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乌兰布和沙漠黄河沿岸磴口段风积沙运移过程与规律

陈新闯  
【摘要】:选择乌兰布和沙漠黄河沿岸磴口段(以下简称沿黄段)不同下垫面(沙地、草地、耕地)及区域内典型沙丘为研究对象,通过定点野外观测与室内实验相结合的方法,着重研究了乌兰布和沙漠沿黄段不同下垫面土壤颗粒特性、区域内风况以及不同下垫面风沙流结构特征、区域典型沙丘下风向降尘特征及降尘来源、区域典型沙丘形态特征及移动特征等内容。该研究对揭示沿岸沙丘形态变化与运移特征、为入黄输沙量预测提供科学的决策依据,并为当地防沙治沙工程提供科学依据。研究结果表明:乌兰布和沙漠沿黄段不同下垫面其沙物质颗粒组成具有差异性,草地土壤以粘粒、粉粒含量为主,耕地、沙地则以极细砂、细砂为主。垂直分布上,草地粒径表现为随着土层剖面的增加粘粒、粉粒含量增加,砂量含量下降而耕地则呈现相反的变化趋势。分形维数草地耕地流沙,表明乌兰布和沙漠沿黄段草灌植被下的土壤粒径分形维数较流沙和耕地下的土壤分形维数大。沙丘表面沙物质粒径与沙漠腹地沙丘相比,粒度较细,但总体上以细砂为主,粒度分布较均匀,其中坡顶最粗,迎风坡坡脚最细。乌兰布和沙漠沿黄段风季降尘5.03kg/m2,粒级以极细砂,细砂为主,随着距沙丘距离的增加,降尘中细砂、极细砂含量降低,粉砂的含量明显增加,且0.5m高降尘的增加率明显高于2m高降尘的增加率,反向气流区以3H开始,乌兰布和沙漠大气降尘绝大数都是局地物质,区域物质及远源物质很少。乌兰布和沙漠沿黄段多年平均风速3.7m/s,且主要集中于10m/s以内。临界起沙风速为5.0 m/s(2 m高度风速),主要集中于3~5月份,主风向为SW—W。对流动沙丘而言,自丘间地至沙丘背风坡坡脚,5个高度的风速变化规律均遵循抛物线的规律。不同下垫面其输沙量也不尽相同,输沙总量上流动沙丘固定沙丘耕地半固定沙丘草地,除草地外其余输沙量与高度均呈现幂函数递减趋势。沙丘移动受季风影响较大,年内无明显规律,前移主要发生在西南风盛行的3~5月份,在5年内以沙丘整体向河道推进为主共移动19.45m,具有单向快速运移的特点。典型沙丘年内(2012~2013)移动量为897.56m3~1305.29m3,单宽输沙量为29.011 t/m·a~22.443 t/m·a。本研究区域沙丘移动与起沙风合计频率中的W风和WNW风有显著的正相关,沙丘向东南偏东方向移动,沙丘移动与高度具有稳定的线性负相关关系。


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