吉兰泰盐湖防护体系阻沙效应及输沙粒度特征

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2021.00202

摘要/Abstract

摘要：

风沙危害是制约荒漠盐碱湖区资源开采的重要因素，研究盐湖防护体系风沙运移规律及其颗粒运动方式对实现盐湖资源可持续开采具有重要意义。以吉兰泰盐湖防护体系为研究对象，通过野外定位监测结合室内分析的方法，逐月对防护体系不同部位输沙通量进行观测，探究吉兰泰盐湖防护体系沙粒运动方式及各月输沙通量变化规律，以期为吉兰泰盐湖防护体系效果评估提供数据支撑。结果表明：（1）从流动沙垄至盐湖湖心风速表现为先减小后增加的趋势，除白刺灌丛外，其余样地风速基本不受风向影响。（2）除防护林带外，季节变化对防护体系50 cm高度以上输沙通量影响较大。（3）防护体系各样地0—40 cm高度的输沙通量占总输沙通量的53.43%—96.63%，区域内沙粒运动方式以跃移为主。（4）从流动沙垄至盐湖湖心，沙物质粒径分布曲线整体呈双峰型，且沙物质颗粒粒径表现为先增大，至盐碱滩地时达到最大，后略减小的趋势。吉兰泰盐湖防护体系50 cm高度以上输沙通量受季节影响较大，但整体仍可拦截95.79%—99.93%的沙粒，从而有效避免盐湖湖面积沙。

关键词: 输沙通量, 阻沙效应, 防护体系, 吉兰泰盐湖

Abstract:

Wind-blown sand hazard is one of the important factors restricting the exploitation of resources in desert saline-alkali lake region. It is of great significance to study how to prevent and control the wind-blown sand hazard by protective effect in this region to realize the sustainable exploitation of salt lake resources. Therefore， this study takes the protection system of Jilantai Salt Lake as the research object. Through the method of field positioning monitoring and indoor analysis， the monthly sediment flux at different parts of the protection system is observed to explore the sand movement mode of the protection system of Jilantai Salt Lake and the variation law of monthly sediment flux， so as to provide data support for the effect evaluation of the protection system of Jilantai Salt Lake. The results showed that：（1） The wind speed from the mobile sand ridge to the center of the salt lake showed a trend of first decreasing and then increasing. In addition to the white thorn shrub， the wind speed of the plots was basically not affected by the wind direction. （2） Seasonal variation has a great influence on the sediment flux above 50cm height of the protection system except the shelterbelt. （3） During the observation period， the sediment transport flux in the 0-40 cm height range of the protection system accounted for 53.43%-96.63% of the total sediment transport flux， and the sand movement in the region was mainly dominated by jump. （4） From the flowing sand ridge to the center of salt lake， the distribution curve of sand particle size showed a bimodal type， and the sand particle size increased first， and reached the maximum at the saline-alkali beach， and then decreased slightly. In addition to the shelter belt， the sediment transport flux above 50 cm height of Jilantai Salt Lake protection system is greatly affected by the season， but the overall can still intercept 95.79%-99.93% of the sand， so as to effectively avoid the salt lake area.

Key words: sand transport flux, sand blocking effect, protection system, Jilantai Salt Lake

中图分类号:

P931.3

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图/表 9

图1 吉兰泰地区多年平均输沙势（DP）及合成输沙势（RDP）月分布

Fig.1 Monthly distribution of mean annual sediment transport potential in Jilantai area

图2 防护体系构成

Fig.2 Composition of protection system

表1 观测样地位置及地形、植被特征

Table 1 The location， topography and vegetation characteristics of the observation plot

样地	经纬度	地貌状况	植被特征
流动沙垄	39°49′08″N，105°44′06″E	流沙，沙丘高度5—10 m，长200—500 m。沙面结构松散	沙垄上部无植被，丘间偶见沙米、白刺，盖度<10%
白刺灌丛	39°48′32″N，105°44′02″E	白刺沙包高度0.5—5 m，沙表面质软，半固定	白刺为主，灌丛之间有少量芦苇、沙米、苦豆子，盖度15%
防护林带	39°48′07″N，105°43′48″E	地面起伏较小，沙面有结皮	沙枣、花棒、梭梭，盖度80%
盐碱滩地	39°47′13″N，105°43′51″E	地势平坦，表面盐结皮发育	盐爪爪、碱蓬、芦苇，盖度30%
盐湖湖心	39°46′26″N，105°43′40″E	地势平坦，覆沙表面为盐结皮	无植被

图3 长期风速观测样点（A）和长期集沙仪布设（B）

Fig.3 Long-term wind speed observation sample points （A）and long-term sand collection instrument deployment （B）

图4 防护体系不同部位不同风向下风速廓线变化

Fig.4 Changes of wind speed profile in different parts of the protective system under different wind

图5 防护体系不同样地粗糙度及摩阻风速

Fig.5 Different roughness and friction speed of the protection system

图6 防护体系不同部位输沙通量廓线

Fig.6 Sediment flux in different parts of the protection system in a year

图7 防护体系不同部位各月输沙通量

Fig.7 The total amount of sediment transported in different parts of the protection system in each month during a year

图8 防护体系沙物质粒度特征

Fig.8 The particle size characteristics of the sand transported by the protection system

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