《乾旱區鹽土表層結構力學特性與可蝕性研究》是依託北京師範大學，由張國明擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：乾旱區鹽土表層結構力學特性與可蝕性研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：張國明
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
不同鹽分組成的鹽土具有不同結構力學性質，同時會形成不同的地表積鹽形態，進而影響其抗風蝕性能。依據土壤學、風沙物理學和氣固兩相流體動力學基本理論，採用野外調查、室內分析與風洞模擬相結合的方法，選擇乾旱區不同積鹽形態的表層鹽土為研究對象，通過理化性質分析與抗壓、抗剪強度測定，研究不同鹽分組成、含量與粒度組成對其土壤結構力學性質的影響；結合規範風力場條件下風蝕強度與表面風蝕形態發育的風洞吹蝕和磨蝕實驗，測定不同鹽土的可蝕性，研究分析鹽土風蝕的主要影響因子及其與可蝕性的關係。研究成果對深入了解乾旱區鹽土的風蝕機理、完善土壤風蝕理論以及減輕鹽塵暴災害有著重要的科學意義。
土壤風蝕是一個全球性的土壤流失問題。本研究以西北乾旱區鹽土為研究對象，分析了結殼鹽土、結皮鹽土、蓬鬆鹽土和普通鹽土四種主要鹽土理化性狀與結構力學性質；結合風洞實驗，測定了不同風力條件下四種鹽土的淨風與挾沙風風蝕量，分析了挾沙風吹蝕下的風蝕形態發育過程。項目研究成果和結論如下：（1）理化性狀與力學分析表明：四種鹽土pH值呈鹼性，四種鹽土陽離子以Na+為主，陰離子以Cl-和SO42-為主，鹽分類型為氯化鈉鹽或硫酸鈉鹽。土壤機械組成方面普通鹽土以細砂（26.82 %）和中砂（25.51 %）為主，結殼鹽土以細砂（33.79%）和粗砂（32.86 %）為主，蓬鬆鹽霜鹽土（30.14 %）和結皮鹽土（34.28 %）均以中砂為主。四種鹽土土壤硬度特徵結殼鹽土（146.31 kg/cm2）＞結皮鹽土（100.55 kg/cm2）＞普通鹽土（42.59 kg/cm2）＞蓬鬆鹽霜鹽土（26.17 kg/cm2）。（2）風洞實驗結果：四種鹽土淨風風蝕量均較小，且隨風速增加風蝕量無明顯變化，淨風風蝕量為蓬鬆鹽霜鹽土（0.02042 g·cm-2·min-1）＞普通鹽土（0.0173 g·cm-2·min-1）＞結皮鹽土（0.00594 g·cm-2·min-1）＞結殼鹽土（0.00523 g·cm-2·min-1）。挾沙風吹蝕蓬鬆鹽霜鹽土實驗結果表明：土樣磨蝕量、土樣表面沙粒撞擊量及挾沙風輸沙率均隨風速增加而增加，三者與風速之間均呈極顯著線性正相關關係，相關係數分別為0.9654、0.9435、0.9623，與該土樣淨風實驗風蝕總量相比，挾沙風實驗磨蝕總量約為淨風風蝕量的7倍。不同風速挾沙風吹蝕條件下，土樣表面微地形有明顯變化。吹蝕過程中，土樣鬆軟處最先開始磨蝕，表面逐漸出現風蝕槽、大量直徑約0.5mm左右打磨小孔；隨風速增加，土塊磨蝕痕跡逐步加深、增多，磨蝕實驗前后土樣整體磨蝕下切約1-2.5cm。項目研究結論可為乾旱區風蝕量預測、鹽土土壤磨蝕起塵機制及過程研究提供科學參考。
