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孔隙率对芦苇沙障风沙防护效果影响分析

铁道学报 2022年第5期44卷 166-170页

作者：李凯崇谭立海石龙魏永杰中铁西北科学研究院有限公司甘肃兰州730000 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃兰州730000 西南交通大学土木工程学院四川成都610031 新疆铁道勘察设计院有限公司新疆乌鲁木齐830011

基于格库铁路新疆段风沙防护试验工程,以高立式芦苇沙障为研究对象,分析孔隙率对其流场分布特征和阻沙率的影响,为后期工程实践提供一定技术支持。研究结果表明,芦苇沙障孔隙率大小与背风侧涡旋区分布范围呈负相关变化,孔隙率越小,背风... 详细信息

基于格库铁路新疆段风沙防护试验工程,以高立式芦苇沙障为研究对象,分析孔隙率对其流场分布特征和阻沙率的影响,为后期工程实践提供一定技术支持。研究结果表明,芦苇沙障孔隙率大小与背风侧涡旋区分布范围呈负相关变化,孔隙率越小,背风侧低速区水平分布范围越大,风力消减效果越显著;在沙障高度范围内,背风侧风力垂向分速度随沙障高度的增加呈现上升趋势;沙障高度一定时,孔隙率越大,沙障后垂向下的风力值越小,沙粒沉降能力越弱,积沙效果越差;在0~16 m/s风速范围内,沙障孔隙率大小与总阻沙率呈负相关变化,随着风速的逐渐增大,不同沙障阻沙率之间的差异越来越小。基于本文研究结果,建议在铁路防沙工程应用中将芦苇高立式沙障孔隙率设定为28.6%~37.5%。

关键词：芦苇沙障格库铁路孔隙率防风效益阻沙率

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气候变化背景下黑河流域水文及水资源特征

水利水电技术（中英文） 2023年第S2期54卷 98-104页

作者：柴会霞谭立海潘加朋甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司甘兰设计院甘肃兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院敦煌戈壁荒漠生态与环境研究站甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

研究黑河流域在气候变化影响下的水文及水资源特征,是未来探究该流域水文、水资源变化趋势的重要科学依据。基于气候变化背景下黑河流域不同时间尺度的水文与水资源统计年鉴及观测数据,对其降水量、径流量、水资源量及用水量进行定量分... 详细信息

研究黑河流域在气候变化影响下的水文及水资源特征,是未来探究该流域水文、水资源变化趋势的重要科学依据。基于气候变化背景下黑河流域不同时间尺度的水文与水资源统计年鉴及观测数据,对其降水量、径流量、水资源量及用水量进行定量分析。结果表明:2005—2018年,流域内年平均降水量为141.1 mm,降水相对变率存在着较大差异,且季、月降水量分布不均。2000—2009年流域内各水文站径流量均显著上升,其中扎马什克站多年平均径流增加量达0.38×10^(8)m^(3),且下游径流量高于上游。流域内水资源量和用水量也在2005—2018年明显改变,其水资源总量、地下水资源与用水量均明显上升且年增加量分别为0.04×10^(8)m^(3)、0.46×10^(8)m^(3)与0.35×10^(8)m^(3),但用水量在各行业分布不均,14年间流域内农田灌溉用水占总用水量达82.49%,直到近年来人为调控下才有所改观,其生态环境用水比例才得以从3.12%上升至5.05%并有持续增长的趋势。整体来看,气候变化背景下的黑河流域水文、水资源特征均受到了显著影响,流域内水资源供需关系仍不平衡,该研究对今后西北干旱区内陆河流域水情状况等研究具有重要意义。

关键词：气候变化黑河流域水文特征水资源

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戈壁近地表粉尘释放动力机制的野外风洞试验

中国沙漠 2023年第2期43卷 216-225页

作者：陈书峄张伟民马绍休谭立海梁林昊中国科学院西北生态环境资源研究院敦煌戈壁荒漠研究站甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

跃移沙粒的轰击是戈壁地表粉尘释放的主要动力机制。以往对戈壁粉尘释放的包括风洞试验及野外监测的研究,由于高频测量仪器与试验方法的欠缺,无法定量化跃移沙粒能量等因素对戈壁地表粉尘释放的影响。本研究采用野外风洞,利用Sensit传... 详细信息

跃移沙粒的轰击是戈壁地表粉尘释放的主要动力机制。以往对戈壁粉尘释放的包括风洞试验及野外监测的研究,由于高频测量仪器与试验方法的欠缺,无法定量化跃移沙粒能量等因素对戈壁地表粉尘释放的影响。本研究采用野外风洞,利用Sensit传感器对跃移沙粒不同能量过程进行测定,研究不同供沙条件下的戈壁近地表(0~20 cm)范围内的粉尘变化规律与地表粉尘释放动力机制。结果表明:跃移沙粒轰击作用是戈壁地表粉尘释放主要因素,也是评估粉尘释放程度的重要指征;跃移沙粒的反弹能量与粉尘释放通量相关性最强,冲击能量次之,5 cm高度撞击能量相关性最小,表明跃移沙粒轰击形成的冲击及反弹能量的转化是粉尘释放的一个重要动力过程。

关键词：粉尘释放冲击能量反弹能量戈壁风洞试验粉尘释放通量

沙漠-绿洲过渡带风沙活动特征--以敦煌黑山嘴地区为例

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中国沙漠 2016年第6期36卷 1653-1658页

作者：安志山张克存谭立海中国科学院寒区旱区环境与工程研究所沙漠与沙漠化重点实验室/敦煌戈壁荒漠生态与环境研究站/甘肃省风沙灾害防治工程技术研究中心甘肃兰州730000

统计2013—2014年度敦煌黑山嘴地区沙漠-绿洲过渡带气象资料,对区域风沙活动特征进行系统研究。结果表明:区域内合成起沙风以偏南风为主,即由沙漠指向绿洲。从沙漠腹地到绿洲内部,由于植被和房屋增多,起沙风频次和合成输沙势减小,风沙... 详细信息

统计2013—2014年度敦煌黑山嘴地区沙漠-绿洲过渡带气象资料,对区域风沙活动特征进行系统研究。结果表明:区域内合成起沙风以偏南风为主,即由沙漠指向绿洲。从沙漠腹地到绿洲内部,由于植被和房屋增多,起沙风频次和合成输沙势减小,风沙活动减弱,且春季风沙活动最强烈。夏秋季节植被可有效降低风速,减少起沙风频次,改善局地气候。平均气温与平均空气湿度负相关。月平均气温与月平均风速呈现同步性,越靠近沙漠腹地,两者同步性越强;日间气温与风速变化存在同步性,但夜间沙漠与绿洲气温差对风速存在影响,温差越大,风速波幅越大。

关键词：敦煌起沙风输沙势风沙活动

偏西风作用下敦煌月牙泉金字塔沙山顶部风沙流初步观测研究

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中国沙漠 2016年第6期36卷 1503-1511页

作者：边凯张伟民谭立海高扬中国科学院西北生态环境资源研究院敦煌戈壁荒漠生态与环境研究站/甘肃省风沙灾害防治工程技术研究中心甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

金字塔沙山丘体高大,形态复杂,坡面风沙动力过程实地观测困难,至今尚无坡面风沙流野外观测数据。通过新研制自动集沙仪,对偏西风作用下敦煌月牙泉北侧金字塔沙山顶部风沙流进行了实时观测,共观测8组近地表51.4cm高度内输沙数据,各观测... 详细信息

金字塔沙山丘体高大,形态复杂,坡面风沙动力过程实地观测困难,至今尚无坡面风沙流野外观测数据。通过新研制自动集沙仪,对偏西风作用下敦煌月牙泉北侧金字塔沙山顶部风沙流进行了实时观测,共观测8组近地表51.4cm高度内输沙数据,各观测时段中2m高度平均风速7.46-14.15m·s-1,各组观测时长18-95min。结果表明：偏西风纵向气流作用下金字塔沙山风沙流结构与平坦地表一致,即输沙量随高度增加呈单一的指数规律递减,且风沙流主要在近地表30cm高度内输移。风沙流结构特征值λ以大于1为主,且随风速增大而增大,表明金字塔沙山坡面过程主要表现为风蚀过程。偏西风作用下金字塔沙山风沙流中沙粒以细沙为主,平均粒径随高度增加而减小;沙山迎风坡沙粒从坡脚到沙脊线逐渐粗化,风蚀作用增强,细沙从而随风沙流搬运至沙山顶,对金字塔沙山多以细沙为主的格局形成起重要作用。

关键词：金字塔沙山坡面风沙流结构粒度敦煌

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敦煌月牙泉风沙环境及沙山动态监测

干旱区资源与环境 2013年第3期27卷 115-120页

作者：安志山张克存王晓雷谭立海中国科学院寒区旱区环境与工程研究所沙漠与沙漠化重点实验室敦煌戈壁荒漠生态与环境研究站兰州730000 甘肃省风沙灾害防治工程技术研究中心兰州730000 鸣沙山月牙泉景区管理处敦煌736200

通过对月牙泉景区气象站点资料以及周边沙山高度定点长期监测数据的分析,得出景区内由于受周边高大沙山地形因素影响,景区内形成了两组主导风向下的局地环流,两组环流风向相反,物质搬运方向相反。但随着周边环境的变化,环流产生变化,原... 详细信息

通过对月牙泉景区气象站点资料以及周边沙山高度定点长期监测数据的分析,得出景区内由于受周边高大沙山地形因素影响,景区内形成了两组主导风向下的局地环流,两组环流风向相反,物质搬运方向相反。但随着周边环境的变化,环流产生变化,原有输沙平衡遭到破坏,造成了南山和北山对月牙泉形成夹击之势。从沙山高度变化的监测中,除东山高度有降低趋势外,其余各点均表现为增高趋势,与输沙势分析结果保持一致。通过以上分析,从风流场方面揭示出月牙泉夹击之势的形成原因,剖析出沙害的根源,进而为保护月牙泉提供强有力的科学依据,并为揭示飞沙不落月牙泉现象奠定研究基础。

关键词：月牙泉沙山高度局地环流

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砾石覆盖对边界层风速梯度的影响

中国沙漠 2012年第6期32卷 1522-1527页

作者：谭立海张伟民安志山李建国中国科学院寒区旱区环境与工程研究所敦煌戈壁荒漠生态与环境研究站甘肃兰州730000

通过莫高窟窟顶野外风洞实验对不同覆盖度砾石床面风速梯度的变化规律进行了研究。结果表明,床面砾石平均高度以下风速梯度随砾石覆盖度变化比较杂乱,而砾石平均高度以上风速梯度随覆盖度增加呈现出有规律的变化。从覆盖度5%到35%风速... 详细信息

通过莫高窟窟顶野外风洞实验对不同覆盖度砾石床面风速梯度的变化规律进行了研究。结果表明,床面砾石平均高度以下风速梯度随砾石覆盖度变化比较杂乱,而砾石平均高度以上风速梯度随覆盖度增加呈现出有规律的变化。从覆盖度5%到35%风速逐渐减小,40%～80%趋于稳定,35%最小。据此,大气边界层可明显分为两层,约以砾石平均高度为界,下层定义为粗糙亚层,上层定义为惯性亚层。粗糙亚层风速梯度随砾石间距高度比D/H值的变化同样比较杂乱;惯性亚层风速梯度随砾石间距高度比D/H值的变化规律比较一致:风速在D/H值0.3～1.5段趋于稳定,2.0～4.0段风速逐渐增大,1.5处风速最小。另外,对砾石床面不同高度阻风效应的计算表明,砾石床面的阻风作用在砾石床面表面附近最强(0.75 H～1.1 H),粗糙亚层阻风作用随高度增大而增大,惯性亚层阻风作用随高度增大逐渐减小。该粒径砾石阻风效应最优间距高度比D/H值为1.5,最优间距为3cm,最优覆盖度为35%,为砾石防沙工程的铺设提供了一定的参考作用。

关键词：砾石覆盖度砾石床面风速梯度阻风效应野外风洞实验

晴天和沙尘天气下沙漠绿洲过渡带近地表风速脉动特征

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中国沙漠 2017年第3期37卷 414-420页

作者：安志山张克存谭立海蔡迪文中国科学院西北生态环境资源研究院沙漠与沙漠化重点实验室/敦煌戈壁荒漠生态与环境研究站/甘肃省风沙灾害防治工程技术研究中心甘肃兰州730000

以敦煌黑山嘴沙漠绿洲过渡带为例,利用可移动梯度风测量系统,获取晴天和沙尘暴天气过程中沙漠绿洲过渡带近地表风速脉动特征,研究沙尘天气对近地表风速脉动影响。结果表明:无论晴天或沙尘暴,相同测点各高度层脉动风速具有很好的相关性,... 详细信息

以敦煌黑山嘴沙漠绿洲过渡带为例,利用可移动梯度风测量系统,获取晴天和沙尘暴天气过程中沙漠绿洲过渡带近地表风速脉动特征,研究沙尘天气对近地表风速脉动影响。结果表明:无论晴天或沙尘暴,相同测点各高度层脉动风速具有很好的相关性,相邻高度脉动风速的相关性更加显著,脉动风速的波动范围与高度和风速呈正比。沿沙漠至绿洲方向,晴天环境下脉动强度先增大后减小,沙尘暴环境下脉动强度逐渐减小。沙尘暴和晴天环境下脉动风速的变化规律相近,但沙尘暴环境下风向相关性更加显著,风速脉动强度更大。风速与脉动强度呈正相关,沙尘对脉动强度产生一定抑制作用。

关键词：沙漠绿洲过渡带风速脉动相关性脉动强度

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不同结构单排林带防风效应的风洞模拟

中国沙漠 2012年第3期32卷 647-654页

作者：唐玉龙安志山张克存谭立海兰州铁道设计院有限公司甘肃兰州730000 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所敦煌戈壁荒漠生态与环境研究站/沙漠与沙漠化重点实验室甘肃兰州730000

风速大小、林带疏透度及高度都会对林带周围气流产生影响,使气流在林带两侧发生分离或积聚,从而形成不同的防护功能区。为探求林带结构对防风效应的影响机理,选取10组高度和疏透度不同的林带模型,对其防风效应进行了风洞模拟实验,通过... 详细信息

风速大小、林带疏透度及高度都会对林带周围气流产生影响,使气流在林带两侧发生分离或积聚,从而形成不同的防护功能区。为探求林带结构对防风效应的影响机理,选取10组高度和疏透度不同的林带模型,对其防风效应进行了风洞模拟实验,通过绘制加速率等值线图及其变化趋势线、防风效应图,并计算不同结构单排林带的有效防护距离,进而揭示风速、林带疏透度和高度对林带上风向和下风向风速、防风效应和有效防护距离的影响规律。

关键词：疏透度林带模型防风效应有效防护距离