土壤風(fēng)蝕

1、土壤風(fēng)蝕：每次沙塵暴的沙塵源和影響區(qū)都會(huì)受到不同程度的風(fēng)蝕危害，風(fēng)蝕深度可達(dá)1～10厘米。據(jù)估計(jì)，我國(guó)每年由沙塵暴產(chǎn)生的土壤細(xì)粒物質(zhì)流失高達(dá)106～107噸，其中絕大部分粒徑在10微米以下，對(duì)源區(qū)農(nóng)田和草場(chǎng)的土地生產(chǎn)力造成嚴(yán)重破壞?！俣劝倏粕硥m風(fēng)對(duì)地表形態(tài)的塑造過程。這種作用表現(xiàn)為風(fēng)對(duì)地表物質(zhì)的風(fēng)蝕、搬運(yùn)和堆積過程，分布范圍很廣，干旱區(qū)、半濕潤(rùn)區(qū)乃至濕潤(rùn)區(qū)均有分布。干旱區(qū)由于具有干燥多風(fēng)、地表植被稀疏甚至完全裸露等自然特征，因而那里

2、的風(fēng)力作用很強(qiáng)，成為荒漠地貌發(fā)育的主要外營(yíng)力，形成了與流水、冰川及重力等其他外營(yíng)力塑造的地形完全不同的風(fēng)成景觀（見風(fēng)蝕地貌、風(fēng)積地貌）。風(fēng)蝕作用指地表物質(zhì)在風(fēng)力作用下脫離原地的過程。包括吹蝕作用和磨蝕作用。吹蝕作用地表松散泥沙或基巖風(fēng)化碎屑物被風(fēng)吹揚(yáng)而離開原地的過程。吹蝕作用的產(chǎn)生取決于近地表的風(fēng)力狀況(流態(tài)、流速)和地表泥沙的物理力學(xué)性質(zhì)。由于空氣的密度小、粘滯性低，近地表風(fēng)一般呈紊動(dòng)狀態(tài)，其風(fēng)速的垂直分布基本遵循對(duì)數(shù)律，方程如下：其

3、中u為高度y處的風(fēng)速；k為紊動(dòng)卡門常數(shù)與溫度有關(guān)，通常取0.40；y0是風(fēng)速為零的高度U是摩阻流速。風(fēng)對(duì)地表泥沙的拖曳力（或曰剪應(yīng)力τ)取決于風(fēng)的摩阻流速和空氣密度(ρ)。風(fēng)速增大，摩阻流速亦增大，地表泥沙顆粒所受的拖曳力亦隨之增加，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到某一程度時(shí)就會(huì)使地表沙粒開始運(yùn)動(dòng)。英國(guó)R.A.巴格諾爾德根據(jù)起動(dòng)條件下作用在沙粒上的力的平衡，得出沙粒在開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的最小摩阻流速（又稱流體起動(dòng)條件，Uc）為：式中ρs為沙粒密度；d為粒徑；g為重力

4、加速度A為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)對(duì)于0.1毫米的石英沙粒其值為0.1。W.J.切皮爾根據(jù)作用在沙粒上力的平衡，并考慮到起動(dòng)現(xiàn)象的隨機(jī)性，直接用剪切力表示其臨界起動(dòng)值(τc)：式中rs、r分別為顆粒和空氣比重；d為粒靜。兩式獲得的結(jié)果基本相同。巴格諾爾德在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)沙粒起動(dòng)以后，由于躍移顆粒的碰撞，風(fēng)速稍許低于流體起動(dòng)條件時(shí)床面沙粒仍會(huì)保持運(yùn)動(dòng)，此時(shí)A值為0.08這個(gè)起動(dòng)條件稱為沖擊起動(dòng)條件（Ut，又稱起動(dòng)摩阻流速）并表示為（對(duì)于石英沙粒）：

5、風(fēng)力作用磨蝕作用風(fēng)通過攜帶的沙粒對(duì)地表的沖擊、摩擦過程。潔凈的風(fēng)（非挾沙氣流）即使是超過臨界起動(dòng)值的，通常也只能對(duì)處于松散狀態(tài)（無粒間粘結(jié)力）的一定粒徑范圍內(nèi)的顆粒具有吹蝕作用，對(duì)于多數(shù)地表則是無顯著作用的。但是，風(fēng)如挾沙形成挾沙氣流，則以其所攜帶的泥沙顆粒為工具，對(duì)地表會(huì)產(chǎn)生巨大的沖擊力和摩擦力。試驗(yàn)證明，風(fēng)所挾帶的以高速躍移的顆粒通過沖擊方式可以推動(dòng)直徑6倍于它或重量200余倍于它的顆粒；處于不同膠結(jié)程度的土壤結(jié)殼或泥沙塊體，也會(huì)因

6、受被吹揚(yáng)顆粒的滾動(dòng)或滑動(dòng)摩擦，特別是跳躍顆粒的撞擊而發(fā)生崩解和破碎，使地表增加風(fēng)吹蝕的泥沙數(shù)量，加劇風(fēng)蝕；各種風(fēng)蝕地貌（特別是正地形）實(shí)質(zhì)上是由挾沙氣流塑造的，如風(fēng)蝕壁龕（石窩）、風(fēng)蝕蘑菇、雅丹等。搬運(yùn)作用指風(fēng)所挾帶各種不同粒徑的泥沙顆粒被輸移的過程。搬運(yùn)形式有躍移、懸移和蠕移3種基本形式。①躍移。沙粒由風(fēng)力上揚(yáng)作用而脫離地表后，在氣流中取得動(dòng)量加速前移(圖2)。由于空氣密度比沙粒密度小得多（約1:2000）沙粒所受阻力較小所以在落到地

7、面時(shí)仍有相當(dāng)動(dòng)量或反彈躍起或沖擊其他顆粒躍起，使風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)很快達(dá)到很大強(qiáng)度。以0.10～0.15毫米的沙粒最易以躍移方式運(yùn)動(dòng)。據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)和野外觀測(cè)資料，天然沙丘沙呈躍移的沙量在氣流挾帶的全部沙量中所占比例雖隨風(fēng)速增大而增加，但變動(dòng)不大平均約占34。躍移顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡類似一拋物線，降落角較小，一般為10～16。起跳角變化較大，約40％的起跳角在30～50，28％在60～80。躍移長(zhǎng)度與高度之比值隨起跳角加大而變小。沙粒在躍移過程中還不斷旋轉(zhuǎn)