Engineering measures to control windblown sand in Shiquanhe Town, Tibet 在西藏獅泉河鎮用工程控制飛砂 79842028 陳天慈

獅泉河簡介 阿里地處西藏西部，平均海拔4500米以上。 (噶爾縣)獅泉河鎮是一座新興的城鎮，現為阿里地區的首府。

Abstract Shiquanhe is a major city in the northwestern Qinghai–Tibet Plateau. In response to serious problems with windblown sand, sand-control engineering in the Shiquanhe Basin was designed to be implemented in four stages: 1990–1997, 1998–2001, 2002–2004, and 2005–2006. Based on field observations and wind tunnel experiments, gravel sand barriers and tree shelterbelts were designed to serve as the main measures to control windblown sand, with artificial grasslands and irrigation systems also contributing. Parallel 1.2-m-tall gravel sand barriers were set at an angle of 771 to the prevailing wind direction, at a design spacing equal to 10 times the barrier’s height (10H) in the first and second stages of the implementation and 12H in the third and fourth stages. But the first stage was never implemented. With the multiple rows of gravel barriers, wind speed reduction below the threshold values is obtained. Tree shelterbelts are arranged parallel to the gravel sand barriers, with local Salix hangongensis the main species. The permeability of the shelterbelts is designed to be between 50% and 80%. Shelterbelts are separated by 43.2 m, close to 14 times of the height of the shelterbelt. Artificial grasslands will be established between the gravel sand barriers and tree shelterbelts. Field investigations in 2002 and meteorological observations show that the second stage of the sand-control engineering has already begun to provide some beneficial effects.

摘要 前言 討論 結果 摘要 材料方法 獅泉河鎮，存在嚴重的飛砂問題，飛砂控制工程。 在獅泉河盆地設計成分四個階段：1990-1997年，1998-2001年，2002-2004年和2005-2006年。 基於現場觀測和風洞試驗，獅泉河盆地風沙災害治理工程由礫石沙障和防護林帶、人工草地和灌溉工程組成，根據礫石沙障和林帶防風阻沙效果的風動模擬實驗，以及戈壁風沙流的現場測定，礫石沙障走向角定為與盆地主害風向的夾角為77°，並在角盛行風方向建1.2m高的礫石沙障，在設計間距為10倍的礫石沙障高度（10H）施行於第一和第二階段，12H施行於第三和第四階段。 77° 風 礫石沙障

實地調查在2002年和氣象觀測表明，第二階段 沙控制工程已經開始提供一些有益的影響。 前言 討論 結果 材料方法 摘要 防護林帶與礫石沙障平行配置，選用當地適宜生長的班公柳(Salix hangongensis)主要造林樹種。疏通度為50％至80％的通風結構。防護林間隔43.2m，接近14倍防護林的高度。 實地調查在2002年和氣象觀測表明，第二階段 沙控制工程已經開始提供一些有益的影響。 平行沙障和林帶的合理配置，可以將工程的風力控制再起沙風速以下。礫石沙障和防護林帶間設人工草地。

飛砂是中國北方流行。利用飛砂的控制以避免潛在的災害，在保護綠洲和恢復土地漠化已有一些成功的案例。 前言 討論 結果 材料方法 摘要 飛砂是中國北方流行。利用飛砂的控制以避免潛在的災害，在保護綠洲和恢復土地漠化已有一些成功的案例。 因為自然和社會經濟條件的限制，使飛砂在青藏高原成為很大的問題。 發展的問題，是由於飛砂控制措施，需要理論與設計適用的工程設施，但是在城市地區，是仍處於探索階段。

前言 討論 結果 材料方法 摘要 基於綜合調查，首先探討了在獅泉河盆地控制飛砂，位於在西藏阿里地區。第一階段規劃飛砂控制設計，飛砂控制工程隨後進行。 不幸的是，這種設計並沒有被執行，飛砂成為嚴重的問題，獅泉河鎮居民因飛砂面臨搬遷。 潛在的控制措施，獅泉河盆地於1998年。第一階段工程雖無法進行，但第二和第三階段是成功實施。因此，第二和第三階段的砂控制當時工程相繼完成。 www.flickr.com/ photos/ guoweisheng/ 3407219520/

前言 討論 結果 材料方法 摘要 1.研究區 2.風洞試驗 3.實地觀測和數據分析

在獅泉河盆地是內陸河流域西北部分青藏高原 。 前言 討論 結果 材料方法 摘要 研究區： 在獅泉河盆地是內陸河流域西北部分青藏高原 。 板塊運動和河流形成了長期的遷移，狹窄的盆地，長30公里，從東到西5至10公里，寬度從南北，兩個分支之間的岡底斯山脈。

前言 討論 結果 材料方法 摘要 獅泉河鎮位於北部盆地（右圖），屬於沖積地形區，海拔平均4200米以上，在盆地氣候的特點受乾旱和低溫。年均溫2℃、平均年雨量 69.5 mm,每年的蒸發量達到2450mm。

最大平均降水7月23.3mm，最小平均降水11月份0.3mm。 前言 討論 結果 材料方法 摘要 最高溫7月均溫14.6℃，最低溫1月均溫-12.1℃。 最大平均降水7月23.3mm，最小平均降水11月份0.3mm。 有時數個月沒有降水，此地為中國西部邊境的一個重要政治、經濟和軍事中心小鎮，社會結構如此落後，經濟不足，人口僅約3.5萬人。不良的環境條件是影響當地經濟發展最大的障礙。

前言 討論 結果 材料方法 摘要

調查礫石沙障能力，模擬降低風速和陷阱吹砂，工作條風洞16.2米長，1.0米寬，0.6米高的。 前言 討論 結果 材料方法 摘要 風洞試驗： 調查礫石沙障能力，模擬降低風速和陷阱吹砂，工作條風洞16.2米長，1.0米寬，0.6米高的。 風速可以控制從0.5~35m/s。1:6的規模模型，該模型是三角形截面，以基地0.3m寬，高0.2m在垂直於長軸的風洞中，設置這些障礙。 測試包括： 1.在高度0.1m測量風速的變化。 2.觀察周圍，沉積砂較多的障礙物。 在收集資料以規劃設計完善的防風牆。

風速測量在1m高的風速，當沙粒在地上開始移動，風速被記錄為閾值。 前言 討論 結果 材料方法 摘要 實地觀測和數據分析： 選三個地點，在新沖積和風沙區。 風速測量在1m高的風速，當沙粒在地上開始移動，風速被記錄為閾值。 在工程測量領域的應用1.2m高的陷阱，連接兩個0.6m高的直立捕沙，收集被阻擋的砂，以較準輸砂通量。 關係式為： 在uz是高空風速Z和a，b是回歸係數。

前言 討論 結果 材料方法 摘要 上表粒徑組成的土壤樣品收集到獅泉河盆地（粒徑mm和每％ 種類）

前言 討論 結果 材料方法 摘要 特徵飛沙 執行沙控制工程 工程實施

乾旱和多風的氣候 ，稀疏植被，有時甚至全沒有植被，是造成獅泉河鎮遭受嚴重風沙的主要原因。 前言 討論 結果 材料方法 摘要 起源飛沙： 乾旱和多風的氣候 ，稀疏植被，有時甚至全沒有植被，是造成獅泉河鎮遭受嚴重風沙的主要原因。 進入盆地，由於‘’漏斗效應‘’，而形成強力的西風盛行。 (註：漏斗效應是指當流體以管道截面積較大的地方轉動到截面積較小的地方時，流體的速度會加大，類似水流過漏斗時的現象 )

降水，大風天數和沙塵暴日 （A）每年1962~2001年（B)每月（平均）在此期間

飛砂災害 （A）房屋（B）輸水運河（C）獅泉河中學的圍牆（D）獅泉河鎮沙擋牆。

前言 討論 結果 材料方法 摘要 特徵飛沙 空氣動力粗糙度（z0）和剪切速度（U*）在不同風速的戈壁沙漠表面研究區

1.2m通量達到100% 高度越高沙通量越小 高度分佈的沙通量高於戈壁沙漠表面（A）和累積沙通量與高度（B）。回歸曲線的高度分佈沙通量和累積沙通量可表示為Q=al exp(-H/bl)和Q’=1/a2+b2/H1/5分別高的相關係數（r2＞0.99），其中Q代表沙通量（kgm-2s-1），Q’的代表累積沙通量（％），H代表的高度（％），格a1中，b1和a2，和b2回歸係數同值分別為0.0284，0.0716，0.00991和0.000118。 0.2m時沙通量佔近90％的總沙通量

惡劣的自然條件，缺乏有效的技術和設計方案，在這個階段可供參考的防砂工程，為審判通過是否可行。 前言 討論 結果 材料方法 摘要 執行沙控制工程： 惡劣的自然條件，缺乏有效的技術和設計方案，在這個階段可供參考的防砂工程，為審判通過是否可行。

前言 討論 結果 材料方法 摘要 執行沙控制工程 第一階段，佈局防砂工程完成計劃

工程行動 目的： 這些障礙提高表面粗糙度足以減少近地表風速，控制風蝕和沙的夾帶，降低風對砂承載能力。 有效保護班公柳幼苗和新種植的人工牧草之間的障礙。 礫石障礙是檢查不透水沙措施

不透沙屏障可有效地降低風速和陷阱沙風洞 被阻擋的沙越來越少 實施於第一階段工程

工程施行 在第一和第二階段選擇即實際長度為分別為10和12米。但這樣的設計似乎過於保守，大大提高工程造價。為了節約資源，間距12H（14.4米）的礫石沙障被選為第三和第四階段採用。 統計結果為風速在獅泉河氣象站建議最有潛質風沙運動範圍從6至15毫秒。 據此，風速15毫秒被選定為設計準則

防護林 除了礫石沙障，也可利用防護林和草這些滲透的障礙，第二和第三階段的實施。 礫石沙障壽命短（一般8-10年）較不具有生態功能與生物防護林。 樹木和草能捕捉近地面空氣中的灰塵，並由此幫助土壤結構。 這些植物，將提供一個更長久的保護功能。 用於第二階段、第三階段工程。

設計方向 提出以下設計防護林，以減少近地表風速和防止沙流： 防護林：森林防護林被廣泛用來控制移動沙。 物種：我們選擇適合當地生長的班公柳作為綠化樹種，存活率高達超過85％。 定位：最好的防護林方向垂直於當時風。 滲透性：研究表示防護林在通透性範圍從0.3-0.5最大風力有檢查的效果。 寬度：防護林帶的寬度在獅泉河盆地，主要取決於當地現有的水資源，成熟的防護林寬度約3m。 間距：間距之間的防護林帶，主要取決於它們的高度和滲透性。

礫石沙障與防護林搭配 (a）標準防護林樹木位置，結合人工草地，礫石沙障在第三和第四階段的工程實施。(b）在密集的種植計劃用在迎風（西部）每個地區的邊緣，提供額外的保護下風地區。

其他防砂方法 人工草水：適用於水量較少的地區。因樹木的生長需要大量的水，相比之下，草需要較少的水。 灌溉 ：水灌溉的基礎上，是個可解決經濟問題的方案。

前言 討論 結果 摘要 材料方法 獅泉河鎮，在極為苛刻的環境條件下，探索潛在和測試這些方法。 部分設計是根據風洞實驗，而其他方面是基於研究人員的研究，特別是實地觀察，必須確定最有效和實用的技術。 最有價值的兩個參數是碎石障礙的最佳間距及防護林。這兩個參數影響防護功效，可估計所需的資金與使用的水資源。 在這項研究中，本文介紹的間距是保守設計，以確保飛沙將被有效控制；其他參數的方法 （例如，高度障礙物），可能需要加以修訂，以達到最大效力及最低資源消耗。 開展實地觀測沙礫和生物，他們是否有能力制止飛砂，是工程實施階段的重點，應繼續進行，直至樹防護林成熟，這些工作可以讓我們制定更科學和經濟的系統，以防風定砂。

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