中国风沙灾害成因与防沙治沙技术方案

第13章中国风沙灾害成因与防沙治沙技术方案-1-第13章中国风沙灾害加剧成因与防沙止漠科技对策科技对策科技对策科技对策*卢琦杨有林吴波2000年入春以来，我国西北、华北地区连续发生了13次浮尘、扬沙和沙尘暴天气，有9次直接影响到北京及周边地区。这种恶劣天气发生时间之早、频率之高、范围之广、强度之大，为50年来所罕见，引起了全社会广泛关注，牵动着党中央、国务院领导同志的心。国务院先后5次专门听取行业和专家汇报；5月12-14日朱镕基总理受江泽民总书记委托，亲自率领有关部门主要负责人就加快防沙治沙、改善生态环境问题到河北、内蒙古等地进行实地考察。朱总理指出，我国土地沙化形势十分严峻，必须把防沙治沙、加强生态环境建设作为一项重大而紧迫的任务；要加快制定全国防沙治沙规划，并把加快生态环境建设作为国民经济和社会发展第十个五年计划的重要内容。国务院办公厅于5月17日专门举办了防沙治沙科技知识讲座。科技部也先后几次组织有关部门专家进行认真考察、分析与讨论，专门制定了我国防沙治沙、防治沙尘暴的技术方案，针对我国风沙危害的严峻现实，着眼于防沙治沙工程建设的总体布局，为切实提高防沙治沙工程中的科技水平，充分利用现有的研究基础和技术储备，提出了切实可行的区域防治技术和模式，为全国防沙治沙工程的实施和生态环境的改善提供了强有力的科技支撑。国务院领导充分肯定了科技部关于科技防沙治沙的前瞻性工作，朱总理还特别强调：改善我国生态环境，特别是防沙治沙问题迫在眉睫；要加大工作力度，提高防沙治沙的科技含量和科技水平，为全国防沙治沙工程顺利实施提供强有力的科学技术保障。本文着重阐述了我国风沙灾害发展的严峻形势，分析了风沙灾害加剧的主要原因；回顾了防沙治沙所取得的进展，总结了国内外防沙治沙的经验与教训，论证了防沙治沙的方针，划分了防沙治沙的重点区域，明确了各区防沙治沙的重点工作，提出了减轻我国风沙灾害的建议。一、几个基本概念一、几个基本概念一、几个基本概念一、几个基本概念谈到风沙灾害，常常会涉及到下列几个基本概念。荒漠荒漠荒漠荒漠：与森林和草原相对应的一种干旱区自然景观，常以稀疏旱生灌木为代表性植物。沙漠沙漠沙漠沙漠：分布在干旱荒漠景观区的连片沙丘，俗称沙海。沙地沙地沙地沙地：分布在半干旱（部分半湿润）景观区的沙质土地，其代表性的地貌为固定程度不同的沙丘和沙片。风沙流风沙流风沙流风沙流：是一种气固两相流，它是起沙风（使沙粒离开地表运动的临界风速）通过对地面侵蚀，使不饱和气流挟带沙子而形成的混合流。*致谢：致谢：致谢：致谢：本文在写作过程中吸收了科技部防沙治沙技术方案、5月17日国务院防沙治沙科技知识讲座和中国科学院地学部关于我国华北沙尘天气的成因与治理对策等文稿的部分结论，同时还参阅引用了大量公开发表的论文结果和“九五”国家科技攻关的部分阶段性成果，文中不在一一列出，谨此特致谢意！全球沙尘暴警世录-2-扬沙扬沙扬沙扬沙：由于风力较大，将地面沙尘吹起，使空气相当混浊，水平能见度在1-10公里的一种沙尘天气。浮尘浮尘浮尘浮尘：在无风或在风力较小的情况下，尘土、细沙均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10公里的一种沙尘天气。沙尘暴沙尘暴沙尘暴沙尘暴：指强风把地面大量沙尘卷入空中，使空气特别混浊，水平能见度低于1公里。黑风暴黑风暴黑风暴黑风暴：强烈的沙尘暴（瞬时风速大于25米/秒，风力10级以上）可使地面水平能见度低于50米，破坏力极大，俗称“黑风”。荒漠化荒漠化荒漠化荒漠化：是指包括气候变异和人类活动在内的种种因素造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱地区的土地退化（引自：《联合国防治荒漠化公约》，1994）。该定义明确了3个问题：①“荒漠化”是在包括气候变异和人类活动在内的多种因素的作用下产生和发展的；②“荒漠化”发生在干旱、半干旱及亚湿润干旱区（指年降水量与可能蒸散量之比在0.05至0.65之间的地区，但不包括极区和副极区。），这就给出了荒漠化产生的背景条件和分布范围；③“荒漠化”是发生在干旱、半干旱及亚湿润干旱区的土地退化，将荒漠化置于宽广的全球土地退化的框架内，从而界定了其区域范围。公约对“土地”和“土地退化”的定义是：“土地”“土地”“土地”“土地”是指具有陆地生物生产力的系统，由土壤、植被、其它生物区系和在该系统中发挥作用的生态及水文过程组成；“土地“土地“土地“土地退化”退化”退化”退化”是指由于使用土地或由于一种营力乃至数种营力结合致使干旱、半干旱和亚湿润干旱地区雨浇地、水浇地或草原、牧场、森林和林地的生物或经济生产力、多样性的下降或丧失，其中包括①风蚀和水蚀致使土壤物质流失；②土壤的物理、化学和生物特性或经济特性退化；③自然植被的长期丧失。至此，关于荒漠化概念的认识，在全球范围内达成了共识，这将有利于开展对全球荒漠化的评估以及开展全球范围内防治荒漠化的合作。对照公约我国主要有4种导致荒漠化的基本过程，即风蚀、水蚀、盐渍化和冻融侵蚀。因此，中国荒漠化主要包括4种类型，即沙质荒漠化、水土流失、土壤盐渍化和冻融荒漠化。沙漠化（又称沙化）仅仅是指沙质荒漠化，它的范围比荒漠化要小，但4种荒漠化类型中，它是面积最大、危害最严重的一种。长期以来，DESERTIFICATION一直被翻译为沙漠化（即沙质荒漠化）使用。1994年为适应签约的需要，外交部以（94）外字0696号文报国务院批准，将习惯上的“沙漠化”一词统一改称“荒漠化”，并建议国内机构名称和官方文件也统一使用荒漠化的概念。1995年3月1日，《公约》秘书处正式致函我国政府，表示在秘书处今后的中文文本中统一使用荒漠化一词。沙化沙化沙化沙化：即沙质荒漠化，它是荒漠化的一种类型，简称“沙化沙化沙化沙化”，包括流动沙丘前移入侵、土地风蚀沙化、固定沙丘活化与古沙翻新等一系列风沙活动。风沙灾害风沙灾害风沙灾害风沙灾害：由风沙活动造成的人畜伤亡，村庄、粮田、牧场埋压，交通通讯设施破坏，土地生物生产能力的下降，大气环境质量恶化，各种运输机械和精密仪器毁损等共同组成的生态灾难。为了与水灾形成的“水患”“水患”“水患”“水患”相对应，我们把风沙灾害称作“沙患”“沙患”“沙患”“沙患”。二、现状与危害二、现状与危害二、现状与危害二、现状与危害(一一一一)现状现状现状现状按照联合国环境规划署（UNEP）的分类标准，地球陆地表面的41%为干旱半干旱地区，其中69%的土地已经退化。第13章中国风沙灾害成因与防沙治沙技术方案-3-我国是世界上受沙化危害严重的国家之一。目前全国荒漠化土地达262万平方公里，占国土面积的27.3%，其中沙化土地为160.74万平方公里[1]，占全国荒漠化土地面积的61.3%，占国土面积的16%。全国沙化土地主要分布在我国北方广大干旱和半干旱，以及部分亚湿润地带。其中，我国北方农牧交错带、草原区、大沙漠的边缘地区是沙化最为严重的地区，风沙活动最为活跃的沙化土地近30万平方公里，这些地区应该成为防沙治沙的重点地段。(二二二二)危害危害危害危害“沙患”与“水患”一样，严重影响人民生活、制约经济发展，已经成为中华民族的心腹之患。其主要危害：一是蚕食可利用土地。一是蚕食可利用土地。一是蚕食可利用土地。一是蚕食可利用土地。建国以来，全国已有1000万亩耕地、3525万亩草地和9585万亩林地沙化；且沙化扩展趋势明显，由70年代每年1560平方公里，增加到80年代的2100平方公里，90年代进一步发展到每年2460平方公里，相当于一年损失一个中等县的土地面积。内蒙古阿拉善、新疆塔里木河下游、青海柴达木盆地东南部、河北坝上和西藏那曲等地，沙化土地年均扩展速率达4%以上。二是掩埋村舍、沙二是掩埋村舍、沙二是掩埋村舍、沙二是掩埋村舍、沙进人退。进人退。进人退。进人退。全国有2.4万多个村庄，1400公里铁路、3万公里公路和5万多公里灌渠常年遭受沙害威胁；三是造成人员伤亡和经济损失。三是造成人员伤亡和经济损失。三是造成人员伤亡和经济损失。三是造成人员伤亡和经济损失。1993年5月5日发生在西北地区的一次特大沙尘暴，导致116人丧生、264人受伤。据初步估算，全国“沙患”每年造成的损失达540亿元，约占全球荒漠化造成损失的16％，而其造成的生态服务价值的损失，则更难以估计。江总书记在1999年4月参加义务植树时指出：我们要大力开展植树造林，解决我国两大心腹之患，一是长江、黄河上游植被稀少，泥沙俱下，给我国带来的巨大水患；二是沙漠化不断扩大，沙进人退，给我国造成的严重沙害。两大心腹之患严重影响着我国农业的可持续发展，也是制约西部大开发的主要环境障碍。总之，“沙患”不仅影响人民生产、生活，而且导致贫富加剧、拉大东西差距，进而影响社会稳定、民族团结，国防安全乃至整个国家的长治久安。三、成因与趋势三、成因与趋势三、成因与趋势三、成因与趋势(一一一一)成因成因成因成因尽管中国有960万平方公里土地，但是其中沙漠、戈壁、永久积雪和冰川以及石质山地等目前无法利用的土地占19%，山区和海拔3000以上的高原分别占33.3%和25%(吴传钧等,1994)。中国是一个有大量的人口和非常少的耕地的发展中国家，她用占世界7%的耕地养育了占世界22%的人口。但是，土地的承载力和自然资源的开发利用强度是有限的，荒漠化地区自然条件非常严酷，生态系统十分脆弱。一方面，大量的和快速增长的人口加大了对自然资源的压力，使人口超过土地承载力；另一方面，人类的不合理开发导致自然资源的过度利用和破坏。因此，生态系统或土地的退化就不可避免了。同时，落后的技术和粗放的管理又加速了这一过程。从本质上看，荒漠化的发生是由于人类与自然之间的矛盾。下面概括了荒漠化的基本原因的4个方面。1.脆弱的生态环境[1]另一数字为168.9万平方公里，占国土面积的17.6%，它包括了南方沙地的面积。全球沙尘暴警世录-4-我国荒漠化潜在发生地区基本上分布于大兴安岭以西、长城以北以及青藏高原西部和北部的广大地区。亚湿润干旱区主要位于典型草原和森林草原区，半干旱区主要位于荒漠草原区，干旱区主要位于荒漠和极旱荒漠区。沙漠化是荒漠化的一种最主要类型，在我国的荒漠化土地中，沙漠化面积最大，分布最广，危害也最为严重。沙漠化的形成不是偶然的，它的产生首先是由于严酷的自然条件。在我国沙漠化发生地区，主要表现在以下方面：(1)气候干燥化加剧，为沙漠化的扩展创造了环境条件。气候干燥化加剧，为沙漠化的扩展创造了环境条件。气候干燥化加剧，为沙漠化的扩展创造了环境条件。气候干燥化加剧，为沙漠化的扩展创造了环境条件。我国沙化土地主要分布在干旱、半干旱地区，由于深处内陆，周围又有高山和高原阻挡，夏季来自海洋的暖湿水汽难以到达；冬季受蒙古—西伯利亚高压的控制，气候寒冷干燥。降水量自西向东递减。贺兰山以西年降水量一般在200mm以下，贺兰山以东为200~400mm为左右。降水量最少的地区位于塔克拉玛干沙漠的中部和东部、新疆东部、柴达木盆地西部以及巴丹吉林沙漠，年降水量在50mm以下，有的地方甚至在10mm以下。降水年变率大，东部地区30~40%，西部多在40％以上，甚至超过50％。降水季节分配极不均匀，主要集中在夏季的6～8月，约占全年的60~80%，而夏季又往往集中在少数几天内。局部极端干旱地区有时连续一年甚至几年没有降水。沙尘暴是沙漠化的产物，沙尘暴频发期均对应于干旱期。例如，在公元1060－1270年、1640－1720年、1810－1920年三段时期，在我国大部分地区表现为干旱期。同期，沙尘暴高频率发生。近50年来，受全球气候变暖的影响，我国北方大部分地区气温明显增高，而降水量减少，呈现出暖干化现象(图4，图5)。气候干燥化加剧，为沙漠化的扩展创造了重要的环境条件。图4北方地区气温、降水量变化图(1951－1999年)第13章中国风沙灾害成因与防沙治沙技术方案-5-图5全国沙区部分城市干燥度变化趋势图(2)大风频发，构成沙漠化扩展的重要动力。大风频发，构成沙漠化扩展的重要动力。大风频发，构成沙漠化扩展的重要动力。大风频发，构成沙漠化扩展的重要动力。我国北方地区大风频繁，为沙尘暴形成提供了有利的动力条件。西北地区全年平均