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新疆艾比湖流域抛物线沙丘发育与演变

作　者: 马倩
导　师: 孙虎
学　校: 陕西师范大学
专　业: 自然地理学
关键词: 抛物线沙丘形态特征风动力特征粒度分析植被覆盖度演化过程艾比湖流域
分类号: P931.3
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

抛物线沙丘是一种发育在土壤、水分、植被条件较好的内陆荒漠地区以及沿海地带的固定半固定沙丘地貌类型。抛物线沙丘的研究在风沙地貌学、土地荒漠化监测与评价、区域环境演变等方面具有重要意义。本文以新疆艾比湖流域典型的抛物线沙丘为研究对象,以风沙地貌学、风沙物理学、植物生态学和沉积学等学科理论为指导,在研究区东南梭梭林荒漠运用“3S”及RTK技术实测了22个抛物线沙丘的形态参数；在各类沙丘表层共采集220个沉积物样品,沙丘间地表层共采集110个沉积物样品；分析了研究区6个气象站7年的风况数据；进行了沙丘沙源特征的实验及沙丘发育的风动力机制探讨,旨在阐明艾比湖流域抛物线沙丘的发育及演变过程。经过综合分析,本文主要结论如下：艾比湖流域的风沙地貌可划分为风积地貌和风蚀地貌两大类,风积地貌以灌丛沙堆和抛物线沙丘最为典型。本文按照抛物线沙丘的形态复杂程度及空间组合状况,将艾比湖流域抛物线沙丘分为半环形、V状抛物线、U状抛物线、钩形及复合型等五种类型。研究区抛物线沙丘呈集中分布,半环形、V状抛物线、U状抛物线沙丘主要分布在流域东南部、312国道以南的梭梭沙地,而钩形抛物线沙丘则主要分布在流域中部偏东、312国道以北的灌丛沙地,复合型抛物线沙丘在两地均有少量分布。艾比湖流域的抛物线沙丘形态呈现向西北方向开口的抛物线形状,走向为西北-东南方向。抛物线沙丘的弧顶沙粱西北坡长、平缓凹进,西南坡短、陡,且呈弧线凸出,俯视平面图呈抛物线状。在所测量的抛物线沙丘中,沙丘相对高度介于2.1-15.48m,两个翼角长度约45.7-290.5m不等,两翼之间宽度介于54-162m,中轴线长度介于56.59-330.35m,沙丘长宽比介于0.8-2.11之间。艾比湖流域的起沙风以NW和NNW风向为主,NW风向频率占年起沙风频率的54.98%,NNW风向频率占年起沙风频率的18.31%。艾比湖流域年合成输沙势介于679.88-1203.38VU,属于高风能环境；方向变率指数在研究时段内均大于0.9,为单峰风况特点；合成输沙方向为126.15°,介于ESE-SE之间。流域内输沙势强度存在较大的空间差异,阿拉山口为输沙势的高值点。因流域地形和地貌的特点,阿拉山口的强劲风力是流域风沙地貌形成的主要动力原因。艾比湖流域下伏物质主要为第四纪的松散沉积物及湖相沉积物。经流水作用及风力的再次改造及搬运,为抛物线沙丘发育提供了丰富的沙源物质。在沙源物质的组成中还包括山区的岩石经流水及风力风化后由冰川和河流输送到山前平原带,因此流域内抛物线沙丘的沙源物质颗粒含有细砾成分。艾比湖流域抛物线沙丘表面沉积物粒径在0.399um-2116.54um之间,不同地貌部位沉积物的粒级、平均粒径、分选系数、偏态及峰态呈现出有规律的变化。此系风沙流、沙丘形态、植被和沉积物综合作用的结果。艾比湖流域形成抛物线沙丘的植物为以梭梭为建群种的梭梭群落。抛物线沙丘不同地貌部位梭梭覆盖度的差异较大。两翼间地的覆盖度最大,其次为两翼角,再次为丘顶,迎风坡的植被覆盖度最小。两翼角较大的植被盖度对翼角的固定作用是形成抛物线沙丘的关键。两翼间地的植被盖度与沙丘的高度之间存在显著的正相关关系,在0.01置信水平下相关系数为0.856。植被可削弱风沙活动的强度并减缓其对地表的风蚀；植被的存在可以拦截风沙流中的悬浮颗粒物,并形成沉降,从而引起沙丘形态发生变化。研究区梭梭的生长位置及长势对抛物线沙丘的形成和发育起到了关键的作用。研究区抛物线沙丘由风蚀洼地起源而来,可划分为以下五个发展演化阶段：风蚀洼地阶段、半环形沙丘阶段、初期抛物线形阶段、成熟抛物线形阶段、纵向沙垄阶段或者钩形沙丘----线形沙丘阶段。根据沙丘长宽比,可分为雏形期(0.4<L/W<0.8)、生长期(0.8<L/W<1)、成熟期(1<L/W<3)和衰退期(L/W>3)。抛物线沙丘的发育模式可归纳为两种。模式一：新月形沙丘----横向沙丘----抛物线沙丘----发夹形沙丘；模式二.风蚀洼地----弧形沙梁----抛物线沙丘---纵向沙垄或发夹形沙丘。而研究区抛物线沙丘是由风蚀洼地发育形成的沙丘类型,其模式可归纳为风蚀洼地----半环形沙丘----抛物线沙丘----纵向沙垄或者钩形沙丘----线形沙丘。成熟的抛物线沙丘可以转化为两种类型的沙丘,一种直接由抛物线形沙丘转化为纵向沙垄；一种则由抛物线形沙丘演化为钩形沙丘,逐步转化为线形沙丘。

全文目录

摘要  5
Abstract  5-11
第1章绪论  11-19
  1.1 研究意义  11-12
  1.2 抛物线沙丘研究现状及进展  12-16
    1.2.1 抛物线沙丘形态  12
    1.2.2 抛物线沙丘分类  12-13
    1.2.3 抛物线沙丘成因  13-14
    1.2.4 抛物线沙丘动力与沉积  14
    1.2.5 抛物线沙丘的发育模式  14-15
    1.2.6 主要问题及发展趋势  15-16
  1.3 研究内容及研究方案  16-19
    1.3.1 研究内容  16
    1.3.2 研究方案  16-19
第2章研究区概况  19-25
  2.1 地理位置  19
  2.2 地质地貌  19-20
  2.3 气候  20-21
  2.4 水文  21-23
  2.5 土壤  23
  2.6 植被  23-25
第3章抛物线沙丘的类型、分布与形态特征  25-47
  3.1 抛物线沙丘的类型  25-27
  3.2 抛物线沙丘分布规律  27
  3.3 抛物线沙丘的形态特征  27-43
    3.3.1 抛物线沙丘形态特征调查方案设计  27-31
    3.3.2 物线沙丘形态特征分析与讨论  31-43
  3.4 抛物线沙丘形态特征参数的相关性分析  43-45
  3.5 本章小结  45-47
第4章抛物线沙丘发育的风动力特征  47-63
  4.1 大气环流及风场  47
  4.2 近地面风沙活动特征  47-62
    4.2.1 地表起沙风特征  47-52
    4.2.2 风沙强度特征  52-57
    4.2.3 风沙强度空间分布规律  57-62
  4.3 本章小结  62-63
第5章抛物线沙丘的物质特征  63-89
  5.1 艾比湖流域第四纪沉积特征  63-64
  5.2 抛物线沙丘物质机械组成  64-85
    5.2.1 粒度分析方法  64-66
    5.2.2 抛物线沙丘沉积物样品的测定  66-67
    5.2.3 抛物线沙丘表层沉积物粒度特征  67-80
    5.2.4 抛物线沙丘丘间地沉积物机械组成  80-85
  5.3 艾比湖流域抛物线沙丘沉积与地面风沙活动  85-86
  5.4 本章小结  86-89
第6章植被对抛物线沙丘发育的影响  89-101
  6.1 影响抛物线沙丘的植物生态特征  89-92
    6.1.1 植物区系  89-90
    6.1.2 梭梭生态特征分析  90-92
  6.2 抛物线沙丘形态与植被的关系  92-96
  6.3 植物对气流场的扰动机制  96-98
  6.4 本章小结  98-101
第7章抛物线沙丘的发育模式与演变  101-111
  7.1 抛物线沙丘的起源  101-102
  7.2 抛物线沙丘发育的一般模式  102-104
  7.3 艾比湖流域抛物线沙丘的发育模式  104-109
  7.4 本章小结  109-111
第8章结论与展望  111-115
  8.1 结论  111-112
  8.2 研究展望  112-115
参考文献  115-123
附录  123-131
致谢  131-133
攻读博士学位期间科研成果  133

新疆艾比湖流域抛物线沙丘发育与演变

内容摘要

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