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甘肅建筑職業技術學院，甘肅 蘭州 730050；2包頭鐵道職業技術學院，內蒙古 包頭 014060；3鄭州鐵路局新鄉橋工段，河南 新鄉 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甘肅建筑職業技術學院，甘肅 蘭州 730050；2包頭鐵道職業技術學院，內蒙古 包頭 014060；3鄭州鐵路局新鄉橋工段，河南 新鄉 453000）

通過研究青藏高原風沙災害，同時結合新疆地區風沙災害，對兩地沙害問題的差異進行研究，結果表明：青藏高原風季主要集中冬春兩季、大風頻發區域主要集中在高原中部。青藏高原與新疆地區風沙災害的差異主要體現在氣候差異、沙粒粒徑差異、起沙風速差異和攜沙量垂直分布差異；新疆地區風沙流大顆粒的含量、起沙風速、大風攜沙高度均大于青藏高原。

青藏高原；新疆；風沙災害；差異

1 引 言

青藏高原是全球海拔最高的地理單元，生態環境及其脆弱。近數十年來，由于氣候變暖導致冰川退縮，多年凍土退化，湖塘面積縮小，沼澤濕地退化，地表風蝕加重，加之人類不合理的活動破壞環境，致使青藏高原沙漠化現象加劇。

新疆為“三山夾兩盆”的地貌形態，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性沙漠。準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，風沙災害較為嚴重。

上世紀50年代起，國家組織了數次規模較大的科學考察[1]，考察中了解了青藏高原的風沙地貌及沙害問題。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，并提出了相應的治理理念。韓致文等[4]研究了塔克拉瑪干沙漠的風沙運動，認為風沙流輸沙量隨高度增加呈指數形式遞減。趙峰等[5]對準噶爾盆地不同地表層結構的變化及其分布進行了探討。本文主要研究青藏高原風沙災害，同時結合新疆地區風沙災害，對兩地沙害問題的差異進行探討，為兩地沙害治理提供支持。

2 青藏高原風沙災害

2.1 地質地貌特征

青藏高原是由亞歐板塊與印度洋板塊擠壓而成，地質構造復雜。大型構造帶有6個，此外還有數量眾多的活動斷層。這些復雜的地質構造導致青藏高原巖層破碎，加速風化作用，給風沙災害提供基礎。

2.2 風沙災害特征

2.2.1 氣候條件

青藏高原平均海拔達4500m，其氣候、土壤、植被等與同緯度低海拔地區完全不同。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 風沙災害時間分布特征

青藏高原風季較為集中，基本是從11月至翌年5月。由于壓差影響，冬末春初風力最強，瞬時極值風速可超過30m/s。每年10月份開始風速逐漸增加，翌年2月開始又逐漸降低；一天當中早晨風速最小，午后起風并逐漸增大，到晚上逐漸停止。這種大風干燥的氣候為風沙災害提供有利條件，故冬春兩季沙害較為嚴重。

2.2.3 風沙災害空間分布特征

青藏高原大風頻發區域主要集中在高原中部，以沱沱河為中心的中部地區年平均大風日數大于100天，高原年平均大風日數一般都在60天以上，冬春兩季的大風日數占全年日數的75%以上。

2.3 青藏高原風沙災害形成機理

2.3.1 自然因素

青藏高原凍融循環頻繁，巖塊風化破碎強烈，為沙害提供物質基礎；青藏高原冬春兩季氣候干燥、風力強盛，為沙害提供氣候條件；凍土退化導致地層含水率降低，加速植被及草場退化；青藏高原生態脆弱，植被覆蓋率低，大量地表裸露，加劇風蝕作用[6]。

2.3.2 人為因素

青藏高原過度放牧、濫采黃金、濫挖濫伐等活動對原本脆弱的生態環境破壞嚴重，再加之大量工程建設對環境的擾動，加劇了高原沙漠化。在青藏高原的大部分地區，人為因素已成為沙漠化的主要原因。

3 新疆地區沙害情況

新疆地區風蝕地貌較為發育，風蝕產生的顆粒物被強風帶走，遇到阻擋物或風力減弱后沉積形成積沙。隨風攜帶的顆粒物途徑低矮山丘時，會沉積于山丘前后，厚度能達幾米甚至幾十米，形成堆狀積沙；在地勢低洼處或緩坡背風側，則形成片狀積沙。這些積沙則會成為風沙災害的沙源地。

4 青藏高原與新疆地區風沙災害的差異

4.1 氣候差異

新疆位于歐亞大陸內部，氣候類型屬于溫帶大陸性干旱與半干旱氣候，加之遠離海洋，四周又有高山環繞，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，風多且強。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。

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，太陽輻射強烈。惡劣的自然條件對青藏高原的風沙災害起到促進作用。

4.2 沙粒粒徑差異

通過對新疆百里風區和青藏高原北麓河地區大風所攜沙粒粒徑分析后發現，在新疆百里風區，粒度主要出現在＜0.075mm和0.075～0.25mm粒組；在北麓河地區，雖然粒度主要出現在＜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，即新疆地區風沙流所攜大顆粒含量要明顯高于青藏高原，故其產生的沖擊荷載和破壞力更大。

4.3 起沙風速差異

起沙風速是沙粒從靜止狀態進入運動狀態的臨界風速值，是研究風沙運動及沙害防治的關鍵參數。不同地區的沙粒具有不同的起沙風速，沙粒越大，起沙風速越大。一般流動沙丘的起沙風速約為5m/s，半固定沙地的起沙風速約為7～10m/s，砂礫戈壁的起沙風速約11～20m/s，同時輸沙量與風速成正比。

在低氣壓作用下，青藏高原起動沙粒所需的能量相對較低，即起沙風速相對較小，以北麓河地區為例，該地區的起沙風速約為7m/s，接近于普通沙漠地區的起沙風速。新疆戈壁地區地表粗糙度遠高于普通沙漠地區，所以戈壁地區的起沙風速要遠大于青藏高原，現場測得的新疆百里風區的起沙風速約為20m/s。

4.4 攜沙量垂直分布差異

風沙流是風力搬運沙物質的基本形式，通過分析風沙流，能夠判斷風沙災害的發展特征。攜沙量和攜帶高度是風沙流的重要參數，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，致使兩個地區大風攜沙高度存在顯著差異，以北麓河地區為例，大風攜沙高度在0.5m以下的攜沙量占到總攜沙量的90%以上；而在新疆百里風區，大風攜沙高度在2m以下的攜沙量達到總攜沙量的90%以上，即新疆地區的攜沙高度要明顯高于青藏高原，所以兩地的風沙防護高度也應不同，青藏高原北麓河地區沙障設置高度以1m為宜，新疆百里風區沙障設置高度則以2.5m為宜。

5 結 語

1）青藏高原風季主要集中冬春季節、大風頻發區域主要集中在高原中部。

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

3）在低氣壓作用下，青藏高原起沙風速相對較小，新疆戈壁地區起沙風速要遠大于青藏高原起沙風速。

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

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

[2]李炳元．青海可可西里地區自然環境[M]．北京：科學出版社，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，顏長珍，姚正毅．塔克拉瑪干沙漠風沙運動若干特征觀測研究[J]．中國科學，2003,33（3）：255-263．

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

[6]黃以職,郭東信,趙秀峰．青藏高原凍土區沙漠化及其對環境的影響[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