敦煌莫高窟風(fēng)沙危害與防治研究

1、中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所博士學(xué)位論文敦煌莫高窟風(fēng)沙危害與防治研究姓名：汪萬(wàn)福申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專(zhuān)業(yè)：自然地理學(xué)指導(dǎo)教師：王濤20060501中國(guó)科學(xué)院博士學(xué)位論文( 2 0 0 6 )汪萬(wàn)福：敦煌莫高窟風(fēng)沙危害與防治研究破危害石窟的原有風(fēng)沙均衡場(chǎng)，構(gòu)建一個(gè)對(duì)石窟不產(chǎn)生風(fēng)沙危害的風(fēng)沙均衡場(chǎng)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(fēng)坡2 ／3 處設(shè)置高立式阻沙柵欄，并通過(guò)不斷抬高重設(shè)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(zhǎng)高使沙丘日趨穩(wěn)定，從而有效的阻止前沿積沙；對(duì)中小沙丘及平坦沙地采用麥草方格沙障與生物措施進(jìn)行固定，穩(wěn)定地表，切斷主要沙源；在沙礫質(zhì)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(jìn)入礫質(zhì)戈壁區(qū)風(fēng)沙流攜帶的有限沙塵進(jìn)一步沉降；采用大規(guī)格方格沙障對(duì)石窟對(duì)面三危山下的流動(dòng)沙丘進(jìn)行固定；通過(guò)對(duì)窟頂崖面化學(xué)加固與建立窟前防護(hù)林網(wǎng)防止崖面進(jìn)一步風(fēng)蝕，從而使進(jìn)入窟區(qū)的積沙大為減少，以滿(mǎn)足文物保護(hù)單位對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的要求。綜

3、上所述，利用本區(qū)多風(fēng)向和不同沙源供給的特征，因勢(shì)利導(dǎo)，根據(jù)鳴沙山、平坦沙地、沙( 礫) 質(zhì)戈壁、窟頂崖面等不同地帶的下墊面條件，通過(guò)不同防護(hù)措施的優(yōu)化組合，建立一個(gè)由機(jī)械、生物和化學(xué)措施相結(jié)合的多層次、多功能的綜合防護(hù)體系，構(gòu)建對(duì)洞窟危害最小、日趨穩(wěn)定的風(fēng)沙均衡場(chǎng)，才能從根本上解決莫高窟的風(fēng)沙危害問(wèn)題。綜合防護(hù)體系的建成，預(yù)計(jì)進(jìn)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(zhì)量明顯改善。以固為主，固、阻、輸、導(dǎo)相結(jié)合是莫高窟風(fēng)沙防治的基本原則。( 5 ) 通過(guò)對(duì)生物固沙與機(jī)械固沙措施效益的數(shù)值模擬與實(shí)地觀測(cè)，生物措施優(yōu)于機(jī)械措施。林帶建立后，地表風(fēng)蝕起沙的臨界摩擦速度是林帶建立前的4 ．1 倍，順風(fēng)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(shè)置草方格沙障后，地表風(fēng)蝕起沙的臨界摩擦速度為設(shè)置前的1 ．9倍，順風(fēng)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(shuō)明灌木林帶完全抑制了地表風(fēng)蝕起沙，而草方格沙障的固沙效果亦十分顯著。機(jī)械措施中，革方格沙障又優(yōu)于其它機(jī)械沙障措施。在相似的地表及風(fēng)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(guò)風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)與野外觀測(cè)結(jié)果表明，窟頂戈壁礫石覆蓋度在5 0 ％以上時(shí)可有效防治風(fēng)蝕作用。當(dāng)戈