紅崖山地區(qū)風力侵蝕影響因子分析

［關(guān)鍵詞］ 風力侵蝕；動態(tài)監(jiān)測；風蝕因子；氣象因子；相關(guān)性分析

［摘 要］ 以武威市民勤縣紅崖山地區(qū)為研究區(qū)，根據(jù)2018—2020年紅崖山水庫風蝕監(jiān)測站監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用Excel 2016、Origin 2019、SPSS 22.0等軟件分析降塵量、風蝕深度、輸沙率、風速、降水量、蒸發(fā)量、土壤含水量的變化情況，探究主要風蝕因子與各氣象因子的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明，紅崖山地區(qū)風蝕深度與蒸發(fā)量、相對濕度具有顯著相關(guān)性，與風速具有極顯著相關(guān)性；降塵量與降水量之間呈極顯著負相關(guān)，與蒸發(fā)量和風速之間呈極顯著正相關(guān)；輸沙率與降水量呈極顯著負相關(guān)，與風速呈極顯著正相關(guān)。因此，民勤縣風蝕防治應(yīng)重點考慮風速的影響，加強防風林、沙障等建設(shè)，減輕風力侵蝕強度。

［中圖分類號］ S157? ［文獻標識碼］ A? ［文章編號］ 1000－0941（2023）05－0058－04

近年來全球土壤侵蝕加劇，由此帶來的水土資源破壞，農(nóng)田、草原退化，耕地生產(chǎn)力下降，嚴重威脅到人民群眾的生產(chǎn)生活，制約了社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展[1]。尤其在干旱、半干旱地區(qū)，受過度開墾、耕作等人為因素影響，原本較為平衡的生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，植被生長量逐漸減少，生態(tài)環(huán)境不斷惡化。民勤縣隸屬甘肅省武威市，位于河西走廊東北部、石羊河流域下游，東西北三面被騰格里沙漠和巴丹吉林沙漠包圍，風力侵蝕嚴重，是四大沙塵暴策源地之一[2]，被列入國家“兩屏三帶”重點生態(tài)功能區(qū)的北方防沙帶，是全國防沙治沙重點縣。本研究選擇武威市民勤縣紅崖山地區(qū)為研究區(qū)，根據(jù)2018—2020年紅崖山水庫風蝕監(jiān)測站監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用Excel 2016、Origin 2019、SPSS 22.0等軟件，分析降塵量、風蝕深度、輸沙率、風速、降水量、蒸發(fā)量、土壤含水量的變化情況，探究主要風蝕因子與各氣象因子的相關(guān)關(guān)系，以期為風力侵蝕研究和民勤縣生態(tài)保護提供參考。

1 研究區(qū)和監(jiān)測點概況

民勤縣南依武威，西毗鎳都金昌，東北和西北面分別與內(nèi)蒙古阿拉善左、右旗相接，屬溫帶大陸性干旱氣候區(qū)，冬冷夏熱，降水稀少，光照充足，晝夜溫差大，年均降水量113.2 mm，年均蒸發(fā)量2 675.6 mm，晝夜溫差14.3 ℃，年均氣溫8.8 ℃，年日照時數(shù)3 134.5 h，年無霜期152 d。氣候條件惡劣，冬春季大風極易引發(fā)強沙塵暴，每年發(fā)生沙塵暴28次，其中黑風暴5次，嚴重的風力侵蝕給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活造成了嚴重損害[3-4]。

紅崖山水庫距民勤縣城30 km，是一座沙漠洼地蓄水工程，有“亞洲最大沙漠水庫”之稱，維系著甘肅民勤綠洲內(nèi) 30 多萬人的生存用水。該水庫處在兩大沙漠的包圍中，氣候干旱少雨，沙塵暴頻頻發(fā)生，周邊星羅棋布的沙丘以3～4 m/a的速度從西、北兩面向水庫推進[4]。目前庫區(qū)泥沙總淤積量已達3 000萬m3，嚴重威脅到庫區(qū)安全[4]。為加強風力侵蝕研究、保護人民賴以生存的綠洲，2010年在紅崖山水庫北側(cè)1 km處建設(shè)了1處風蝕監(jiān)測站，又于2019年對其進行了全面升級改造，調(diào)試正常后運行至今。監(jiān)測站四周布設(shè)有長200 m的正方形刺絲圍欄，站內(nèi)修筑有1條長500 m、寬4 m的砂礫石簡易觀測道路（鋪壓礫石厚度15 cm），道路兩側(cè)布設(shè)有寬5 m的麥草方格網(wǎng)沙障，以保護設(shè)備正常運行。監(jiān)測站內(nèi)監(jiān)測設(shè)備有小型氣候觀測站、土壤濕度溫度監(jiān)測儀、降塵塔（集塵缸）、測釬觀測點、集沙儀等，能夠監(jiān)測溫度、風速、降水量、土壤含水率、降塵量、風蝕深度等，基本滿足當?shù)仫L力侵蝕研究需求。

2 監(jiān)測方法

監(jiān)測點采用集塵缸法、定位插釬法、集沙儀法等對降塵量和風蝕深度、侵蝕模數(shù)、輸沙率、風速、降水量、土壤含水率進行觀測[5]。除日常監(jiān)測外，還在風速≥8 m/s、降雨時進行加測，每月進行監(jiān)測小結(jié)，年底編制全年監(jiān)測總結(jié)報告。

3 監(jiān)測結(jié)果與分析

3.1 氣象因子等監(jiān)測結(jié)果

2018—2020年主要監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，民勤縣紅崖山地區(qū)年均降水量為126.2 mm，降水量年內(nèi)分布主要集中在7—9月，冬春季節(jié)較少； 黃惜春：紅崖山地區(qū)風力侵蝕影響因子分析年均蒸發(fā)量為2 646 mm，蒸發(fā)量年內(nèi)分布大致呈1—6月逐漸增加、6—12月逐漸減少的趨勢，1月和12月最少；平均風速2.6 m/s，年度間變化較小，平均風速在10 m/s以上的大風天氣有3～7個月，最大風速為13.4 m/s；相對濕度每年三四季度較高、一二季度較低，說明上半年較為干燥，容易造成風力侵蝕；受降水量分布影響，通常在7—8月出現(xiàn)土壤含水率峰值，土壤含水率年內(nèi)分布呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢。

3.2 風蝕因子監(jiān)測結(jié)果

2018—2020年主要風蝕因子監(jiān)測結(jié)果顯示：降塵量季度變化較為明顯，表現(xiàn)為冬春季降塵量較多，夏秋季降塵量明顯偏少，這主要與該地區(qū)冬春季節(jié)易發(fā)生沙塵暴有關(guān)；風蝕深度呈現(xiàn)逐年減少的趨勢，與近年來實施的小流域綜合治理、麥草方格壓沙等措施有關(guān)，此外由于冬春季節(jié)降水少，土壤蓄水保墑能力差，特別是多大風天氣，因此風蝕深度明顯增加；輸沙率年度間變化不大，平均輸沙率最低的為夏秋季，也與降水量增多、相對濕度增大有關(guān)。

3.3 風蝕因子與各氣象因子的關(guān)系分析

（1）風蝕深度與各氣象因子的相關(guān)性。根據(jù)2018—2020年相關(guān)數(shù)據(jù)，分析風蝕深度與主要氣象因子，即降水量、蒸發(fā)量、相對濕度、風速之間的相關(guān)性，結(jié)果見表1?？梢钥闯觯L蝕深度與蒸發(fā)量、相對濕度具有顯著相關(guān)性（P<0.05），與風速具有極顯著相關(guān)性（P<0.01），即風速越大，風蝕深度越深。結(jié)果表明在紅崖山地區(qū)，風速是影響風力侵蝕最主要的因素。

（2）降塵量與各氣象因子之間的相關(guān)性。分析降塵量與降水量、蒸發(fā)量、相對濕度、風速之間的相關(guān)性，結(jié)果見表2?？梢钥闯?，降塵量與降水量之間呈極顯著負相關(guān)（P<0.01），與蒸發(fā)量和風速之間呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）。降水量越多降塵量越小，原因是降水能夠凈化空氣，抑制地表揚塵，避免風蝕的產(chǎn)生；當土壤水分蒸發(fā)量較大時，土壤相對比較干燥，土壤表面小沙粒容易脫離地表，在風力的作用下發(fā)生運移。

（3）輸沙率與主要氣象因子之間的相關(guān)性。分析輸沙率與降水量、蒸發(fā)量、相對濕度、風速之間的相關(guān)性，結(jié)果見表3?？梢钥闯?，輸沙率與降水量之間呈極顯著負相關(guān)，與風速之間呈極顯著正相關(guān)。表明研究區(qū)輸沙率受降水量、風速影響較大，即隨著風速增大，輸沙率逐漸增大。紅崖山地區(qū)常年大風日數(shù)較多，風蝕較為嚴重，輸沙率較大，與分析結(jié)果相吻合。

4 結(jié)語與討論

對紅崖山地區(qū)風蝕監(jiān)測站2018—2020年監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析整理，結(jié)果表明民勤縣風蝕防治應(yīng)重點考慮風速的影響，特別是加強防風林、沙障等建設(shè)，減輕風力侵蝕強度。在具體措施上，應(yīng)對各地貌單元進行全面規(guī)劃、綜合治理，實行改造與利用相結(jié)合，因地制宜，因害設(shè)防；工程措施與生物措施相結(jié)合，造林種草與保護鞏固現(xiàn)有植被相結(jié)合；“造、管、封、阻”并重，以“工程治沙+義務(wù)壓沙+自然修復(fù)”為主，采取“稻草網(wǎng)格沙障+人工營造混交林”的模式，推進沙化土地治理。比如，民勤縣結(jié)合實際研究出采用柴草、植物枝條和席笆、黏土等在沙丘上插成或鋪成格狀/帶狀立式攔沙障的做法，既能削弱風力，又能提高地表粗糙度。

民勤處于國家生態(tài)安全戰(zhàn)略格局中“北方防沙帶”的中心、“一帶一路”經(jīng)濟帶上，是捍衛(wèi)河西走廊乃至西北地區(qū)生態(tài)安全的重要屏障。紅崖山水庫是民勤縣唯一的水利調(diào)蓄工程，支撐著民勤綠洲的生存與發(fā)展，是沙鄉(xiāng)人民的命脈。為了保護賴以生存的綠洲，民勤縣設(shè)立了紅崖山水庫監(jiān)測站，配備了先進的監(jiān)測設(shè)備和專職監(jiān)測人員，隨著監(jiān)測數(shù)據(jù)的充實完善，未來將為當?shù)厮帘３止ぷ魈峁┛萍己屠碚撝巍Ｓ捎诒O(jiān)測時間較短，加之在分析氣象因子和風蝕因子之間的關(guān)系時沒有進一步分離人類活動的影響，因此后續(xù)將進一步加強這方面研究。

[參考文獻]

[1] 史志華，劉前進，張含玉，等.近十年土壤侵蝕與水土保持研究進展與展望[J].土壤學(xué)報，2020，57（5）：1117-1127.

[2] 段伯隆，劉新偉，郭潤霞，等. “3·15”北方強沙塵暴天氣成因分析[J].干旱氣象，2021，39（4）：541-553.

[3] 許東蓓，任余龍，李文莉，等.“4·29”中國西北強沙塵暴數(shù)值模擬及螺旋度分析[J].高原氣象，2011，30（1）：115-124.

[4] 黃惜春，王立.關(guān)于武威市水土保持工作的實踐與思考[J].中國水土保持，2021（10）：64-67.

[5] 王仁德，李慶，常春平，等.土壤風蝕野外測量技術(shù)研究進展[J].中國沙漠，2019（4）：113-128.

［作者簡介］ 黃惜春（1991—），男，甘肅環(huán)縣人，碩士，主要從事水利規(guī)劃和水土保持工作等。

［收稿日期］ 2023-02-25

（責任編輯 李楊楊）