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输沙势在风蚀地貌中的应用 1 研究对象的选取及海表及区域分布 丹氏地质的研究始于19世纪，最初只是对这种地质奇迹的恐惧。20世纪初斯文·赫定(Sven Hedin)正式提出“雅丹”这一专业词汇,并为广大地学工作者接受。最近,人们又在火星表面发现雅丹地貌的分布,再加上高分辨率航空相片和卫星影像的应用,再次激起了人们对这一地貌形态的研究兴趣。国内对雅丹地貌的研究主要集中在罗布泊地区。一般认为雅丹地貌的形成受风蚀、流水侵蚀、沟蚀、重力崩塌等多种因素的影响。研究表明,在这几种因素中风蚀起着最主要的作用,可将雅丹地貌归结为风蚀地貌的一种类型。因此对雅丹地貌分布区的风况进行分析和研究就显得十分必要。 中国雅丹地貌分布较广,主要分布在疏勒河中下游、新疆地区及柴达木盆地西北部,其中柴达木盆地为中国雅丹地貌分布面积最大的区域,但是对柴达木盆地雅丹地貌的研究却很少。本文选取柴达木盆地的察尔汗盐湖雅丹地貌区作为研究对象,分析了该区风况。察尔汗盐湖位于柴达木盆地东南部低洼区,介于36°37′—37°12′N、93°42′—96°14′E之间,东西长168km,南北宽20~40km,面积约为5 856km2,海拔在2 675m以上,地势较平坦,广阔的盐滩上分布有察尔汗干盐湖和达布逊湖、大别勒湖、小别勒湖、团结湖、协作湖、南霍布逊湖、北霍布逊湖、东陵湖、达西湖等10余个边缘卤水湖泊。该地区年降雨量为10~30 mm,年蒸发量达1 900~3 100mm,盛行西北风。南北两侧山系海拔均在4 500~5 000m以上,南部为昆仑山脉,北部为锡铁山。东西两侧地势微高,为大范围的缓坡地形(图1)。 2 数据和方法 2.1 平均风速风向 风况数据取自建立在研究区中南部雅丹体上的自动气象观测仪,风速风向为在2m高度连续观测记录的每15 min平均风速风向,数据周期为2009年8月至2010年7月。气象观测仪地理位置为37°08′8.88″N,95°06′42.48″E(图1)。 2.2 方向变率指数法 输沙势(Drift Potential,DP)表示在一定时间内潜在最大输沙量,在数值上以矢量单位(Vector U-nit,VU)表示。罗盘16方位输沙势合成方向和合成矢量,分别称作合成输沙方向(Resultant Drift Direction,RDD)和合成输沙势(Resultant Drift Potential,RDP)。方向变率指数(RDP/DP)是指合成输沙势与输沙势的比率。 选择原始数据中大于起沙风速(5m·s-1)的记录数据,按罗盘16方位逐月统计各方位的起沙风,并计算不同方位大于起沙风速的平均风速、最大风速及出现频率。 输沙势的计算采用目前国际上应用最广泛的Fryberger和Dean的方法,计算公式为: 式中:Q为输沙势(单位:VU);V为风速(单位:节);Vt为起动风速(单位:节);t为起沙风时间,一般为观测时段内所观测的起沙风时间数与总观测时间数的百分比。 3 结果与讨论 3.1 起沙风速、频率 对风速记录数据分析可知,该区域年平均风速为3.7m·s-1,记录的最大风速为15.0m·s-1,发生于4月。起沙风(5m·s-1)占全年风速记录的22.93%。春季平均风速为4.5 m·s-1,起沙风占36.05%;夏季平均风速为4.0 m·s-1,起沙风占28.61%;秋季平均风速为3.2 m·s-1,起沙风占14.38%;冬季平均风速为3.1 m·s-1,起沙风占12.36%(图2)。 图3为研究区的起沙风风速及其频率月变化图。在1年之内,起沙风风速的月平均风速在6.2~7.4m·s-1之间波动。其中,1月最低,为6.2m·s-1,从1月开始缓慢增加,至3月月平均起沙风速达到最大值7.4m·s-1,之后又开始缓慢减小,至6月降为6.7m·s-1,之后波动式变化。月最大风速变化范围为9.9~15.0m·s-1,1月最大风速为9.9m·s-1,4月达到15.0m·s-1,为年最大风速,然后缓慢降低,至6月降为12.5 m·s-1。7—10月最大风速波动降低至10.0m·s-1,10—12月逐渐增大至13.1m·s-1。起沙风月平均风速与最大风速的变化趋势基本一致。 由图3还可以得知,起沙风在4月和5月的发生频率最大,分别为14.60%和14.31%,7月次之,为12.08%,3月和6月相差不大,分别为10.72%和10.59%。起沙风发生频率最小月份为12月,为3.48%,其次为10月和11月,分别为3.88%和4.34%。可见起沙风主要发生于春、夏两季,发生频率分别为39.63%和31.45%,秋、冬两季起沙风的发生频率较小,分别为15.63%和12.19%。 3.2 从起沙风的季节和季节分布看 研究区起沙风风向以WNW和W为主,分别占年起沙风频率