分析流動沙丘脊線處的風沙流結(jié)構(gòu)對認識其形態(tài)-動力學過程至關重要,進而為干旱區(qū)綠洲保護和生態(tài)重建提供基礎數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。利用傳統(tǒng)的被動式集沙儀,分別對正風向與反風向情況下新月形沙丘脊線附近0～60 cm高度內(nèi)的風沙運動進行觀測,通過函數(shù)擬合方法分析風沙流結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明:正風向時,輸沙量隨高度增加符合冪函數(shù)遞減的規(guī)律,氣流對沙物質(zhì)的輸運集中在近地表30 cm高度內(nèi);反風向時,輸沙量隨著高度的增加先增加后減少,變化趨勢近似符合雙高斯函數(shù),氣流含沙量在30～50 cm高度內(nèi)最多。 

【文章來源】：中國沙漠. 2019,39(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

研究區(qū)概況Fig．1Studyareaoverview

46cm高度。在沙丘對稱軸的上風向設置風速儀以記錄風速，風速桿與新月形沙丘的距離為28m。共進行了兩次觀測，時長分別為50min和20min，風速廓線給出的對應指示摩阻風速為0．29m·s－1和0．61m·s－1。文獻［22］僅分析了輸沙率沿脊線的分布特征，這里進一步探討丘頂附近脊線處的風沙流結(jié)構(gòu)。反風向作用的觀測地點位于烏力吉東南部(圖1觀測點2)。選取一新月形沙丘為研究對象，高45m，兩個翼角之間的水平距離為314m，從沙丘脊線中部到迎風坡腳的長度為162m。如圖2所示，在新月形沙丘反風向脊線附近的右翼設置新型方口集沙儀，集沙儀與脊線水平距離為43cm，自下而上的第一個集沙盒與脊線在同一高度，并且始終與地面垂直。反風向的風沙流在沙丘脊線處向正風向一側(cè)吹動，由于風力較大，使含沙氣流向空中揚動。集沙儀總高85cm，可收集距地面60cm高度內(nèi)所有的風蝕物，由固定座、前蓋的盒體、集沙盒3部分組成［27］。集沙儀的前面有10個進沙口，進沙口之間留有空隙，可使部分氣流順利通過集沙儀。每個進沙口對應一個集沙盒，集沙盒分別設置在2、12、22、32、38、44、49、53、57、60cm高度。集沙盒由鐵皮制成，長3cm，寬1．5cm，面積為4．5cm2。風洞實驗表明該集沙儀的集沙效率與沙粒粒徑有關，當顆粒粒徑小于0．25mm時，集沙效率小于25%，粒徑0．25～0．5mm，最大集沙效率達69．7%，粒級0．5～0．85mm，集沙效率為59．6%［27］。在同側(cè)翼角中部脊線處設置超聲風速儀以記錄風速，頻率為5Hz，設置在距地面50cm高度處［28］。觀測時間分別為12、13

流中含沙量增加，而在26cm以上高度輸沙率變小，則說明風沙運動以躍移為主，氣流在近地表搬運沙子的能力較強。在此風速條件下，用式(1)的冪函數(shù)進行擬合，圖3B給出了擬合參數(shù)和相關系數(shù)。由此可知，較強的相關性再次證實了輸沙率隨高度符合冪函數(shù)遞減的特征。2．2反風向反風向數(shù)據(jù)采集的時間分為3段，時長分別為12、13、9min。由脈動風速計算得到3個時間段的摩阻風速分別為0．15、0．21、0．20m·s－1。按照與正風向情況相同的數(shù)據(jù)分析方法處理，得到反風向風沙流結(jié)構(gòu)圖(圖4)。顯然，與正風向的風沙流結(jié)構(gòu)有本質(zhì)上的差別。新月形沙丘背風坡短而陡，反向的近地表氣流急劇加速，導致躍移速度和長度都有明顯的增加，從而風沙流中的沙粒對氣流有很強的跟隨性。越過沙脊后繼續(xù)隨著反向風以一定角度上揚，風速越大，上揚高度越高(圖2)。反向風時3個風速條件下的風沙流結(jié)構(gòu)特征相似，皆呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢。具體來看，在風速為0．15m·s－1時，0～30cm高度內(nèi)，輸沙率隨高度變化趨勢比較和緩;30～50cm高度內(nèi)，輸沙率隨著高度劇烈增加，隨后又迅速下降。輸沙率在0～30cm高度內(nèi)只占7．04%;在30～50cm內(nèi)占到了總輸沙率的80．19%;在49cm高度處達到最大值，占總輸沙率的36%。當風速增大到0．21m·s－1時，輸沙率在0～30cm高度內(nèi)隨高度變化較為緩慢，而在30～45cm高度增加劇烈，最高值出現(xiàn)在44cm高度處，峰值輸沙率占總輸沙率的37%，之后在45～60cm高度輸沙率隨著高度的增加迅速下降，輸沙率在0～30cm只有9%，在30～50cm高度內(nèi)占總輸沙率的84．44%，50cm以上只有2．

【參考文獻】：
期刊論文
[1]黃河烏蘭布和沙漠段沿岸不同高度典型沙丘風沙特征[J]. 尹瑞平,郭建英,董智,何京麗,李錦榮,田世民,代豫杰.  水土保持研究. 2017(05)
[2]庫姆塔格沙漠北部三壟沙地區(qū)風沙運動特征[J]. 楊轉(zhuǎn)玲,錢廣強,董治寶,羅萬銀,張正偲,逯軍峰,李繼彥.  中國沙漠. 2018(01)
[3]新型平口式集沙儀對不同粒級顆粒的收集效率[J]. 王仁德,李慶,常春平,郭中領.  中國沙漠. 2018(04)
[4]塔克拉瑪干沙漠平坦沙地風沙流結(jié)構(gòu)的空間差異性研究[J]. 熊敏,何清,楊興華,霍文,楊帆.  信陽師范學院學報(自然科學版). 2017(03)
[5]塔克拉瑪干沙漠腹地貼地層風沙流結(jié)構(gòu)研究[J]. 康永德,楊興華,何清,楊帆,霍文,艾力·買買提明,周長帥.  沙漠與綠洲氣象. 2017(02)
[6]新月形沙丘穩(wěn)定性機理——以甘肅河西沙區(qū)為例[J]. 常兆豐,李亞,張劍揮,王強強,張德魁,唐進年,王祺,張慧文.  生態(tài)學報. 2017(13)
[7]庫布齊沙漠含水率對風沙運動影響的風洞模擬[J]. 宗玉梅,俎瑞平,王睿,韓慶杰,顧夢鶴,王軍戰(zhàn).  水土保持學報. 2016(06)
[8]古爾班通古特沙漠東緣風沙流結(jié)構(gòu)特征[J]. 周穎,曹月娥,楊建軍,劉巍,張婷婷,吳芳芳.  水土保持學報. 2016(03)
[9]庫布齊沙漠南緣拋物線形沙丘表面風沙流結(jié)構(gòu)變異[J]. 陶彬彬,劉丹,管超,哈斯額爾敦.  地理科學進展. 2016(01)
[10]綠洲邊緣新月形沙丘表層沉積物粒度與重金屬分布特征[J]. 陳新闖,郭建英,董智,李紅麗,李錦榮,王合云.  環(huán)境科學學報. 2015(11)

碩士論文
[1]烏蘭布和沙漠黃河沿岸磴口段風積沙運移過程與規(guī)律[D]. 陳新闖.山東農(nóng)業(yè)大學 2016
[2]荒漠草原地表風沙流變化研究[D]. 王靜.內(nèi)蒙古師范大學 2012



本文編號：3055699