風力侵蝕

風力侵蝕是在氣流衝擊作用下土粒、沙粒脫離地表、被搬運和堆積的過程，簡稱風蝕。風對地表所產生的剪下力和衝擊力引起細小的土粒與較大的團粒或土塊分離，甚至從岩石表面剝離碎屑，使岩石表面出現擦痕和蜂窩，繼之土粒或沙粒被風挾帶形成風沙流。氣流的含沙量隨風力的大小而改變，風力越大，氣流含沙量越高。氣流中的含沙量過飽和或風速降低，土粒或沙粒與氣流分離而沉降，堆積成沙丘或沙壠。土 (沙）粒脫離地表、被氣流搬運和沉積的3個過程是相互影響、穿插進行的。

基本介紹

• 中文名：風力侵蝕
• 外文名：Wind erosion
• 影響：環境污染
• 發生地：亞洲、非洲、大洋洲、美洲 

簡介

風攜帶的沙石顆粒與岩石的不斷摩擦作用形成風力侵蝕，產生的塵埃土沙進入大氣，對環境造成污染。風蝕發生在亞洲、非洲、大洋洲、美洲各大陸的乾旱和半乾旱地區。

侵蝕形式

風力對土砂粒的吹移搬運，因土砂粒的大小和質量不同，出現 3種運動形式：①風揚。土砂粒中粒徑小於0.1 毫米的粉砂、粘砂，重量極小，可被風卷揚至高空，隨風運行。②躍移。粒徑在 0.25～0.5毫米的中細粒砂，受風力衝擊脫離地表，升高到幾厘米的峰值後，在該處風就給砂粒一個水平加速度，使之在風力及其本身重力雙重影響下，以兩者合力方向，沿著平滑的軌跡急速下降。這時的砂粒帶著較大的能量撞擊地表，使原來不易為風力所移動的較大一些粒子產生移動。③滾動。粒徑0.5～2毫米的較大顆粒，不易被風吹離地表，但可在風力作用下沿沙面滾動或滑動。在這 3種移動方式中，以躍移和滾動為砂粒移動的主要方式。從重粘土到細砂的各類土壤，滾動占全部土沙移動量的 7～25%，躍移占55～72%，飛揚占 3～28%。砂土粒在風沙流中的分布狀況稱為風沙流結構，其基本規律是風沙流中含沙量的垂直分布隨高度增加而減少，絕大部分砂粒是在貼近地面的30厘米高程內、 特別是在0～10厘米高程的氣流中輸移。風速增大，輸沙量顯著增加。

沙丘移動

氣流中的輸沙量，從風蝕起點開始逐漸增加，當含沙量達到飽和時，就發生堆積。由風蝕起點到砂粒跌落堆積的一段距離稱飽和路徑長度。地表結構粗糙度對飽和路徑長度有決定性影響。地面粗糙度增大，氣流運行速度受到阻礙，附面層發生分離形成渦旋，可降低近地面層的風速，從而削弱氣流輸沙的能量，使無力載輸的砂粒跌落在障礙物附近，形成沙堆。沙堆又成為風沙流運行的障礙，在沙堆的背風區發生附面層分離，砂粒不斷在此堆積，使背風面坡度變陡，達到30°～40°最大休止角後，砂粒滑坍，出現落沙坡，形成雛形新月形沙丘。隨著沙丘丘體的增大增高，附面層分離加強,渦旋強度加大，落沙坡擴大，發展成新月形沙丘。就一個沙丘體而言，沙丘迎風面的中下部的風蝕區，而上部沙丘頂為堆積區，蝕與積的轉化受迎風面坡長和飽和路徑長度的影響。在常年主風作用下,沙丘頂部不斷積沙,落沙坡滑坍落沙，背風面不斷堆積，如此反覆進行，可使沙丘輾轉移動。移動的速度與主風速及輸沙量的大小成正比而與沙丘高度成反比，同時還受沙丘密集程度、沙丘水分、植被狀況和次風向等因子的影響。沙丘移動主要發生在風季，其移動值往往占全年移動值的60～80%，單向風作用下的沙丘比多向風作用下的移動速度快。

影響因素

就世界範圍而言，風蝕的活動與乾燥而多風的氣候有密切關係。這種氣候條件又與緯度、大氣環流、沿岸寒流和高山阻隔濕潤氣流等多種因素有關。就局部地區和具體情況而言，影響風蝕的主要因素有：①氣候。包括風、降水、溫度和濕度等因素。風的因素包括風速、風向、吹襲持續時間和湍流的程度等。通常風速越大，持續時間越長，風的渦動性越強，土壤的風蝕強度越烈。同時，這些因素又加速土壤水分蒸發，使其變乾而加劇風蝕。降水、濕度、溫度等因素都直接影響風蝕的嚴重程度。②土壤。乾燥而鬆散的砂土、砂壤土和失去結構的粘土最易受風蝕。土壤中水穩性團粒結構抗風蝕的能力較大，鬆散無結構的土壤如黃土，最容易引起風蝕。土壤的抗風蝕性能也與土壤的粒度和土塊大小有密切關係。抗蝕性土壤的可代換性鈣的飽和度一般傾向於增多。土壤的pH數值高的一般易受風蝕。③植物。可增加地面粗糙度，削弱貼近地面的風沙流速度，減小風力吹蝕和搬運的能力。植物覆蓋地面，使氣流不能直接作用於砂質地表,防止了風的吹颺作用;同時也使陽光不能直接照射地面，從而減少了沙丘表層水分的蒸發,加強了砂粒間的團聚力。植物枯枝落葉的堆積,使地面有機質逐漸增多，促進了成土作用。④人為因素。長期粗放的耕作，過度的放牧、樵採，以及其他掠奪式利用風沙地區的土地、草原，都會促進風蝕的發展。

風力侵蝕和風力沉積的區別

風力侵蝕指風力剝蝕、搬運和聚積土壤及其鬆散母質的過程。簡稱風蝕。它吹失土壤耕作層中的細土、養分，使心土甚至岩石裸露，降低土地生產力；在種植季節使種子裸露,或對幼苗產生機械損害；所產生的塵埃土沙進入大氣，還造成環境污染。風蝕發生在亞洲、非洲、大洋洲、美洲各大陸的乾旱和半乾旱地區。在中國，主要發生在新疆、內蒙古、陝西北部、遼寧、吉林、黑龍江西部等地區。

風力沉積是指在風的行徑途中,由於攜帶物自身重力而沉降下來,一般不受地形限制. 流水沉積作用是因為水流速度的減慢和水流量的減小造成的，黃土高原是風力搬運，沉積的結果沙丘也是在搬運途中沉積下來的。

風沙移動規律

砂粒移動

風對地表所產生的剪下力和衝力引起細小土壤從團粒或者從土塊分離,稱為風的磨蝕作用;繼之土粒或砂粒被風帶走，稱為搬運作用；當風速降低之后土粒或砂粒從空氣中沉降下來,稱為沉積作用。這3種作用相互聯繫、相互影響。風蝕的強度受風力強弱、地表狀況、粒徑和比重大小等綜合因素的影響。當氣流的上升力和衝擊力大於土粒或砂粒的重力和顆粒間的相互聯結力並能克服地表的摩擦力時，土粒或砂粒就被捲入氣流，隨風運行。這種挾裹大量土砂粒的氣流稱為風沙流。形成風沙流之後，風對地表的衝擊力和磨蝕作用就顯著加強，能將更多的土粒從土塊和團聚體裡搬走。土砂粒開始起動的臨界風速，因粒徑和地表狀況等具體條件而有差別。但通常把細粒砂開始起動的臨界風速5米/秒稱為起沙風。

風蝕的危害

在無保護、 乾燥、 鬆散的土壤上，當風速極大時， 一般的土壤風蝕會發展成為沙塵暴或塵霾，風吹走農田、牧場的肥沃表土，暴露、埋壓種子、禾苗，掩埋鐵路、公路、村莊。塵埃進人大氣，引起壞境污染，危害人體健康。 在乾旱半乾旱地區一般把風蝕對地表的破壞使土地喪失生產能力稱為“沙化”。 由土壤風蝕導致土地“沙化”的現象不只是一個國家或個別地區的現象， 而是不同程度的遍及亞洲、 非洲、 澳洲、 美洲各大陸的乾旱和半乾旱區。土壤風蝕現象，也發生在濕潤地區無植被保護的裸露的沙質土壤以及沿海的海岸沙地上。

防治措施

主要途徑包括削弱風力和增強土壤抗風蝕性能兩個方面。有工程措施和生物措施兩類。工程措施見效快,方法簡便，但有效期較短,需用的材料較多，一般適用於沙害嚴重急需保護的鐵路、公路、水庫等重要工程設施和居民點附近，主要方式有：①機械沙障。採用柴草、枝條和席笆、粘土等材料，在沙丘上插成或鋪成格狀、帶狀立式攔沙障，可提高流沙地表的粗糙度，削弱風力，減小輸沙能力，固定流沙。也可或在固沙帶外圍利用枝條編笆，沿沙丘脊線插立式攔沙障。隨著積沙的增加，提高柵欄，製造人工沙堤，減緩流沙前移。②化學固沙。將瀝青乳劑、石油加工產品或高分子聚合物化學製品等噴到沙丘上，結成薄膜，以控制流沙。③風力拉沙。利用地形設定屏障，以聚集風力，改變風向,藉以削平沙丘或輸導流沙,避開被保護對象；或在需保護地段鋪設礫石等材料,使下墊面變得平滑,增強沙粒衝擊躍移反彈力，使風沙流越過被保護地段而不形成沙堆。④水力拉沙。在有自流引水或機械抽水條件的沙丘地，可開渠引水沖拉沙丘。生物措施主要是造林種草、擴大植物覆蓋度，是防治風蝕沙害的根本途徑（見固沙林）。

在生產實踐中，風蝕防治須根據風沙運搬和堆積的運動過程，就相應的地貌單元進行全面規劃，綜合治理，實行改造與利用相結合，因地制宜，因害設防，除害與興利相結合。在具體措施上，必須工程措施與生物措施相結合，造林種草與保護鞏固現有植被相結合，配套補缺，相得益彰。