毛乌素沙地无定河上游河岸沙丘地貌格局及风水交互作用

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00132

摘要/Abstract

摘要：

风水交互作用是干旱半干旱地区常见的地貌现象和重要的地表过程。河岸沙丘是风水交互作用下形成的典型沙丘地貌景观。以毛乌素沙地的无定河流域为研究区，基于遥感影像解译等方法，探明河道与沙丘相互作用的地貌动态变化过程。结果表明：（1）1990—2020年，无定河上游的植被覆盖得到良好恢复，河道两侧流动沙丘逐渐固化，流动沙丘向半固定沙丘转化，半固定沙丘向固定沙丘转化。（2）河道影响了沙丘分布的连续性，使其破碎化，也阻挡了沙丘移动和部分粗粒径沙粒的传输，河流成为一道天然防沙屏障。（3）典型河段河岸沙丘地貌格局呈以河道为中心的带状分布，随着远离河道，依次分布着流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘。风向和河流流向的夹角通过影响风水交互作用的方式和强度，进而影响河岸沙丘的形成与分布。（4）半干旱区河岸沙丘地貌系统与河流水文系统通过水源补给关系保持动态平衡状态，但过度的人类活动可能会打破其阈值，引起沙化程度加大以及河流水文状况的恶化。

关键词: 风水交互作用, 河岸沙丘, 毛乌素沙地, 无定河

Abstract:

Aeolian-fluvial interaction is an important geomorphic process in arid and semi-arid areas. The interaction between wind and water power is causal and promoting and has significant spatio-temporal variation characteristics. Under its action， a unique landform landscape， riparian dune， is formed， which is different from the dune landform formed by a single wind accumulation. Taking Wudinghe River Basin in Mu Us Sandy Land as a research area， based on remote sensing image interpretation and other methods， the dynamic geomorphological changes of the interaction between river channels and dunes are studied. The results show that：（1） The vegetation coverage in the Wudinghe River Basin in the Mu Us Sandy Land has recovered well during 1990-2020， and the riparian dunes have gradually solidified， showing the transformation from mobile dunes to semi-fixed dunes and from semi-fixed dunes to fixed dunes. （2） The river channel affects the continuity of the distribution of sand dunes， which makes them fragmented， and also blocks the movement of sand dunes and the transmission of some coarse particle size sand. （3） The geomorphologic pattern of riparian dunes in typical reaches is distributed in a band centered on the river channel， and moving dunes， semi-fixed dunes and fixed dunes are successively distributed along the distance from the river channel. The angle between wind direction and river direction affects the form and distribution of riparian dunes by influencing the mode and intensity of aeolian-fluvial interaction. （4） Riparian dune geomorphic system and river hydrological system maintain a dynamic equilibrium state through the water supply relationship， but excessive human activities may break their thresholds， resulting in increased desertification degree and deterioration of river hydrological conditions.

Key words: aeolian-fluvial interaction, riparian dunes, Mu Us Sandy Land, Wuding River

中图分类号:

P931.3

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图/表 14

图1 研究区位置（A）与典型河段（B）示意图注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号GS（2019）3333号）制作，底图边界无修改

Fig.1 Location of study area （A） and typical reach （B）

图2 榆林站起沙风向（A）和年输沙玫瑰图（B）［14］

Fig.2 The sand-driving wind （A） and drift potential roses （B） at Yulin Station［14］

表1 遥感影像数据信息

Table 1 Remote sensing image data collection

编号	传感器类型	搭载卫星	空间分辨率	获取日期
1	Thematic Mapper	Landsat4-5	30 m	1990年7月
2	Thematic Mapper	Landsat4-5	30 m	2000年7月
3	Thematic Mapper	Landsat4-5	30 m	2010年7月
4	Operational Land image	Landsat8	30 m	2020年7月

图3 研究区不同类型地貌的野外考察照片

Fig.3 Field investigation photos of different types of landforms in the study area

图4 1990—2020年无定河上游河段地貌格局变化

Fig.4 Geomorphic pattern and change of the upper reaches of Wuding River from 1990 to 2020

表2 1990—2000年无定河上游河段景观转移变化 (km2)

Table 2 Landscape shift and change in the upper reaches of Wuding River from 1990 to 2000

2000年	1990年						2000年
2000年	河道	流动沙丘	半固定沙丘	固定沙丘	绿色植被区	黄土丘陵区	2000年
1990年	21.75	69.89	114.49	46.42	25.36	71.28	349.19
河道	13.77	0.31	0.18	0.51	5.37	1.64	21.78
流动沙丘	0.12	39.59	18.97	1.14	0.03	1.21	61.06
半固定沙丘	0.07	7.70	46.43	2.64	0.01	0.93	57.78
固定沙丘	0.51	12.18	30.93	19.95	0.12	7.57	71.26
绿色植被区	5.20	1.13	1.46	2.87	19.16	5.12	34.94
黄土丘陵区	2.08	8.98	16.52	19.31	0.67	54.81	102.37

表3 2000—2010年无定河上游河段景观转移变化 (km2)

Table 3 Landscape shift and change in the upper reaches of Wuding River from 2000 to 2010

2010年	2000年						2010年
2010年	河道	流动沙丘	半固定沙丘	固定沙丘	绿色植被区	黄土丘陵区	2010年
2000年	21.79	61.07	57.78	71.27	34.93	102.39	349.23
河道	9.85	0.03	0.02	0.08	2.41	0.54	12.93
流动沙丘	0.01	21.72	4.37	0.78	0.02	0.37	27.27
半固定沙丘	0.01	9.45	26.79	4.27	0.05	0.77	41.34
固定沙丘	0.40	12.09	19.16	43.45	1.13	10.68	86.91
绿色植被区	9.42	1.05	0.39	3.13	26.57	6.34	46.9
黄土丘陵区	0.63	13.80	5.88	17.85	3.11	73.95	115.22
人为景观	1.47	2.93	1.17	1.71	1.64	9.74	18.66

表4 2010—2020年无定河上游河段景观转移变化 (km2)

Table 4 Landscape shift and change in the upper reaches of Wuding River from 2010 to 2020

2020年	2010年							2020年
2020年	河道	流动沙丘	半固定沙丘	固定沙丘	绿色植被区	黄土丘陵区	人为景观	2020年
2010年	12.93	27.25	41.33	86.90	46.91	115.23	18.67	349.20
河道	6.88	0.11	0.07	0.17	7.25	0.55	0.51	15.54
流动沙丘	0.00	7.61	1.65	2.05	0.08	1.06	0.26	12.71
半固定沙丘	0.00	4.29	16.70	11.38	0.10	1.94	0.14	34.55
固定沙丘	0.10	5.31	12.65	51.02	3.49	29.22	0.85	102.64
绿色植被区	4.72	5.41	5.10	6.65	27.55	4.03	2.32	55.78
黄土丘陵区	0.49	3.14	3.88	13.18	6.05	72.57	8.39	107.70
人为景观	0.74	1.38	1.28	2.45	2.39	5.86	6.20	20.30

图5 无定河上游河段1990—2020年景观面积变化

Fig.5 Changes of landscape area in the upper reaches of Wuding River from 1990 to 2020

图6 1990—2020年无定河典型河段a区地貌格局变化

Fig.6 The vector map of geomorphological types of region a from 1990 to 2020

表5 不同河段河道长度统计

Table 5 Statistics of river length in different river sections

类别		河段
类别		a区	b区	b区
直线长度/km		4.26	5.69	4.36
1990年	实际长度/km	5.79	6.03	5.54
1990年	弯曲系数	1.36	1.06	1.27
2000年	实际长度/km	5.75	5.92	5.14
2000年	弯曲系数	1.35	1.04	1.18
2010年	实际长度/km	5.79	5.97	5.54
2010年	弯曲系数	1.36	1.05	1.27
2020年	实际长度/km	5.62	5.98	5.89
2020年	弯曲系数	1.32	1.05	1.35

图7 1990—2020年无定河典型河段b区地貌格局变化

Fig.7 The vector map of geomorphological types of region b from 1990 to 2020

图8 1990—2020年无定河典型河段c区地貌格局变化

Fig.8 The vector map of geomorphological types of region c from 1990 to 2020

图9 1990—2020年榆林站年平均气温（A）和年降水量（B）变化趋势

Fig.9 Trends of annual mean temperature （A） and precipitation （B） from 1990 to 2020 at Yulin Station

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