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风力侵蚀

2020-04-09 21:01

在气流冲击作用下土粒、沙粒脱离地表、被搬运和堆积的过程,简称风蚀。风对地表所产生的剪切力和冲击力引起细小的土粒与较大的团粒或土块分离,甚至从岩石表面剥离碎屑,使岩石表面出现擦痕和蜂窝,继之土粒或沙粒被风挟带形成风沙流。气流的含沙量随风力的大小而改变,风力越大,气流含沙量越高。气流中的含沙量过饱和或风速降低,土粒或沙粒与气流分离而沉降,堆积成沙丘或沙垅。土(沙)粒脱离地表、被气流搬运和沉积的3个过程是相互影响、穿插进行的。

风蚀的强度受风力强弱、地表状况、粒径和相对密度大小等综合因素的影响。当气流的剪切力和冲击力大于土粒或沙粒的重力以及颗粒之间的相互联结力,并能克服地表的摩擦阻力时,土(沙)粒就会被卷入气流,而且形成风沙流。之后,风对地表的冲击力增大,磨蚀作用显著增加,将更多的土粒搬走。土(沙)粒开始起动的临界风速因粒径和地表状况而异,通常把细粒沙开始起动的临界风速(5 m/s)称为起动风速起动风速。

侵蚀形式

风蚀因土(沙)粒的大小和质量不同,表现出3种移动形式。

(1)悬移。粒径小于0.1 mm的沙粒、黏粒重量极小,可被风卷扬至高空,随风运行。

(2)跃移。粒径在0.1~0.5 mm的中细沙粒,受风力冲击脱离地表,升高到10 cm的峰值后,受到比在地表处较大的水平风力及本身重力的影响,沿着两者的合力方向,急速下降,返回地表,并以较大的能量撞击地表,使一些较大的颗粒移动。

(3)滚动。粒径在0.5~2 mm的较大颗粒,不易被风吹离地表,沿沙面滚动或滑动。

在上述3种移动方式中,以跃移为主要方式。从重黏土到细砂的各类土壤,一般跃移占55%~72%,滚动占7%~25%,扬失占3%~28%。

危害

风力侵蚀在裸露、干燥、松散的土地上均可发生,当风速极大时,一般会出现沙尘暴或尘霾。风吹走农田、牧场的肥沃表土,暴露、埋压种子、禾苗,掩埋铁路、公路、村庄。尘埃进入大气,引起环境污染,危害人体健康。

影响因素

主要有气候、地表状况、土壤质地及植被等因素,风速及其吹袭的持续时间和湍流的程度是影响风蚀的气候因素。风搬运土粒的数量以输沙率来表示。输沙率是单位时间内通过单位宽度的沙量。英国泥沙专家R.A.拜格诺提出的输沙率计算公式为

式中,q为输沙率,g/(cm·s);V为风速,cm/s;Vt为起动风速,cm/s。

湿度和温度影响土壤的干燥状况,从而间接地影响风蚀的程度。土壤在湿润状态下凝聚力强,不易发生风蚀,反之则易发生风蚀。土壤的水稳性团粒结构状况与有机质含量在抵抗风蚀方面起较大作用。土壤的可代换性钙饱和度越大,其抗蚀性越强。影响风蚀的植物因素包括植物的高度、枝叶的茂密程度以及群体的密度。

防治措施

土壤风蚀不仅受自然因素的影响,而且与人类生产活动的关系非常密切。为了防止风蚀,要合理利用土地,制定综合治理方案。治理技术措施包括:建立防护林体系和人工饲料基地,合理确定载畜量及建立合理的轮牧制度,用沙障配合植物固沙,在荒漠化的土地上飞机播种灌木和草本植物等。

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