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2012年4-9月,在策勒绿洲—沙漠过渡带选取三种典型下垫面类型:流动沙地、半固定沙地和固定沙地,研究其风沙流输沙粒度、风沙流结构的空间分异,并对绿洲—沙漠过渡带的输沙通量进行了估算。主要研究结论如下:
(1)策勒绿洲—沙漠过渡带上风沙活动频繁,起沙风多集中在W、WNW、WN三个方向,4-9月份的月平均风速最大,约3m/s,10月-次年3月风速较小。
(2)策勒绿洲—沙漠过渡带地表沙物质以极细沙为主,粉沙次之,从流沙地到绿洲内部,粉沙百分含量逐渐增加,细沙含量逐渐减少,土壤分形维数增大;绿洲外围的地表沙物质以风成相为主,沙粒运动方式以跃移为主,悬移次之;研究区地表沙物质粉沙含量较高,而粉沙和粘粒最易被远程搬运,是沙尘暴的主要物源。
(3)策勒绿洲—沙漠过渡带风沙流输沙粒径小于地表沙物质,风沙流输沙的平均粒径随高度增大而减小,粉沙含量随高度增加而增大,细沙含量随高度增加而减小,0.08-0.125 mm沙粒的含量随高度增加而减少,但0.063-0.08 mm的沙粒含量为一定值。风沙流中沙粒的分选系数值介于0.46-0.71之间,分选性较好。偏度值变化范围在-0.039-0.082之间,峰度的变化值在0.926-1.064区间。地表各高度的风沙流输沙的粒度分布符合正态分布,分选性较好,平均粒径(Φ)与分选系数、峰度和偏度呈正相关,峰态与分选系数、偏态均呈正相关。
(4)三种典型下垫面的沙通量随着高度增加均呈幂函数递减,粉沙、极细沙和细沙的通量均符合幂函数递减规律。植被盖度越大,风沙流中下层输沙比例越低。在流沙地,风沙流输沙在地表2 cm高度存在一个稳定层,在有植被的下垫面,风沙流的稳定层被抬升或者消失,因而有植被的下垫面不能通过风沙流结构来判断地表蚀积状况。
(5)由于植被盖度和地形的差异,三种典型下垫面的地表风速和沙通量存在差异,表现为植被盖度越大,地表风沙流强度越小,风沙活动越弱。利用Bagnold和Wasson公式,通过改变幂函数的幂值,校正得到适合各下垫面的沙通量计算式,其中Bagnold表达式的校正式为:流沙地q=4.33×10-11(u-u1)3.65,单位为g.(cm· s)-1;半流动沙地q=6.27×10-11(u-u1)3.57,固定沙地q=2.61×10-9(u-u1)2.92,Wasson的校正公式为:q=4.33×10-11(e-1.84c+092c2u-u1)3.65。利用这两个校正输沙模型对三个典型下垫面2012年4-9月的沙通量进行了计算,其中根据Bagnold公式得到:流沙地沙通量5679.4 kg/m,半流动沙地1033 kg/m,为流动沙地的18.2%,固定沙地176.2 kg/m,为流动沙地的3%;根据Wasson公式计算结果为:流动沙地5679.4 kg/m,半流动沙地1180.9 kg/m,为流动沙地的20.8%,固定沙地570.3 kg/m,为流动沙地的10%。这表明过渡带植被具有明显的防风固沙作用。对花花柴和骆驼刺灌丛沙堆研究发现,花花柴与骆驼刺植株冠幅与沙堆体积具有很好的相关性,据此估算了盖度为27%的骆驼刺和花花柴群落可固定沙量,这也印证了过渡带上植被具有强大固沙效益。