青藏高原沙害特征及與新疆沙害差異研究

張亞賓劉文曉呂曉星

（1甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730050；2包頭鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014060；3鄭州鐵路局新鄉(xiāng)橋工段，河南 新鄉(xiāng) 453000）

青藏高原沙害特征及與新疆沙害差異研究

張亞賓1劉文曉2呂曉星3

（1甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730050；2包頭鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014060；3鄭州鐵路局新鄉(xiāng)橋工段，河南 新鄉(xiāng) 453000）

通過研究青藏高原風(fēng)沙災(zāi)害，同時(shí)結(jié)合新疆地區(qū)風(fēng)沙災(zāi)害，對(duì)兩地沙害問題的差異進(jìn)行研究，結(jié)果表明：青藏高原風(fēng)季主要集中冬春兩季、大風(fēng)頻發(fā)區(qū)域主要集中在高原中部。青藏高原與新疆地區(qū)風(fēng)沙災(zāi)害的差異主要體現(xiàn)在氣候差異、沙粒粒徑差異、起沙風(fēng)速差異和攜沙量垂直分布差異；新疆地區(qū)風(fēng)沙流大顆粒的含量、起沙風(fēng)速、大風(fēng)攜沙高度均大于青藏高原。

青藏高原；新疆；風(fēng)沙災(zāi)害；差異

1 引 言

青藏高原是全球海拔最高的地理單元，生態(tài)環(huán)境及其脆弱。近數(shù)十年來，由于氣候變暖導(dǎo)致冰川退縮，多年凍土退化，湖塘面積縮小，沼澤濕地退化，地表風(fēng)蝕加重，加之人類不合理的活動(dòng)破壞環(huán)境，致使青藏高原沙漠化現(xiàn)象加劇。

新疆為“三山夾兩盆”的地貌形態(tài)，塔里木盆地位于天山與昆侖山兩大山脈之間，盆地中的塔克拉瑪干沙漠是我國最大的流動(dòng)性沙漠。準(zhǔn)噶爾盆地位于天山與阿爾泰兩大山脈之間，盆地中的古爾班通古特沙漠是我國第二大沙漠，此外還存在大量沙漠、戈壁、鹽漬土、高山寒漠等不可利用土地，風(fēng)沙災(zāi)害較為嚴(yán)重。

上世紀(jì)50年代起，國家組織了數(shù)次規(guī)模較大的科學(xué)考察[1]，考察中了解了青藏高原的風(fēng)沙地貌及沙害問題。李炳元[2]研究了青藏高原可可西里沙漠化。靳鶴齡等[3]研究了三江流域的沙漠化問題，并提出了相應(yīng)的治理理念。韓致文等[4]研究了塔克拉瑪干沙漠的風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)，認(rèn)為風(fēng)沙流輸沙量隨高度增加呈指數(shù)形式遞減。趙峰等[5]對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地不同地表層結(jié)構(gòu)的變化及其分布進(jìn)行了探討。本文主要研究青藏高原風(fēng)沙災(zāi)害，同時(shí)結(jié)合新疆地區(qū)風(fēng)沙災(zāi)害，對(duì)兩地沙害問題的差異進(jìn)行探討，為兩地沙害治理提供支持。

2 青藏高原風(fēng)沙災(zāi)害

2.1 地質(zhì)地貌特征

青藏高原是由亞歐板塊與印度洋板塊擠壓而成，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。大型構(gòu)造帶有6個(gè)，此外還有數(shù)量眾多的活動(dòng)斷層。這些復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造導(dǎo)致青藏高原巖層破碎，加速風(fēng)化作用，給風(fēng)沙災(zāi)害提供基礎(chǔ)。

2.2 風(fēng)沙災(zāi)害特征

2.2.1 氣候條件

青藏高原平均海拔達(dá)4500m，其氣候、土壤、植被等與同緯度低海拔地區(qū)完全不同。青藏高原屬于高寒氣候類型，其基本特征是：空氣稀薄，太陽輻射強(qiáng)烈，空氣非常干燥，僅為同緯度平原的三分之一，氣溫低且晝夜溫差大，年溫差較小但日溫差較大，氣溫氣壓隨海拔升高而降低。

2.2.2 風(fēng)沙災(zāi)害時(shí)間分布特征

青藏高原風(fēng)季較為集中，基本是從11月至翌年5月。由于壓差影響，冬末春初風(fēng)力最強(qiáng)，瞬時(shí)極值風(fēng)速可超過30m/s。每年10月份開始風(fēng)速逐漸增加，翌年2月開始又逐漸降低；一天當(dāng)中早晨風(fēng)速最小，午后起風(fēng)并逐漸增大，到晚上逐漸停止。這種大風(fēng)干燥的氣候?yàn)轱L(fēng)沙災(zāi)害提供有利條件，故冬春兩季沙害較為嚴(yán)重。

2.2.3 風(fēng)沙災(zāi)害空間分布特征

青藏高原大風(fēng)頻發(fā)區(qū)域主要集中在高原中部，以沱沱河為中心的中部地區(qū)年平均大風(fēng)日數(shù)大于100天，高原年平均大風(fēng)日數(shù)一般都在60天以上，冬春兩季的大風(fēng)日數(shù)占全年日數(shù)的75%以上。

2.3 青藏高原風(fēng)沙災(zāi)害形成機(jī)理

2.3.1 自然因素

青藏高原凍融循環(huán)頻繁，巖塊風(fēng)化破碎強(qiáng)烈，為沙害提供物質(zhì)基礎(chǔ)；青藏高原冬春兩季氣候干燥、風(fēng)力強(qiáng)盛，為沙害提供氣候條件；凍土退化導(dǎo)致地層含水率降低，加速植被及草場(chǎng)退化；青藏高原生態(tài)脆弱，植被覆蓋率低，大量地表裸露，加劇風(fēng)蝕作用[6]。

2.3.2 人為因素

青藏高原過度放牧、濫采黃金、濫挖濫伐等活動(dòng)對(duì)原本脆弱的生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，再加之大量工程建設(shè)對(duì)環(huán)境的擾動(dòng)，加劇了高原沙漠化。在青藏高原的大部分地區(qū)，人為因素已成為沙漠化的主要原因。

3 新疆地區(qū)沙害情況

新疆地區(qū)風(fēng)蝕地貌較為發(fā)育，風(fēng)蝕產(chǎn)生的顆粒物被強(qiáng)風(fēng)帶走，遇到阻擋物或風(fēng)力減弱后沉積形成積沙。隨風(fēng)攜帶的顆粒物途徑低矮山丘時(shí)，會(huì)沉積于山丘前后，厚度能達(dá)幾米甚至幾十米，形成堆狀積沙；在地勢(shì)低洼處或緩坡背風(fēng)側(cè)，則形成片狀積沙。這些積沙則會(huì)成為風(fēng)沙災(zāi)害的沙源地。

4 青藏高原與新疆地區(qū)風(fēng)沙災(zāi)害的差異

4.1 氣候差異

新疆位于歐亞大陸內(nèi)部，氣候類型屬于溫帶大陸性干旱與半干旱氣候，加之遠(yuǎn)離海洋，四周又有高山環(huán)繞，其基本氣候特征是：冬季寒冷夏季炎熱，晝夜溫差較大，干燥少雨，風(fēng)多且強(qiáng)。東西走向的天山阻擋來自北方的冷空氣，使南疆較溫暖，干旱少雨，多沙塵天氣；北疆寒冷，多大風(fēng)。

青藏高原海拔高，氣候寒冷，降水量小，空氣稀薄干燥，冬季盛行西風(fēng)，太陽輻射強(qiáng)烈。惡劣的自然條件對(duì)青藏高原的風(fēng)沙災(zāi)害起到促進(jìn)作用。

4.2 沙粒粒徑差異

通過對(duì)新疆百里風(fēng)區(qū)和青藏高原北麓河地區(qū)大風(fēng)所攜沙粒粒徑分析后發(fā)現(xiàn)，在新疆百里風(fēng)區(qū)，粒度主要出現(xiàn)在＜0.075mm和0.075～0.25mm粒組；在北麓河地區(qū)，雖然粒度主要出現(xiàn)在＜0.075mm和0.075～0.25mm粒組，但隨著攜沙高度的增加，粒度＜0.075mm的比例增加，即新疆地區(qū)風(fēng)沙流所攜大顆粒含量要明顯高于青藏高原，故其產(chǎn)生的沖擊荷載和破壞力更大。

4.3 起沙風(fēng)速差異

起沙風(fēng)速是沙粒從靜止?fàn)顟B(tài)進(jìn)入運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的臨界風(fēng)速值，是研究風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)及沙害防治的關(guān)鍵參數(shù)。不同地區(qū)的沙粒具有不同的起沙風(fēng)速，沙粒越大，起沙風(fēng)速越大。一般流動(dòng)沙丘的起沙風(fēng)速約為5m/s，半固定沙地的起沙風(fēng)速約為7～10m/s，砂礫戈壁的起沙風(fēng)速約11～20m/s，同時(shí)輸沙量與風(fēng)速成正比。

在低氣壓作用下，青藏高原起動(dòng)沙粒所需的能量相對(duì)較低，即起沙風(fēng)速相對(duì)較小，以北麓河地區(qū)為例，該地區(qū)的起沙風(fēng)速約為7m/s，接近于普通沙漠地區(qū)的起沙風(fēng)速。新疆戈壁地區(qū)地表粗糙度遠(yuǎn)高于普通沙漠地區(qū)，所以戈壁地區(qū)的起沙風(fēng)速要遠(yuǎn)大于青藏高原，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的新疆百里風(fēng)區(qū)的起沙風(fēng)速約為20m/s。

4.4 攜沙量垂直分布差異

風(fēng)沙流是風(fēng)力搬運(yùn)沙物質(zhì)的基本形式，通過分析風(fēng)沙流，能夠判斷風(fēng)沙災(zāi)害的發(fā)展特征。攜沙量和攜帶高度是風(fēng)沙流的重要參數(shù)，由于青藏高原和新疆的地表粗糙度、空氣密度和沙粒粒徑等存在差異，致使兩個(gè)地區(qū)大風(fēng)攜沙高度存在顯著差異，以北麓河地區(qū)為例，大風(fēng)攜沙高度在0.5m以下的攜沙量占到總攜沙量的90%以上；而在新疆百里風(fēng)區(qū)，大風(fēng)攜沙高度在2m以下的攜沙量達(dá)到總攜沙量的90%以上，即新疆地區(qū)的攜沙高度要明顯高于青藏高原，所以兩地的風(fēng)沙防護(hù)高度也應(yīng)不同，青藏高原北麓河地區(qū)沙障設(shè)置高度以1m為宜，新疆百里風(fēng)區(qū)沙障設(shè)置高度則以2.5m為宜。

5 結(jié) 語

1）青藏高原風(fēng)季主要集中冬春季節(jié)、大風(fēng)頻發(fā)區(qū)域主要集中在高原中部。

2）新疆地區(qū)風(fēng)沙流大顆粒含量要明顯高于青藏高原，故其產(chǎn)生的沖擊荷載和破壞力更大。

3）在低氣壓作用下，青藏高原起沙風(fēng)速相對(duì)較小，新疆戈壁地區(qū)起沙風(fēng)速要遠(yuǎn)大于青藏高原起沙風(fēng)速。

4）沙障高度設(shè)置要考慮攜沙量垂直分布情況，新疆地區(qū)的大風(fēng)攜沙高度要明顯高于青藏高原地區(qū)，故在新疆地區(qū)設(shè)置的沙障要高于青藏高原地區(qū)。

[1]孫鴻烈，李文華，等．青藏高原科學(xué)考察[J]．自然資源，1986（3）：22-30．

[2]李炳元．青?？煽晌骼锏貐^(qū)自然環(huán)境[M]．北京：科學(xué)出版社，1996．

[3]靳鶴齡，李新榮，龔家棟．藏東“三江”流域土地沙漠化成因及防治對(duì)策[J]．中國沙漠，2003,23（1）：28-32．

[4]韓致文，董治寶，王濤，陳廣庭，顏長(zhǎng)珍，姚正毅．塔克拉瑪干沙漠風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)若干特征觀測(cè)研究[J]．中國科學(xué)，2003,33（3）：255-263．

[5]趙峰，陳志剛，鄭鴻明等．準(zhǔn)噶爾盆地地表層結(jié)構(gòu)基本類型及特征[J]．新疆地質(zhì)，2004，22(2) ：191-195．

[6]黃以職,郭東信,趙秀峰．青藏高原凍土區(qū)沙漠化及其對(duì)環(huán)境的影響[J]．冰川凍土,1993,15(1):52-56．

Study on the characteristics of sand hazards in Qinghai - Tibet Plateau and its difference with Xinjiang

Through the study of the sand hazard in Qinghai-Tibet Plateau，while considering the sand hazard in Xinjiang region,studying the difference of sand damage between the two region．The results show that the wind season in Qinghai-Tibet Plateau is mainly concentrated in winter and spring,the windy region is mainly concentrated in the middle of the plateau．The difference between the Qinghai-Tibet Plateau and the Xinjiang area is mainly manifested in the difference of climate difference,sand grain size,wind speed and the vertical distribution of sediment load;The large particle content,sand speed and sand height of wind-blown sand flow in Xinjiang area is higher than that of Qinghai-Tibet Plateau．

Qinghai-Tibet Plateau；Xinjiang；sand hazard；difference

U216．413

B

1003-8965(2017)03-0084-02