敦煌莫高窟風沙危害與防治研究

1、中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所博士學位論文敦煌莫高窟風沙危害與防治研究姓名：汪萬福申請學位級別：博士專業(yè)：自然地理學指導教師：王濤20060501中國科學院博士學位論文( 2 0 0 6 )汪萬福：敦煌莫高窟風沙危害與防治研究破危害石窟的原有風沙均衡場，構建一個對石窟不產(chǎn)生風沙危害的風沙均衡場是解決莫高窟沙害的主要途徑。為此，在鳴沙山前緣中小沙丘迎風坡2 ／3 處設置高立式阻沙柵欄，并通過不斷抬高重設柵欄，使沙丘增高并形成人工沙堤，

2、隨著人工沙堤的不斷長高使沙丘日趨穩(wěn)定，從而有效的阻止前沿積沙；對中小沙丘及平坦沙地采用麥草方格沙障與生物措施進行固定，穩(wěn)定地表，切斷主要沙源；在沙礫質戈壁區(qū)采取礫石鋪壓，阻止就地起沙，而戈壁區(qū)尼綸網(wǎng)柵欄可使進入礫質戈壁區(qū)風沙流攜帶的有限沙塵進一步沉降；采用大規(guī)格方格沙障對石窟對面三危山下的流動沙丘進行固定；通過對窟頂崖面化學加固與建立窟前防護林網(wǎng)防止崖面進一步風蝕，從而使進入窟區(qū)的積沙大為減少，以滿足文物保護單位對生態(tài)環(huán)境質量的要求。綜

3、上所述，利用本區(qū)多風向和不同沙源供給的特征，因勢利導，根據(jù)鳴沙山、平坦沙地、沙( 礫) 質戈壁、窟頂崖面等不同地帶的下墊面條件，通過不同防護措施的優(yōu)化組合，建立一個由機械、生物和化學措施相結合的多層次、多功能的綜合防護體系，構建對洞窟危害最小、日趨穩(wěn)定的風沙均衡場，才能從根本上解決莫高窟的風沙危害問題。綜合防護體系的建成，預計進入窟區(qū)的流沙將由目前的1 0 0 0m 3 ·a - ‘左右降至1 0 0m 3 ·aI

4、左右，大氣中T S P 濃度有所降低，生態(tài)環(huán)境質量明顯改善。以固為主，固、阻、輸、導相結合是莫高窟風沙防治的基本原則。( 5 ) 通過對生物固沙與機械固沙措施效益的數(shù)值模擬與實地觀測，生物措施優(yōu)于機械措施。林帶建立后，地表風蝕起沙的臨界摩擦速度是林帶建立前的4 ．1 倍，順風向沙粒通量和垂直塵粒通量均減小為0 ，林帶后緣的輸沙率是林帶前緣的1 ／3 8 ；設置草方格沙障后，地表風蝕起沙的臨界摩擦速度為設置前的1 ．9倍，順風向沙粒通量和

5、垂直塵粒通量分別減少約3 ／5 和7 ／8 ，地表粗糙度比沙丘表面增加約3 0 0 多倍。說明灌木林帶完全抑制了地表風蝕起沙，而草方格沙障的固沙效果亦十分顯著。機械措施中，革方格沙障又優(yōu)于其它機械沙障措施。在相似的地表及風力作用下，麥草方格沙障的地表粗糙度、摩阻速度及輸沙率分別是棉花秸方格沙障的5 4 倍、1 5 倍和1 ／4 。( 6 ) 通過風洞模擬實驗與野外觀測結果表明，窟頂戈壁礫石覆蓋度在5 0 ％以上時可有效防治風蝕作用。當戈