塔克拉玛干沙漠公路沿线风沙活动的时空分布

利用塔克拉玛干沙漠公路沿线的肖塘、满参和塔中3 个定位观测站1 个自然年的监测资料,对以起沙风和输沙强度为表征的风沙活动进行了分析。选取气象站标准高度10 min风速中大于临界起沙风速(≥6.0 m/s)的风,按16方位分别统计不同级别风的次数及其方位,计算输沙量。结果表明,风沙危害的主风向为偏东风,频率范围48%~76%。风沙活动集中在4~9月;从沙漠边缘向腹地风沙活动加强。向沙漠腹地深入,应加大公路风沙危害防护力度。     

塔克拉玛干沙漠风沙活动强度特征

通过风资料的统计和计算,对塔克拉玛干沙漠风沙活动强度特征进行了系统研究。结果表明,塔克拉玛干沙漠年平均风速较小,在沙漠内部年平均风速与温度变化呈现“风热同步”现象;有效起沙风作用时间存在明显区域差异,随着风速等级的增加,其出现的频率相应减少,基本上都集中在6.1～10.0m/s之间;输沙势和最大可能输沙量,除若羌地区外,整个沙漠属于低风能环境,且存在很大区域差异,对输沙贡献最大的风速以9.0～11.0m/s为主。     

布古里沙漠部分地区风沙环境特征分析

布古里沙漠位于喀什绿洲和叶尔羌河绿洲之间,具有独特的地貌特征和风沙环境特征。通过对布古里沙漠部分地区的气象资料分析和野外实地风沙观测,对其风沙环境特征进行了分析。结果表明：布古里沙漠的沙粒平均粒径是0.16 mm,起沙时间集中在每年的4～9月,风向主要是西北风和东北风,偏西北风略强;在2 m高处测量的裸露沙面起动风速的是3.0 m/s,植被覆盖率为7%,起动风速为5.2 m/s,植被覆盖率为14%,起动风速为6.8 m/s;当平均风速为6.7 m/s时,气流输运沙子主要在近地表面0～10 cm,,风沙流中含沙量随垂直高度呈指数衰减,给出了风沙流的含沙量随垂直高度分布的相关方程和参数。     

Measures for safe driving at violent-wind section of Xinjiang Expresswav

为达到提高强横风天气条件下高速公路不同类型汽车安全、高效行车的目的,采用工程气象学、流体力学、风监测技术、公路工程技术、空气动力学及概率论相结合的方法,以新疆“五横七纵”高速公路沿线100多个气象站近50a(1961 -2010年)大风日数资料,选取50个有自记记录气象站场次强风资料,以及沿线7个6要素5层梯度风1a监测资料、10个铁塔梯度风和30个大风监测站近10a(2001 -2010年)监测资料,进行信息化和规范化整编.在大量详实资料基础上,对高速公路沿线最大瞬时风速的空间分布、垂直分布、水平分布进行系统分析和研究.采用三级区划指标体系,等概率分区原则,将新疆高速公路沿线风害危险区划分为5个大区,Ⅰ特强重大危险区、Ⅱ强重大危险区、Ⅲ重大危险区、Ⅳ中度危险区、V较轻危险区.提出了新疆高速公路强横风区间安全行车防护对策由风害防控信息管理技术和防风栅防护技术组成.并将风害防控信息管理技术规则中等概分区界限值(阈值)与现场强横风监测结果进行验证.研究结果表明:当瞬时风速＜12.0 m/s,不同类型车辆正常运行;12.0 m/s≤瞬时风速＜17.0 m/s,小客车停运,大货车限速60 km/h;17.0 m/s≤瞬时风速＜20.0 m/s,大货车停行;20.0 m/s≤速瞬时风速＜25.0 m/s,大客车、大卡车限速60 km/h以下;速瞬时风速≥25.0 m/s,大客车、大卡车停运.以概率风险不同级别的形式来反映最大瞬时风速在线路上的规律性,它含盖50a最大风险.为高速公路汽车安全运行以及公路风害防控技术提供理论支撑.     

新疆高速公路强横风区间安全行车对策研究

 为达到提高强横风天气条件下高速公路不同类型汽车安全、高效行车的目的,采用工程气象学、流体力学、风监测技术、公路工程技术、空气动力学及概率论相结合的方法,以新疆“五横七纵”高速公路沿线100多个气象站近50 a（1961-2010年）大风日数资料,选取50个有自记记录气象站场次强风资料,以及沿线7个6要素5层梯度风1 a监测资料、10个铁塔梯度风和30个大风监测站近10 a（2001-2010年）监测资料,进行信息化和规范化整编。在大量详实资料基础上,对高速公路沿线最大瞬时风速的空间分布、垂直分布、水平分布进行系统分析和研究。采用三级区划指标体系,等概率分区原则, 将新疆高速公路沿线风害危险区划分为5个大区,Ⅰ特强重大危险区、Ⅱ 强重大危险区、Ⅲ 重大危险区、Ⅳ 中度危险区、Ⅴ 较轻危险区。提出了新疆高速公路强横风区间安全行车防护对策由风害防控信息管理技术和防风栅防护技术组成。并将风害防控信息管理技术规则中等概分区界限值（阈值）与现场强横风监测结果进行验证。研究结果表明：当瞬时风速＜12.0 m/s,不同类型车辆正常运行;12.0 m/s≤瞬时风速＜17.0 m/s,小客车停运,大货车限速60 km/h;17.0 m/s≤瞬时风速＜20.0 m/s,大货车停行;20.0 m/s≤速瞬时风速＜25.0 m/s,大客车、大卡车限速60 km/h以下;速瞬时风速≥25.0 m/s,大客车、大卡车停运。以概率风险不同级别的形式来反映最大瞬时风速在线路上的规律性,它含盖50 a最大风险。为高速公路汽车安全运行以及公路风害防控技术提供理论支撑。     

新疆“百里、三十里风区”铁路沿线设计风速研究

为使通过新疆“百里、三十里风区”的铁路抗风达到既安全又经济的目标,使用风区内气象站和铁路测风站风资料分析了风速风向的分布规律和两种站之间风速相关关系,采用极值Ⅰ型分布推算确定了铁路沿线合理的设计风速.研究表明:十三间房和达坂城是两风区平均风速和最大风速的最大站,年平均风速分别为5.4 m/s和6.1 m/s,10 mi...     

沙漠绿洲过渡带典型下垫面风速脉动特征——以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲为例

以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲西部沙漠-绿洲过渡带为研究区,选择植被盖度 < 5%裸沙样地、植被盖度10%～15%柽柳样地和植被盖度20%～25%骆驼刺样地,利用可移动梯度风测量系统,获取了系统性天气过程中距离地表20 cm、40 cm、60 cm、100 cm和200 cm高度的风速及200 cm高度的风向系列数据,对3个样地平均风速、风速脉动和风向脉动进行分析和研究。结果表明:(1)植被的存在大幅度消弱了平均风速,随着植物密度的增加平均风速逐渐降低,风速廓线显示平均风速发生明显降低的转折高度与植被冠层的平均高度相对应。(2)3个样地脉动风速均近似服从高斯分布,可见植被的存在并未改变风速脉动分布规律。各样地风速脉动强度均随指示风速的增大而增大,随距离地表高度的降低而下降。风速脉动相对值总体上呈现随植物密度增大而增大的趋势,植物群落结构的差异增加了相对风速脉动垂直分布的复杂性。(3)风向脉动幅度以裸沙样地最小、柽柳样地次之、骆驼刺样地最大,即随植物密度增加而增大。同一样地内风向脉动值不随指示风速的变化而发生明显变化。     

兰新高铁烟墩风区戈壁近地表风沙流跃移质垂直分布特性

跃移质作为风沙流的主体,其近地表垂直分布规律是风沙物理学的重要研究内容,对防沙工程具有重要的指导意义。受研究条件与观测仪器限制,戈壁特别是极端大风区近地表风沙流结构特性研究较为薄弱。利用多梯度风蚀传感器与阶梯式集沙仪对兰新高铁烟墩风区戈壁近地表风沙流跃移质的垂直分布特性进行了观测研究。结果表明：兰新高铁烟墩风区戈壁沙粒发生跃移运动的2 m高临界风速达12 m·s^-1;戈壁近地表风沙流具有明显的阵性特征,沙粒跃移发生的时间比例在50%以下,与平均风速成正相关关系,与风速脉动强度无显著相关关系;2 m高阵风7级风速下,戈壁跃移沙粒主要集中于地表50 cm范围内,近地表风沙流结构呈"象鼻效应",跃移质最大质量通量出现在地表2.5~5 cm高度处,沙粒最大跃移高度可达2 m,且沙粒跃移高度随2 m高风速的增加呈指数规律递增。因此,兰新高铁烟墩风区2 m高阻沙栅栏不足以完全阻截戈壁风沙流,是造成烟墩风区兰新高铁轨道积沙的重要原因之一。     

海岸沙丘沙运动特征若干问题的研究——以闽江口南岸为例

在海岸带,沙粒粒径和水分含量是决定沙粒起动风速的最主要因素。闽江口南岸海滩沙的平均粒径为2.0Φ,水分含量多在0.3%~1.0%之间。运用Johnson的经验公式,可计算出海滩沙的起动风速为6~7m/s。这一结果与实际观测值十分吻合。由于海岸环境因素的影响,使得同等条件下海岸带沙粒的起动风速明显大于内陆沙漠沙,而风沙流的输沙率明显小于内陆沙漠沙。海岸带是风速剧变带,在引用陆地气象台站的风速记录分析海岸风况和研究风沙运动规律时,必须对风速进行订正。     

不同坡角公路路基流场的风洞实验

根据内蒙古S315一级公路黑风口路段风沙危害现状,基于风洞模拟实验,采用毕托管测定不同坡角路基模型断面的风速,通过对流场分布、风速廓线及风速减弱率的分析探讨沙漠公路风沙危害的形成机理。结果表明：坡角对路基两侧的积沙范围和风蚀强度有重要影响。风速一定时,坡角越大,路基两侧积沙范围越大,与之对应的防护范围也应加大。路基坡角一定时,路基背风侧积沙范围随风速增大整体可能呈扩大趋势,坡角越大,扩大趋势越不明显,导致大量沙粒堆积在背风坡脚附近,这就需在坡角较大的公路背风侧多设置几道阻沙栅栏和固沙方格来降低风速、防治沙害。风沙流对迎风坡脚和迎风坡肩的风蚀作用最强,在实际应用中,应重点对这两个部位进行工程砌护,以防路基塌陷造成交通事故威胁公路安全运营。     

绿洲—沙漠过渡带风况资料统计中的若干问题研究——以策勒绿洲为例

时距和距地面高度一直是风况资料统计中的普遍问题,不同时距和不同高度的风况资料反映真实情况的准确度不同。利用中国科学院策勒荒漠草地生态系统国家野外观测研究站自动气象站及野外地面梯度风实际观测资料,对策勒绿洲-沙漠过渡带10 m高不同时距风速、10 min时距不同高度风速、平均风向及起沙风频率四个方面的问题进行分析。结果表明:不同时距的平均风速之间、最大风速之间、平均风速与最大风速之间均有比较稳定的关系,不随时间发生较大变化;不同高度的风速关系存在随距离接近拟合程度越好的总体规律,但在60 cm处有一定的偏离,主要与地表植被的平均高度有关;利用矢量合成法计算10 min风向,发现2 m高风向比10 m高风向沿逆时针方向偏转约45°;以气象站整时风资料与地面2 m高观测1 min风资料分别统计起沙风频率,发现在系统性天气中二者变化趋势一致,但在偶发性起沙风天气中会有较大差异。     

祁连山区风速和风向时空变化特征

分析山地的风速和风向,对认识山地地区的气候变化和合理利用风力资源具有重要的意义。本文基于祁连山区11个气象站点的平均风速、最大风速和最大风速的风向数据,利用多种数学方法和ArcGIS空间分析法对风速和风向的时空变化分布规律作了探讨。结果表明:(1)祁连山区春季的平均风速和最大风速是年内风速变化的峰值区,其中中段和东段的最大风速出现在冬季。(2)全区的平均风速和最大风速年变化整体均呈下降趋势,下降率分别为-0.07和-1.56 m·s~(-1)·(10a)~(-1)。(3)1970—1979年风力资源最丰富;年际和季节(冬季除外)平均风速的突变均发生在1993年,东段和中段的平均风速均在1990—1999年发生突变,全区和各个区段平均风速的周期均为22a。(4)祁连山区平均风速自西向东呈递减趋势。(5)最大风速的风向以西南风为主,而东段则以偏东南风为主。     

复膜沙袋阻沙体与芦苇高立式方格沙障防沙机理风洞模拟实验

模型按1:10比例尺设计,在u_∞=7.0 m·s^-1、u_∞=10.0 m·s^-1和u_∞=15.0 m·s^-1实验风速下,先在纯气流作用下测定流场结构,然后在风沙流作用下测定蚀积状况。实验结果表明:紧密型、疏透型和通风型3种不同结构的复膜沙袋阻沙体前近处分布有拐角阻滞绕流区、阻沙体顶下方抬升加速区、阻沙体后回流区、阻沙体后贴地层低速回流区等流场特征结构,紧密型、疏透型两种类型复膜沙袋阻沙体防风阻沙效果显著;2.5 m×2.5 m、5 m×5 m和10 m×10 m的高立式芦苇方格前沿流速逐渐增大,最大值出现于迎风第一格上空,而后逐渐阻滞减速,至15~20 m处趋于稳定,区内积沙均匀。复膜沙袋阻沙体与原状芦苇高立式方格沙障适宜于流动性沙漠地区各种设施的沙害防治工程。     

青藏线伏沙梁段风沙危害及其防治

伏沙梁地段的主要风向为WNW、W、NW和NE,8~15m/s的起沙风在3~8月盛行,风沙流运动呈摆动式,4月份风沙活动最强烈,合成风向为WNW,其合成输沙量为9.970 m³·a^-1·m^-1。当地以12 m/s、13 m/s两风速的输沙量最大,分别为2.556 m³·a^-1·m^-1和2.538 m³·a^-1·m^-1。纵向沙垄年前移量为2~5 m,沙垄脊线向南偏移,年偏移量为0.2~0.5 m。阻固结合的工程措施是当前采用的最有效措施。     

塔克拉玛干沙漠荒漠过渡带春季风沙活动特征——以肖塘为例

 通过对沙尘暴强化观测试验期间风速、跃移颗粒数、输沙量等资料的统计与计算,对塔克拉玛干沙漠北缘荒漠过渡带肖塘地区春季风沙活动进行了研究。结果表明,肖塘地区春季2 m高度1 s时距的起沙风速为4.9～5.0 m·s-1,1 min时距的起沙风速为4.4 m·s-1;起沙风速随着风速等级的增加,出现的频率相应减少,主要集中在4.4～8.4 m·s-1 之间;输沙势、输沙量的方位分布与起沙风相似,以ENE、E和ESE 3个方位为主,观测期间（1个月）总输沙势为80.8 VU,合成输沙势为13.7 VU,合成输沙势方向为241°;最大可能输沙总量为1 921.8 kg·m-1,合成输沙量为286.8 kg·m-1,合成输沙方向为235°,与输沙势的合成方向一致。     

塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区大气气溶胶散射系数影响因子

利用2010年塔克拉玛干沙漠腹地塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站单波段(525nm)积分浊度计和PM10自动监测仪、能见度仪器观测资料,结合塔中地面气象观测资料,分析影响塔中气溶胶散射系数的各因子。结果表明:(1)散射系数和PM10质量浓度具有明显的正相关关系,相关程度秋季最大,达0.96;夏季次之,为0.94;冬季最小,为0.91。(2)质量散射系数3月最小,10月最大;四季中,春季最小,为0.60m2·g-1,秋季最大,为1.38m2·g-1。塔中站气溶胶质量散射系数小于河北张北站、甘肃民勤站、兰州西固区,大于内蒙古锡林浩特站、希腊克里特岛、以色列内盖夫沙漠。(3)能见度与散射系数呈显著负幂相关关系,相关系数为0.80,其中夏、秋、冬季的相关系数都超过了年相关系数,分别是0.913、0.908、和0.857,春季最低为0.723。(4)风速较大时,散射系数的值也比较大,两者呈现正相关关系,相关系数为0.45。散射系数小于500 Mm-1时,主要分布于ENE和NE;大于500Mm^-1以上则主要是在ENE、NE、E风向。在ESE风向时,散射系数的平均值最大,其次是SSE方向上,最小值是S风向。     

新疆策勒沙漠—绿洲过渡带水平输沙通量

新疆策勒沙漠-绿洲过渡带的天然植被对绿洲内部的农田起到了很好的保护作用,具有良好的防风阻沙效益。对策勒沙漠-绿洲过渡带的流沙地、半固定沙地、固定沙地的水平输沙通量和风速进行了分析。结果表明：（1）近地表的输沙通量和平均风速从流沙地至半固定、固定沙地大幅度地减少。在0～202.5 cm高度范围,半固定沙地、固定沙地水平输沙通量相比流沙地分别少了56.91%、90.23%;在0～70 cm高度范围内,输沙通量分别少了85.31%、99.55%;（2）平均风速越大,半固定沙地、固定沙地相比流沙地的输沙通量减少得愈多,流沙地、半固定沙地、固定沙地近地表输沙通量与平均风速分别服从指数、线性和多项式函数关系;（3）策勒沙漠-绿洲过渡带的有效宽度不小于1.74 km,才能保护绿洲免受风沙危害。     

巴音温都尔沙漠风况及输沙势特征北大核心CSCD

巴音温都尔沙漠为阿拉善高原东部低山丘陵盆地型沙漠,由独立、间断分布的博客台沙漠、海里沙漠和白音查干沙漠组成,本文利用巴音温都尔沙漠区4个气象站实测的2016—2020年风速、风向数据,分析了该区风况和输沙势变化特征。结果表明:巴音温都尔沙漠2016—2020年年际间风速变化不大,年平均风速为6.12 m·s^(-1),年平均起沙风风速为9.33 m·s^(-1)。风速月际间变化较明显,呈显著的春季、夏季两极分化趋势,春季起风的频率最高(最高达67.77%);主导风为WSW偏W风向,4个气象站的年输沙势均值为359.99 VU,年合成输沙势均值为204.46 VU,年输沙势的方向变率指数均值为0.55,整体属于中风能环境,中等风向变率,钝双峰或锐双峰风况。输沙势季节差异大,冬季输沙势最大(453.72 VU),夏季输沙势最小(287.74 VU)。根据风况和输沙势分析,建议对该区进行长期的风沙流观测,从风能环境和风沙活动规律方面为巴音温都尔沙漠区风沙灾害防治提供科学依据。     

青海湖东克土沙区风沙运动规律及防治对策

起沙风况、输沙势和输沙量是反映风沙活动强度的3个重要指标。以青海湖东克土流沙区的风况资料为依据,结合实地风沙观测数据,分析了区域的风沙活动特征。结果表明:(1)3\,4\,5月(主要风沙活动期)起沙风出现的比率分别是0.40、0.47\,0.53,起沙风速集中于6~16 m·s^-1,占统计时段的91%,高能起沙风速(达到16 m·s^-1及其以上的风速)集中在16:00-20:00。(2)研究区域总体上属于高能风况环境,3月和5月输沙势的风向变率都小于0.3,表明风向变幅大,风能不集中,对于沙区周围公路和草原的危害从不同的方向推进。(3)观测期间各方位输沙量总和为503.67 kg,NE、ENE、E和ESE 4个方位的输沙量最大,占总输沙量的43.56%。     

临哈铁路典型防沙工程区阻风效率与积沙量特征

为掌握临哈铁路沿线风沙防护措施的防护效果,优化布设方案,选择临哈铁路K217、K585、K745及其支线天策线K16典型防沙工程区,采用样带同步观测法和测钎法,测定了每个区域的阻风效率和积沙量特征。结果表明：由铁路外侧向内侧,防沙工程对风的抑制效应逐渐增强。1.5 m高沙障积沙带、2.5 m深路堑、10 m和16 m高路堤导致风速增减的幅度分别为114%—69%、44%、160%—24%和190%—75%。网格防护区比阻沙栅栏防护区在1 m高度处的平均抑风效应更强,网格的高度和边长越大,其抑风效应越强。在严重沙害路段,大部分沙粒堆积在迎风侧中部的0.5 m网格内,在轻微沙害路段1.5 m阻沙栅栏处积沙量最大。因此建议在沙障配置中,中等和严重沙害路段以0.5 m高防沙网格为主,特别是在上风向沙源丰富的戈壁地区;在轻微沙害路段以多道1.5 m阻沙栅栏为主,网格措施为辅。