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风力用意

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  风力作用(wind force action)指风对地表形态的塑造过程。分布范围很广,干区、半湿润区乃至湿润区均有分布。干旱区由于具有燥多风、地表植被稀疏甚至完露等自然特征,因那里的风力作用很强,成为荒漠地貌发育的主要外营力, 形成了与流水、冰川及重力等其他外营力塑造的地形全不同的风成景观(见风蚀地貌、风积地貌)。

  风力作用(wind force action)指风对地表形态的塑造过程。

  分布范围很广,干区、半湿润区乃至湿润区均有分布。干旱区由于具有燥多风、地表植被稀疏甚至完露等自然特征,因那里的风力作用很强,成为荒漠地貌发育的主要外营力, 形成了与流水、冰川及重力等其他外营力塑造的地形全不同的风成景观(见风蚀地貌、风积地貌)。

  风把从地表吹扬起来的松散碎屑物质搬运到他处的过程,称为风的搬运作用。风的搬运能力极强,一般与风力的大小成正比;与碎屑物的粒度大小成反比。由于风力的强弱、被搬运物质的大小和密度不同,风的搬运方式也不同,以悬移、跃移和蠕移三种方式进行。

  细而轻的砂粒在风力的吹扬下,悬浮于气流中移动的方式,简称悬移。颗粒越细搬运距离越远。当风速达5M/s时,就能使粒径小于0.2mm的砂粒悬移。而粒度小于0.05mm的粉砂粒可长期随风飘扬至很远的地方。如我国新疆、内蒙古的尘土被风吹送到黄土高原,以致更远。

  砂粒在风力的作用下以跳跃方式前移,简称跃移。是风力搬运作用中最主要的方式,其搬运量约为总搬运量的70%~80%.跃移物多是粒径为0.2~0.5mm的砂。

  当风速较小或者地面砂粒较大(粒径大于0.5mm)时,砂粒沿着地面滚动或滑动,称为蠕移。在风速较低时,它们时行时止,每次只能移动几毫米。随着风速增大,不仅移动距离增大,而且移动的砂粒增多,甚至整个地面的砂粒都向前移动。蠕移的搬运量占风力总搬运量的20%左右。

  占搬运量90%的跃移和蠕移的物质主要是0.2~2mm的砂,它们主要富集在离地面高度30cm以下,尤其是在20cm以下,紧贴着地面运行,其搬运距离一般较近。

  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。

  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。

  风的堆积发生在大气介质中,是纯机械的堆积作用。风在搬运过程中,因风速减小或遇到各种障碍物,风运物便堆积下来形成风积物。高空的悬浮物,遇到冷湿气团时,粉砂、微尘可作为水滴的凝聚核心,并随雨滴降落到地面。风的堆积作用具有明显的分带性,干旱的风源地区以风成砂堆积为主,在风源外围的半干旱地区则发育风成黄土。

  1、风成砂堆积:风沙流遇到障碍物时,砂粒打在障碍物的迎风面上,因能量消耗,堆积下来。如果障碍物是灌木、草丛,部分砂粒便会沉落于灌木或草丛中,最后把障碍物埋没,形成沙堆。沙堆的出现改变了近地面气流的动力结构,在沙堆的背风面,产生涡流,使风力减弱,发生堆积。

  涡流还可以将沙堆两侧的砂粒卷进背风区堆积,随着堆积作用的进行,背风坡逐渐变陡,最后形成沙丘。风将迎风坡上的砂粒带走,并在背风坡堆积下来,沙丘内部也随之形成顺风向的斜层理。在沙源稀少的地区,如沙漠的边缘,风沙流在开阔平坦的地面上,所形成的月状沙丘称为新月形沙丘。

  沙丘和沙堆可以孤立存在,也可以连接起来形成沙垅。当一个地区终年盛行两个方向相近的风,并且风力一大一小时,沙堆、沙丘则顺主风向伸延,形成纵向沙垅。如果两股相反方向的风交替作用,并以一个方向的作用占优势,则风沙可聚集成垂直风向的横向沙垅。在干旱区,风力和风向变化很复杂,因此形成的沙丘、沙垅形态各异,风积物中也具有不同倾向的斜层理,于是形成了风成交错层。在风力作用下,沙堆、沙丘和沙垅表面形成起伏的沙波纹,远远望去,就像浩瀚的海洋一样,这种地貌称为沙漠。

  2、风成黄土堆积:黄土是一种灰黄或棕黄色的松散土状堆积物,以粉砂和粘土为主,孔隙及垂直节理发育。其成因复杂,但以风成为主。

  风吹蚀地面时,使大量粉砂和粘土离开地面。在紊流上举力的作用下,悬浮空中,被风带出沙漠区,随着风力的减弱徐徐沉降下来,形成风成黄土。风成黄土堆积基本不受地形影响,山顶、山坡、沟谷中都可发生堆积,降落面积广大。例如,在我国北方大兴安岭、太行山几乎连续分布,面积约为631000平方千米。

  1、二者的影响因素与覆盖范围不同:风化作用的影响因素较多,受风化作用影响的地域也较普遍,可影响到整个地表层;风力作用影响因素主要是风,并且局限于干旱沙漠地区。

  3、二者的表现形式不同:风力作用较风化作用的表现形式复杂多样,主要有:风力侵蚀-风蚀沟谷,风蚀洼地;风力搬运-戈壁,荒漠;风力沉积-沙丘,沙垄,黄土堆积。

  赵小虎,王新军,李振山.风力作用下沙粒冲击起动风速分析[J].干旱区资源与环境,2015,29(05):53-57.

  《中国水利百科全书》第二版编辑委员会,中国水利水电出版社.《中国水利百科全书》第二版.北京:中国水利水电出版社,2006:324

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