高大沙山动态变化及风沙动力过程研究-以鸣沙山-月牙泉为例

Mingsha Mountain and Crescent Moon Spring is national famous scenic spot in Dunhuang city. Due to the irrational humane activity, the primitive flow field there has been damaged, resulting in the phenomenon that southern mega dunes move toward north and northern mega dunes move toward south, and thus clamping Crescent Moon Spring between them. Crescent Moon Spring is strongly menaced by the movement of mega dunes, which becomes the toughest nut to crack for the sustainable development of local tourism. This project attempts to conduct non-topographic photogrammetry monitoring on the dynamic process of mega dunes through GPS and Full Digital Photographic Surveying. By the research on the dynamic process of aerolian sand, this project aims at determining master factors influencing the process of aeolian erosion and deposition and its transition above slopes of mega dunes, revealing the impact of buildings inside and outside the scenic spot , the shelterbelt and the number of tourists on the primitive wind flow field and their feedback relationships, and studying the dynamic change of mega dunes and the development trend from the aspect of dynamic mechanism. . This project is of paramount significance not only in clarifying the dynamic change of mega dunes and the dynamic process of aeolian sand and providing scientific prevention measures for the restoration and reconstruction of the balanced flow field in Mingsha Mountain and Crescent Moon Spring, but in the preservation of world cultural heritage Mogao Grottoes which is located at the east edge of Mingsha mountain.

鸣沙山－月牙泉是敦煌国家级著名的风景名胜区。由于不合理的人为作用，给鸣沙山－月牙泉的原始流场造成一定的影响，从而使月牙泉周边的沙山出现了北山南移，南山北移的问题，对月牙泉形成夹持之势。沙山的移动已成为严重制约当地旅游业可持续发展的瓶颈。本项目拟应用GPS及低空全数字摄影技术对鸣沙山－月牙泉进行沙山动态变化过程监测，通过高大沙山风沙动力过程的研究，确定影响坡面蚀积过程转化的主控因子，揭示沙山坡面蚀积动力过程，弄清鸣沙山－月牙泉景区建筑物、防护林及游客数量对沙山风沙场的影响及互馈关系，从动力学过程研究沙山的动态变化过程及发展趋势。通过本项目研究不仅可以阐明高大沙山动态变化及风沙动力过程，为鸣沙山－月牙泉均衡风沙场的恢复与重建提供科学防治对策，且对地处鸣沙山东缘的世界文化遗产地莫高窟的文物保护也具有重要作用。

地形在金字塔沙丘形成发育过程中扮演着非常重要的角色，高大金字塔沙山形成于风阻区，应属于一种地形影响的沙丘类型。地形屏障是导致上升气流发生发展的主要原因。坡脚、坡中及坡顶是上升气流的主要启动区、发育区及衰退区。强烈的“上升气流”是沙山增高发育的主要驱动机制。垂直风速是至今风沙地貌文献中报道发育最强的气流，最大值可达10ms-1。.金字塔沙山多发育于局地环流发育较强的地带，局地环流与区域风况共同组成三组风况，对于金字塔沙山形成发育具有重要意义。中长期的沙山地表蚀积状况也验证了局地环流的重要性。受南风影响的沙山S面最大年风蚀速率-1.10--3.49m.a-1，最大年堆积速率+1.42m a-1。而下附地形在此过程中可能扮演着沙丘大小达到“临界尺度”的角色。气流性质（沙源供给，横向及纵向气流）是塑造不同坡面的一个重要因素。纵向气流发育坡面发育逐渐变长变缓，而横向气流发育坡面发育逐渐变短变陡。当坡面发育到一定程度时，由于床面（凹凸）性质能够改变携沙气流的性质及能量，并造成气流的加速或减速，这都将会导致坡面蚀积过程的相互转化。 .沙山的形成发育通常被认为是环境变化的产物，但不是唯一的主导因素，因此，地形不仅对于一些简单沙丘（反射沙丘及爬升沙丘）的形成发育具有重要意义，而且对于高大沙山形成发育也具有重要作用，地形对高大金字塔沙山形成发育的动力机制将为今后高大沙山的数值模拟提供了新思路及新方法。.通过研究，我们提出了应以自然之力还治自然之害的方法来解决高大沙山凸面的问题的对策，即通过科学合理间伐月牙泉偏西风及东北风方向的防护林，尽可能地将月牙泉里的亭台楼阁的封闭建筑的改造为疏透型建筑，拆除阻风的围墙等措施，最大程度地疏通偏西、偏东及偏南风通道，目的造成南北两沙山坡面底部气流的加速，避免南北两沙山运动对月牙泉的掩埋的潜在危害，创建坡面风沙新的蚀积动态平衡，为恢复及重建鸣沙山－月牙泉均衡风沙场提供科学防治对策。.