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金字塔沙山丘体高大,形态复杂,给实地观测带来了诸多困难,因此与其他类型沙丘相比,金字塔沙山的风沙过程、环境动力过程的研究相对甚少。本文以敦煌鸣沙山月牙泉北侧高大金字塔沙山为例,通过对沙山风沙流监测、风况观测及粒度分析,初步探讨该区金字塔沙山流场变化过程、风沙运动规律、沙山演化以及月牙泉保护策略,初步结论如下: (1)金字塔沙山形成于三组风向条件下,本区金字塔沙山以偏南风最强,对沙山的形成起重要作用,偏西风次之,偏东风较弱。金字塔沙山年总输沙势为211.6VU,合成输沙势为86.8VU,合成输沙势方向为52.9°,RDP/DP为0.41。其中,偏南风年输沙势为84.1VU,偏西风年输沙势为68.0VU,而偏东风年输沙势仅为16.1VU,偏东风较弱是沙山所处地形所导致。金字塔沙山各坡面输沙势均为向山顶方向汇聚的趋势。从季节上来看,输沙势表现为夏季最大,春季次之,秋冬季最弱。本研究区金字塔沙山偏南风持续时间长,频率高,偏南风产生的局地环流是金字塔沙山形成发育的一个重要条件。 (2)地形屏障是上升气流发育的主要原因,偏东风作用下上升气流发育强烈,是沙山增高增大发育的重要动力。偏东风产生的绕流在沙丘南面风道“狭管效应”的作用下使S坡脚的风速不降反增。偏东风作用下气流在S坡、N坡发生分离和反向,背风坡气流的反向气流可使风沙流在迎风坡脊线汇聚,使沙脊变高、变陡。随着脊线的垂直发育,沙脊线坡面处超过最大休止角后发生向背风侧的崩塌,沙脊线随之前移。因此,横向气流对金字塔沙丘高度的发育起着至关重要的作用。偏西风作为纵向气流使坡面发育逐渐变长变缓。 (3)偏西风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20~30cm高度范围内输移。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。 (4)尽可能地将月牙泉南侧亭台楼阁的封闭建筑改造为疏透型建筑,拆除阻风的围墙以疏通偏南风通道;通过科学合理间伐月牙泉东北风方向的防护林及适当拆除偏东风通道的建筑物等措施,是解决月牙泉风沙危害的有力举措。