紅崖山地區風力侵蝕影響因子分析

［關鍵詞］ 風力侵蝕；動態監測；風蝕因子；氣象因子；相關性分析

［摘 要］ 以武威市民勤縣紅崖山地區為研究區，根據2018—2020年紅崖山水庫風蝕監測站監測數據，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關系。結果表明，紅崖山地區風蝕深度與蒸發量、相對濕度具有顯著相關性，與風速具有極顯著相關性；降塵量與降水量之間呈極顯著負相關，與蒸發量和風速之間呈極顯著正相關；輸沙率與降水量呈極顯著負相關，與風速呈極顯著正相關。因此，民勤縣風蝕防治應重點考慮風速的影響，加強防風林、沙障等建設，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，農田、草原退化，耕地生產力下降，嚴重威脅到人民群眾的生產生活，制約了社會經濟的可持續發展[1]。尤其在干旱、半干旱地區，受過度開墾、耕作等人為因素影響，原本較為平衡的生態系統遭到破壞，植被生長量逐漸減少，生態環境不斷惡化。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”重點生態功能區的北方防沙帶，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為研究區，根據2018—2020年紅崖山水庫風蝕監測站監測數據，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關系，以期為風力侵蝕研究和民勤縣生態保護提供參考。

1 研究區和監測點概況

民勤縣南依武威，西毗鎳都金昌，東北和西北面分別與內蒙古阿拉善左、右旗相接，屬溫帶大陸性干旱氣候區，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，年均蒸發量2 675.6 mm，晝夜溫差14.3 ℃，年均氣溫8.8 ℃，年日照時數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強沙塵暴，每年發生沙塵暴28次，其中黑風暴5次，嚴重的風力侵蝕給農業生產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 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]。目前庫區泥沙總淤積量已達3 000萬m3，嚴重威脅到庫區安全[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1 km處建設了1處風蝕監測站，又于2019年對其進行了全面升級改造，調試正常后運行至今。監測站四周布設有長200 m的正方形刺絲圍欄，站內修筑有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），道路兩側布設有寬5 m的麥草方格網沙障，以保護設備正常運行。監測站內監測設備有小型氣候觀測站、土壤濕度溫度監測儀、降塵塔（集塵缸）、測釬觀測點、集沙儀等，能夠監測溫度、風速、降水量、土壤含水率、降塵量、風蝕深度等，基本滿足當地風力侵蝕研究需求。

2 監測方法

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

3 監測結果與分析

3.1 氣象因子等監測結果

2018—2020年主要監測數據顯示，民勤縣紅崖山地區年均降水量為126.2 mm，降水量年內分布主要集中在7—9月，冬春季節較少； 黃惜春：紅崖山地區風力侵蝕影響因子分析年均蒸發量為2 646 mm，蒸發量年內分布大致呈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月出現土壤含水率峰值，土壤含水率年內分布呈現先增加后減少的趨勢。

3.2 風蝕因子監測結果

2018—2020年主要風蝕因子監測結果顯示：降塵量季度變化較為明顯，表現為冬春季降塵量較多，夏秋季降塵量明顯偏少，這主要與該地區冬春季節易發生沙塵暴有關；風蝕深度呈現逐年減少的趨勢，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，此外由于冬春季節降水少，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。

3.3 風蝕因子與各氣象因子的關系分析

（1）風蝕深度與各氣象因子的相關性。根據2018—2020年相關數據，分析風蝕深度與主要氣象因子，即降水量、蒸發量、相對濕度、風速之間的相關性，結果見表1。可以看出，風蝕深度與蒸發量、相對濕度具有顯著相關性（P<0.05），與風速具有極顯著相關性（P<0.01），即風速越大，風蝕深度越深。結果表明在紅崖山地區，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性。分析降塵量與降水量、蒸發量、相對濕度、風速之間的相關性，結果見表2?？梢钥闯觯祲m量與降水量之間呈極顯著負相關（P<0.01），與蒸發量和風速之間呈極顯著正相關（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，避免風蝕的產生；當土壤水分蒸發量較大時，土壤相對比較干燥，土壤表面小沙粒容易脫離地表，在風力的作用下發生運移。

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

4 結語與討論

對紅崖山地區風蝕監測站2018—2020年監測數據進行分析整理，結果表明民勤縣風蝕防治應重點考慮風速的影響，特別是加強防風林、沙障等建設，減輕風力侵蝕強度。在具體措施上，應對各地貌單元進行全面規劃、綜合治理，實行改造與利用相結合，因地制宜，因害設防；工程措施與生物措施相結合，造林種草與保護鞏固現有植被相結合；“造、管、封、阻”并重，以“工程治沙+義務壓沙+自然修復”為主，采取“稻草網格沙障+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。

民勤處于國家生態安全戰略格局中“北方防沙帶”的中心、“一帶一路”經濟帶上，是捍衛河西走廊乃至西北地區生態安全的重要屏障。紅崖山水庫是民勤縣唯一的水利調蓄工程，支撐著民勤綠洲的生存與發展，是沙鄉人民的命脈。為了保護賴以生存的綠洲，民勤縣設立了紅崖山水庫監測站，配備了先進的監測設備和專職監測人員，隨著監測數據的充實完善，未來將為當地水土保持工作提供科技和理論支撐。由于監測時間較短，加之在分析氣象因子和風蝕因子之間的關系時沒有進一步分離人類活動的影響，因此后續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，甘肅環縣人，碩士，主要從事水利規劃和水土保持工作等。

［收稿日期］ 2023-02-25

（責任編輯 李楊楊）