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四种化学固沙剂固沙性能研究
冯筱
学位类型硕士
导师徐新文
2016
学位授予单位中国科学院大学
学位授予地点北京
学位专业环境工程
关键词土壤风蚀 化学固沙剂 抗风蚀性 保水性 土壤硬度 固结层厚度
摘要风蚀荒漠化是干旱、半干旱地区重要的环境问题,对环境和人类生存造成一系列危害,必须采取有效的防沙固沙技术和措施来防止土壤风蚀的发生。化学固沙技术具有见效快,使用方便等优点,应用较为普遍。虽然化学固沙材料种类繁多,但真正大规模应用于固沙实践的却不多,尤其对适用于盐渍化地区的固沙剂鲜有报道。基于此,本文以最新研制的醋酸乙烯酯类化学固沙剂(WGS-3,WGS-4和CS-204)和抗盐性化学固沙剂(KY-1)为研究对象,主要通过室内风洞实验、保水性实验、土壤硬度和固结层厚度测试,对这两类固沙剂的固沙性能进行了对比分析,研究结果可为材料的优化和推广提供参考依据。主要研究结果如下: (1)三种醋酸乙烯酯类固沙剂均具有良好的固沙效果。在相同条件下,固沙剂WGS-3的抗风蚀性较WGS-4和CS-204差;CS-204的抗风蚀性略强于WGS-4。挟沙风较净风更易使沙面(喷施固沙剂后)产生风蚀。在挟沙风条件下,风蚀量随固沙剂喷洒量增加而减小,随吹蚀坡度的增加而增大。同一固沙剂,土壤硬度和固结层厚度随着喷洒浓度的增加而增加;同一喷洒浓度下,土壤硬度大小表现为WGS-3>WGS-4>CS-204,固结层厚度大小表现为CS-204>WGS-4>WGS-3。土壤硬度只是影响抗风蚀性的一个方面,固结层的韧性和弹性也是抗风蚀过程中不可忽略的一个机械属性。 (2)三种固沙剂均可有效抑制土壤蒸发。随固沙剂喷洒浓度增加,固沙剂喷洒土壤的保水性能增加;在土壤蒸发过程中,随时间增加,固沙剂对土壤水分蒸发的抑制作用呈减小趋势。三种固沙剂保水性能WGS-4最显著,CS-204次之,WGS-3最弱。 (3)结合野外实际固沙需求,综合考虑固沙剂的抗风蚀性和保水性,可选用WGS-4和CS-204,喷洒浓度2.0%~3.0%,喷洒量1 L/m2,能有效抵御12m/s左右的风力,并能有效减缓土壤水分的蒸发作用。 (4)河沙的粒度对固沙剂CS-204的抗风蚀效果影响不明显。相同喷洒浓度下,细沙、中沙和粗沙的固结层厚度依次增加,但土壤硬度无明显规律可循。 (5)KY-1抗盐性固沙剂对含盐沙质土具有显著的固沙效果。在相同土壤盐分含量条件下,当固沙剂喷洒浓度增加时,土壤坑风蚀性、土壤硬度和固结层厚度均增加。在一定的固沙剂喷洒浓度下(浓度0除外),随着土壤盐分含量的增加,土壤抗风蚀性、土壤硬度和固结层厚度呈先减小后增加的变化趋势;仅喷洒水时,土壤抗风蚀性、土壤硬度和固结层厚度随盐分含量的增加而增加。可见,土壤盐分本身也具有胶结沙颗粒的作用,可提高固沙效果,而固沙乳液和盐分协同作用,固沙效果更好。 (6)固结层厚度也是衡量土壤抗风蚀性的一个方面,固结层厚度较大时,土壤硬度较大,土壤抗风蚀性较强。固沙剂喷洒浓度分别为0,1.0%和2.0%时,风蚀率随着土壤硬度的增加呈指数减小趋势,当喷洒浓度增加至3.0%时,相关性较弱。从经济的角度考虑固沙,当土壤盐分含量高于30 g/kg时,固沙剂使用浓度为2.0%~3.0%,土壤盐分含量低于30 g/kg时,固沙剂使用浓度为3.0%或者稍高于3.0%,且喷洒量为1 L/m2时,可有效抵御15 m/s的风速。 (7)野外观测期间,醋酸乙烯酯类固沙剂固结层保存较好,并无风蚀痕迹,虽然实验观测时间较短,但从目前的观测结果来看,固沙剂具有一定的野外固沙能力。
其他摘要The results of this study indicated that C4 plant H. ammodendron adapt quickly to drought and salinity stress than C3 plant T. elongata. The studied plants used different strategies to cope with salinity and drought stress; H. ammodendron mainly maintains normal water balance in vivo via regulating ion osmosis, whereas T. elongata secretes redundant salt through salt glands from leaf surface. Leaf δ13C values are well related with various plant physiological parameters and can be used to reflect levels of plant environmental stress
学科领域环境工程
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.xjlas.org/handle/365004/14736
专题研究系统_荒漠环境研究室
作者单位中科院新疆生态与地理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
冯筱. 四种化学固沙剂固沙性能研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2016.
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