输沙量是风沙地貌、沙漠化和防沙治沙研究的主要内容^［1-8］。目前对低海拔地区沙漠、戈壁和沙漠化地区的输沙量进行了大量研究^［1-3］。受沙源、地形和下垫面特征的影响，不同地表类型的风沙流结构存在一定的差异^［1-3］。如流沙地表风沙流结构可以用指数函数来表达，而戈壁地表可以用高斯函数来表达^［1-3］。雅鲁藏布江是青藏高原主要的风沙灾害分布区^［9-12］。但受高海拔、低气压的影响，对该地区的风沙活动研究程度较低，特别是野外输沙量的实测研究鲜有报道。为此，选择雅鲁藏布江流域中游风沙灾害最为严重的山南市贡嘎县至山南市乃东区泽当镇段为研究区，选择河岸沙地、河漫滩沙地和山麓沙地3个地表类型，建立不同下垫面的6个野外观测点，进行不同地表输沙量的实地观测，为阐明高原地区不同下垫面类型的风沙活动强度提供理论支撑。同时，该研究成果对于优化研究区现有防沙治沙措施具有重要的参考价值。

雅鲁藏布江（简称雅江）中游是雅鲁藏布江流域最典型的宽谷段（图1），是雅江风沙灾害最为严重的地区。风动力特点和广泛分布的江心洲和河漫滩是沙尘天气频发的主要原因。1981—2014年平均风速明显降低，2014年之后，平均风速增加，月平均风速2—4月最大。受河流-山地复合系统的影响，风向复杂且具有明显的空间差异性，贡嘎以西风和东风为主，泽当包括西风、南风和东北风。日极大风速超过起沙风速的天数所占比例较大（>83%），且自西向东逐渐增加（泽当达96%）。年输沙势扎囊最大（99 UV），其次为桑耶寺（56 UV），曲水最小（8 UV）^［9］。2014年之前，沙尘天气呈减少趋势，但2014年之后，沙尘天气有增加的趋势^［9］。

沙源是影响风沙活动的另外一个主要因子。研究区沙源包括3个部分：①阶地上大量分布的第四纪松散沉积物；②冬春枯水季节裸露的江心洲和河漫滩；③沿江分布的农田、撂荒地、沙地等。河床沙以极细沙为主（58%），是风沙灾害的主要物源^［11］，并以“就地起沙”的方式在河道北岸、江心洲、河漫滩和山麓地带形成沙地。

沙粒在近地层通过蠕移、跃移和悬移的方式进行不同距离的搬运。同时，下垫面也影响沙粒的运动过程。雅鲁藏布江中游主要的地表类型为河岸沙地、河漫滩沙地和山麓沙地。为此，本研究选择这3种地表类型、6个点（森布日、昌果、阿扎、桑耶寺、多颇章和桑日，图1A，表1）进行输沙量实地观测。森布日、桑日为河漫滩沙地，分布零星沙丘；昌果、阿扎为河岸沙地；桑耶寺和多颇章为山麓沙地（表1）。每个点均安装旋转多路方口集沙仪。旋转多路方口集沙仪单个进沙口20 mm×20 mm，共50个进沙口，进沙口总高度1 m，仪器总高度为1.5 m，集沙效率为86%，配有风向标，可以随风旋转（图1B），主要用来收集跃移沙粒。集沙仪固定在6个观测点，最下层进沙口与地表平齐。

尽管前人认为风沙流的观测频率应该小于30 min^［4］，但考虑到研究区9—12月风沙活动相对较弱，本研究的观测以月为单位，即每月收集1次，并用0.01 g电子天平进行称重。

根据国家气象局标准建立6个自动气象站（航天新气象科技有限公司；风向±3°，风速精度±0.4 m·s^-1，启动风速<0.5 m·s^-1）进行风速风向观测。气象站距离集沙仪50 m左右。风速风向传感器安装在10 m高度。风速风向数据为小时数据。

目前对风沙流结构的研究结果还存在争议，但总体认为风沙流结构可以表达为幂函数^［13］、对数函数^［14］、指数函数^{［3-4，15-16］}和复合函数^［17］。本文对常用的5种风沙流结构模型（公式1—5）采用赤池信息量准则（Akaike information criterion，AIC）方法、相关系数（R²）和均方根误差（RMSE）进行对比分析（图2），选取最优的拟合模型。公式（2）的AIC值、R²和RMSE均优于其他公式，因此，采用公式（2）来分析研究区的风沙流结构。这与张正偲等^［4］对腾格里沙漠451组风沙流观测结果相同。风沙流通量拟合在matlab软件下进行。

式中：n为集沙仪盛沙盒的个数；qi为实际测量结果；q̂i为根据拟合模型估算的结果；p为拟合模型中参数的个数。AIC的值越小，拟合模型越好。

式中：Q_s为输沙量（g）；z为高度（m）；i为进沙口数量。

研究区的风沙流结构具有明显的时空差异性（图3），且可以用指数函数表示（表2，R²>0.98，RMSE为0.01—13.24）。尽管研究区属于高海拔、低气压的环境，但风沙流结构又与平原地区相似，呈指数函数变化^{［4，11，13-14］}。风沙流结构的时空差异性可以用系数n和o来区分。系数n和o森布日最小，平均值分别为0.84和1.95；昌果最大，平均值分别为3.41和220.37。拟合系数p森布日和桑耶寺最小（均为0.04），昌果和桑日最大（均为0.09）。系数n和o均随输沙量增加而增大。系数n和o在不同观测点不同，说明下垫面类型不同，拟合系数不同。对于系数p，一般认为其反映了沙粒浓度沿高度的衰减速率，即递减率，p值越大衰减速率越慢，而p值越小衰减速率越快^［4］。p也可以近似地认为是平均跃移高度值^［4］，研究区沙粒的平均跃移高度为0.04—0.09 m，森布日和桑耶寺最小（0.04 m），昌果最大（0.09 m）。

不同高度输沙量的比例与平原地区明显不同（图4）：0—10 cm高度内的输沙量占总输沙量17.5%（森布日）—73.5%（阿扎），而>40 cm高度的输沙量占总输沙量的9.7%（阿扎）—54.3%（森布日）。同时，本文的研究结果与李森等^［11］的也不同，他们认为雅江下游米林地区0.1 m以下的比例为85.5%，0.2 m以下为92.8%，0.3 m以下为95%。

根据公式（1），拟合系数n与o的和（z=0时的输沙量）可以表示蠕移输沙量^［18］。河岸沙地的蠕移输沙量最大（昌果，56.58—341.97），河漫滩沙地最小（森布日，2.41—3.24）。造成这种差异的原因在于流动沙地沙源充足，而河漫滩（特别是森布日地表有植被覆盖，桑日有物理结皮）沙源有限，限制了风沙流的形成。输沙量总体表现为昌果>阿扎>桑耶寺>多颇章>桑日>森布日（表3）。

输沙量的空间差异性体现了风动力、沙源和下垫点对输沙量的综合影响。观测期间各观测点月平均风速差值变化较小，介于0.31 m·s^-1（昌果）到1.19 m·s^-1（多颇章），但大于6 m·s^-1风速平均值在各观测表现出较大的差异（表3）。由此可见，平均风速在表征区域输沙量时存在缺陷。昌果、阿扎、桑耶寺和多颇章输沙量随大于6 m·s^-1风速平均值增大有增大的趋势，但增大的速率明显不同，具体表现为昌果、阿扎大于桑耶寺、多颇章大于森布日；森布日和桑日输沙量随大于6 m·s^-1风速平均值和大于6 m·s^-1累计风速增大而减小（图5）。在近似相同的大于6 m·s^-1风速平均值时，河岸沙地（昌果、阿扎）输沙量远远大于河漫滩沙地（森布日、桑日）和山麓沙地（桑耶寺、多颇章）。由此可见，输沙量与大于6 m·s^-1风速平均值关系的差异反映了植被盖度、沙源等对输沙量的影响。

沙源对输沙量的影响包括两个方面：①可风蚀物总量；②风程长度。可利用沙源总量越多，相同动力条件下沉积物的释放量越大。而风程长度越长，风沙流更趋于饱和。昌果月输沙量最大（142—1 571 g），森布日最小（34—67 g），昌果输沙量是森布日的12—41倍。阿扎和多颇章观测期间的月输沙量为209—1 133 g和68—263 g。森布日和多颇章观测点位于河漫滩上，可风蚀物总量和风程长度几乎没有变化，所以输沙量变化不大。

昌果和阿扎下垫面为流动沙地，所以输沙量最大，如昌果9月0.2 m高度可达294.6 g，其次为阿扎（126.6 g）；而森布日地表生长近0.5 m高的芦苇，所以森布日最小（2.7 g）。观测期间昌果的输沙量是森布日的12.3—34.8倍。12月风沙较强，但多路方口集沙仪旋转系统不灵敏，所以收集的输沙量较小。虽然12月多路方口集沙仪显示的输沙量可能会比实际小一些，但由于进沙口在同一方向，所以并不影响输沙量随高度的变化规律。

观测期间各点平均风速变化不大（表3）。输沙量与大于6 m·s^-1风速的平均值具有良好的线性趋势，但各观测输沙量随平均起沙风速变化各异（图5）。这说明研究区沙源和植被是影响输沙量时空变化的重要贡献因子。沙源越丰富，输沙量越大，而植被盖度越高，输沙量越小。森布日、昌果和桑日观测点位于河岸上，雅鲁藏布江水位自9月开始下降导致河漫滩裸露^［19］，沙源和风程长度增加。但森布日和桑日水位下降时裸露地表河卵石覆盖地表，沙源并未增加，所以输沙量并未有明显增加，桑日出现了降低的趋势（输沙量由9月的81 g降低到11月的61 g，降低了0.8倍。表3）。昌果的沙源和风程长度均增加，同时大于6 m·s^-1风速的平均值也增加，输沙量由9月的675 g增加到11月的1 571 g，增幅为2.3倍左右。阿扎、桑耶寺和多颇章位于河漫滩，桑耶寺位于山麓沙地，所以观测期间沙源和风程长度不变，所以输沙量主要受控于风速，且随风速增加而增加（图5B、E）。

植被盖度是影响风沙运动的主要因子。森布日和桑日输沙量最小（图3），主要原因在于森布日观测点为以一年生草本植物为主，观测期间植被盖度最大（覆盖度>60%），而桑日西面和北面植被盖度均大于60%。昌果和阿扎地表无植被，所以输沙量最大。桑耶寺观测点植被盖度小于10%，且高度<0.5 m，输沙量小于无植被的昌果和阿扎。多颇章观测点有人工防护林，植被高度2.0 m左右，行间距为2.5 m，输沙量小于桑耶寺。

沙粒的运动类型包括蠕移、跃移和悬移。一般认为蠕移量约占总输沙量的25%，跃移量约占70%，而悬移量约占5%^［19］。但近年来的研究认为蠕移量占输沙量的1%—50%^［20］。研究区的蠕移输沙量存在明显空间差异，河漫滩最小（森布日，6.95%±2.19%），山麓沙地最大（阿扎，56.00%±27.80%）。李森等^［11］认为雅鲁藏布江下游米林地区的蠕移量为20%—30%。Dong等^［21］发现，沙粒平均跃移高度与沙粒的粒径呈线性相关，随风速的增加而增加，平均跃移高度小于0.22 m。但张正偲等^［4］的大量野外观测表明，平均跃移高度主要分布在0.01—0.06 m，与平均风速无关。而在雅鲁藏布江河谷地带，沙粒平均跃移高度为0.03—0.09 m。

尽管不同观测点的风沙流结构模型类似，但输沙量（图3）和累计输沙量（图6）随高度的变化趋势不同，意味着沙粒运动特征不同。这体现为下垫面类型以及高原特殊环境对输沙量影响过程的差异。根据累计输沙量划分为河漫滩沙地型（森布日、桑日）、河岸沙地型（昌果、阿扎）和山麓沙地型（桑耶寺、多颇章）。河漫滩沙地型可以代表植被盖度大且存在洪积物的河漫滩，这类地表广泛分布于研究区北岸，由于沉积物能够跃移更高的位置，所以应该是主要的风沙灾害区（图6）。河岸沙地型的累积输沙量与以往在平原沙漠研究类似^［4］，沉积物主要在近地层0.2 m运动（图6）。而山麓沙地型的累积输沙量属于上述两种累积输沙量的过渡态，属于次要的风沙灾害区（图6）。

雅江中游风动力条件^［9］和下垫面特征^［18］具有明显空间差异，导致不同区域的输沙量具有明显空间差异性（图3、6，表3）。由此可见，不同风动力和下垫面特征的防沙治沙措施应该不同。根据输沙量累计频率图（图6），防沙治沙区域可以划分为3类：河漫滩沙地型（森布日、桑日）、河岸沙地型（昌果、阿扎）和山麓沙地型（桑耶寺、多颇章）。假定以防治90%的运动沙粒为标准，昌果、阿扎、桑耶寺和多颇章的防沙措施高度应该<0.5 m；森布日和桑日的防沙措施高度应该为0.8 m左右。

基于4个月野外观测数据的分析，得到3点初步结论。①雅江河谷地带的风沙流结构可以表达为指数函数，拟合系数n和o随输沙量增加而变大，p无明显变化规律。②下垫面类型和沙源影响输沙量，研究区沙粒运动具有更高更远的特点。近地层1 m高度内的输沙量具有明显空间差异性。河岸沙地输沙量最大（昌果、阿扎），其次为山麓沙地（桑耶寺、多颇章），河漫滩沙地最小（森布日、桑日）。因此，防沙治沙的重点区域应该是河岸。③沙源和植被状况均影响风沙运动过程。因此，不同地区的防沙治沙措施的布置要综合考虑上述因子。

雅鲁藏布江流域中游输沙量的野外观测是该地区风沙研究的空白。尽管本研究观测时段不是风沙活动最强烈的季节，但风沙流结构的数学表达式不受时空变化特征的影响，因此，本文的研究成果对阐明研究区的风沙活动规律具有借鉴意义。当然，冬春季节的风沙观测是后期研究必不可少的。