荒漠化防治工程学—荒漠化防治原理

—
1.10
宁夏河东沙区
—
0.16
平均
微量 1.00
4.54 8.70 23.40 6.61 17.31 1.90 17.99 11.49
34.15 68.20 61.40 86.88 72.11 85.30 75.05 69.01
41.97 19.10 9.82 4.90 9.52 11.70 6.16 14.74
风力侵蚀强度随被侵蚀地块长度而增加，对于一定 的风力，挟沙能力是一定的。土壤可蚀性越高（抗 蚀性越低），则饱和路径长度越短。
6．植被覆盖
增加地面植被覆盖（生长的作物或作物残体），是 降低风的侵蚀性最有效的途径。
植被的保护作用与植物种类（决定覆盖度和覆盖季 节）、植物个体形状和群体结构、行的走向等有关。
3 降雨还有促进风蚀的一面。因为雨滴击坏了土块 和团聚体，提高了土壤的可蚀性。
4．土丘坡度
表3-7 坡面上相对于平坦地面的风蚀量
坡度 （%）
相对风蚀量 坡顶 坡上部
0~1.5（平坦） 100
100
3.0
150
130
坡度 （%）
6.0 10.0
相对风蚀量
坡顶 坡上部
320
230
660
370
5．裸露地块长度
判断风沙流饱和 程度的特征值
当 =1时，吹蚀量和堆积量相等，地面无堆积；当 <1 时为饱和状态，形成堆积；当 >1时，为不饱和状态，继续吹 蚀。
（二）沙丘的移动
1.沙丘移动的方向和方式
（1）沙丘移动的方向 移动的总方向是
和起沙风的年合成风 向大致相一致。
（2）沙丘移动的方式 取决于风向及其
变率，分为3种情况 （图3-5）。
2、沙丘移动的速度 沙丘移动的速度取决于风速和沙丘本身的高度。
沙丘在单位时间里前移的距离与 背风坡一测堆积的总沙量的关系
2、沙丘移动的速度 沙丘移动的速度取决于风速和沙丘本身的高度。
第三章 荒漠化防治原理
第一节 风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理 第二节 风蚀荒漠化防治的生态学原理 第三节 水蚀荒漠化的防治原理 第四节 盐渍荒漠的防治原理
第一节 风蚀荒漠化防治的 风沙物理学原理
一、风力侵蚀作用
（一）沙粒的起动
起动风速理论公式
表 3-1 沙粒粒径与起沙风速值（新疆莎车）
沙粒粒径（mm)
表3-5 我国干旱区主要沙漠沙的粒度组成
沙漠名称
各粒级（mm） >1.00 1.00~0.50 0.50~0.25 0.25~0.10 0.10~0.05 <0.05
塔克拉玛干沙漠 —
0.02
古尔班通古特沙漠 —
—
巴丹吉林沙漠
—
3.40
腾格里沙漠
0.01 1.60
乌兰布和沙漠
Hale Waihona Puke 0.01 0.78库布齐沙漠
径% <0.1mm 92.08 95.51 97.81 97.98 98.25
2．含沙量随高度的分布特征
表3-9 不同高度风沙流中含沙量的分布（V=9.8m/s）
高度（cm） 0~10 10~20 20~30 30~40 40~50 50~60 60~70 沙量（%） 79.32 12.3 4.79 1.50 0.95 0.40 0.74
二、风沙运动规律
（一）风沙流结构特征
1．沙粒粒径随高度的分布特征
高度 cm
1 2 3 4 5
粒 >0.1mm
20.96 18.25 12.80 10.55 8.72
径% <0.1mm 79.04 81.75 87.20 89.45 91.28
高度 cm
6 7 8 9 10
粒 >0.1mm 7.92 4.49 2.19 2.02 1.75
0.1~0.25 0.25~0.5 0.5~1.0
>1.0
起沙风速（m/s)
4.0 5.6 6.7 7.1
表 3-2 不同含水率时沙粒的起动风速值
沙粒粒径（mm）
不同含水率下沙粒的起动风速（m/s)
干燥状态 1
含 水 率（%）
2
3
4
2.0~1.0 1.0~0.5 0.5~0.25 0.25~0.175
V——风速（m/s）。
（二）风力作用过程
3．风力沉积作用
土壤颗粒被风搬运的距离取决于风 速大小、土壤颗粒或团聚体的粒径和重 量，以及地表状况。
（1）沉降堆积
（2）阻遇堆积
（三）影响风蚀的因素
1．土壤抗蚀性
我国干旱区风成沙的力度成分，以细沙为主， 很难形成抗风蚀的结构单位，易被吹蚀。
土壤抵抗风蚀的性能主要取决于土粒质量及土 壤质地、有机质含量等。
3．含沙量随风速变化 风沙流中含沙量与风速的关系
表3-10 风速与含沙量的关系（新疆莎车）
离地面2m高处风速（m/s）
4.5 5.5 6.5 7.4 13.2 15.0
0~10cm高度的含沙量[g/(cm·min)] 0.37 1.04 1.20 2.27 19.44 35.58
结构数S表征
（3-3）
（二）风力作用过程
1．风力侵蚀作用
磨蚀强度 W = f （Vp、dp、Sa、a）
式中 W——磨蚀量（g/kg）； Vp——颗粒速度（cm/s）； dp——颗粒直径（mm）； Sa——被蚀物稳定度（J/m2）； a——入射角（。）。
（3-4）
（二）风力作用过程
2．风力输移作用 当风速大于启动风速时，土壤和沙粒物质随风 运动，其运动方式有悬移、跃移、蠕移3种形式。
9.0
10.8
12.0
—
—
6.0
7.0
9.5
12.0
—
4.8
5.8
7.5
12.0
—
3.8
4.6
6.0
10.5
12.0
地表状况
戈壁 滩
风蚀残 丘
半固定沙丘
流
沙
起动风速（m/s)
12.0 9.0 7.0 5.0
（二）风力作用过程
1．风力侵蚀作用
风的侵蚀能力
D=f(v*)2 式中 D——侵蚀力；
V*——侵蚀床面上的摩阻流速。。
19.32 4.00 1.98
— 0.27
— 0.67 3.75
土壤有机质能促进土壤团聚体的形成并提高其 稳定性，提高抗蚀能力。
2．地表土袭
由耕作过程形成的地表土袭，能够通过降低地表风速 和拦截运动的泥沙颗粒来减慢土壤风蚀。
3．降雨
1 降雨使表层土壤湿润而不能被风吹蚀。
2 降雨还通过促进植物生长间接地减少风蚀。
悬移质占 3%~38%
搬运比例
悬移质占 7%~25%
跃移质占 55%~72%
（二）风力作用过程
2．风力输移作用
风的搬运能力与摩阻流速的3次方成正比： Q = f（ Pg V3*）
（3-5）
在特定条件下输沙量与风速的关系（新疆莎车）为：
Q = 1.47×10-3 V3.7
（3-6）
式中 Q——输沙率[g/（cm . min）]；