分析,结果表明:有排气孔的集沙仪的集沙效率远大于无排气孔的集沙仪的集沙效率,改进后的全风向梯度集沙仪在不同风速下集沙率均在90%以上。     

考虑风速的沙漠化及其逆转与尖点突变模型的耦合

本文提出了Ｖ＾２＋１６Ｐ＝０的分支集方程，由该方程建立考虑风速的沙漠化及其逆转的尖点突变模型，并用沙坡头人工植被的抗风力和沙坡头沙样含水量变化的风洞实验资料对该模型进行了解释，说明该模型适用于对土壤风蚀和土地沙漠化程度的预判断。     

布袋沙障对流动沙丘地表风沙和土壤湿度的影响

为了解布袋沙障对风沙流和土壤湿度的影响,通过测定风速和采集地表0~30 cm输沙,同时对地下0~40 cm土壤含水率进行测试,分别研究1 m×1 m、2 m×2 m、3 m×3 m规格布袋沙障防风效能、粗糙度、输沙量和土壤湿度差异。结果表明,布袋沙障能够有效提高0~30 cm高度范围的防风效能,增加地表粗糙度,显著降低0~30 cm地表输沙量和改变风沙流结构。3种布袋沙障的防风效能顺序为1 m×1 m2 m×2 m3 m×3 m,1 m×1 m与其他两种规格布袋沙障的防风效能差异显著(P0.05),2 m×2 m和3 m×3 m规格布袋沙障的防风效能间无显著差异;粗糙度顺序为1 m×1 m2 m×2 m3 m×3 m对照,1 m×1 m、2 m×2 m和3 m×3 m规格沙障粗糙度分别比对照高91.31%、78.88%和76.26%,差异极显著(p0.001);0~30 cm输沙量顺序为对照3 m×3 m2 m×2 m1 m×1 m,对照的0~30 cm输沙量达到了71.43 g(/min·cm2),是布袋沙障的32.98倍,3种规格布袋沙障与对照沙丘2~10 cm和0~1 cm两层沙量的比值λ均大于1,说明在监测期内地表均处于风蚀状态。土壤含水率顺序为对照3 m×3 m2 m×2 m1 m×1 m,在0~20 cm土层此变化趋势明显,对照的土壤含水率分别比3 m×3 m、2 m×2 m、1 m×1 m规格沙障样地的土壤含水率高55.15%、58.63%和67.45%。     

毛乌素沙地东南缘樟子松人工林土壤养分研究

以毛乌素沙地东南缘沙漠-黄土交错带樟子松林为研究对象,通过采集神木市、榆阳区和横山区樟子松林下7个土层深度(0～200 cm)的土壤,分别对其养分及颗粒组成进行分析.结果表明:毛乌素沙地东南缘樟子松林土壤养分整体水平低,土壤有机质、有机碳、全氮、有效氮、速效磷、速效钾和盐分的平均含量分别为3.03、1.76 g/kg及59.98、19.28、0.97、36.15、0.25 mg/kg,土壤pH呈碱性.由于影响土壤养分分布的因素及其变化的复杂性,土壤养分含量在区域上和剖面上均存在不同程度的差异.土壤养分含量与土壤粒度之间均存在着较好的相关性,大多数养分因子含量与细沙物质呈显著正相关关系,与粗沙物质呈显著负相关关系.总体上,毛乌素沙地东南缘樟子松林土壤肥力质量自东北向西南逐渐增加且土壤养分具有明显的表聚性.     

气候和土壤通透性对沙冬青幼苗生长的影响

为了实现沙冬青在天津地区的引种栽培,将不同萌发程度的沙冬青种子播种到天津当地不同质地的土壤中,对其出苗时间以及苗期各生长指标进行观测.结果表明:种子的萌发程度和土壤质地对沙冬青的出苗速度、出苗率以及幼苗的长势等均有一定的影响,其中吸胀的种子出苗率最高,随着覆盖沙壤土厚度的减少,其出苗率也依次降低;与疏松的沙壤土相比,沙冬青在紧实的重壤土中生长缓慢且长势弱,而覆盖不同厚度的沙壤土对沙冬青的长势影响不大.偏相关分析表明,降雨量和地表15 cm土壤温度分别是影响沙冬青株高和叶面积的主导因子.     

布袋沙障对流动沙丘地表风沙和土壤湿度的影响

 为了解布袋沙障对风沙流和土壤湿度的影响,通过测定风速和采集地表0~30 cm 输沙,同时对地下0~40 cm 土壤含水率进行测试,分别研究1 m×1 m、2 m×2 m、3 m×3 m 规格布袋沙障防风效能、粗糙度、输沙量和土壤湿度差异。结果表明,布袋沙障能够有效提高0~30 cm 高度范围的防风效能,增加地表粗糙度,显著降低0~30 cm 地表输沙量和改变风沙流结构。3 种布袋沙障的防风效能顺序为1 m×1 m>2 m×2 m>3 m×3 m,1 m×1 m 与其他两种规格布袋沙障的防风效能差异显著（P<0.05）,2 m×2 m 和3 m×3 m 规格布袋沙障的防风效能间无显著差异;粗糙度顺序为1 m×1 m>2 m×2 m>3 m×3 m>对照,1 m×1 m、2 m×2 m 和3 m×3 m 规格沙障粗糙度分别比对照高91.31%、78.88%和76.26%,差异极显著（p<0.001）;0~30 cm 输沙量顺序为对照>3 m×3 m>2 m×2 m>1 m×1 m,对照的0~30 cm 输沙量达到了71.43 g/（min·cm²）,是布袋沙障的32.98 倍,3 种规格布袋沙障与对照沙丘2~10 cm 和0~1 cm 两层沙量的比值λ均大于1,说明在监测期内地表均处于风蚀状态。土壤含水率顺序为对照>3 m×3 m>2 m×2 m>1 m×1 m,在0~20 cm 土层此变化趋势明显,对照的土壤含水率分别比3 m×3 m、2 m×2 m、1 m×1 m 规格沙障样地的土壤含水率高55.15%、58.63%和67.45%。     

起垄压实机设计与试验

以西北地区沙土壤薯类种植农艺要求为出发点,设计了起垄机整机结构以及机架和起垄犁的结构,并做了三维建模,采用单因素试验法,提出了起垄犁入土角度、起垄和垄面压板倾角以及镇压滚筒直径最优的组合,并分析了各因素对垄床宽度变异系数的影响,增强了起垄机的性能,降低了生产成本,提高了生产效率。