柳格高速公路沿线风沙环境特征

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00021

摘要/Abstract

摘要：

柳格高速公路修筑在河西走廊和柴达木盆地内陆极端干旱区，沿线以高寒风沙为主要环境特征，公路沙害严重但目前对柳格高速公路风沙过程和防治研究较少。为此，本文通过野外观测和粒度分析，对柳格高速公路沿线风沙环境进行研究。结果表明：公路沿线以西北风（NNW、WNW、W）为主，夏季（5—7月）起沙风频率、输沙势和最大可能输沙量均较高；冬季（11月至翌年1月）起沙风频率、输沙势、最大可能输沙量均较低，公路沿线输沙方向以SE、SSE、ESE、E方向为主。公路沿线自北向南，地表沉积物颗粒组成大致从细砂过渡到粗砂，沉积物平均粒径逐渐变粗，颗粒分布较均匀，粗颗粒物质较少。

关键词: 高寒风沙环境, 柳格高速公路, 风动力环境, 输沙势, 粒度分析

Abstract:

The Liuyuan-Golmud Expressway is built in the Hexi Corridor and the inland extreme arid area of Qaidam Basin. Along the route， alpine wind-sand is the main environmental feature. Currently， there is limited research on the sand processes and prevention along the Liuyuan-Golmud Expressway. Therefore， through field observations and particle size analysis， this study investigated the wind-sand environment along the highway and found that the prevailing winds are from the northwest （NNW、WNW、W）， with frequency of sand-driving wind， sand transport potential， and maximal possible sand transport higher occurring in the summer months （May to July）. In contrast， these factors are lower in the winter months （November to January of the following year）. The sand transport direction along the highway primarily trends towards SE、SSE、ESE and E. From north to south along the highway， the surface sediment particles transition from fine sand to coarse sand， with the average particle size gradually becoming coarser. The particle distribution is relatively uniform， with fewer coarse particles.

Key words: alpine wind-sand environment, Liuyuan-Golmud Expressway, wind dynamic environment, sand transport potential, particle size analysis

中图分类号:

S288

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图/表 16

图1 柳格高速公路风沙危害

Fig.1 Wind-sand hazards of Liuge Expressway （Sand on the road near Dachaidan （left）； Sand on the road near Fushaliang （middle）； Sand on the road near Golmud （right））

图2 柳格高速公路沿线观测点及风沙路段示意图［17］

Fig.2 Schematic diagram of observation points and wind-sand sections along the Liuge Expressway［17］

表1 观测点坐标及海拔

Table 1 Coordinates and elevation of field observation points

观测点	地理坐标	海拔/m
沙山沟	39°47′34″N，94°20′40″E	1 446
苏干湖	38°54′36″N，94°21′45″E	2 814
大柴旦	37°41′16″N，95°20′16″E	3 126
伏沙梁	37°09′20″N，95°09′11″E	2 699
格尔木东	36°21′06″N，95°03′55″E	2 793

图3 研究区各观测点平均风速和起沙风频率的月变化

Fig.3 Monthly variation of mean wind speed and sand-driving wind frequency at each observation point in the study area

图4 研究区各观测点的年风玫瑰图

Fig.4 Map of the annual wind rose at each observation point in the study area

图5 研究区各观测点的年起沙风玫瑰图［17］

Fig.5 Map of the annual sand-driving wind rose from each observation point in the study area［17］

图6 研究区各观测点输沙势的月变化

Fig.6 Monthly variation of sand transport potential at each observation point in the study area

表2 研究区各观测点合成输沙方向的月变化

Table 2 Monthly variation of synthetic sand transport direction at each observation point in the study area

观测点	参数	观测日期（年-月）
观测点	参数	2023-10	2023-11	2023-12	2024-01	2024-02	2024-03	2024-04	2024-05	2024-06	2024-07	2024-08	2024-09
沙山沟	RDD/(°)	173.16	162.93	30.54	68.15	98.10	137.16	143.15	147.94	160.81	153.43	150.72	154.97
沙山沟	方向	S	SSE	NNE	ENE	E	SE	SE	SSE	SSE	SSE	SSE	SSE
	RA/(°)	179.96	165.76	29.42	68.37	92.56	132.60	142.29	147.22	154.44	150.54	148.52	151.19
	方向	S	SSE	NNE	ENE	E	SE	SE	SSE	SSE	SSE	SSE	SSE
苏干湖	RDD/(°)	159.36	128.06	114.34	76.09	131.83	173.78	164.39	168.60	162.89	162.42	164.87	162.09
	方向	SSE	SE	ESE	ENE	SE	S	SSE	SSE	SSE	SSE	SSE	SSE
	RA/(°)	158.45	125.94	90.76	83.70	130.09	173.30	158.82	162.37	147.00	162.53	165.37	162.95
	方向	SSE	SE	E	E	SE	S	SSE	SSE	SSE	SSE	SSE	SSE
大柴旦	RDD/(°)	115.83	119.06	123.67	129.10	124.02	121.78	122.99	154.23	133.30	124.64	111.53	119.68
	方向	ESE	ESE	ESE	SE	SE	ESE	ESE	SSE	SE	SE	ESE	ESE
	RA/(°)	89.03	118.83	124.43	113.85	115.66	122.14	123.39	91.72	100.37	102.03	98.82	103.15
	方向	E	ESE	SE	ESE	ESE	ESE	ESE	E	E	ESE	E	ESE
伏沙梁	RDD/(°)	116.24	138.45	138.08	117.08	126.56	121.06	116.31	119.66	135.17	113.56	124.22	108.35
	方向	ESE	SE	SE	ESE	SE	ESE	ESE	ESE	SE	ESE	SE	ESE
	RA/(°)	116.53	139.63	137.23	109.89	126.46	120.67	115.40	120.63	134.81	115.51	127.98	108.94
	方向	ESE	SE	SE	ESE	SE	ESE	ESE	ESE	SE	ESE	SE	ESE
格尔木东	RDD/(°)	113.69	97.69	88.67	77.58	94.41	94.31	96.91	82.16	89.79	90.58	88.21	83.22
	方向	ESE	E	E	ENE	E	E	E	E	E	E	E	E
	RA/(°)	84.35	98.46	90.39	76.41	94.92	94.75	96.69	80.88	89.54	90.03	87.88	82.53
	方向	E	E	E	ENE	E	E	E	E	E	E	E	E

图7 研究区各观测点的年输沙势玫瑰图［17］

Fig.7 Map of annual sand transport rose at each observation point in the study area［17］

图8 研究区各观测点最大可能输沙量的月变化

Fig.8 Monthly variation in the maximum possible sand transport at each observation point in the study area

图9 研究区各观测点的年最大可能输沙量玫瑰图［17］

Fig.9 Map of the annual maximum possible sand transport rose at each observation point in the study area［17］

图10 研究区观测点各风力等级的最大可能输沙量

Fig.10 Maximum possible sand transport at each wind level at the observation point in the study area

表3 研究区各观测点沉积物颗粒级配 (%)

Table 3 Sediment particle gradation at each observation point in the study area

采样地点	极粗砂-1~0 Φ	粗砂0~1 Φ	中砂1~2 Φ	细砂2~3 Φ	极细砂3~4 Φ	粉沙4~8 Φ
沙山沟	0	0.10	14.80	65.10	19.60	0.40
苏干湖	0	0	4.10	69.80	23.60	2.50
大柴旦	0	1.00	47.80	23.50	23.20	4.50
伏沙梁	0.90	11.90	21.70	52.60	11.20	1.70
格尔木东	1.20	59.60	31.10	4.90	2.80	0.40
平均	0.42	14.52	23.90	43.18	16.08	1.90

图11 研究区各观测点沉积物粒径分布频率（单位：%）

Fig.11 Frequency of sediment particle size distribution at each observation point in the study area （unit：%）

图12 研究区各观测点沉积物粒度组成（单位：%）

Fig.12 Grain size composition of sediment at each observation point in the study area （unit：%）

图13 研究区各观测点沉积物粒度参数对比

Fig.13 Comparison of particle size parameters of sediment at the observed points in the study area

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