张登山
, 吴汪洋
ZHANG Deng-shan, WU Wang-yang
中图分类号: P9
文献标识码: A
文章编号: 1000-0690（2014）05-0627-08
收稿日期: 2013-10-14
修回日期: 2013-12-22
网络出版日期: 2014-05-10
版权声明: 2014 《地理科学》编辑部 本文是开放获取期刊文献，在以下情况下可以自由使用：学术研究、学术交流、科研教学等，但不允许用于商业目的.
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作者简介:
作者简介：张登山（1961-）,男,内蒙古呼和浩特人,博士,研究员,研究方向为荒漠化防治、环境演变。E-mail:dshzhang@bnu.edu.cn
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摘要
根据青海湖克土沙地6种不同规格麦草方格沙障的全年插钎蚀积监测和风季后凹曲面形态测量,各规格凹曲面的形成主要受控于冬春季节西风和西北风的控制。东西向1 m间距的小规格堆积沙埋严重,蚀积强度大于15βg/cm2,且全年处于不断堆积状态;2βm间距的大规格中心偏南部位侵蚀严重,蚀积强度小于10βg/ cm2;1.5 m间距的规格蚀积强度适中,容易形成稳定凹曲面,且蚀积年变化较小。综合分析,1.5 m×1.5 m 规格的综合防护指数最大为0.64,为高寒沙区最为适宜的规格,其余规格可视地形和风况环境适当采用。
关键词：
Abstract
Straw-checkerboard barrier is a mainly mechanical method of controlling desert in the Qinghai Lake,according to the yearly monitoring of erosion and deposition, and sharp measure of concaves of six kinds of dimensions,it can be concluded that the dimension of 1.5 m×1.5 m is the most locally feasible one with the best comprehensive benefits both in ecological effects and economical cost. Basically, this norm is easy to form a balanced concave, and will change little in the erosive and cumulate depth afterwards. Whereas small dimensions with one meter space in east-west direction will cause serious sand-bury hazard which their accumulated intensity will surpass 15 grams per one square centimeter, and their accumulations last for the whole year and gradually become placid. Meanwhile, the big dimensions with 2 m space will be corroded severely in their centerand southerly parts, and the erosive intensity will reach to 10 grams per square centimeter and their sand-fixing effect just be confined to 60% . In the aspect of seasonal changes of different norm concaves, the small ones present a medium accumulation from autumn to early winter, then a serious sand deposition in late winter and spring, and a light accumulation in from summer to autumn. Unlikely, these trends may be converted to erosive states with different degrees, especially in the winter and spring. As to the medium norms, the balanced concaves will have formed before the coming of winter, and later on the concave will keep a relatively stable shapealternately in weak erosion and deposition.In detail, the northwest and southwest part of each checkerboard are mainly depositional positions with the most marked extent among the four seasons, the center part is controlled by omnibearing wind directions resulting to be a erosive part for some medium and large norms. Besides, an integrated protection index of each dimensional straw-checkerboard showed that the medium norms have the largest value about 0.65 which means the best comprehensive protective benefit, including the longest duration, superior sand-fixing and wind-preventing effects and moderate economic costs. While the small norms are greatly troubled by the expensive cost so that they are unworthy to select in fact, but the large ones may become the candidate norms relying on their economic cost and long protection terms, even though the ecological benefits are not the most obvious. Compared comprehensively, the 1.5 m×1.5 mnorm should be selected as the most suitable dimension for this areal sand barrier, and the other dimensions should follow the principle of adjusting to local conditions and performing their functions best in practical application.
Keywords：
草方格沙障是中国防沙治沙发展历程中普遍开展且行之有效的措施,20世纪60~70年代,该措施在腾格里沙漠沙坡头地区得到试验研究,通过生态经济等综合效益评估和固沙机理探究,1βm×1βm规格成为中国干旱半干旱沙漠地区防沙治沙的最佳规格[1-4]。屈建军、凌玉泉等人从中心蚀积平衡角度认为格状沙障的障间距需要满足蚀积系数在1/10~1/8之间才能形成格内稳定凹曲面[5,6];王振亭等人根据单排理想涡流模型和流体力学的特征得出了草方格障高与障间距的搭配关系[7,8]; 随着监测工具和计算机模拟技术的进步,有关草方格沙障格内流场模拟、蚀积量评估和凹曲面微地形监测得到深入研究[9,10]。草方格的防护机理在于稳定凹曲面形成的沙粒非堆积搬运条件,这种凹曲面特性通过蚀积系数、蚀积强度等指标定量分析草方格的蚀积效应和规格选取[11-13]。草方格规格的选取既需要长期监测蚀积量变化和麦草防护寿命,也需要综合经济成本与地形条件来设置规格,尤其对于气候条件独特、资源有限的高寒沙漠化地区,草方格机械沙障的蚀积效应和规格选取值得进一步探究[14]。
青海湖沙地是中国高寒沙漠化极为严重地区,近年来,诸多单位和科研人员展开对该区的风沙活动特征研究和沙漠化综合治理[15-17]。根据实践经验,麦草方格沙障成为环湖沙地基础性的治沙措施,且1 m间距规格存在严重的沙埋现象和较短的防护期限,在麦草资源不足的当地,耗损的经济成本最大。因而环湖沙地麦草方格沙障的规格需要通过防护机理和实际效益的研究进行优化筛选,并通过影响麦草方格蚀积效应的主导因子分析适宜规格应用的区域独特性。
青海湖湖东克土沙区地处青藏高原东北部,平均海拔约为3 200βm,面积约753βkm2,是高寒重度沙漠化地区。该区位于季风区边缘,湖泊效应加之北部东部山地的阻挡效应,该沙区年均温约为0.7β℃,年降水量约为370βmm,年均风速约为4βm/s,冬春季节盛行强劲的偏西风,夏秋季节则以东北风和东风为主,风向年变化与日变化均较大[18-20]。
克土沙区沙丘类型多样,多以南北走向的新月形沙丘和沙垄为主,东面分布有大面积的流动沙丘和高大沙山,起沙风速约为6.5βm/s。西侧经过近几年的综合治理,633.3 hm2流沙区的风沙活动得到有效控制,固定半固定沙丘和工程治理区的起沙风速大于8βm/s,主要通过麦草方格机械沙障搭配诸多沙生植被以及封育、造林等措施进行流沙固定和生态恢复,其中麦草方格治理面积达到0.96βkm2,应用规格多样,平均障高约为15βcm,有效防护期为1~3 a,有效地发挥了防风固沙的生态功能。
在试验区沙垄迎风坡选取一条南北向长约250βm,东西向宽为（迎风坡长）35βm的麦草方格沙障防护带,每30~35βm间隔划分某一规格试验区（东西向宽×南北向长）,从北向南依次划分为1.5βm×1.5βm规格区（C规格区）、1.5βm×2βm规格区（E规格区）、2βm×2βm规格区（F规格区）、1βm×2βm（D规格区）、1βm×1.5βm（B规格区）、1βm×1βm规格区（A规格区）和流沙对照区,平均每个分区面积约为900 m2。而后在每个规格区选取3个草方格作为重复实验对象,并针对每个实验草方格做好标记与保护措施。
凹曲面测量采用钢卷尺与皮尺结合测量的方法[21],在风季前（2012年8月22日开始）对草方格进行人为平整,使麦草出露高度均为15βcm,在风季结束后（2013年4月1日）进行凹曲面测量。首先根据“米”字型原则将格内划分4条方位线（即W-E、N-S、NW-SE、NE-SW）和8个方位区,每条线间隔5 cm进行等间隔取点,每个方位区均匀随机选取5~10个点,形成格内密集测量点网;而后在草方格四周固定木桩,用皮尺沿方位线展开固定两头木桩,皮尺线的高度与麦草高度一致（即平行于原始的平整沙面,用15βcm出露钢钎进行参照）;最后用钢卷尺对每个测量点量取其与15βcm高度皮尺基准线的距离d值,同时对方位区内随机测量点也进行d值测量。
格内蚀积年内变化采用插钎连续测量的方法,针对6种规格18个草方格进行不同部位的插钎,钢钎长为30βcm,原始出露沙面高度为15βcm,每1~2个月量取一次钢钎出露沙面的长度,从2012年8月22日至2013年8月22日,共进行8次测量。同时,在4月份对不同规格实验区进行风沙观测（采用北京师范大学自主研发的梯度风速仪和平口式集沙仪观测）,获取防风固沙效益等数据。
采用Matlab对凹曲面测量数据进行spline插值和三维曲面拟合,得到不同蚀积深度值h（h=15-d,h>0为堆积,h<0为侵蚀）在格内的分布,采用Arcgis对拟合凹曲面进行格内不同蚀积深度范围所占格内面积Si的计算,并通过表层沙粒密度ρ和规格面积S0统计草方格的总蚀积量W和蚀积强度Q[22]。采用Excel绘制凹曲面4方位的蚀积剖面曲线并进行剖面蚀积强度的计算,同时对每次间隔期前后测量的插钎值l进行蚀积深度变化（l后-l前）统计。
其中,
麦草方格的规格选取采用综合防护效益指数R评定,以蚀积系数、2 m高度风速、60 cm高度的输沙量和单位面积的麦草沙障成本为综合评价指标体系,采用层次分析法和专家打分法相结合计算各指标的权重,最后采用加权求和模型计算各规格的综合防护指数R。
其中,Ri 表示第i个指标的标准化值,βi表示对应第i个指标的权重。
1） 蚀积凹曲面拟合。根据不同规格草方格内蚀积深度分布状况与拟合的曲面形态（图1）。6种规格的草方格在经历一个风季后,格内蚀积差异明显,呈现不同的微地貌形态。整体形态上,格内峰谷并存,中心附近为弱堆积或者侵蚀区,蚀积深度小于5βcm,为格内蚀积深度最低部位,四周沙障附近为沙粒阻滞沉积区,平均蚀积深度大于12βcm,且W-NW-W方位的堆积明显大于E-SE-S方位。不同规格大小之间,存在蚀积程度差异,造成较小规格的凹曲面相对平缓,大规格中心与四周蚀积深度差异较大,存在多处小凹地,同时长方形规格较正方形规格容易出现格内沟垄。
图1 不同规格麦草方格的蚀积深度分布与凹曲面拟合
Fig. 1 Distribution of erosion and depositional depth and fitting surfaces of each dimensional concave
2） 格内蚀积深度差异。通过Arcgis统计格内不同蚀积深度范围的面积分布情况（表1）,6种规格中仅有E和F两种规格出现侵蚀现象,侵蚀面积分别达到1.55β%和25.43β%,其余4种规格为均已堆积为主,0~15βcm的蚀积深度范围均超过95%,其中A规格整个格内的蚀积深度在0~10βcm,B、C和D这3种规格中5~10βcm的蚀积深度分布面积也在50%左右。另外,麦草方格规格越大,蚀积深度覆盖范围越广,其中C和E规格出现超过15βcm深度的强堆积现象。
表1 不同蚀积深度范围的格内面积百分比（%）
Table 1 Area percentage of different ranges of erosion and deposition depth in each checkerboard (%)
| 规格 | 蚀积深度范围分组（cm） | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| -10~-5 | -5~0 | 0~5 | 5~10 | 10~15 | 15~20 | |
| A | 0.00 | 0.00 | 31.79 | 68.21 | 0.00 | 0.00 |
| B | 0.00 | 0.00 | 1.40 | 52.45 | 46.14 | 0.00 |
| C | 0.00 | 0.00 | 14.06 | 53.32 | 32.59 | 0.02 |
| D | 0.00 | 0.00 | 16.61 | 44.75 | 38.63 | 0.00 |
| E | 0.00 | 1.55 | 23.71 | 35.20 | 39.53 | 0.02 |
| F | 8.56 | 16.87 | 19.83 | 24.46 | 30.28 | 0.00 |
3） 麦草方格蚀积效应。根据蚀积系数越趋近于1,凹曲面越稳定的理论, 6种试验规格中C 、D和E容易形成稳定的凹曲面,F规格由于中心侵蚀严重,凹曲面容易产生各种涡流,加重风蚀,而蚀积系数较小的两种规格容易产生明显的沙物质堆积,造成严重的麦草沙障沙埋现象。根据各个规格内部侵蚀量与堆积量以及相应发生部位的分析（表2）,E、F两种规格在中心至NE方位存在部分侵蚀状况,其中F规格单位面积侵蚀量较大;而流沙对照区的平均蚀积深度达到-11.67βcm,侵蚀强度约为19.02βg/cm2,反映各规格显著的固沙阻沙效果。同时规格越小,单位面积堆积量越大,单位体积蚀积量也越大。从产生堆积部位的角度分析,W-NW-N方位带为主要堆积部位,同时长方形规格更容易产生多部位的堆积。综合分析,6种规格中前4种规格均属于全堆积型麦草方格沙障,最大规格F总体上属于轻度堆积的蚀积效应,但也存在强侵蚀状态,格内凹曲面气流紊乱不稳定,C、D和E 3种中等规格容易形成稳定凹曲面.
表2 不同规格的麦草方格凹曲面的蚀积特征
Table 2 Characteristics of erosion and deposition in different concaves of straw-checkerboard dimensions
| 规格 | 中心凹面深度 （cm） | 蚀积 系数 | 主要侵蚀 部位 | Q侵蚀 （g/cm2） | 主要堆 积部位 | Q堆积 （g/cm2） | 单位体积蚀积量 （g/cm3） |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A | 6.90 | 0.069 | 无 | 0.00 | W、NW | 18.08 | 1.205 |
| B | 7.35 | 0.074 | 无 | 0.00 | N、NE、NW | 17.76 | 1.184 |
| C | 12.60 | 0.084 | 无 | 0.00 | W、NW | 13.41 | 0.894 |
| D | 9.94 | 0.099 | 无 | 0.00 | W、NW、N | 14.25 | 0.950 |
| E | 12.98 | 0.087 | C、NE | 0.02 | NW、SE、N | 13.35 | 0.889 |
| F | 23.40 | 0.117 | C、E、NE | 1.56 | W、NW | 9.66 | 0.540 |
1） 同一方位下的规格差异。在相同风向条件下,不同规格麦草方格的蚀积深度和蚀积部位存在显著差异（图2）。规格越大,中心蚀积深度值越小,截面积总蚀积量不断增大,但单位距离蚀积强度则不断减小（表3）,即大规格更容易发生侵蚀作用,形成深而窄的凹曲面,同时最低蚀积深度点也逐渐偏离格中心,往迎风侵蚀侧移动。在N-S走向的剖面上,B和D两规格凹曲面相对平缓,N侧堆积作用强于S侧,C规格凹曲面出现两个谷盆,A、B两规格的截面蚀积强度大于11βg/cm;W-E走向剖面中,各规格最低蚀积深度点出现东侧偏离现象,W侧堆积现象十分明显,大规格的中心侵蚀作用十分明显,各规格的蚀积强度差异逐渐加大。在NW-SE剖面曲线中,C和F规格曲线较为对称,C、D、E规格的蚀积强度相近;而在NE-SW走向的剖面曲线中,E规格中心开始出现侵蚀作用,前4种规格中心蚀积深度相近,在蚀积部位上,除B规格之外,其余规格最低蚀积深度点偏于NE侧,即NE侧堆积作用弱于SW侧,F规格的蚀积强度小于1,反映该方位的侵蚀作用最为强烈。
图2 不同规格凹曲面在不同方位剖面中的蚀积深度变化
Fig. 2 Changes of the erosion and deposition depth of different directional profiles in different dimensional concaves
表3 不同规格麦草方格在不同方位剖面的蚀积强度（g/cm）
Table 3 Intensity of the erosion and deposition of different directional profiles in different dimensions (g/cm)
| 规格/方位 | A | B | C | D | E | F |
|---|---|---|---|---|---|---|
| N-S | 11.07 | 11.54 | 8.15 | 8.21 | 7.26 | 3.72 |
| W-E | 11.15 | 9.84 | 8.28 | 8.93 | 5.90 | 2.53 |
| NW-SE | 10.59 | 10.31 | 7.57 | 8.35 | 8.01 | 3.35 |
| NE-SW | 9.24 | 8.79 | 6.92 | 6.87 | 5.41 | 0.82 |
2） 同一规格下的方位差异。根据同一规格凹曲面不同方位剖面曲线特征判别其受控的主导风向和主要蚀积部位,各规格均表现出E-SE-S方位带为格内弱堆积和风蚀部位。SW-W-NW-N方位带为强堆积部位,即各规格麦草方格受偏北风作用强于偏南风,西风作用强于东风。从最低蚀积深度分析,各规格在NW-SE和NE-SW两个方位上的蚀积深度值低于另两个方位,在蚀积强度上, NE-SW方位堆积量普遍少于其余3个方位,且随着规格增大,NE-SW方位堆积量逐渐减少,侵蚀量逐渐增多。A规格中,各方位曲线最低值与截面积蚀积量相近;B、D和E 3种长方形规格均表现出W-E方位蚀积强度偏小的特点;C规格各方位蚀积强度变化不大,F规格在NE-SW方位达到极小。
通过各规格5个部位（中心C,西南SW、西北NW、东南SE和东北NE ）出露钢钎不同时段的长度变化（图3,正值表示侵蚀,负值表示堆积）可知,秋季时段,各规格中心出现侵蚀深度小于2βcm的弱侵蚀现象,在NW,SE方位堆积,堆积深度约为2βcm。冬季时段,各规格中心部位为普遍较大侵蚀区,侵蚀深度最大超过6 cm,其中E和F规格在SE和NE部位的平均侵蚀深度在2~4βcm之间;而此时段各规格堆积部位均发生在NW和SW,堆积厚度平均达到6.52βcm,最大超过10βcm,堆积作用大于中心的侵蚀作用。春季时段,NE和SE成为各规格主要堆积部位,平均堆积厚度为3.2和3.8βcm,A、B规格最为明显,同时A、B、D这3种规格的中心部位出现不同程度的堆积作用,侵蚀部位主要在NW,侵蚀深度仅在2~2.5βcm之间。夏季时段,各规格在SW-W方位出现不同程度的侵蚀,F规格侵蚀深度达到2.7βcm,大规格在中心部位出现0.5βcm左右的弱侵蚀。此时各规格普遍在NE部位产生堆积,A、B、C规格中心处出现1 cm深度左右的弱堆积。
图3 各规格各部位在不同时段的插钎出露长度的差值变化
Fig.3 Changes of the exposed length of steel chisels among each dimension and position of checkerboards during different periods
综合分析,各规格在冬季表现出最强的蚀积效应,NW方位的强堆积和中心部位强侵蚀作用奠定了凹曲面形态的形成基础;春季时段各规格偏东方位产生较强堆积作用使小规格逐渐产生沙埋,中等规格逐渐形成稳定凹曲面;夏秋时段蚀积作用相对较弱,对小规格有进一步加强堆积的效应,而对C、D、E这3种规格的凹曲面形态影响较小。对于每个规格各个部位而言,偏西偏北部位是严重堆积区,中心与偏南部位侵蚀状况明显,C规格年内变化较其它规格最小,A、B、F规格堆积侵蚀作用失衡,难以形成稳定凹曲面。
1） 各规格的防风固沙效益与经济成本。根据冬季风沙观测结果（图4）,在流沙对照地区2 m 高度风速为8.87 m/s条件下,A~F 6种规格的对应高度风速分别为5.37、4.65、3.93、4.04、5.53和6.91 m/s。在9.5 m/s左右风速条件下,流沙对照区的输沙率为0.067 g/(min·cm2),各规格的的输沙率值则分别为0.001、0.003、0.003、0.005、0.020和0.026。在沙障成本（材料费、托运费和人工铺设费用等）方面,A规格的经济成本约为F规格的两倍,C规格的1.5倍,在交通不便,麦草资源不足的高寒地区,E和F规格的经济成本较高。
图4 不同规格麦草方格沙障防风固沙效益与经济成本
Fig.4 Benefits of wind-preventing and sand-fixing and economical costs of different dimensions
2） 综合防护指数。根据指标望大原则对蚀积系数P、风速U、输沙量Q和经济成本C进行标准化,根据蚀积系数越趋近于1,凹曲面越稳定的原则,将蚀积系数P转化为凹曲面的稳定性R1（R1=（1-|1-Pi|）;将风速转化为防风作用R2（R2=（U对照-Ui）/ U对照）;输沙率转化为固沙作用R3（R3=（Q对照-Qi）/ Q对照）;经济成本P转变为各规格对比A规格的成本节约率R4（R4=（P-3.79）/3.79, 其中A规格的经济成本约为3.79万元/hm2）。根据权重评价表采访10位专家打分构建判断矩阵（一致性比例为0.032<0.1）,采用特征向量法求得各指标对应的权重系数（w）,根据加权求和统计各规格的综合防护指数R（表4）。根据R值望大原则,C规格综合防护效益最好,D、E规格次之,为该区经济且具有较好防护效果的可选规格,而A规格虽然固沙效果最佳,但沙埋严重,防护期短,在麦草紧缺的高寒地区,经济成本过高,其选取的综合效益不大。
表4 各规格麦草方格沙障的综合防护指数
Table 4 Integrated protection index of each dimensional straw-checkerboard
| 评价指标 权重（wi） | 凹曲面稳 定性R1 | 防风作 用R2 | 固沙效 益R3 | 成本节 约率R4 | 综合防护 指数R |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.2942 | 0.1263 | 0.1770 | 0.4025 | R | |
| A | 0.69 | 0.40 | 0.98 | 0.00 | 0.43 |
| B | 0.74 | 0.48 | 0.95 | 0.15 | 0.51 |
| C | 0.94 | 0.56 | 0.96 | 0.31 | 0.64 |
| D | 0.89 | 0.50 | 0.93 | 0.25 | 0.59 |
| E | 0.77 | 0.38 | 0.70 | 0.40 | 0.56 |
| F | 0.63 | 0.22 | 0.61 | 0.50 | 0.52 |
麦草方格凹曲面形成过程主要受控于冬春季节的风向风速条件,平衡的蚀积效应得益于稳定凹曲面的形成,中心涡流具有“升力效应”,能对过境风沙产生一种非堆积性搬运条件,防止格内侵蚀的同时减弱过度堆积。而稳定凹曲面的形成时期在单一风向的强风条件下形成时间短,多风向或反风向条件下,凹曲面形成期较长。而规格间的凹曲面形态差异受盛行风向的障间距影响,障间距越小,堆积作用越明显,格内凹曲面愈趋平缓;障间距越大,格内蚀积部位和强度分明,凹曲面坑洼不规整,过度侵蚀区存在较强气流加剧中心和迎风侧掏蚀。在青海湖湖东沙区,1 m障间距的凹曲面在一个风季后几近消失,净堆积致使麦草沙障被严重沙埋,而2 m间距的凹曲面存在多个侵蚀坑,固沙效果不明显,1.5 m间距全年蚀积深度变化稳定。从凹曲面各部位的蚀积年变化评估,高寒麦草方格沙障的防护期限较短,1 m和2 m间距的正方形规格有效的固沙期主要在冬季,而1.5 m间距的3种规格相对防护期较长,尤其是1.5 m×1.5 m规格,1 a后沙障高度保持8 cm左右,未来至少1 a仍然发挥良好的风沙防护作用。
规格选取需要考虑防沙治沙工作的目的性和实地条件的特殊性,固沙是基本目的,小规格对外来沙的阻滞作用强,对于风沙活动非常强烈的流沙丘顶和沙山迎风侧,或者需要重点隔离防护带,如公路,沙丘与草地边界处,小规格的阻沙作用最好;对于固定半固定沙丘或者植被较好的丘间低地,为防止侵蚀或沙丘活化时,可以采用较大规格,经济成本最低且能达到风沙防护效果。同时,长方形规格与正方形规格的选取需要根据沙丘沙垄不同部位的地貌特征和水分条件设定,长方形规格相对正方形规格的优势在经济成本,在同等防护效果的基础上,该区南北向的沙垄迎风坡适宜推广1.5 m×2 m的麦草方格沙障,甚至是南北走向的行列式麦草沙障,而长方形规格的长边走向需要顺应沙丘沙垄的走向,垂直于主导风向。
麦草方格沙障的蚀积效应取决于凹曲面蚀积系数和蚀积强度,前者与麦草方格的规格大小呈反相关,后者与规格成正相关,盛行风向上1.5 m间距的规格最容易形成稳定凹曲面,而 1 m间距的小规格蚀积系数小于0.07,堆积强度大于17 g/cm2,凹曲面积沙严重;2 m间距的大规格蚀积系数大于0.11,堆积强度小于10 g/cm2,沙障固沙效果不明显。在各方位蚀积断面上,各规格中SW-W-NW-N方位带为强堆积部位,而中心和偏南部位为弱堆积或风蚀区。其中N-S和W-E两个方位断面的整体堆积作用较强,NE-SW方位断面的堆积作用最弱,而规格间的蚀积强度差异在对角两个方位断面表现明显,同一规格下的方位差异则在大规格上较为突出。
不同规格的麦草方格沙障其格蚀积效应表现出显著的季节差异,在秋-冬-春-夏的季节变化中,该区主导风向经历了SW-NW-NE-E的转变,小规格各部位的蚀积效应先后表现出中度堆积-强堆积-弱堆积的变化趋势,中等规格整体表现出弱堆积-蚀积平衡-弱侵蚀的趋势,而大规格则表现出弱堆积-强侵蚀-中度侵蚀-弱堆积的趋势。A、B规格格内在初冬已发生较强堆积作用,风季后沙埋严重;E、F规格则在冬春季节遭受较强侵蚀,但在夏秋季节因主导风的反向转变而使格内偏东部位的强侵蚀作用得到缓解;C、D规格在秋末已形成较为稳定的凹曲面,冬春风季时则不会发生严重的沙埋或风蚀危害。
综合各规格凹曲面的蚀积效应和年内变化特点,以及冬春季节的风沙防护效益和经济成本,1.5 m×1.5 m规格的草方格最容易形成稳定凹曲面,蚀积强度与经济成本适中,防风固沙效果最好,防护期最长,为青海湖沙区最为普遍与适宜推广的规格。而大规格相比小规格的实际应用性更强,同一东西间距条件下,长方形规格比正方形规格的实际可行性较好,但对于不同走向与坡度的沙丘,其规格选取需要因地制宜,因需而设,并结合沙生植被共同发挥治沙效益。
The authors have declared that no competing interests exist.
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高寒沙区沙障固沙效益与生态功能观测研究 [J]. |
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青海湖盆地沙地特征及风沙化趋势 [J]. |
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青海湖湖东人工治理沙丘风沙流结构特征 [J].
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青海湖流域生态环境问题与保护 [J]. |
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环青海湖地区生态环境问题及其整治 [J].
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青藏高原近40 年来气候变化特征及湖泊环境响应 [J]. |
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利用虚拟插钎对切沟沟底不同部位短期变化的初步研究 [J]. |
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不同高度阻沙栅栏蚀积过程与防沙效益研究 [J]. |
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