金字塔沙丘近地表流场及其对月牙泉影响研究

对月牙泉景区气象站点资料和积沙量统计分析以及月牙泉北侧金字塔沙丘近地表流场野外观测表明：受地形影响,月牙泉景区和金字塔沙丘各点起沙风玫瑰和输沙势玫瑰在监测期内差别较大。在金字塔沙丘影响下,不同风向下气流发生多次分离和汇集,沙丘近地表气流发生明显变化,携沙气流行进方向发生改变。金字塔沙丘坡面上各点合成输沙势和起沙风与坡面走向呈垂直角度,气流沿坡面爬越沙丘时,动能发生损耗,携沙能力减弱,减少了进入月牙泉的风沙量,减弱了月牙泉的风沙灾害。     

偏西风作用下敦煌月牙泉金字塔沙山顶部风沙流初步观测研究

金字塔沙山丘体高大,形态复杂,坡面风沙动力过程实地观测困难,至今尚无坡面风沙流野外观测数据。通过新研制自动集沙仪,对偏西风作用下敦煌月牙泉北侧金字塔沙山顶部风沙流进行了实时观测,共观测8组近地表51.4 cm高度内输沙数据,各观测时段中2 m高度平均风速7.46～14.15 m·s^-1,各组观测时长18~95 min。结果表明：偏西风纵向气流作用下金字塔沙山风沙流结构与平坦地表一致,即输沙量随高度增加呈单一的指数规律递减,且风沙流主要在近地表30 cm高度内输移。风沙流结构特征值λ以大于1为主,且随风速增大而增大,表明金字塔沙山坡面过程主要表现为风蚀过程。偏西风作用下金字塔沙山风沙流中沙粒以细沙为主,平均粒径随高度增加而减小;沙山迎风坡沙粒从坡脚到沙脊线逐渐粗化,风蚀作用增强,细沙从而随风沙流搬运至沙山顶,对金字塔沙山多以细沙为主的格局形成起重要作用。     

金字塔沙丘粒度变化及表面过程的初步研究

莫高窟顶金字塔沙丘粒径集中分布在2.44～2.94 Φ,属细砂。标准差介于0.24～0.65之间,偏度在0.03～0.31,属于正偏级。峰度在0.78～1.72,介于宽峰态至尖峰态。沙粒粒径级配是风况、地貌与沙物质相互均衡作用的结果。金字塔沙丘存在着沙臂顶部沙最细或最粗两种粒度模式。金字塔沙丘沙丘主臂(WNW—ESE)属于在双向风环境作用下,类似于横向沙丘粒度变化模式,两坡下部以风蚀为主,丘顶附近以堆积过程为主,导致沙臂两坡粒径与分选性由下而上变细与变好。频率高、风速不大的局地气流,可将大量细沙物质搬运到金字塔沙丘主臂,造成丘底到丘顶的粒度变化不大。副臂(SW)受较强NW风力作用,具有横向及纵向沙丘粒度变化模式,整个坡面处于风蚀状态,沙臂顶部风蚀最为强烈,导致从底部到顶部的粒度逐渐由细变粗。     

巴丹吉林沙漠地表沉积物粒度特征及区域差异

对巴丹吉林沙漠不同区域、不同类型沙丘、不同地貌部位的223个地表沉积物样品进行粒度分析表明,该沙漠的流动沙丘主要由细沙组成,其含量可达49.5%～66.1％;沙丘沙的平均粒径介于2.104～2.706 Φ之间,粗于塔克拉玛干沙漠和腾格里沙漠,与世界其他沙海中沙物质粒径相比处于中等粗细。粒径最细者为灌丛沙丘表面沙粒,最粗者为横向沙山迎风坡;分选度好至极好,均为正偏中等峰态。丘间地物质粗于沙丘沙,平均粒径为1.409 Φ,分选较好,正偏窄峰态。从频率曲线来看,沙丘沙为单峰,丘间地多为双峰或三峰。在典型横向沙山剖面上,自迎风坡坡脚至沙丘顶部平均粒径变细而分选性变好,最粗的沙粒出现在靠近迎风坡坡脚的丘间地,而最细和分选最好的沙粒出现在紧邻沙丘顶部的背风坡。尽管横向沙山与新月形沙丘和沙丘链的尺度不同,但二者同属横向沙丘系统,具有相似的沙丘动力机制,因而粒度参数之间关系的表现趋同。从区域上来看,在平行于主导风向的3条NW—SE向断面上,沙漠中北部高大沙山之间低矮“通道”上的沙粒平均粒径存在微弱的变细趋势,而高大沙山区则不存在明显的变化规律;在平行于雅布赖山的3条SW—NE向断面上,粒度参数沿断面方向无明显的变化规律,但断面越靠近雅布赖山平均粒径越粗。一般认为巴丹吉林沙漠是中国重要的沙尘源区之一,然而粒度分析结果表明,沙漠中北部几乎不含粉沙黏土（<0.0625 mm）组分,而东南部的横向沙山区含量则相对较高,这就需要进一步推断巴丹吉林沙漠具体的沙尘源区和沙尘释放过程。以上变化规律说明,除了物源和主导风向等宏观因素外,引起局地气流改变进而影响沙粒跃移过程的地形起伏、植被覆盖等微观因素也对沙粒分选过程起着重要的控制作用;宏观和微观因素共同作用,最终形成的粒度参数规律性在沙丘尺度上要好于区域尺度上。该粒度分析结果,对于分析巴丹吉林沙漠沙物质来源和形成演变过程、反演高大沙山形成机理、估算地表沙尘释放量等均具有重要参考意义。     

雅鲁藏布江米林宽谷段新月形沙丘粒度分异研究

雅鲁藏布江中游米林宽谷段阶地面上广泛发育带状延伸,由上段风蚀槽、中段过渡区和下段堆积区组成的风沙活动带。风沙活动带各段新月形沙丘表面沉积物粒度分析表明,沙丘表面沉积物总体为细沙、中等分选、极细偏、多峰,表面粒度分布模式多属丘顶最粗型。受沙源和分选距离的影响,沙丘沙粒度特征在风沙活动带内表现出一定的空间差异性,上段风蚀槽内发育的沙丘规模小,粒径细,分选差,极细偏,多峰;中段和下段沙丘表面沉积物粒径变粗,分选变好,正偏转向近对称,多峰转为单峰。     

沙坡头地区新月形沙丘粒度特征

由腾格里沙漠东南缘沙坡头附近新月形沙丘表面沉积物的系统采集分析结果,发现从北部沙漠主体向黄河南岸,沙丘沙平均粒径变细但分选变差。同时,粒径及分选性在沙丘断面出现两种变化模式,其一是沙漠主体新月形沙丘由两侧坡部向丘顶区域粒径变细分选变好;其二为黄河两岸阶地和湖盆滩地的新月形沙丘丘顶沙粒粗于其它部位但分选仍然最好。根据粒度参数间的相互关系和其它环境条件的分析,对沙丘沙粒度变化的原因及偏度等也作了初步探讨。     

巴丹吉林沙漠沙山粒度组成与沙山地貌分带

为查明巴丹吉林沙漠东南部沙山的成因与发育机制,在沙山密集分布的中心地区选择典型高大沙山作为研究对象,将单个沙山的物质组成与地貌分带相结合进行系统、定量的研究.通过粒度分析获得了沙山不同剖面、不同部位沉积物的粒度组成和各粒级含量的变化等数据,并进一步探讨了粒度组成和含量变化与沙山地貌分带、形成风动力条件之间的相互关系.得出以下主要结论:1.巴丹吉林沙漠沙山粒度组成为粗粉砂、极细砂、细砂、中砂、粗砂.其中细砂含量最高,中砂、粗砂次之,极细砂和粗粉砂含量均较少.2.沙山迎风坡表层沉积物的粒度比迎风坡下层和背风坡表层要粗,其搬运介质的平均动能也最大.3.从沙山坡脚到坡顶粒度组成均呈现由粗变细的趋势,这是由它们的形成过程和受到的动力作用存在差异决定的.4.沙山迎风坡不同部位的坡度、沙丘类型与分布在纵向上存在明显差异,可将其分为风蚀粗化的平沙洼地带、稀疏简单的新月形沙丘或沙丘链带、密集叠置的新月形沙丘及沙丘链带、陡峭的主峰带等4个地貌带.5.组成沙山的风沙物质不是一次搬运到达沙山中上部的,而是经过了多次的风力搬运阶段才达到的.     

塔克拉玛干沙漠腹地沙粒胶结体的粒度特征

对塔克拉玛干沙漠腹地沙粒胶结体进行溶蚀分散获取组成沙粒,采用激光粒度仪分析粒度成分,并与区域内沙丘沙、垄间平地沙和风沙流输沙的粒度特征进行对比,分析沙粒胶结体的粒度特征。结果表明：（1）沙粒胶结体中沙粒粒径呈多峰态分布,垄间平地沙呈双峰态分布,而沙丘沙和风沙流输沙呈单峰态分布;（2）沙粒胶结体内沙粒分选性较差,偏度属正偏,平均粒径（3.17 Φ）介于沙丘沙（3.10 Φ）和垄间地沙（3.28 Φ）、风沙流输沙（3.67 Φ）之间;（3）沙粒胶结体中沙物质主要组分为细沙和极细沙,与沙丘沙、垄间平沙地沙一致,而与风沙流输沙（极细沙和粉沙）不一致。与沙丘沙、垄间平地沙以及风沙流输沙相比,沙粒胶结体中粉沙、黏土和中沙相对富集,是现代地表物质的混合物;（4）与沙丘沙、垄间平地沙和风沙流输沙相比,沙粒胶结体内沙粒的蠕移-跃移、跃移-悬移截点粒径均偏细,蠕移组分所占比重很高。从组成颗粒的粒度组成来看,沙粒胶结体的形成受局地沙源和风动力的共同影响,是特殊环境条件下现代地表过程的产物。     

巴丹吉林沙漠高大沙山沉积物粒度特征及其与植被、地貌关系

沙丘形成演变是风-沉积物-其他地理因子相互反馈作用的一个动态系统过程,粒度可以揭示其中包含的部分环境信息并被广泛应用于风沙地貌研究。本文分析了巴丹吉林沙漠伊和吉格德湖高大沙山区沉积物粒度特征及其与植被、地貌形态的关系。结果表明:迎风坡中上部及中部剖面各层沉积物主粒径均一,分别为中沙、细沙;迎风坡中下部及底部剖面细沙、中沙及粗沙等不同主粒径层交替,粒配复杂,其成因与粗沙粒保护作用、风向季节变化及地质时期气候变迁等因素有关;背风坡表层沉积物以细沙为主,趋向底部粗沙、中沙及极细砂增多,说明不同粒径对风及重力作用的响应存在差异;粒度参数散点图可以区分不同部位样品,趋向迎风坡底部剖面,沙粒分选性变差,正偏、负偏及近对称沙层交替,说明风力分选作用在不同部位差异明显及存在其他外力作用;沙层粒配影响植被多样性,迎风坡中上部中沙含量高,背风坡表层中部偏上极细沙及大于2.65 Φ细沙含量突然增加,是植被影响粒配的反映;迎风坡沉积环境的差异,说明随地质时期气候变迁,沙山形成可能经历了两个重要阶段,一是早期风力和水动力交替影响、具有风成与非风成环境交替特征的基底形成时期,二是以风力作用为主的现代沙山形成时期。     

塔克尔莫乎尔沙漠抛物线形沙丘的粒度分布模式

对新疆伊犁河谷塔克尔莫乎尔沙漠抛物线形沙丘表层78个风成沙样的粒度分析表明,平均粒径均值为220 μm,平均中值粒径为299 μm,标准偏差平均为1.98,偏度平均为-0.29。纵向分布上,从风蚀洼地到迎风坡下部,风成砂的平均粒径和分选性波动变化明显,沿迎风坡向上平均粒径减小,在脊线附近有较粗粒径的分布带。在沙丘背风坡平均粒径减小、负偏增加、分选性较差。在粒度参数等值线及三维分布方面,风蚀洼地和迎风坡下部呈现沿沙丘轴向交替分布的封闭等值曲线,两侧沙臂粒度参数大小波动变化,沙臂北翼坡脚粒度组成呈现很高的负偏和峰度值,反映在区域风况作用下,抛物线形沙丘本身地形起伏、两侧沙臂灌丛沙堆分布对沙丘表面风沙流运移有影响,风沙流与沙臂斜交在背风坡产生涡流引发较强的沉积作用。     

敦煌鸣沙山月牙泉景区风沙环境分析

基于月牙泉周边7个气象站点同步风况资料,探讨月牙泉周边起沙风况、输沙势以及主导输沙方向的空间分布特征。结合月牙泉周边沙山、建筑物、树木等的方位特点,剖析了近年来月牙泉受沙害困扰的缘由。由于受南北两高大沙山的夹击,该区北风相对较少,西风和南风较强,南侧沙山的北移最为突出,直接威胁月牙泉的存亡。     

敦煌鸣沙山-月牙泉近地表风沙输移路径及强度

利用鸣沙山-月牙泉景区多点同步风况和输沙通量资料,探讨了近地表流场特征、风沙活动强度及输移路径;基于1985和2009年两期遥感影像,揭示高大沙山动态变化及其对月牙泉的影响。月牙泉主要受南北沙山夹击,尤其是北沙山南移更为突出,直接威胁月牙泉存在。近年来,受地形、周边建筑物和外围树木的影响,月牙泉景区近地表流场改变,导致区域输沙动态平衡破坏。因此,月牙泉风沙防治应从恢复近地表风沙流场角度考虑,遵循风沙动态平衡原则,打通月牙泉景区东风通道,恢复均衡环流结构,这是维系高大沙山与月牙泉共存的关键。     

河北昌黎黄金海岸横向沙脊表面的粒度分布模式

河北昌黎黄金海岸自然保护区内的横向沙脊规模高大、形态典型,对其表面采集的47个沙丘表面沉积物粒度样品的分析结果,该海岸横向沙脊表面粒度总体上是中砂、分选好、对称和中等峰态,但脊顶、坡部及坡脚的粒度分异明显,自沙脊两侧坡脚向脊顶粒径变细、分选变好,向陆背风坡的细化与分选优于向海迎风坡,脊顶粒径最细,向陆背风坡脚最粗,是一种新型的沙丘表面粒度分布模式。该粒度分布模式是该区域主风向与强风向交替变化及其风速差异、沙脊高大且两侧不对称等组合作用的结果。     

Particle size and sorting characteristics of sand in transport on the stoss slope of a small reversing dune

Studies of the particle size and sorting characteristics of sand on the stoss slope of a 6-m high reversing dune show that the sand in transport is generally finer and better sorted than surface sand at the same position on the slope. The sand in transport becomes coarser and more poorly sorted as wind speed and rates of mass transport increase toward the dune crest. These patterns reflect changes in the competence of the wind, which is capable of transporting larger grains and a wider range of grain sizes as its speed increases in space and time. Our field observations suggest that the particle size and sorting characteristics of surface sand are highly dependent on antecedent wind conditions and are not an invariant property of the dune, as is widely assumed. The wide range of particle sizes on the surface, as well as its change through time, also has important implications for modeling sediment transport on dunes. Transport thresholds may vary by as much as 30% on the stoss slope of the study dune.     

西藏朋曲流域不同地貌部位流动沙丘粒度特征

沙丘粒度特征不仅能反映沙丘沙物质的来源与动力,也可以体现地形对风沙流运移的改变。对西藏朋曲流域不同地貌部位流动沙丘表层沉积物的粒度特征进行分析。结果表明：（1）朋曲流域流动沙丘表层沉积物粒度组分以中沙（46.51%）和细沙（40.52%）为主,粗沙（5.87%）与极细沙（5.87%）次之,黏土（0.37%）与粉沙（0.85%）含量最低。流动沙丘表层沉积物平均粒径1.41—2.32 Φ,分选系数0.45—0.79 Φ,偏度0.01—0.24,峰度0.98—1.80。（2）从河漫滩到河流阶地到山坡,流动沙丘粒度逐渐变小,频率分布曲线逐渐变高变窄,粒径越来越集中,沿主导风向自西南向东北概率累积曲线斜率逐渐增大,分选性逐渐变好。（3）河漫滩至河流高级阶地流动沙丘表层沉积物随海拔升高粒径变小,坡麓至坡顶随海拔升高粒径变大,分选却变好,表明山坡上沙丘与阶地上沙丘的沙物质来自于不同河段的河床或河漫滩。     

黄河源区玛多盆地沙漠化土地粒度特征

为探讨黄河源区玛多盆地风沙沉积物分异特征,采集玛多盆地不同沙漠化程度、不同地貌部位、不同动力条件的沉积物样品进行粒度分析。结果表明：（1）玛多盆地沉积物随沙漠化程度增加,平均粒径增大,粗颗粒组分增多,分选性变好,偏度向负偏靠拢,峰态逐渐转向平坦,频率分布曲线也由双峰态转变为单峰态。（2）流动沙丘以中沙和细沙组分为主,分选性好,偏度近对称,峰度为中等尖锐。各个沙丘不同地貌部位沉积物粒度参数分异受风向改变的影响,变化规律不明显。流动沙丘沉积物相较于流动沙地沉积物的粒径更粗,分选性更好,可能是沙丘形成过程中风对沉积物颗粒的再次分选所致。（3）河流阶地剖面沉积物的主要粒级为中沙和细沙,分选中等偏差,偏度为正偏,峰尖锐,河流阶地沉积物的粒度组成与周围风成作用形成的流动沙丘（地）的粒度组成高度相似,极有可能是当地风沙活动的主要物源。     

响水河中游右岸沙丘群粒度分布特征

在野外实地考察和测量的基础上,沿盛行风向,对西辽河平原西部响水河中游右岸普遍发育的新月形沙丘链进行样品采集。经室内激光粒度仪测定,研究了河岸沙丘粒度分布规律。结果表明：（1）响水河右岸沙丘及丘间地以中沙为主,而河谷谷底细沙含量最多,平沙地次之。（2）滨岸沙丘由迎风坡脚到丘顶平均粒径变小,远岸沙丘由迎风坡脚到丘顶平均粒径变大;多数沙丘分选性由两侧坡脚到丘顶变好;多数沙丘丘顶偏度值和峰态值大于两侧坡脚。（3）滨岸沙丘受风、水两相作用,能从较深地层获得沙源;其下风向沙丘主要受风力作用,沙源主要为丘间地沙及上风向风沙流携带的较细沙。