巴音温都尔沙漠东北缘起沙风风况及输沙势特征.pdf
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1、第4 3卷第5期2 0 2 3年1 0月水土保持通报B u l l e t i no fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.4 3,N o.5O c t.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 3-0 1-1 6 修回日期:2 0 2 3-0 3-1 0 资助项目:内蒙古自治区科技计划“乌珠穆沁沙地生态脆弱区植被恢复与重建技术研究(2 0 2 0 G G 0 0 7 7)”第一作者:张昊(1 9 9 9),男(汉族),内蒙古自治区赤峰市人,硕士研究生,研究方向为荒漠化防治监测。E m a i l:z h 1 8 7 4 7 1
2、7 7 3 1 51 6 3.c o m。通信作者:党晓宏(1 9 8 6),男(汉族),陕西省合阳县人,博士,副教授,主要从事荒漠化防治研究。E m a i l:d a n g x i a o h o n g 1 9 8 61 2 6.c o m。巴音温都尔沙漠东北缘起沙风风况及输沙势特征张 昊1,党晓宏1,2,刘 阳3,蒙仲举1,2,郭春晖4,张 格5(1.内蒙古农业大学 沙漠治理学院,内蒙古 呼和浩特0 1 0 0 1 8;2.内蒙古杭锦荒漠生态系统国家定位观测研究站,内蒙古 鄂尔多斯0 1 7 4 0 0;3.内蒙古自治区水利科学研究院,内蒙古 呼和浩特0 1 0 0 2 0;4.内蒙
3、古自治区包头市东河区农牧林草事业发展中心,内蒙古 包头0 1 4 0 4 0;5.中国林业科学研究院沙漠林业试验中心,内蒙古 巴彦淖尔0 1 5 2 0 0)摘 要:目的起沙风和输沙势特征是评估区域风能环境的关键指标。分析巴音温都尔沙漠东北缘起沙风风况和输沙势变化特征,揭示该地区近地层风动力特点及风沙活动强度,评估区域风能环境状况,为研究区风沙运动研究和科学防沙治沙工作提供理论依据。方法基于巴音温都尔沙漠东北缘气象站2 0 1 72 0 2 1年的风况数据,系统分析了该区域起沙风风况和输沙势变化特征。结果该地区年均起沙风频率为4 3.7 0%,平均起沙风速为7.5 7m/s,二者均以春季最高。
4、不同季节和年均起沙风均以偏西(W,WS W,S W)和偏南(S,S S E,S E)风向为主。年均输沙势(D P)为6 8.3 6VU,合成输沙势(R D P)为2 9.3 9VU,风向变率指数(R D P/D P)为0.4 3,合成输沙势方向(R D D)为9 1.3 3,春季输沙势(D P)和合成输沙势(R D P)显著高于其他季节。研究区起沙风平均风速对输沙势的影响大于起沙风频率,风沙活动强度主要由风速大小决定。结论巴音温都尔沙漠东北缘整体属于低风能环境,地表沙物质全年向东输移,春季是最主要的风沙活动期。6月是人工防护林建设和飞播造林治沙的关键时期,建议栽植防护林和飞播种子的走向与输沙势
5、方向垂直,从而阻断沙物质持续东移。关键词:起沙风;输沙势;风能环境;巴音温都尔沙漠文献标识码:A 文章编号:1 0 0 0-2 8 8 X(2 0 2 3)0 5-0 2 6 2-0 8 中图分类号:P 9 3 1.3文献参数:张昊,党晓宏,刘阳,等.巴音温都尔沙漠东北缘起沙风风况及输沙势特征J.水土保持通报,2 0 2 3,4 3(5):2 6 2-2 6 9.D O I:1 0.1 3 9 6 1/j.c n k i.s t b c t b.2 0 2 3.0 5.0 3 1;Z h a n gH a o,D a n gX i a o h o n g,L i uY a n g,e t a
6、l.C h a r a c t e r i s t i c so f s a n d-d r i v i n gw i n dr e g i m e a n ds e d i m e n t t r a n s p o r t a t n o r t h e a s t e d g eo fB a y a nW e n d u rD e s e r tJ.B u l l e t i no fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2 0 2 3,4 3(5):2 6 2-2 6 9.C h a r a c t e r i s t i c so
7、 fS a n d-d r i v i n gW i n dR e g i m ea n dS e d i m e n tT r a n s p o r t a tN o r t h e a s tE d g eo fB a y a nW e n d u rD e s e r tZ h a n gH a o1,D a n gX i a o h o n g1,2,L i uY a n g3,M e n gZ h o n g j u1,2,G u oC h u n h u i4,Z h a n gG e5(1.S c h o o l o fD e s e r tC o n t r o l,I n
8、n e rM o n g o l i aA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y,H o h h o t,I n n e rM o n g o l i a0 1 0 0 1 8,C h i n a;2.N a t i o n a lP o s i t i o n i n gO b s e r v a t i o na n dR e s e a r c hS t a t i o no fH a n g j i nD e s e r tE c o s y s t e mi nI n n e rM o n g o l i a,O r d o s,I n n
9、 e rM o n g o l i a0 1 7 4 0 0,C h i n a;3.I n n e rM o n g o l i aW a t e rC o n s e r v a n c yR e s e a r c hI n s t i t u t e,H o h h o t,I n n e rM o n g o l i a0 1 0 0 2 0,C h i n a;4.D o n g h eD i s t r i c tA g r i c u l t u r e,A n i m a lH u s b a n d r y,F o r e s t r ya n dG r a s sD e
10、v e l o p m e n tC e n t e r,B a o t o uC i t y,I n n e rM o n g o l i aA u t o n o m o u sR e g i o n,B a o t o u,I n n e rM o n g o l i a0 1 4 0 4 0,C h i n a;5.D e s e r tF o r e s t r yE x p e r i m e n t a lC e n t e r,C h i n e s eA c a d e m yo fF o r e s t r yS c i e n c e s,B a y a n n u r,
11、I n n e rM o n g o l i a0 1 5 2 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h ec h a r a c t e r i s t i c so fs a n d-d r i v i n gw i n da n ds a n d-t r a n s p o r t i n gp o t e n t i a la r et h ek e yi n d e x e s f o re v a l u a t i n gt h er e g i o n a lw i n de n e r g ye n v i r o
12、n m e n t.T h ec h a n g ec h a r a c t e r i s t i c so f t h ew i n dr e g i m ea n dt r a n s p o r tp o t e n t i a lo fs a n d-d r i v i n g w i n di nt h eN o r t h e a s tB a y a n W e n d u rD e s e r tw e r ea n a l y z e d,t h ed y n a m i cw i n dc h a r a c t e r i s t i c s a n d t h e
13、i n t e n s i t yo f t h ew i n de n e r g ya c t i v i t yn e a r t h eg r o u n dw e r e r e v e a l e d,a n dt h er e g i o n a lw i n de n e r g ye n v i r o n m e n tw a se v a l u a t e d,i no r d e r t op r o v i d eat h e o r e t i c a lb a s i s f o r t h es t u d yo fs a n dm o v e m e n t
14、 a n ds c i e n t i f i co p t i o n s f o r s a n dm o v e m e n tp r e v e n t i o na n dc o n t r o l.M e t h o d sW i n dd a t aw e r ea c q u i r e df r o mam e t e o r o l o g i c a l s t a t i o no n t h en o r t h e a s t e d g eo f t h eB a y a nW e n d u rD e s e r t f r o m2 0 1 7t o2 0 2
15、 1,a n dt h ec h a r a c t e r i s t i c so f t h e s a n d-d r i v i n gw i n da n ds e d i m e n t t r a n s p o r tp o t e n t i a l i nt h e r e g i o nw e r ea n a l y z e d.R e s u l t s T h ea n n u a l a v e r a g e f r e q u e n c yo fs a n d-d r i v i n gw i n dw a s4 3.7 0%,a n dt h ea v
16、e r a g es a n d-d r i v i n gw i n ds p e e dw a s7.5 7 m/s,b o t ho fw h i c hw e r et h eh i g h e s ti ns p r i n g.T h es a n d-d r i v i n gw i n d si nd i f f e r e n ts e a s o n sa n dt h ea n n u a l a v e r a g ew e r em a i n l yw e s t e r l y(W,WSW,SW)a n ds o u t h e r l y(S,S S E,S E
17、).T h ea n n u a l a v e r a g e s e d i m e n t t r a n s p o r t p o t e n t i a l(D P)w a s 6 8.3 6VU.T h e c o m p o s i t e s e d i m e n t t r a n s p o r t p o t e n t i a l(R D P)w a s2 9.3 9VU.T h ew i n dd i r e c t i o nv a r i a b i l i t yi n d e x(R D P/D P)w a s0.4 3.T h ec o m p o s
18、i t es e d i m e n tt r a n s p o r tp o t e n t i a l d i r e c t i o n(R D D)w a s 9 1.3 3 .T h eD Pa n dR D P i ns p r i n gw e r e s i g n i f i c a n t l yg r e a t e r t h a n i no t h e rs e a s o n s.T h e i n f l u e n c eo f t h ea v e r a g ew i n ds p e e do nt h es e d i m e n tt r a n
19、s p o r tp o t e n t i a l i nt h es t u d ya r e aw a sg r e a t e r t h a n t h e f r e q u e n c yo f t h ew i n d s p e e d.T h e i n t e n s i t yo f s a n dm o v e m e n tw a sm a i n l yd e t e r m i n e db yw i n ds p e e d.C o n c l u s i o nT h en o r t h e a s te d g eo f t h eB a y a n W
20、 e n d u rD e s e r tg e n e r a l l yb e l o n g st oal o w w i n de n e r g ye n v i r o n m e n t.T h es u r f a c es a n dm a t e r i a l i st r a n s p o r t e de a s t w a r dt h r o u g h o u tt h ey e a r.S p r i n gi st h em o s t i m p o r t a n tp e r i o do fw i n da n ds a n da c t i v
21、i t y.J u n ei st h ek e yp e r i o df o rt h ec o n s t r u c t i o no fa r t i f i c i a lp r o t e c t i v ef o r e s t sa n da e r i a l-s e e d i n ga f f o r e s t a t i o nf o rs a n dc o n t r o l.W er e c o mm e n dt h a tt h ed i r e c t i o no fp l a n t i n gp r o t e c t i v e f o r e s
22、 t s h e l t e r b e l t s a n d f o r a e r i a l s e e d i n go f f o r e s t s e e d sb ep e r p e n d i c u l a r t o t h ed i r e c t i o no fs a n dt r a n s p o r tp o t e n t i a l s oa s t ob l o c kt h ec o n t i n u o u se a s t w a r dm o v e m e n to f s a n d.K e y w o r d s:s a n d-d
23、r i v i n gw i n d;d r i f tp o t e n t i a l;w i n de n e r g ye n v i r o n m e n t;B a y a nW e n d u rD e s e r t 风是地表沙尘物质运移的动力基础1,同时也是风成地貌形成的关键外营力2。研究近地层起沙风特征能够掌握区域风沙地貌形成的动力条件3,也为防风固 沙 系 统 设 计 和 风 沙 运 动 研 究 提 供 理 论 基础4-5。输沙势是衡量区域风沙活动强度的关键指标6,相比输沙量,输沙势数据更容易获取,计算方法简便,而且可通过线性函数转换,利用输沙势来确定输沙量7-8。F
24、r y b e r g e rS.G.等9提出的“D P计算模型”是最常用的输沙势计算方法,该方法即使没有实测风况数据,仍可利用风速代表值估算输沙势。另外,该方法统一了风动力环境评判标准。例如巴西沿海地区1 0、科威特沙漠1 1、塔克拉玛干沙漠1 2以及柴达木盆地等2不同类型的沙区,均采用同一风动力评判标准,方便不同地区进行风能环境对比分析,对研究区域风沙运动强度具有重要意义。巴音温都尔沙漠位于内蒙古高原西部巴音戈壁高原地段,是内蒙古五大沙漠之一,也是华北地区主要的风沙灾害区,直接威胁整个河套平原的生态安全。根 据 已 有 研 究 表 明1 3,巴 音 温 都 尔 沙 漠 在1 9 9 02
25、0 1 8年期间沙漠面积已增加1 9 5.6 6k m2,是内蒙古西部扩张率最高的沙漠,风蚀面积占水土流失总面积的9 2%。在西北风的作用下,沙丘每年以51 0m的速度东侵南下,与乌兰布和沙漠已呈握手之势,个别地区出现了沙进人退的局面1 4。2 0 2 1年春季,中国北方受蒙古气旋和冷锋的影响出现了近1 0a最强的沙尘暴天气1 5,巴音温都尔沙漠是此次沙尘暴主要的风沙活动区,沙尘天气导致周边区域空气严重污染,农作物和农业设施受损,给临策铁路、京新高速公路等国家重要基础设施也造成了严重威胁。面对巴音温都尔沙漠严峻的风沙灾害,已有学者在植被覆盖变化、土壤理化性质和植被群落特征等方面做了大量工作,但
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