青藏高原沙害特征及与新疆沙害差异研究

张亚宾刘文晓吕晓星

（1甘肃建筑职业技术学院，甘肃 兰州 730050；2包头铁道职业技术学院，内蒙古 包头 014060；3郑州铁路局新乡桥工段，河南 新乡 453000）

青藏高原沙害特征及与新疆沙害差异研究

张亚宾1刘文晓2吕晓星3

（1甘肃建筑职业技术学院，甘肃 兰州 730050；2包头铁道职业技术学院，内蒙古 包头 014060；3郑州铁路局新乡桥工段，河南 新乡 453000）

通过研究青藏高原风沙灾害，同时结合新疆地区风沙灾害，对两地沙害问题的差异进行研究，结果表明：青藏高原风季主要集中冬春两季、大风频发区域主要集中在高原中部。青藏高原与新疆地区风沙灾害的差异主要体现在气候差异、沙粒粒径差异、起沙风速差异和携沙量垂直分布差异；新疆地区风沙流大颗粒的含量、起沙风速、大风携沙高度均大于青藏高原。

青藏高原；新疆；风沙灾害；差异

1 引 言

青藏高原是全球海拔最高的地理单元，生态环境及其脆弱。近数十年来，由于气候变暖导致冰川退缩，多年冻土退化，湖塘面积缩小，沼泽湿地退化，地表风蚀加重，加之人类不合理的活动破坏环境，致使青藏高原沙漠化现象加剧。

新疆为“三山夹两盆”的地貌形态，塔里木盆地位于天山与昆仑山两大山脉之间，盆地中的塔克拉玛干沙漠是我国最大的流动性沙漠。准噶尔盆地位于天山与阿尔泰两大山脉之间，盆地中的古尔班通古特沙漠是我国第二大沙漠，此外还存在大量沙漠、戈壁、盐渍土、高山寒漠等不可利用土地，风沙灾害较为严重。

上世纪50年代起，国家组织了数次规模较大的科学考察[1]，考察中了解了青藏高原的风沙地貌及沙害问题。李炳元[2]研究了青藏高原可可西里沙漠化。靳鹤龄等[3]研究了三江流域的沙漠化问题，并提出了相应的治理理念。韩致文等[4]研究了塔克拉玛干沙漠的风沙运动，认为风沙流输沙量随高度增加呈指数形式递减。赵峰等[5]对准噶尔盆地不同地表层结构的变化及其分布进行了探讨。本文主要研究青藏高原风沙灾害，同时结合新疆地区风沙灾害，对两地沙害问题的差异进行探讨，为两地沙害治理提供支持。

2 青藏高原风沙灾害

2.1 地质地貌特征

青藏高原是由亚欧板块与印度洋板块挤压而成，地质构造复杂。大型构造带有6个，此外还有数量众多的活动断层。这些复杂的地质构造导致青藏高原岩层破碎，加速风化作用，给风沙灾害提供基础。

2.2 风沙灾害特征

2.2.1 气候条件

青藏高原平均海拔达4500m，其气候、土壤、植被等与同纬度低海拔地区完全不同。青藏高原属于高寒气候类型，其基本特征是：空气稀薄，太阳辐射强烈，空气非常干燥，仅为同纬度平原的三分之一，气温低且昼夜温差大，年温差较小但日温差较大，气温气压随海拔升高而降低。

2.2.2 风沙灾害时间分布特征

青藏高原风季较为集中，基本是从11月至翌年5月。由于压差影响，冬末春初风力最强，瞬时极值风速可超过30m/s。每年10月份开始风速逐渐增加，翌年2月开始又逐渐降低；一天当中早晨风速最小，午后起风并逐渐增大，到晚上逐渐停止。这种大风干燥的气候为风沙灾害提供有利条件，故冬春两季沙害较为严重。

2.2.3 风沙灾害空间分布特征

青藏高原大风频发区域主要集中在高原中部，以沱沱河为中心的中部地区年平均大风日数大于100天，高原年平均大风日数一般都在60天以上，冬春两季的大风日数占全年日数的75%以上。

2.3 青藏高原风沙灾害形成机理

2.3.1 自然因素

青藏高原冻融循环频繁，岩块风化破碎强烈，为沙害提供物质基础；青藏高原冬春两季气候干燥、风力强盛，为沙害提供气候条件；冻土退化导致地层含水率降低，加速植被及草场退化；青藏高原生态脆弱，植被覆盖率低，大量地表裸露，加剧风蚀作用[6]。

2.3.2 人为因素

青藏高原过度放牧、滥采黄金、滥挖滥伐等活动对原本脆弱的生态环境破坏严重，再加之大量工程建设对环境的扰动，加剧了高原沙漠化。在青藏高原的大部分地区，人为因素已成为沙漠化的主要原因。

3 新疆地区沙害情况

新疆地区风蚀地貌较为发育，风蚀产生的颗粒物被强风带走，遇到阻挡物或风力减弱后沉积形成积沙。随风携带的颗粒物途径低矮山丘时，会沉积于山丘前后，厚度能达几米甚至几十米，形成堆状积沙；在地势低洼处或缓坡背风侧，则形成片状积沙。这些积沙则会成为风沙灾害的沙源地。

4 青藏高原与新疆地区风沙灾害的差异

4.1 气候差异

新疆位于欧亚大陆内部，气候类型属于温带大陆性干旱与半干旱气候，加之远离海洋，四周又有高山环绕，其基本气候特征是：冬季寒冷夏季炎热，昼夜温差较大，干燥少雨，风多且强。东西走向的天山阻挡来自北方的冷空气，使南疆较温暖，干旱少雨，多沙尘天气；北疆寒冷，多大风。

青藏高原海拔高，气候寒冷，降水量小，空气稀薄干燥，冬季盛行西风，太阳辐射强烈。恶劣的自然条件对青藏高原的风沙灾害起到促进作用。

4.2 沙粒粒径差异

通过对新疆百里风区和青藏高原北麓河地区大风所携沙粒粒径分析后发现，在新疆百里风区，粒度主要出现在＜0.075mm和0.075～0.25mm粒组；在北麓河地区，虽然粒度主要出现在＜0.075mm和0.075～0.25mm粒组，但随着携沙高度的增加，粒度＜0.075mm的比例增加，即新疆地区风沙流所携大颗粒含量要明显高于青藏高原，故其产生的冲击荷载和破坏力更大。

4.3 起沙风速差异

起沙风速是沙粒从静止状态进入运动状态的临界风速值，是研究风沙运动及沙害防治的关键参数。不同地区的沙粒具有不同的起沙风速，沙粒越大，起沙风速越大。一般流动沙丘的起沙风速约为5m/s，半固定沙地的起沙风速约为7～10m/s，砂砾戈壁的起沙风速约11～20m/s，同时输沙量与风速成正比。

在低气压作用下，青藏高原起动沙粒所需的能量相对较低，即起沙风速相对较小，以北麓河地区为例，该地区的起沙风速约为7m/s，接近于普通沙漠地区的起沙风速。新疆戈壁地区地表粗糙度远高于普通沙漠地区，所以戈壁地区的起沙风速要远大于青藏高原，现场测得的新疆百里风区的起沙风速约为20m/s。

4.4 携沙量垂直分布差异

风沙流是风力搬运沙物质的基本形式，通过分析风沙流，能够判断风沙灾害的发展特征。携沙量和携带高度是风沙流的重要参数，由于青藏高原和新疆的地表粗糙度、空气密度和沙粒粒径等存在差异，致使两个地区大风携沙高度存在显著差异，以北麓河地区为例，大风携沙高度在0.5m以下的携沙量占到总携沙量的90%以上；而在新疆百里风区，大风携沙高度在2m以下的携沙量达到总携沙量的90%以上，即新疆地区的携沙高度要明显高于青藏高原，所以两地的风沙防护高度也应不同，青藏高原北麓河地区沙障设置高度以1m为宜，新疆百里风区沙障设置高度则以2.5m为宜。

5 结 语

1）青藏高原风季主要集中冬春季节、大风频发区域主要集中在高原中部。

2）新疆地区风沙流大颗粒含量要明显高于青藏高原，故其产生的冲击荷载和破坏力更大。

3）在低气压作用下，青藏高原起沙风速相对较小，新疆戈壁地区起沙风速要远大于青藏高原起沙风速。

4）沙障高度设置要考虑携沙量垂直分布情况，新疆地区的大风携沙高度要明显高于青藏高原地区，故在新疆地区设置的沙障要高于青藏高原地区。

[1]孙鸿烈，李文华，等．青藏高原科学考察[J]．自然资源，1986（3）：22-30．

[2]李炳元．青海可可西里地区自然环境[M]．北京：科学出版社，1996．

[3]靳鹤龄，李新荣，龚家栋．藏东“三江”流域土地沙漠化成因及防治对策[J]．中国沙漠，2003,23（1）：28-32．

[4]韩致文，董治宝，王涛，陈广庭，颜长珍，姚正毅．塔克拉玛干沙漠风沙运动若干特征观测研究[J]．中国科学，2003,33（3）：255-263．

[5]赵峰，陈志刚，郑鸿明等．准噶尔盆地地表层结构基本类型及特征[J]．新疆地质，2004，22(2) ：191-195．

[6]黄以职,郭东信,赵秀峰．青藏高原冻土区沙漠化及其对环境的影响[J]．冰川冻土,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