黄土高原土壤特性及对河道泥沙特性的影响

黄土高原地区是黄河泥沙的主要来源区,黄土的特性也直接影响黄河泥沙的特性。2005年至2012年,共采集表底层黄土样本18个和河道泥沙样本28个,采样区域涵盖了黄土高原北部、中部和南部地区以及黄河中下游干支流河道。样本分析表明,底层黄土自北向南中值粒径逐渐变小、黏土含量逐渐增加,反映了黄土的原始沉积特征。表层黄土反映了风化和侵蚀的综合作用,其黏性矿物含量普遍高于底层原状黄土。在受侵蚀作用较大的地区,由于表层细颗粒的流失,导致中值粒径略大于底层黄土。受黄土分布特性的影响,黄河中游支流自北向南挟带泥沙的中值粒径也呈减小趋势。距离河口越远,黄河干流泥沙的中值粒径越大,反映了泥沙的沿程分选沉积特性。河道泥沙中值粒径和黏性矿物含量之间存在良好的对数关系,可以通过此关系式在测得中值粒径的情况下估算其黏性和非黏性矿物含量。     

利用LISST观测絮凝体粒径、有效密度和沉速的垂线分布

2003年6月,利用B型现场激光粒度仪LISST_100在长江口徐六泾站定点连续观测了洪季大潮垂线细颗粒悬浮泥沙的实有粒径、体积浓度,利用OBS-3A测量现场悬沙浓度。计算了现场絮凝体有效密度和沉速。观测结果显示现场细颗粒泥沙絮凝体的平均粒径从表层到底层逐渐增大,表层为30～60μm,中层为50～80μm,底层超过90μm。絮凝体有效密度受水动力条件控制,从表层到底层逐渐减小,有效密度在532～1456kgm3之间;絮凝体的现场沉速从表层到底层逐渐加大,沉速变化范围在070～562cms之间。     

非黏性沙级配对浊度法测量含沙量的影响

利用浊度仪测量水流含沙量时,泥沙颗粒级配和矿物成分是影响浊度仪标定结果的主要泥沙因素。采用黄河原型非黏性沙配制不同粒径、不同含沙量浑水水体,开展固定粒径、粗细沙、混合沙等多组次试验研究,对黄河天然沙粒径及级配对浊度仪输出浊度的影响进行定量分析和机制探讨。结果表明:固定含沙量条件下,非黏性泥沙粒径对水体浊度的影响特征符合Mie散射定律;含沙量变化对浊度仪输出浊度的影响数量级为10～10²,泥沙颗粒粒径变化对浊度仪输出浊度的影响数量级为10^-1～1;相同含沙量条件下,悬沙比表面积与浊度仪输出浊度符合线性分布。建立了考虑非黏性沙级配影响的含沙量与浊度关系模型,能够较准确地反映非黏性沙粒径及泥沙浓度对水体浊度的影响,可为浊度与含沙量关系的准确率定及测量结果的校准提供可靠依据。     

生态垫覆盖的土壤温度效应研究

以不同沙丘覆盖和未覆盖生态垫的土壤温度为研究对象,揭示流动沙丘和固定沙丘覆盖生态垫后土壤的温度效应,调查分析不同土层土壤温度的变化情况。结果表明:生态垫无论是覆盖在流动沙丘还是固定沙丘均可显著降低表层土壤温度,同时,缩小了各层土层间的温差,使得0～20cm处土壤温度变化平缓。覆盖生态垫可降低高温季节表层土壤温度,且覆盖于流动沙丘的效果要优于固定沙丘。     

长江下游干流水体中氮的空间分布特征

为全面了解长江下游干流氮素的含量水平,于2014年6月对长江下游干流表层、中层和底层水体中总氮(TN)、溶解性氮(TDN)、氨氮(NH₄⁺-N)的含量进行检测,分析了氮素的空间分布特征。研究结果表明:TDN是氮在长江下游干流水体中的主要形态,而且表层、中层、底层水体中氮素含量均不相同;长江下游干流水体中TN的含量范围为0.85～2.46 mg/L,表层和底层水体中TN平均含量均高于中层水体中TN的平均含量;水体中TDN的含量范围为0.72～2.08 mg/L,表层水体中TDN平均含量相对较高;水体中NH₄⁺-N的含量范围为0.13～0.75 mg/L,表层、中层和底层水体中NH₄⁺-N的含量相近;从研究区域上游至下游,TN和TDN的平均含量呈现上升的趋势;不同城市间的NH₄⁺-N平均含量波动较大。通过相关性分析还发现,TDN与叶绿素a (Chl-a)呈显著负相关, 水温(T)与叶绿素a (Chl-a)呈显著正相关,其它形态氮与水的理化性质无明显相关关系。此研究结果可作为控制长江下游干流水体中氮素污染的基础数据。     

滨湖区退化湿地自然恢复过程中土壤结构和碳、氮特征研究

运用时空互代方法研究了太湖滨湖区退化湿地植被恢复过程中不同恢复年限湿地的土壤结构和土壤碳氮特征的变化规律。研究结果表明:随着恢复年限的增加,表层0~20 cm土壤有机碳含量从恢复2 a时的0.71%增加到恢复15 a时的1.85%;表层0~20 cm土壤全氮含量在最初的恢复年限内,呈递减的趋势;随着恢复年限的增加,恢复湿地土壤孔隙度和水稳定性团聚体(>0.25 mm)含量随之增加,而恢复湿地土壤干容重则相反,表层土壤的pH值有降低趋势,底层土壤变化不明显;湖滨带由于植被和土壤结构的恢复,增大了对污染物的持留容量,减少了非点源污染和地表径流的产生,减少了水土流失,使湖滨区域成为营养性污染物碳、氮的汇聚地,对于减少湖泊外源污染物的输入和降低水体的污染程度具有重要意义。     

黄河源沙漠中月牙泉群的特性及形成机理

月牙泉是沙漠里地下水水位抬升在沙丘间形成的小湖泊。近年来黄河源沙漠新增加了数千个月牙泉,这种小湖泊群的形成和增长对于遏制黄河源区的沙漠化和改善源区生态具有重要意义。通过连续4年的野外调研和遥感解译,分析研究了黄河源月牙泉群的形成机理和运动特性。黄河源沙漠围绕黄河故道发育,以卵石和细沙组成的沉积物渗流发育,地下水渗流可传播几十千米补给月牙泉。特别是2002年建成黄河源大坝蓄水,抬高了鄂陵湖水位和临近地区的地下水水位,把鄂陵湖下游沙漠月牙泉的分布从30 km往下游扩展到60 km,沙漠月牙泉个数和面积迅速增加了3倍。新生的月牙泉具有活动性,移动速度3~13 m/a。如果月牙泉得到地下水的持续补给,周边沙丘发育植被逐渐稳定,黄沙发生风化,表层和浅层泥沙级配出现20%的风化黏土细颗粒,最终植被发育,稳定并绿化了沙漠。     

沙漠高速公路路基填筑施工方法

新疆五彩湾至大黄山高速公路穿过古尔班通古特沙漠,约有30多公里沙漠路段,该沙漠属半固定半流动性沙漠,表面生长有疏密不同的梭梭树等植被,沙丘高度约在3～20m之间,起伏不断,表层干燥,表层15cm往下含水量在2%左右。由于沙漠内水资源缺乏,在施工中应用了路基填筑(风积沙)干压法施工,有效地利用了沙漠地区的风积沙资源,降低施工作业成本,避免了风积沙资源的浪费及最大程度地减少了对原生态环境的破坏。     

太湖湖内综合治理技术

太湖流域水污染严重，加强治理刻不容缓，除加强陆域污染源（工业点源，生活污水，农业面源）治理外，湖内生态治理已是关键。对污染底泥采用生态疏浚，清除表层0～40cm高营养盐含量的表层沉积物，减轻底泥释放的二次污染，依据陆生植物的养分吸收特点，条用水上种植技术净化富营养化水体，美化水域景观，加强对流域湖泊湿地，河流湿地和河口湿地的保护和建设，实施滨湖水生植被修复是行之有效的措施。     

江苏大丰潮滩底质与悬沙的粒径组成特征

2002年和2003年夏季在江苏大丰潮滩上采集了表层底质和悬沙样品,分析了潮滩不同部位的底质与悬沙的粒径组成特征及其影响因素.研究结果表明,潮滩表层底质具有明显的空间分带性,底质泥沙的来源和堆积方式（悬沙沉降和推移质输运）以及植被覆盖状况是影响底质空间分布的重要因素.悬沙粒径组成在潮周期内的变化有两种模式,一是稳定型,悬沙级配的时间和空间变化很小;二是双峰型,悬沙级配的时空变化显著,粗细峰强度不断转换.再悬浮、沉降、涨潮时输入潮滩的悬沙和底质级配是影响悬沙粒径组成的主要因子.悬沙与底质在粒径组成上差异明显,再悬浮和沉降是联系二者粒径组成关系的纽带.悬沙沉降对底质的泥沙贡献率从潮滩下部向上部不断增加,在互花米草滩上至少为79%.     

毛乌素沙地水分蒸发和草地蒸散特征的比较研究

本文针对毛乌素沙地水资源的高效利用问题，主要探讨了干沙层的形成及其对土壤水分蒸发特性的影响以及草地的蒸散量。结果表明沙丘沙的水分蒸发量主要取决于干沙层的厚度和地温的高低，并可用干燥表层法模型简单求算，结果是蒸发速率的平均值约为0.04mm/h，日平均蒸发量为1mm(夏季).同时在毛乌素沙地进行了草地蒸散量的实地测定，其结果是远远大于沙土的蒸发量。如生长良好的沙打旺日蒸散量平均约为5mm.本项研究对沙质荒漠化地区水资源高效利用有一定参考意义。     

含砂量对黄原胶复合黏性土抗裂和抗冲刷性能的影响

为增强黏性土的抗裂和抗冲刷性能,对掺加不同含量砂土的黄原胶复合黏性土开展了一系列室内蒸发、干缩开裂和抗冲刷试验,通过测算试样含水率和土体抗冲刷系数,结合图形分析软件定量分析了土体表层裂隙的发育情况,以研究复合黏性土体内部水分变化规律及其抗裂和抗冲刷性能。结果表明：随着黏性土中砂土颗粒的掺入,试样的裂隙率、裂隙宽度和受冲刷破坏程度呈现先增大后减小的趋势;当含砂量为30%时,素土及黄原胶复合试样的裂隙率、裂隙宽度和受冲刷破坏程度均为各含砂量下的最大值;当含砂量为50%左右时,对于黄原胶复合黏性土,黄原胶胶体与砂土颗粒形成具有一定强度的稳定结构,其抗冲刷性能得到显著提高。     

Characteristics of moisture and salinity of soil in Taklimakan Desert, China

The Taklimakan desert is known as the largest dunefield in China and also as the world's second largest shifting sand desert. The Tarim Desert Highway, which is the first highway to cross the Taklimakan desert, was built for the purpose of oil and gas resources extraction in the Tarim area, as well as for the development of the southern area of the Xinjiang Uygur Autonomous Region. Shelterbelts have been planted along the highway to prevent shifting sand from burying the road. This paper analyzes the variations of moisture and salinity of the unirrigated desert soil under natural conditions in the center of Taklimakan Desert. A number of important findings indicating the moisture and salinity of the soil at capillary saturation zone were determined by the groundwater and related to the evaporation on the top. Salinity could be affected by vegetation, which was different from moisture in the soil. Meanwhile, clay layer played an important role in water preservation in the soil, which was also beneficial to the accumulation of salinity in soil. Compared with clay layer, vegetation was a decisive factor for the gathering of salinity. The findings were significant for reasonable adjustment of irrigation in the shelterbelts for the further development of the Tarim Desert Highway.     

Waxing and waning slacks: The changing ecohydrology of interdunal wetlands/slacks in a Lake Michigan coastal dune complex during rising Lake Michigan-Huron levels

Since 2016 we have studied the largest interdunal wetlands/slack lying within a deflated parabolic dune east of Lake Michigan. Geologic cross-sections show ∼ 15 m of sand and gravel beneath the dunes, creating an aquifer hydraulically connecting Lake Michigan-Huron (MH) with the water table/shallow groundwater influencing the slack. Lake Michigan-Huron (MH) water levels have risen ∼ 1 m from 2016 to 2020, increasing water levels within and around the slack ∼ 1 m. Color-infrared images and vegetation quadrat sampling show water appearing, then significantly expanding with the main slack and upland/dune vegetation transitioning to wetland vegetation in response to this rise. Monitoring well data show slack water levels rise in spring as Lake MH rises. Levels drop as the growing season begins while Lake MH continues to rise through summer. Short-term slack water level increases occur due to local rain events, but significant water level declines follow due to evapotranspiration. Slack water levels begin to rise again in late summer and into fall as the end of the growing season arrives, evapotranspiration decreases, and heavier, more frequent rain events occur. Together, these factors push slack water levels to their highest point of the year while Lake MH levels are decreasing. In late fall–winter, slack water levels drop in concert with Lake MH levels. Climate change effects, increased transpiration from higher temperatures, summer drought, and greater variability in lake level fluctuations, may make it more difficult to maintain wet growing conditions for hydrophytic vegetation. Hence, climate change poses risks to the existence of this imperiled ecosystem.     

流动沙丘降雨入渗和再分配过程

本文通过野外监测和模拟降雨试验对流动沙丘降雨入渗补给、再分配过程和蒸发消耗几个方面作了定量研究。结果表明：科尔沁沙地流动沙丘0～200cm深度土壤层特性具有明显的垂直变化，0～20cm为表层干沙层；20～140cm为降雨影响变化层；140cm以下为深部稳定层。土壤入渗速率受降雨强度的控制，强度大，入渗也大，入渗深度与降雨量和降雨强度之间存在线性关系。湿润锋迁移速率在降雨开始较小，而后逐渐增大，达到峰值之后，又随时间而降低，最后趋于稳定。13.4mm的降雨是无效降水和补给地下水的分界点；≥20mm的降雨可使蒸发层土壤在再分配结束后达到最小持水量；≥50mm的降雨通过土壤水分的再分配可以使120cm深度土壤水分达到饱和持水量，进而下层进行饱和排水入渗。     

巴基斯坦塔尔沙漠风积砂土湿陷性特征

依托巴基斯坦塔尔矿区风积砂土湿陷性研究课题,基于前期勘察成果和相关湿陷性试验结果,对塔尔沙漠风积砂土的湿陷性特征及其基本物理指标与湿陷性的相关性进行分析研究。结果表明:风积砂土的湿陷性主要分布在①、②层,湿陷性系数平均值为0.039,湿陷性程度属于轻微-中等;风积砂土的颗粒组成和易溶盐特征是湿陷变形的主要内在基础;风积砂土湿陷性系数与含水率之间离散性较强,与孔隙比基本呈正相关关系,与干密度之间基本呈线性负相关,当孔隙比<0.65或干密度>1.60 g/cm³时,风积砂土不具有湿陷性。     

准噶尔盆地南缘初春沙漠含水率、沙漠冻土及植被覆盖率研究

准噶尔盆地南缘处于沙漠绿洲交汇处,生态环境脆弱,当地植被是“三北”防护林的重要组成部分,冬季降雪融化形成的水源,是当地沙漠植被赖以生存的主要组成部分之一。本文根据在当地沙丘多点取土,测得沙丘阳坡、背阴坡和沙谷的冬季冻土深度分别13cm、29cm、32cm;利用烘干法测土壤质量含水率．计算出沙丘阳坡、背阴坡和沙谷的累积含水量分别为1．3mm,2．1mm,1．67mm;同时测量三点的植被覆盖率变化,得出当地沙漠不同地形的含水率变化和植被覆盖率的关系,为当地生态建设提供数据支持。     

Effects of bottom sediment restoration on interstitial habitat characteristics and benthic macroinvertebrate assemblages in a headwater stream

The restoration of in‐stream habitats by structural improvement of stream beds is more and more frequent, but the ecological consequences of such works are still little known. We have examined the influence of the deposit of a 15 cm gravel layer over the stream bottom on the chemical characteristics of the interstitial water, the sediment grain size and the composition of the benthic assemblages. We have compared a restored reach to an upstream control over three years and at three seasons each year. Dissolved oxygen, ammonium, nitrite and nitrate contents were measured in both surface and interstitial (?15 cm deep) waters, together with the depth of anoxia estimated using wooden stakes and fine sediment content at the surface. During the same period and seasons, benthic invertebrates were sampled at five points in each reach. The restoration induced an increase in vertical exchanges of water between surface and interstitial habitats, with an increase in the depth of hypoxia. Changes were observed in the composition of invertebrate communities, but not in the density or in the taxonomic richness of assemblages. These changes in assemblages were fragile: a local disturbance (such as a drying period) diminished the beneficial effect of the restoration with the disappearance of several organisms. The viability of such restoration works may be associated with catchment management designed to reduce fine sediment inputs to the river. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

内蒙古植被稳定性及其影响因素分析

植被是生态系统的主要组成部分,在调节全球气候变化和生态平衡方面有重要作用,是气候变化的指示器.因此,研究植被弹性和抗性及影响因素对区域植被稳定性现状和生态可持续发展具有重要意义.基于2000—2019年MOD13A2 NDVI数据、气象数据和植被类型数据,通过自回归模型、趋势分析及地理空间分析方法,对内蒙古植被稳定性及...     

沙质床面河道演化过程湿润带渗流规律试验分析

为揭示试验室条件下无黏性沙质河道演变过程中河床湿润带的渗流规律,设计循环水槽装置系统,通过控制床沙粒径、入流流量、床面坡降及河岸植被覆盖率4个变化参量,分析不同因素对河床渗流的影响以及河床湿润带含水率的时空变化。结果表明：颗粒粒径及床面坡降对渗流流量的影响较大,粗沙的渗透性远大于细沙,流域坡降与渗流流量成正比;初始含水率对渗流有重要影响,床面初始含水率较小时,渗流流量偏大;对于河道演变试验,当床沙、坡降、河岸植被等流域控制因素一定时,系统存在相对饱和渗流流量;当流量大于相对饱和渗流流量时,渗流流量将保持相对稳定。此外,床面含水率在时间尺度上变化较小,而在空间尺度上呈区域阶梯变化。