塔里木沙漠石油公路沿线沙丘移动规律
塔里木沙漠公路堤式横断面的设计研究
因此 其设计 思想 是选 择合 理 的道 路横 断面形 式 ，使 得路 基本 身强度 、整 体稳 定性 得 到保证 ，同时避 免
各种形 式 的沙 害 ，使 沙粒 在一 般 风力 的吹拂 下顺 利
通过 路面或 完全 受 阻 ，保 证沙 漠公 路 的正 常运 营 。
公 路横 断 面主要 由路 基 的宽度 、高度 、边坡 坡
通 常情况 下 ，沙 区公 路堤 式 路基 的主 要破 坏形 式包括路基 整体稳定性 破坏 、沙埋破坏 和风蚀 破坏 。
资料 介绍 ，其 蠕移 速度 为风 速 的几百分 之 一 ，风沙 蠕 移 量 约 占总输 沙 量 的 １４ ／。通 常粒 径 大于 ０５ｍｍ ．
的沙 粒 ，大都 以蠕 移 的形式 搬运 ，并 且在 吹扬 过程
２ ４
石
油
工
程
建
设
２０ ０ ７年 ｌ Ｏ月
２ 一Ｗｌ ｌ ＝Ｑ ３ 一ｗ２ ２ ＝Ｑ 运 用 物理学 中能 量平衡 原 理 ，进 一步 表示 为 ：
１
一
粒径 大 于 ０５ｍ 的沙 粒在 起 沙 风 的吹 拂下 蠕移 运 ． ｍ 动时 ，当路基 横坡 坡 度小 于 １： ．，风沙 流 可 以顺 １ ８
利通过 。
ｍ ＦＳ＝ｍ Ｈ ＋ ＋ｍ ｓ ｆ ｖ ＋Ｋ ， ｇ （ ｇｃ ６） ｏ ｓ
，
— —
二
式中
沙 粒 的质 量／； ｇ
沙粒 在 坡 角处 的速 度 ，其 值 约 为 起 沙 风速 的几 百分之 一 ，故取值 为 ０ ；
在 一定条 件 下的物 理运 动模 型 ，从 而推 导 出塔 里 木 沙漠公路 堤 式横 断 面的理 论坡度 ，并从路 堤 自 身的整体 稳 定性 方面和 防风 固沙工程 实践 的 角度 论证 了沙漠公路 堤 式 断面理 论坡度 的 可行 性 ，为
毛乌素沙地不同固沙措施下沙丘的移动特征
毛乌素沙地不同固沙措施下沙丘的移动特征王静璞;王光镇;韩柳;王周龙【摘要】[目的] 研究不同固沙措施下沙丘的治理效果及移动特征.[方法] 以Google Earth平台高分辨率遥感影像为基础,选择毛乌素沙地中未经过固沙措施、沿迎风坡进行单圈植被固定、沿迎风坡进行多圈植被固定和生物与非生物沙障相结合的四种固沙措施条件下的新月形沙丘共70座,通过影像测量,并结合研究区风况资料,分析了2002-2010年,不同固沙措施下的新月形沙丘移动的性质、强度以及沙丘移动与高度的变化规律.[结果] 研究区起沙风主风向为偏西北风,频率66.4%,受此影响,沙丘向偏东南方向移动;由于植被增加了沙丘表面粗糙度,四种不同类型沙丘的年平均移动速度分别为:流动沙丘(5.4 m/a)>单圈植被固定沙丘(4.1 m/a)>多圈植被固定沙丘(1.8 m/a)>生物与非生物结合固定沙丘(1.0 m/a).[结论] 随着植被的增加,沙丘移动速度减慢.%[Objective] In order to study the effect and movement characteristics of sand dunes movement under different sand fixation measures.[Method] This text was based on QuickBird high resolution image,select 70 typical barchan dunes in Mu Us Sandy Land,and divided into four types: mobile dune,fixed sand dune with one circle natural vegetation,fixed sand dune with multi circle natural vegetation,fixed sand dune with biological and abiotic sandbarriers,combined with image measurement and wind regimedata,Analyzed the character,speed of dune movement from 2002 to 2010 and the change regulation of dune movement and height variation.[Result] The investigated area influenced by northwesterly wind,which frequency of 66.4%,the moving direction of sand dunes in study area was southeast.Dueto the vegetation increased the dune surface roughness,at the same height,the average speed for the four different types of dunes was,mobile dune (5.4 m/a)>fixed sand dune with one circle natural vegetation (4.1m/a)>fixed sand dune with multi circle natural vegetation (1.8 m/a)>fixed sand dune with biological and abiotic sand barriers (1.0 m/a).Height and movement speed of mobile dune and fixed sand dune with one circle natural vegetation had extremely significant negativecorrelation.[Conclusion] With the increase of vegetation,the movement of the dunes slowed down.【期刊名称】《甘肃农业大学学报》【年(卷),期】2017(052)002【总页数】7页(P54-60)【关键词】GoogleEarth影像资料;毛乌素沙地;风向频率;不同固沙措施;沙丘移动【作者】王静璞;王光镇;韩柳;王周龙【作者单位】鲁东大学资源与环境工程学院,山东烟台 264025;鲁东大学资源与环境工程学院,山东烟台 264025;鲁东大学资源与环境工程学院,山东烟台 264025;鲁东大学资源与环境工程学院,山东烟台 264025【正文语种】中文【中图分类】S728.4沙丘的移动，一方面导致土地沙漠化，另一方面也反映着沙漠地貌形成发展的现代动态过程[1].沙丘移动的研究主要包括移动性质[2-4]、移动速度[5-6]以及移动的动力学分析[7-9].早期的研究方法主要运用野外考察[10]、定位观测[11-13]、风洞实验[14]和航空相片判读[15]等，20世纪70年代初期随着美国陆地卫星的陆续发射，大量的遥感影像被运用到了沙丘移动特征的研究中[16-18]，遥感技术具有获取沙丘移动参数快、范围大的特点，但现有研究多使用分辨率为30 m的TM影像，这使得研究结果的精度受到限制.沙丘移动是流沙治理中首先要考虑的问题，采取什么样的防沙措施，这些措施应如何布设都需要知道沙丘移动的方向、方式和强度[19].早在1934年，程伯群先生就在《科学》杂志上发表“中国沙漠之扩张”一文，阐述了毛乌素沙地南缘沙漠化过程使沙漠范围不断扩张的事实[20].为控制风沙危害，治沙工作者和当地居民在毛乌素沙地开展了坚持不懈的治沙造林工作，主要有人工造林、飞播造林种草、封沙育林育草、退耕还林还草、四旁植树以及建设完善绿洲防护体系等方法[21].现有关于毛乌素沙地的研究多集中在沙地沙漠化过程、植被恢复、生态变化等方面，关于不同固沙措施下沙丘治理效果、移动特征的研究较少.本文以Google Earth提供的高分辨率遥感卫星影像为依托，结合毛乌素沙地风况资料，以采用不同固沙措施条件下的四种典型新月形沙丘作为研究对象，研究了该区不同固沙措施下的新月形沙丘的移动性质、强度，并对各类沙丘的移动速度和高度之间的关系进行了分析，为进一步明确毛乌素沙地沙丘移动特征与固沙措施之间的关系提供理论依据.1.1 研究区概况毛乌素沙地位于鄂尔多斯高原向陕北黄土高原的过渡地区，地理坐标为N37°27.5′～39°22.5′，E 107°20′～111°30′.包括内蒙古自治区伊金霍洛旗南部、乌审旗全部、鄂托克旗东南部、陕西榆林地区北部以及宁夏回族自治区盐池县的东北部.沙地年平均气温6～8.5 ℃，年平均降水量由东南部的440 mm，向西递减至250 mm，全区最大降水量集中在7-9月，相较我国西北地区其他沙漠降水较多；地表水和地下水也较丰富，地表径流量达14亿m3；全年蒸发量1 800～2 500mm，是降水量的4～10倍[22].毛乌素沙地水热配合较好，植被种类多，大部分地面分布有沙生植被、草甸植被、盐生植被和沼泽植被等隐域性植被，其中以沙蒿(Artemisia desertorum)群落和沙蒿-柠条(Caragana korshinskii)群落为主的沙生植被构成沙地植被的主体.虽然毛乌素沙地自然条件较优越，但多风，又处于半干旱气候区，流动、半固定和固定沙丘广泛地分布在梁地、滩地河谷阶地和湖滨.流动沙丘(植被覆盖度<5%)[23]多呈单个新月形沙丘，高度大小不一，一般为1～3 m，个别达10 m以上；半流动沙丘(5%<植被覆盖度<20%)有两类，一类属于抛物线形沙丘，一类分布于大片流动沙丘边缘潜水流的主要通道上；半固定沙丘(21%<植被覆盖度<50%)移动速度慢；固定沙丘(植被覆盖度>50%)的植被以沙蒿为主.上述类型的沙丘经常交错分布在一起，尤其是半固定和固定沙丘很容易相互转换.1.2 数据来源由于沙漠地区特殊的自然环境，沙丘研究精度受到一定的限制，且以往研究中使用的沙丘样本相对较少.随着高分辨率遥感技术的发展，使得沙丘形态及动态变化研究的样本数量增加，并使研究结果更具有统计意义成为可能.本文利用Google Earth提供的高分辨卫星资料作为研究所用沙丘影像资料，影像拍摄时间分别为2002年6月29日和2010年8月22日.毛乌素沙地广泛分布着新月形沙丘，为了充分研究沙丘的移动特征，根据不同固沙措施将沙丘分为4类(表1)，并根据每类沙丘的影像特征(图1)，在Google Earth 上选择一定数量的沙丘作为测量样本，进行相关的数据测量.风速、风向数据采用日值数据，包括鄂托克旗、盐池县和榆林市3个气象站2002-2010年间的数据.沙丘移动的性质和强度取决于风况，但只有大于沙粒临界启动风速的风，才是有效的，大部分小于起沙风速的风应当属于“静风”，临界起沙风速会因观测时距、观测高度、起沙性质的变化而不同，在计算研究区风向频率及平均风速时，临界起沙风速取5 m/s[24].从3个气象站2002-2010年同期记录中，统计大于临界起沙风速的风速段出现次数，得到9年间16个方位的起沙风特征值.1.3 新月形沙丘移动方向及移动距离量测由于Google Earth上影像的生成时间不尽相同，为使获取的数据能够进行动态分析，在选择典型沙丘时，首先保证最少有2个时段的影像数据，为了精确的提取沙丘形态参数和移动距离数值，所选典型沙丘的影像清晰完整，未受云等因素影响. 毛乌素沙地主风向与起沙风年合成风向较一致，因此也与沙丘脊线垂直方向偏角不大，在与沙丘轴向偏角不大的风作用沙丘时，新月形沙丘总是向垂直于丘脊的方向移动，以此确定沙丘方向，并沿沙丘下风方向寻找控制点，例如道路、植被等不因时间变化而改变的点，分别量测2002年，沙丘背风坡坡脚距控制点的距离，和2010年沙丘背风坡坡脚距控制点的距离，以此计算沙丘的移动速度.1.4 新月形沙丘高度测定及与移动速度间关系分析沙丘的休止角是由区域地形、风力和沙源相互作用塑造的一种动力平衡状态，是控制沙丘形态的重要因素之一[25].根据相关文献报道[26-27]，沙子的最大休止角为30°～34°.即由盾形沙堆向新月形沙丘的发育过程中，随着沙子的不断沉积，沙丘坡面不断加陡，最后，当坡度达到30°～34°后，沙体部分沙粒崩坠，形成落沙坡，即发育成新月形沙丘.Google Earth中标尺工具测得距离是2点间直线的平面距离，在计算沙丘高度时，统一取沙丘休止角为30°，测得背风坡水平距离D，则沙丘高度H可用公式(1)表示：本文利用SPSS软件进行沙丘移动速度的相关性分析，并进行显著性检验.2.1 沙丘移动特性搬运沙子的较盛行风向(方位)的出现频率，影响着沙丘移动的性质.从气象资料中统计得到的盛行风向及风速特征，可以查明风沙运动方向，确定沙丘移动的方向和方式.2.1.1 沙丘移动方向风是沙丘移动的动力因素，它直接影响着风沙活动.沙丘的移动方向受风向影响，作用于沙丘的风都应有与其相适应的沙粒运动，但总的沙丘前进移动方向取决于起沙风的合成风向.根据毛乌素沙地多年起沙风玫瑰图(图3)，沙地主风向为偏西北风，总频率为66.4%，其中多年出现频率最多的风为WNW风，频率为24.9%，其次是W风和NW风，出现频率分别为15.1%和13.2%.由于受地形影响[22]，也出现较多的偏东南风，频率为11.5%，但其频率远小于偏西北风的频率45.1%，故对沙丘移动方向影响不大.利用Google Earth遥感影像，通过研究区相同沙丘2002-2010年位置变化分析，沙丘移动方向集中在东南东和东南南方向之间，56%的沙丘向偏SE方向移动，30%的沙丘向ESE方向移动，14%的沙丘向SES方向移动.从整体看，沙丘从西北向东南方向移动，与研究区多年的主风向大体一致，但有一定角度存在，这是由于沙地起沙风风信情况较为复杂，对沙丘运动起作用的风不止WNW风，还有W风和NW风，因而沙丘移动的方向并不完全和其中风力较大的起沙风相一致，而是像偏东南方向移动.2.1.2 沙丘移动方式沙丘移动的方式，取决于风向及其变率，可分为前进式、往复前进式和往复式[25].根据毛乌素沙地四季起沙风玫瑰图(图4)，沙地春季起沙风以偏西风为主，其中最高的WNW风的频率为8.7%，其次NW风和W风的频率分别为5.6%和4.4%；到了夏季，偏南风的作用超过偏西风，但方向频率的强度较春季减弱，主风向SES 风的频率仅为2.7%，次主风向S风的频率为2.1%；进入秋季，偏南风的次数降低，偏西风的频率又开始增多，并成为盛行风，主风向WNW风的频率为5.4%；冬季WNW风的频率在四季中最强，为9.2%.风向及其频率的不同，导致毛乌素沙地的沙丘移动各季不同.冬季，虽然导致沙丘由西北向东南移动的主风向WNW风频率最高，但由于地面冻结，导致沙丘移动不大；春季地面解冻后，地表比较干燥，强WNW风推动沙丘向东南方向移动.夏季在偏东南风的作用下，沙丘产生逆向运动，但由于频率较弱，当秋冬盛行WNW风时，沙丘仍然向东南移动.由风况并结合影像资料分析得知，毛乌素沙地的沙丘移动方式为往复前进式.2.2 沙丘移动强度沙丘移动的速度，除了受风速和沙丘本身高度的影响外，还与沙丘的水分、植被状况及下伏地貌条件等多种因素有关.植被对沙丘移动速度的影响，在于沙丘上生长了植被后，增加了粗糙度，削弱了近地表层风速，减少了沙子吹扬搬运的数量，从而使沙丘移动速度大大减慢，甚至可以完全终止[26].根据测量及计算(图5)，毛乌素沙地流动沙丘年移动速度在3.4～9.5 m/a之间，平均年移动速度为5.4 m/a；单圈植被固定沙丘在2.6～5.6 m/a之间，平均年移动速度为4.1 m/a；多圈植被固定沙丘在0.2～5.2 m/a之间，平均年移动速度为1.8 m/a；生物与非生物措施相结合的沙丘移动速度在0.7～2.4 m/a之间，平均年移动速度为1.0 m/a.在相同高度下(表2)，各种措施固定下的沙丘平均移动速度表现为：未经过固沙措施沙丘>单圈植被固定沙丘>多圈植被固定沙丘>生物与非生物措施结合沙丘.由此可见，植被对于沙丘移动有显著的抑制作用，相同高度下，单圈植被固定沙丘较未经过固沙措施的流动沙丘，移动速度降低明显，平均降低速度为2.1m/a，这是因为植被增加了沙丘表面的粗糙度，削弱了近地表层的风速，减少了沙子吹扬搬运的数量，从而使沙丘移动速度减慢.2.3 沙丘移动强度与高度的关系沙丘高度是风沙地貌形态定量分析中一个重要的指标.这是因为高度不仅反映了风沙地貌的起伏度，而且可以反映沙漠地貌过程形成时间的长短、形态发育规模的大小、形态变化程度的大小及运动强度的强弱.从研究区新月形沙丘高度与年移动速度的关系(表3)可以看出，流动沙丘高度与移动速度具有极显著的负相关关系，仅经过一圈植被固定的沙丘，其相关系数也达到极显著水平，但显著性相比流动沙丘要低，说明植被对沙丘移动有着明显的影响，但在植被覆盖度较低，植被对沙丘影响较弱的情况下，沙丘的移动仍满足沙丘高度越大，移动速度越慢的规律.植被覆盖度较高的多圈和生物与非生物固沙措施相结合的沙丘，其高度与移动速度呈线性正相关关系，即沙丘高度越高，沙丘在风速作用下移动越快.这是因为，高度越小的沙丘越容易被植物固定，移动速度降低越快，反之，沙丘越高，用于固沙的植被与非生物固沙措施的面积越大，固定沙丘需要的时间越长，越需要较长时间才能降低其移动速度.所以，相同风速、相同时间内，高度较高的沙丘的移动速度更快.由于受到Google Earth所提供的高分辨卫星资料的限制，本文仅选择两个时段的沙丘特征进行分析，且缺少不同季节的沙丘影像，在此后的研究中，应补充卫星资料，对多个时段沙丘的移动情况进行监测，还可进一步验证沙丘在不同季节的移动方向，以及对不同固沙措施下沙丘形态的动态变化进行分析.由于缺少沙丘移动的实地监测数据，不能对遥感影像数据的分析结果进行验证和对比分析，这是本论文的不足之处，需要在下一步的研究中进行完善.1) 毛乌素沙地大于5 m/s的起沙风年合成风向为偏西北风，频率为66.4%.结合影像资料，分析得到研究区沙丘向偏东南方向移动.2) 毛乌素沙地沙地属于冬、夏季风交替的地区，春、秋、冬季在主风向偏西北风(频率为41.2%)的作用下，沙丘由西北向东南移动；到夏季，受东南季风的影响，频率为6.3%，沙丘产生逆向运动，但由于东南风的频率较弱，不能完全抵消西北风的作用.所以总体来说，研究区沙丘仍然向东南移动.沙丘移动方式属于往复前进式.3) 毛乌素沙地四种不同类型沙丘的平均移动速度为：流动沙丘(5.4 m/a)>单圈植被固定沙丘(4.1 m/a)>多圈植被固定沙丘(1.8 m/a)>生物与非生物结合固定沙丘(1.0 m/a).这是因为随着沙丘上植被的增加，加大了沙丘表面的粗糙度，削弱了近地表层的风速，减少了沙子吹扬搬运的数量，从而使沙丘移动速度减慢.受植被影响较弱的流动沙丘和单圈植被固定沙丘，沙丘高度与移动速度具有极显著的负相关关系.【相关文献】[1] 张正偲，董治宝，钱广强，等.腾格里沙漠西部和西南部风能环境与风沙地貌[J].中国沙漠，2012，32(6)：1528-1533.[2] Bailey S D ，Bristow C S.Migration of parabolic dunes at Aberffraw，Anglesey，North Wales[J].Geomorphology，2004：165-174.[3] 严应存，高贵生，刘宝康，等.青海湖周边地区沙丘移动监测及其气候驱动力分析[J].中国沙漠，2009，29(4)：617-622.[4] 魏振海，董治宝，胡光印，等.近40a来若尔盖盆地沙丘时空变化[J].中国沙漠，2010，30(1)：26-32.[5] Yao Z Y，Wang Z W， Han W M，et al.Migration of sand dunes on the northern Alxa Plateau， Inner Mongolia，China[J].Journal of Arid Environments，2007，70：80-93. [6] Necsoiu M，Leprince S，Hooper D M，et al.Monitoring migration rates of an active subarctic dune field using optical imagery [J].Remote Sensing of Environment，2009，113：2441-2447.[7] Lancaster N，Nickling W G，Mckenna C K，et al.Sediment flux and airflow on the stoss slope of a barchan dune[J].Geomorphology，1996，19(3)：55-62.[8] 张春来，郝青振，邹学勇，等.新月形沙丘迎风坡形态及沉积物对表面气流的响应[J].中国沙漠，1999，19(4)：359-363.[9] 李恒鹏，陈广庭，李波.新月形沙丘迎风坡气流加速模拟[J].中国沙漠，2001，21(1)：24-27.[10] Hesp P，Hyde R，Hesp V.Longitudinal dunes can move sideways[J].Earth Surface Processes and Landforms，1989，14：447-451.[11] 邹桂香，高宏智，边庆策，等.沙丘移动速度的观测与计算[J].干旱区资源与环境，1988(3)：36-42.[12] 周兴佳，李崇舜，雷加强，等.塔克拉玛干沙漠南缘策勒县沙丘移动规律的初步研究[J].干旱区研究，1990(1)：39-44.[13] 董治宝，陈广庭，颜长珍，等.塔里木沙漠石油公路沿线沙丘移动规律[J].中国沙漠，1998，18(4)：328-333.[14] Bagnold R A.The Physics of Blown Sand and Desert Dunes[M].London：Methuen，1941：25-28.[15] Herman J F.The barchans of Southern Peru [J].The Journal of Geology，1959，67(6)：628-631.[16] Jason R J.An analysis of the current stability of the dune field at Great Sand Dunes National Monument using temporal TM imagery (1984-1998)[J].Remote Sensing of Environment，2002，83：488-497.[17] Haim T，Dan G B，Yoav S.Elongation and migration of sanddunes[J].Geomorphology，2004，57：293-302.[18] Rubin D M，Tsoar H，Blumberg D G.A second look at western Sinai seif dunes and their lateral migration[J].Geomorphology，2008，93：335-342.[19] 董治宝.中国风沙物理研究五十年(Ⅰ) [J].中国沙漠，2005，25(3)：293-305.[20] 王涛.我国沙漠与沙漠化科学发展的战略思考[J].中国沙漠，2008，28(1)：1-7.[21] 牛兰兰，张天勇，丁国栋.毛乌素沙地生态修复现状、问题与对策[J].水土保持研究，2006，13(6)：239-243.[22] 北京大学地理系.毛乌素沙地自然条件及其改良利用[M].北京：科学出版社，1983.[23] 朱震达.关于沙漠化地图编制的原则与方法[J].中国沙漠,1984,4(1):3-15.[24] 陈渭南，董治宝，杨佐涛，等.塔克拉玛干沙漠的起沙风速[J].地理学报，1995，50(4)：360-367.[25] 凌裕泉.最大可能输沙量的工程计算[J].中国沙漠，1997，17(4)：362-368.[26] 刘建宝，王乃昂，程弘毅，等.沙丘沙休止角影响因素实验研究[J].中国沙漠，2010，30(4)：758-762.[27] 吴正.风沙地貌与治沙工程学[M].北京：科学出版社，2010：110-114.。
塔里木沙漠公路
塔里木沙漠公路塔里木沙漠公路塔克拉玛干沙漠位于新疆南疆的塔里木盆地中心，是中国最大的沙漠，也是世界第十大沙漠，同时亦是世界第二大流动沙漠。
也是全世界第二大的流动沙漠仅次于阿拉伯半岛的鲁卜哈利沙漠（65万平方千米），流沙面积世界第一。
整个沙漠东西长约1000公里，南北宽约400公里，面积达33万平方公里。
平均年降水不超过100毫米，最低只有四五毫米；而平均蒸发量却高达2500～3400毫米。
塔克拉玛干沙漠的侧翼为雄伟的山脉：天山在北面，昆仑山在南面，帕米尔高原在西面。
东面逐渐过渡，直到罗布泊沼盆，在南面和西面，在沙漠和山脉之间，则是由卵石碎屑沉积物构成的一片坡形沙漠低地。
塔克拉玛干沙漠流动沙丘的面积很大，沙丘高度一般在100～200米，最高达300米左右。
沙丘类型复杂多样，复合型沙山和沙垄，宛若憩息在大地上的条条巨龙，塔型沙丘群，呈各种蜂窝状、羽毛状、鱼鳞状沙丘，变幻莫测。
在这里金字塔形的沙丘屹立于平原以上300米。
狂风能将沙墙吹起，高度可达其3倍。
沙漠里沙丘绵延，受风的影响，沙丘时常移动。
沙漠里亦有少量的植物，其根系异常发达，超过地上部分的几十倍乃至上百倍，以便汲取地下的水分，那里的动物有夏眠的现象。
塔里木沙漠公路是目前世界上在流动沙漠中修建的最长的公路。
公路于1993年3月动工兴建，1995年9月全部竣工。
北接轮南油田公路网与314国道连通,南与315国道相接，全长522千米。
其中流动沙漠段公路北起肖塘，南至民丰县城以东23千米的恰安，全长446 千米。
修建沙漠公路的起因二十世纪70年代末，我国的石油开发重点转入塔里木盆地。
1984年9月在塔克拉玛干北部的轮台县与库车县之间的沙参二井发生井喷，人们惊喜交加，坚定了寻找大油田的信心。
在轮南，找油者的视线转向沙漠腹地。
但是，运输方式是很大的问题。
1989年11月，沙漠公路建设可行性专家听证会在库尔勒市召开。
1991年5月，塔里木沙漠石油公路工程技术研究可行性报告通过专家论证。
2019高中地理常识：中国“进去出不来”的塔克拉玛干沙漠精品教育.doc
高中地理常识：中国“进去出不来”的塔克拉玛干沙漠一、地理常识：中国“进去出不来”的塔克拉玛干沙漠塔克拉玛干沙漠位于新疆南疆的塔里木盆地中心，是中国最大的沙漠，也是世界第十大沙漠，同时亦是世界第二大流动沙漠。
整个沙漠东西长约1000公里，南北宽约400公里，面积达33万平方公里。
在塔克拉玛干腹地海拔1413米的乔喀塔格山(红白山)上眺望塔克拉玛干沙漠，则是另一种的浩瀚。
苍茫天穹下的塔克拉玛干无边无际，它能于缥缈间产生一种震慑人心的奇异力量，令面对此景的每一个人都感慨人生得失的微不足道。
在红白山上看和田河的秋色，是一辈子不能忘怀的。
和田河两岸的胡杨在阳光下泛着浓厚的金黄，如宽大的金色丝带缠绕着大地，从天际延伸过来，又蜿蜒消逝到天的另一尽头。
我们发现，要欣赏此景，恐怕塔克拉玛干是惟一的。
塔克拉玛干沙漠植被极端稀少;几乎整个地区都缺乏植物覆盖。
在沙丘间的凹地中，地下水离地表不超过3~5米，可见稀疏的柽柳、硝石灌丛和芦苇。
然而，厚厚的流沙层阻碍了这种植被的扩散。
植被在沙漠边缘--沙丘与河谷及三角洲相会的地区，地下水相对接近地表的地区--较为丰富。
在那里，除了上述植物外，尚可见一些河谷特有的品种︰胡杨、胡颓子、骆驼刺、蒺藜及猪毛菜。
冈上沙丘常围绕灌丛形成。
沙漠四周，生长发育着密集的胡杨林和柽柳灌木，形成沙海绿岛。
塔克拉玛干沙漠，系暖温带干旱沙漠，酷暑最高温度达67.2℃，昼夜温差达40℃以上;平均年降水不超过100毫米，最低只有四五毫米;而平均蒸发量高达2500-3400毫米。
这里，金字塔形的沙丘屹立于平原以上300米。
狂风能将沙墙吹起，高度可达其3倍。
沙漠里沙丘绵延，受风的影响，沙丘时常移动。
沙漠里亦有少量的植物，其根系异常发达，超过地上部分的几十倍乃至上百倍，以便汲取地下的水份，那里的动物有夏眠的现象。
在世界各大沙漠中，塔克拉玛干沙漠是最神秘、最具有诱惑力的一个。
沙漠中心是典型大陆性气候，风沙强烈，温度变化大，全年降水少。
塔里木流动沙漠工程地质特点
除考虑 ｓ ｏ ｉ、 Ｃ １ ～ 含量对混凝土结构中钢筋及混凝土
结 构 的腐 蚀 ， 还 应考 虑 由于 盐 的表 聚作 用 而形 成 的 盐
第一作者简 介 ： 田新平 （ １ ９ ６ １ 一） ， 男（ 汉族 ） ， 四川威远人 ， 高级Ｔ程 师 ， 现从事岩 土Ｔ程勘察技 术工作 。
根 据标 准贯 入 测 试 及 室 内试 验确 定 ， 沙 漠 腹 地 沙 层 的 物理 力 学 性 质 沿 竖 向 变化 较 大 ， 表 层 为 黄 色 松 散
粉砂（ １ ． １ ～２ ． ５ ｍ） ， 含水 量 ２ ％（ 地 表 处松 散砂 的含 水 量
分布， 生 成 环境 的沙 漠 活动 特 点及 分布 规律 ， 确 定 不 同 沙 漠 的Ｔ程 地 质特 性 ， 为在 沙 漠地 区进 行 Ｔ程 建设 ， 包 括城市 、 矿山、 水利 、 国 防 和线 型 工程 等规 划 与 合 理 布 局提 供 区域性 Ｔ程 地质 资料 。
大于 １ ０ ０ ｋ Ｐ ａ ， 其余均为黄色粉细砂 ， 从略。
２ ． ４ 地下水 、 盐 蚀和 液化
（ １ ） 沙漠 腹 地 的地 下水 一般 埋 深较 浅 ， 由于强 烈 的 蒸 发及 毛细 作用 盐 分 向地 表 聚集 ， 在有 地 下水 地段 ， 其 水 质化 验结 果 ｐ Ｈ＞ ７ ． ５ ， 属 偏 碱性 水 ， 硫 酸根 ｓ ｏ４ 一 含 量 ２ ２ ９ ３ ． ７ ｍｇ ／ Ｌ， 地 表含盐量一般小于 ０ ． ３ ％， 但 有 个 别 地 区总含 盐量 高 达 １ ０ ％以上 ， 所以， 对 沙 漠地 区的建 筑 物
环青藏高原巨型盆山体系构造与塔里木盆地油气分布规律
卷(Volu m e)33,期(Numb er)1,总(S UM )120页(Pages)1~9,2009,2(Feb ruary ,2009)大地构造与成矿学Geotecton ica etM eta ll o genia收稿日期:2008-12-02基金项目:国家油气专项科技攻关项目(编号:2008ZX0032005201)资助.作者简介:贾承造(1948-),男,中国科学院院士.本刊副主编.长期从事石油地质与构造地质研究.Em a i :l ji acz @petroch i na .co m .cn环青藏高原巨型盆山体系构造与塔里木盆地油气分布规律贾承造(中国石油天然气股份有限公司,北京100011)摘 要:中国中西部受控于喜山期青藏高原的隆升和向北、向东的推挤,在其外围形成一个巨型的盆山构造体系,环青藏高原巨型盆山体系主要由复活后的古造山带、前陆冲断带和小型克拉通盆地三个基本的构造单元组成,其中古生界小型克拉通与中新生界前陆冲断带是重要的含油气单元,它决定了中国中西部油气分布主要受古生界克拉通古隆起和中新生界前陆冲断带的控制。
塔里木盆地在纵向上由发育齐全的下古生代碳酸盐岩、上古生代海相-海陆交互相碎屑岩沉积和中新生代陆相碎屑岩等构造层序叠置而成,在平面上以较稳定的小型克拉通为核心,边缘环绕库车、喀什、塔西南、塔东南等褶皱或冲断变形的前陆冲断带。
塔里木盆地古生界小型克拉通盆地与中新生界前陆逆冲带叠合-复合的构造特征,以及演化的多阶段性,决定了这类盆地具有/多套烃源岩、多储盖组合、多含油气系统0的叠合-复合含油气系统的特点;油气分布受小型克拉通盆地中的古隆起控制,形成大面积岩性地层油气藏,前陆盆地中的冲断带构造控制形成背斜油气藏,具有多期成藏并存与晚期成藏为主的特点。
关键词:环青藏高原巨型盆山体系;小型克拉通盆地;前陆逆冲带;油气分布规律中图分类号:P 542 文献标识码:A 文章编号:100121552(2009)0120001209我国中西部盆地油气资源丰富,地质条件复杂,与我国东部盆地和世界其他主要含油气盆地相比较有显著差异。
沙丘是怎样移动的
沙丘是怎样移动的作者：刘红卫邹丽滨来源：《物理教学探讨》2010年第03期在九年级物理第十四章《压强和浮力》第四节《流体压强与流速的关系》教学中,遇到这样一道训练题:沙漠中有一个沙丘(如图1),当水平方向的风不断吹过沙丘时,沙丘会慢慢:A.向左移动B.向右移动C.仍停原处D.无法确定这是2008年湖北省黄冈市的一道中考原题,答案为A。
然而对于A答案我校教师有很大的争议:观点一向左,因为在流速大的地方压强小,流速小的地方压强大;所以,沙丘的左侧压强小,右侧大,推着沙丘向左移动。
这也是命题人的本意。
观点二向左,因为当风吹来时,沙丘对风有个阻力,使风向左下方运动,把左下方的沙子吹走了,沙丘上的沙就泻下来,沙丘就向左移动。
观点三迎风的那一面的沙子向坡顶移动并停在背风面,导致沙丘迎风面陡峭而背风面平缓,沙丘向右移动,这是土地沙漠化的一个重要的直接原因。
否则的话,我国就不用建设“三北”防护林了,因为西北风刮过来,沙漠就会自动向西北移动,跑到俄罗斯了。
为此,笔者查阅了一些资料,认为应该向右移动,即顺着风的方向。
理由如下:理由一 1959年,中国科学院治沙队成立,竺可桢先后在《人民日报》上发表了两篇文章,一篇是《改造沙漠是我们的历史任务》,一篇是《向沙漠进军》。
在他的倡导下,设置了六个治沙综合试验站,他三次深入沙漠考察,几乎跑遍了内蒙、河西走廊和新疆的沙漠。
在《向沙漠进军》一文中他讲到:我国陕西榆林地区,在明末清初的时候是个天然草原区,雨量还充沛,没有多少风沙。
到了清朝乾隆年间,陕西和山西北部许多人移居到榆林以北关外去开垦。
当时的政府根本不关心农业生产事业,生产技术又不高,垦荒伐木,致使原来的草地露出了泥土,日晒风吹,尘沙就到处飞扬。
由于长城外的风沙侵入,榆林城也受袭击,到解放以前,榆林地区关外30km都变成沙漠了。
沙漠逞强施威,所用的武器是风和沙。
风沙的进攻主要有两种方式。
一种可以称为“游击战”。
狂风一起,沙粒随风飞扬,风愈大,沙的打击力愈强。
沙漠地区公路路基合理断面形式
沙漠地区公路路基合理断面形式1 西部三类沙漠地区公路路基使用状况调查2002年7—9月进行了不同类型沙漠地区公路横断面的调研勘察，调查范围覆盖新疆、内蒙古、陕西、宁夏等省区的流动型、半流动型及固定型沙漠、沙地。
调查的路基包括路堤、路堑和半填半挖三种形式，调查的具体内容有路线名称、路段桩号、路基高度、路基横断面坡度、路面宽度、积沙带宽度、沙害状况、路线方位角、与主风向夹角以及有关建设年限、防护情况等方面的信息。
了解目前西部各省区按照原路基设计规范设计并修建的沙漠公路路基的横断面形式，在经过多年运营后公路路基的使用现状，尤其是横断面形式的变化情况，从而确定公路路基设计规范中关于沙漠地区路基横断面坡度的适应程度。
1.1 流动性沙漠地区公路路基使用状况调查及分析流动性沙漠的调查工作是在新疆的塔克拉玛干沙漠中进行的。
塔克拉玛干沙漠位于塔里木盆地之中，该盆地东西长约1 500 km，南北宽约600 km，面积约为53万km2，盆地的中央为塔克拉玛干沙漠，沙漠面积为33.76万km2，占盆地面积的63.70%。
年蒸发量约在2 000 mm以上，而降雨量仅为30 mm左右，属极端干旱地区，除边缘有大量的胡杨、红柳等乔灌木分布外，腹地仅有极少数的红柳和芦苇，多为一望无际的沙海。
工作组于2002年7月中旬携带全站仪、水平仪、GPS、地质罗盘、钢尺等测量工具，乘车对塔克拉玛干沙漠公路进行了为期近10天的调查测量工作，调查范围包括现有的使用多年的沙漠公路，以及在建的两条沙漠公路，具体情况见表3-11。
表3-11 调查范围沙漠公路的路基横断面坡度虽然是按照原路基设计规范设计，并且所有路段边坡均设有草方格沙障，但在施工和运营过程中受施工质量和风沙沉积的影响仍然会发生变化，最终所形成的路基边坡是相对稳定的，且在当地的环境下成为输沙和阻沙相对平衡的这样一种横断面坡度。
它的变化是随机的且局限在一定范围内。
采用概率统计的方法分析横断面坡度的变化范围，就会发现在流动性沙漠地区目前公路路基设计规范有关二级公路以下的横断面坡度的适应程度。
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4期
董治宝等: 塔里木沙漠石油公路沿线沙丘移动规律
329
2100 m 之间, 下伏地形平坦。监测采用地形详测法, 分别于 1991 年 10 月、1992 年 10 月、1993 年 10 月进行 3 次地形详测, 绘制相应的地形图 (图 1) 进行比较分析与量算。
图 1 沙丘移动及形态变化
3 沙丘移动的基本规律
长度 (m )
8. 15 11. 48
11. 85 15. 56 12. 60 17. 78 16. 30 11. 85 11. 85 11. 11 11. 11 14. 07 20. 00 11. 11 20. 00 13. 20 20. 74 11. 11 16. 30 10. 37 22. 22 35. 93 12. 22
7
新月形沙丘
盾状沙丘→
8
新月形沙丘
表 1 监测区 8 个典型沙丘的几何特征移动情况
时间
1991 1992 1993 1991 1992 1993 1991 1992 1993 1991 1992 1993 1991 1992 1993 1991 1992 1993 1991 1992 1993 1991 1992 1993
2 沙丘移动监测方法
监测区位于轮南小区东侧 77 km , 距公路约 200 m , 面积 100 m ×100 m。样区内有 12 个完 整的沙丘和一些零星的片状积沙, 类型有雏形新月形沙丘、盾状沙丘等。 沙丘高度在 0150～
Ξ 中国“八五”攻关重大课题 作者简介: 董治宝, 男, 1966 年生, 理学博士。 主要从事土壤风蚀与风沙地貌研究。 收稿日期: 1996201226 改回日期: 1998206229 © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
移动量 移动方向
(m )
10. 87 8. 89
SW 23° SW 42°
7. 04 4. 81
SW 27° SW 57°
4. 81 3. 33
SW 27° SW 40°
7. 04 5. 00
SW 27° SW 38°
5. 93 4. 44
SW 40° SW 33°
8. 52 6. 30
SW 26° SW 56°
SW 39° SW 27° SW 57° SW 48° SW 47° SW 37° SW 48° SW 36° SW 38° SW 45° SW 40° SW 40° 无落沙坡
SW 46° SW 58° SW 53° SW 63° SW 65° 无落沙坡
无落沙坡
SW 80°
98. 43 104. 18 78. 09 252. 84 119. 84 190. 21 62. 05 94. 15 118. 04 125. 30 55. 73 117. 93 32. 65 27. 27 24. 51 51. 30 67. 80 59. 44 48. 05 79. 07 41. 15
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330
中 国 沙 漠 18 卷
序号 沙丘类型
1
新月形沙丘
2
新月形沙丘
3
新月形沙丘
4
新月形沙丘
5
新月型沙丘
盾状沙丘→
6
新月形沙丘
第 18 卷 第 1998 年 12
4期
月
JOU
RN
A
L
中 国 沙 漠 O F D ESER T R
E
SEA
R
CH
V
o l. D
18 N o. ec. 1998
4
研究论文 (328～ 333)
塔里木沙漠石油公路沿线沙丘移动规律Ξ
董治宝 陈广庭 颜长珍 韩致文 王训民
(中国科学院兰州沙漠研究所 兰州 730000)
沙丘高度是风沙地貌形态定量分析中最重要的示量指标之一。 这是因为高度不仅反映了 风沙地貌的起伏度, 而且可以反映沙漠地貌过程时间的长短、形态发育规模的大小、形态变化 程度的大小及运动强度之强弱。进一步分析得出: 沙丘高度与宽度之间存在着稳定的线性正相 关关系, 沙丘高度与底面积及体积之间存在稳定的指数正相关关系。
关 键 词 塔里木 沙漠石油公路 沙丘几何形态参数 沙丘移动强度 分 类 (中图法) X11
1 沙漠石油公路沿线环境背景
塔里木沙漠石油公路干线北起塔里木河北约 35 km 的轮南小区, 南抵 315 国道, 全长约 519 km , 依次穿越塔里木河现代泛滥冲积平原、塔里木河古河道泛滥区、简单新月形沙丘与沙 丘链区、穹状沙山区以及高大复合型纵向沙山区等地貌单元, 于塔里木河南 4018 km 的肖塘 始进入真正的流沙区。 沿线地势南高北低, 海拔高度从塔里木河的 940 m , 依次上升至 315 国 道的 1 300 m 以上, 相对高差约 360 m。沿线沙物质主要源于昆仑山前洪积、冲积物, 塔里木河 流域冲积物。上述物质经风力吹蚀、搬运和再堆积等一系列改造过程形成了构建现代风沙地貌 的风成沙。沿线气候为典型的暖温带内陆荒漠型。年降水量少, 一般为 40 mm 左右, 但变率大。 据肖塘气象站记录, 1992 年 5 月 30 日一次降水达 2916 mm , 占年降水总量 5216 mm 的 4518%。年蒸发量在 3 000 mm 以上, 为降水量的 70 多倍。年平均温度 22～ 13℃, 年较差 37℃ 以上, 日较差超过 15℃。沙漠公路沿线植物资源贫乏, 可见植物仅 19 种, 集中分布于塔里木河 冲积平原、古河道、地下水埋深较浅的沙山间洼地和覆盖薄层风沙的盐化沙土平地上。 土壤类 型以非地带性的流动风沙土为主, 局部古河道地区有胡杨林土分布。
4 沙丘移动特征
4. 1 沙丘移动强度
观测表明, 1991 年 10 月至 1992 年 10 月间监测区内沙丘移动强度为 4181～ 10187 m , 平 均为 7129 m ; 1992 年 10 月至 1993 年 10 月间各沙丘的移动强度都有所减弱为 3133～ 8189
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7. 04 5. 19
SW 45° SW 26°
7. 04 4. 85
SW 35° SW 35°
3. 2 落沙坡方向
落沙坡是反映沙丘动力学和形态特征的又一重要指标, 在沙丘动力学分类中具有重要的 意义。 观测表明, 监测区内的沙丘仅有一个无落沙坡, 坡向在 1991 年 10 月、1992 年 10 月和 1993 年 10 月分别为 SW 48°～ 73°、SN 27°～ 60°、SW 27°～ 80°。 在不同时期, 落沙坡方向虽在总 体上顺应于主风向 N E 或 EN E, 但又具有较大的变化范围, 变化幅度在 25°～ 44°之间。这一方 面反映了监测区内沙丘发育的不成熟性, 因为风力作用下沙丘形态的发育首先表现为沙丘形 态调整, 发育成熟的简单沙丘其落沙坡基本上完全顺应主风力, 而发育不成熟的沙丘则处于频 繁的调整过程, 因而其落沙坡方向不稳定。另一方面反映出监测区沙丘群引起的局部气流场特 征对沙丘发育的影响, 因为监测区内均为发育不成熟的雏形沙丘, 对局地气流场的反映十分敏 感, 而某一沙丘周围的沙丘存在将不可避免地改变局地气流场特征。
利用 1992、1993、1994 年 3 期地形测量图分别量算不同时期沙丘的几何特征参数, 然后将 量算结果 (表 1) 进行统计分析, 得出有关沙丘移动的一些基本规律。
3. 1 沙丘几何特征参数
一个典型的发育成熟的沙丘如新月型沙丘, 其几何特征参数之间应存在较好的依赖关 系。 据研究〔1～ 3〕, 塔克拉玛干沙漠的几种典型沙丘, 如新月型沙丘、单个的复合型沙丘、红柳灌 丛沙丘的高度与宽度及长度之间均成较好的线性正相关关系。 我们对监测区内不同时期各沙 丘形态几何参数的相关分析结果表明: ① 各个时期沙丘高度与宽度、底面积、体积, 沙丘底面 积与体积之间存在着较好的稳定正相关; ② 除上述几个参数之外, 其余参数间的相关性较差, 且随着时间的推移极不稳定。 我们认为, 实际情况与理论上应具有的相关性相去甚远, 这是由 监测区内沙丘发育的不成熟性所致。风沙地貌学理论认为, 沙丘的形成与发育需具备两个基本 条件: ① 充分的沙源供应; ② 风力作用条件。 在监测时段内, 监测样区内虽具备风力作用条 件, 但没有充分的沙源供应。这可由下列事实表明: 自 1991 年 10 月至 1993 年 10 月, 监测区内 总沙量处于净损失状态, 1991 年 10 月、1992 年 10 月及 1993 年 10 月监测区内的总沙量分别 为2 874 m 3、1 569 m 3 和 1 369 m 3。 因此, 沙源供应不足限制了监测区内沙丘的正常发育。
底面积 (m 2)
110. 84 121. 26
落沙坡 方向
SW 73° SW 60°
体积 (m 3)
31. 04 31. 52
201. 92 244. 17 107. 33 421. 40 256. 79 285. 32 143. 20 194. 79 252. 95 289. 15 151. 99 221. 12 139. 92 116. 87 147. 05 139. 92 184. 91 137. 17 160. 16 215. 64 123. 46
摘 要 通过对肖塘南 2 km 试验路段 100 m ×100 m 沙丘移动监测区 1991 年 10 月、1992 年 10 月及 1993 年 10 月的 3 次详测, 总体上可以认为, 沙丘各几何形态参数间存在着较好的相关性。 但限于沙源供应不足, 沙丘发育具有不成熟性, 从而使有些沙丘几何形态参数间不存在理论上应 具有的相关性。 沙丘高度与宽度有较好的线性正相关关系, 与底面积及体积存在较好的指数正相 关关系。从而可以认为, 沙丘高度是反映沙丘形成、规模及发育程度的较好示量指征。沙丘移动方 向随主风向的改变而改变, 并与落沙坡方向有明显的不一致性。沙丘移动强度与高度、底面积成线 性负相关关系, 而与体积成指数负相关关系。 在不同时期, 上述关系可用相似的多元线性方程表 示。 沙丘前移过程中, 沙丘形态既有由不成熟到成熟的正向演变又有由成熟向不成熟的逆向演变 过程。