风力侵蚀

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

风力侵蚀是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。

简介

风携带的沙石颗粒与岩石的不断摩擦作用形成风力侵蚀，产生的尘埃土沙进入大气，对环境造成污染。风蚀发生在亚洲、非洲、大洋洲、美洲各大陆的干旱和半干旱地区。

侵蚀形式

风力对土砂粒的吹移搬运，因土砂粒的大小和质量不同，出现 3种运动形式：①风扬。土砂粒中粒径小于0.1 毫米的粉砂、粘砂，重量极小，可被风卷扬至高空，随风运行。②跃移。粒径在 0.25～0.5毫米的中细粒砂，受风力冲击脱离地表，升高到几厘米的峰值后，在该处风就给砂粒一个水平加速度，使之在风力及其本身重力双重影响下，以两者合力方向，沿着平滑的轨迹急速下降。这时的砂粒带着较大的能量撞击地表，使原来不易为风力所移动的较大一些粒子产生移动。③滚动。粒径0.5～2毫米的较大颗粒，不易被风吹离地表，但可在风力作用下沿沙面滚动或滑动。在这 3种移动方式中，以跃移和滚动为砂粒移动的主要方式。从重粘土到细砂的各类土壤，滚动占全部土沙移动量的 7～25%，跃移占55～72%，飞扬占 3～28%。砂土粒在风沙流中的分布状况称为风沙流结构，其基本规律是风沙流中含沙量的垂直分布随高度增加而减少，绝大部分砂粒是在贴近地面的30厘米高程内、特别是在0～10厘米高程的气流中输移。风速增大，输沙量显著增加。

沙丘移动

气流中的输沙量，从风蚀起点开始逐渐增加，当含沙量达到饱和时，就发生堆积。由风蚀起点到砂粒跌落堆积的一段距离称饱和路径长度。地表结构粗糙度对饱和路径长度有决定性影响。地面粗糙度增大，气流运行速度受到阻碍，附面层发生分离形成涡旋，可降低近地面层的风速，从而削弱气流输沙的能量，使无力载输的砂粒跌落在障碍物附近，形成沙堆。沙堆又成为风沙流运行的障碍，在沙堆的背风区发生附面层分离，砂粒不断在此堆积，使背风面坡度变陡，达到30°～40°最大休止角后，砂粒滑坍，出现落沙坡，形成雏形新月形沙丘。随着沙丘丘体的增大增高，附面层分离加强,涡旋强度加大，落沙坡扩大，发展成新月形沙丘。就一个沙丘体而言，沙丘迎风面的中下部的风蚀区，而上部沙丘顶为堆积区，蚀与积的转化受迎风面坡长和饱和路径长度的影响。在常年主风作用下,沙丘顶部不断积沙,落沙坡滑坍落沙，背风面不断堆积，如此反复进行，可使沙丘辗转移动。移动的速度与主风速及输沙量的大小成正比而与沙丘高度成反比，同时还受沙丘密集程度、沙丘水分、植被状况和次风向等因子的影响。沙丘移动主要发生在风季，其移动值往往占全年移动值的60～80%，单向风作用下的沙丘比多向风作用下的移动速度快。

影响因素

就世界范围而言，风蚀的活动与干燥而多风的气候有密切关系。这种气候条件又与纬度、大气环流、沿岸寒流和高山阻隔湿润气流等多种因素有关。就局部地区和具体情况而言，影响风蚀的主要因素有：①气候。包括风、降水、温度和湿度等因素。风的因素包括风速、风向、吹袭持续时间和湍流的程度等。通常风速越大，持续时间越长，风的涡动性越强，土壤的风蚀强度越烈。同时，这些因素又加速土壤水分蒸发，使其变干而加剧风蚀。降水、湿度、温度等因素都直接影响风蚀的严重程度。②土壤。干燥而松散的砂土、砂壤土和失去结构的粘土最易受风蚀。土壤中水稳性团粒结构抗风蚀的能力较大，松散无结构的土壤如黄土，最容易引起风蚀。土壤的抗风蚀性能也与土壤的粒度和土块大小有密切关系。抗蚀性土壤的可代换性钙的饱和度一般倾向于增多。土壤的pH数值高的一般易受风蚀。③植物。可增加地面粗糙度，削弱贴近地面的风沙流速度，减小风力吹蚀和搬运的能力。植物覆盖地面，使气流不能直接作用于砂质地表,防止了风的吹飏作用;同时也使阳光不能直接照射地面，从而减少了沙丘表层水分的蒸发,加强了砂粒间的团聚力。植物枯枝落叶的堆积,使地面有机质逐渐增多，促进了成土作用。④人为因素。长期粗放的耕作，过度的放牧、樵采，以及其他掠夺式利用风沙地区的土地、草原，都会促进风蚀的发展。

风力侵蚀和风力沉积的区别

风力侵蚀指风力剥蚀、搬运和聚积土壤及其松散母质的过程。简称风蚀。它吹失土壤耕作层中的细土、养分，使心土甚至岩石裸露，降低土地生产力；在种植季节使种子裸露,或对幼苗产生机械损害；所产生的尘埃土沙进入大气，还造成环境污染。风蚀发生在亚洲、非洲、大洋洲、美洲各大陆的干旱和半干旱地区。在中国，主要发生在新疆、内蒙古、陕西北部、辽宁、吉林、黑龙江西部等地区。

风力沉积是指在风的行径途中,由于携带物自身重力而沉降下来,一般不受地形限制. 流水沉积作用是因为水流速度的减慢和水流量的减小造成的，黄土高原是风力搬运，沉积的结果沙丘也是在搬运途中沉积下来的。

风沙移动规律

砂粒移动

风对地表所产生的剪切力和冲力引起细小土壤从团粒或者从土块分离,称为风的磨蚀作用;继之土粒或砂粒被风带走，称为搬运作用；当风速降低之后土粒或砂粒从空气中沉降下来,称为沉积作用。这3种作用相互联系、相互影响。风蚀的强度受风力强弱、地表状况、粒径和比重大小等综合因素的影响。当气流的上升力和冲击力大于土粒或砂粒的重力和颗粒间的相互联结力并能克服地表的摩擦力时，土粒或砂粒就被卷入气流，随风运行。这种挟裹大量土砂粒的气流称为风沙流。形成风沙流之后，风对地表的冲击力和磨蚀作用就显著加强，能将更多的土粒从土块和团聚体里搬走。土砂粒开始起动的临界风速，因粒径和地表状况等具体条件而有差别。但通常把细粒砂开始起动的临界风速5米/秒称为起沙风。

风蚀的危害

在无保护、干燥、松散的土壤上，当风速极大时，一般的土壤风蚀会发展成为沙尘暴或尘霾，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。尘埃进人大气，引起坏境污染，危害人体健康。在干旱半干旱地区一般把风蚀对地表的破坏使土地丧失生产能力称为“沙化”。由土壤风蚀导致土地“沙化”的现象不只是一个国家或个别地区的现象，而是不同程度的遍及亚洲、非洲、澳洲、美洲各大陆的干旱和半干旱区。土壤风蚀现象，也发生在湿润地区无植被保护的裸露的沙质土壤以及沿海的海岸沙地上。

防治措施

主要途径包括削弱风力和增强土壤抗风蚀性能两个方面。有工程措施和生物措施两类。工程措施见效快,方法简便，但有效期较短,需用的材料较多，一般适用于沙害严重急需保护的铁路、公路、水库等重要工程设施和居民点附近，主要方式有：①机械沙障。采用柴草、枝条和席笆、粘土等材料，在沙丘上插成或铺成格状、带状立式拦沙障，可提高流沙地表的粗糙度，削弱风力，减小输沙能力，固定流沙。也可或在固沙带外围利用枝条编笆，沿沙丘脊线插立式拦沙障。随着积沙的增加，提高栅栏，制造人工沙堤，减缓流沙前移。②化学固沙。将沥青乳剂、石油加工产品或高分子聚合物化学制品等喷到沙丘上，结成薄膜，以控制流沙。③风力拉沙。利用地形设置屏障，以聚集风力，改变风向,借以削平沙丘或输导流沙,避开被保护对象；或在需保护地段铺设砾石等材料,使下垫面变得平滑,增强沙粒冲击跃移反弹力，使风沙流越过被保护地段而不形成沙堆。④水力拉沙。在有自流引水或机械抽水条件的沙丘地，可开渠引水冲拉沙丘。生物措施主要是造林种草、扩大植物覆盖度，是防治风蚀沙害的根本途径（见固沙林）。

在生产实践中，风蚀防治须根据风沙运搬和堆积的运动过程，就相应的地貌单元进行全面规划，综合治理，实行改造与利用相结合，因地制宜，因害设防，除害与兴利相结合。在具体措施上，必须工程措施与生物措施相结合，造林种草与保护巩固现有植被相结合，配套补缺，相得益彰。

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