黄河石嘴山至巴彦高勒段风沙入黄量研究

发布时间：2020-09-15 19:14

　　黄河上游腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、库布齐沙漠和毛乌素沙地,每年都有一定的风沙进入黄河并参与河道演变过程,风沙-水沙共同作用下的河道演变机制是河床演变学科中的重要科学问题,同时也是制约黄河上游河道开发利用方式的关键问题。自1980s以来,许多研究者开展了风沙入黄过程及入黄量的研究,但限于观测技术、观测时长以及观测的系统性和连续性,其研究成果仍然存在争议。本文以乌兰布和沙漠为研究对象,采样资料分析、遥感影像解译、野外系统观测、模型计算等多种方法,进行乌兰布和沙漠风沙入黄研究。分析了石嘴山～巴彦高勒段的水沙特征,通过野外观测获取了风沙运动的基础数据,阐述了风沙运动规律,计算了2013～2016年的实测风沙入黄量。分析了影响风沙入黄的各影响因子的长期变化规律,利用磴口水文站的水位、1967年和2012年的地形数据对长期以来的风沙入黄量进行了定性分析,建立了风沙入黄模型,对1980s以来的风沙入黄量进行了初步计算。取得的主要结论如下:(1)石嘴山～巴彦高勒河段自1950s以来水沙总体呈减少趋势,1970s以来,水沙减少趋势较显著,且输沙量的减少幅度大于径流量的减少幅度。沙漠风沙粒径以大于0.1mm颗粒为主,河段进出口站粗颗粒(大于0.1mm的颗粒)含量和输沙量基本接近,多年平均(1961～2014年)差值为75.93万t,河段内断面河床质的粒径变化与进出口变化过程相似,表明该河段受风沙影响不大。(2)乌兰布和沙漠段沿岸的沙丘以新月型沙丘和新月型沙丘链为主,沿河道左岸流动沙丘段长46.35km,半固定沙丘段长12.1km,固定沙丘段长3.97km,沙丘的宽度、移动速度和沙丘高度之间具有良好的相关关系。(3)整个宁蒙河道的植被盖度自1990年的10.9%增长为2010年的16.5%,乌兰布和沙漠的植被盖度增加到11.29%。石嘴山～巴彦高勒河段区间的城市用地、工业用地和矿业用地在2013年及以后显著增加,沙漠面积所占的比例从2000年的72.76%下降到2015年的52.12%。(4)研究区域附近的四个国家基本气象站以及乌海、磴口两个地方气象站的气象数据表明,1990s中期以来,极大风速下降了 8～9m/s,最大风速下降了 5～10m/s,年均风速下降了 1.1～1.7m/s以上,因而该区域的扬沙天气和沙尘暴频次等都表现出显著降低的趋势。(5)通过测定近地表0～60cm高度范围的输沙量,结果表明;研究区的输沙量81.75%集中在0～10cm内,30 cm以上高程的输沙量平均不足7%,输沙率与距地面高度之间符合幂函数的关系。(6)评估了不同时期风沙入黄量。2013～2016年,乌兰布和沙漠风沙入黄量分别为158.92万t/yr、92.74万t/yr、55.61万t/yr和53.78万t/yr。1954～2016年年均风沙入黄量为335.78万t,最大值为1987年的586.61万t,最小值为2016年的53.78万t。在设定的情景模式下,随着土地利用类型的不断好转,2031～2036年风沙入黄量将下降至262.45万t/yr。(7)利用断面法和沙量法冲淤量分析、库容法分析和野外实地观测等方法,对三盛公库区的风沙量进行了分析,综合分析认为,每年进入三盛公库区的风沙量约为70-100万t。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P333.4;P425.6

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