乌兰布和荒漠绿洲过渡带白刺灌丛沙堆防风效应风洞模拟

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作   者：

智丹;  王京学;  肖辉杰;  辛智鸣;  李俊然; 

作者机构：

中国林业科学研究院沙漠林业实验中心;  北京林业大学水土保持学院;  香港大学地理系; 

关键词：

防风效能;  风洞;  植被;  风速分布;  乌兰布和沙漠;  白刺灌丛沙堆;  荒漠绿洲过渡带; 

期刊名称：

农业工程学报

i s s n：

1002-6819

年卷期：

2024 年 003 期

页   码：

147-155

摘   要：

灌丛沙堆作为荒漠绿洲过渡带广泛存在的生物地貌类型，其在不同演化阶段和植被盖度下的风速分布及防风效应对土壤风蚀灾害控制具有重要意义。为揭示灌丛沙堆演化阶段及植被盖度对周围风场结构特征及防风效应指标的影响规律，该研究以乌兰布和沙漠荒漠绿洲过渡带单个和两个白刺（Nitraria tangutorum）灌丛沙堆为对象，利用风洞模拟试验测定其在4个不同演化阶段（雏形阶段、发育阶段、稳定阶段、活化阶段）和3种不同植被盖度（0、40%及70%）工况下竖直和水平面的风速分布，探讨演化阶段及植被盖度对相对速率、防风效能等防风效应指标的影响。研究发现，不同演化阶段的白刺灌丛沙堆在0～0.8H（H为灌丛沙堆高度）高度范围内、距沙堆中心-H～5H水平范围内风速有显著变化；对比坡前减速区、上方加速区、两侧急流区和后方减速区的风速变化发现，白刺灌丛沙堆在后方减速区的风速变化最为显著，处于稳定阶段的灌丛沙堆在植被盖度为70%时的风速最大可减少90%；不同演化阶段中，稳定阶段灌丛沙堆对风速的削减更为显著，防风效能较大，而处于雏形阶段的灌丛沙堆的防风能力相对较弱；在两个平行于风向排列的灌丛沙堆的相互影响下，沙堆之间丘间低地的防风效能比单个灌丛沙堆有所提高，且第二个灌丛沙堆下游区域的防风效能略小于两个灌丛沙堆间的丘间低地；各演化阶段单个和两个灌丛沙堆周围的防风效能均随植被盖度增大而增大。该研究结果可为乌兰布和荒漠绿洲过渡带土壤风蚀防治提供参考。