粘性土及粘性土夹沙的起动规律研究

从水流脉动的机理出发,以粘性土的宾汉应力作参数,建立了粘性土的临界起动剪切力公式.根据一系列实验结果,分析了不同情况下粘性土夹沙的起动条件,归纳出统一的表达式.此外,还对上部水流为浑水的情况下,粘性土及粘性土夹沙的起动条件作了定性分析.     

黄河上游玛曲草原湍流统计特征分析

湍流运动是大气最基本的运动特征,是大气能量物质交换的主要方式。利用玛曲气候与环境综合观测研究站2006年12月至2007年1月的湍流观测资料,分析了湍流方差特征、湍流动能及湍流强度等湍流统计特征,结果表明:无量纲化的风速脉动σu/u*,σv/u*,σw/u*与稳定度z/L符合1/3次方规律;大气处于中性层结时,在近中性条件下,无量纲化风速方差σu/u*,σv/u*,σw/u*分别趋于常数A=3.42,B=3.34,C=1.02;无因次化温度脉动方差σT/|T*|和湿度脉动方差σq/|q*|与稳定度z/L的变化都比较离散,基本上不能拟合出-1/3次方规律。湍流动能随风速增大而增大,白天比夜间明显,相比之下,夜间湍流动能较小,且随风速的增大比较缓慢;湍流动能随稳定的变化是非常明显的,在稳定度近中性时湍流动能取得最大值。湍流强度Iu,Iv,Iw随风速的增大而减小,当风速在0 m/s5 m/s时,湍流强度变化很小。     

毛乌素沙地东南部边缘不同成因类型土地沙漠化的特征

以毛乌素沙地南部边缘沙漠黄土地带的土地沙漠化为例,将研究区的土地沙漠化分为沙地内部就地起沙型沙漠化、河流谷地就地起沙型沙漠化、风化残积就地起沙型沙漠化和风沙侵入型沙漠化4种类型.深入分析了不同成因类型的沙漠化土地的粒度特征及其所代表的地质意义.同时,以遥感解译和野外路线地质调查为手段,分析了不同类型土地沙漠化的区域分布.最后,探讨了不同地质成因类型土地沙漠化划分的理论意义、环境地质学意义和对土地沙漠化防治的重要意义,提出了不同类型土地沙漠化防治的对策和建议.     

青藏高原微地形对极值风速的影响及其参数化模拟方法研究

利用青藏高原铁路沿线1961-2006年7个气象台站和2003年9月-2004年9月7个野外观测点风资料, 结合地理信息系统分析了青藏高原腹地微地形对极值风速的影响. 通过地形因子的参数化处理, 建立了极值风速随海拔和地形参数变化的拟合模型以精确推算复杂地形的极值风速, 并利用临时观测点风资料对其进行了检验. 结果表明, 利用地理信息系统和地形参数化处理方法研究青藏高原微地形对极值风速的影响具有可操作性.     

非平稳风沙运动研究进展

风蚀输沙起动条件与输沙率预测是风蚀预报、沙尘数值预报与风沙地貌演化以及防沙治沙工程研究所需的关键参数,因而一直是风沙物理学研究的重点课题。早期的研究主要关注稳态输沙过程,对野外实际输沙过程的预测存在相当大的误差。近年高频的实时同步输沙、风速测量显示:大气边界层近地表风速脉动强烈,因而导致野外实际输沙具有高度的时空变化。研究发现:风沙输运的非平稳特性与边界层湍流结构密切相关,因而会对沙粒起动条件判断、输沙率预测等产生影响。回顾了近20年中非平稳输沙研究在实验、理论以及数值模拟方面的进展,并提出了目前存在的问题和今后发展的趋势。     

深立井多层位自动监测研究与应用

分析了影响深立井井壁应力、应变分布规律和井筒稳定性的主要因素,根据正交实验的“均匀分散性和整齐可比性”原理,运用矢量分析理论,在t阶有限域上(t为素数或素数主幂),构造出ut(u为向量的维数)个独立的空间向量,作为实验的序号,构造出适应深立井安全监测的正交实验表。配合智能化测试系统,克服了井筒穿越多种地层,受力状态复杂、含水量大、温度变化大、活动空间窄小等诸多困难,在多个煤矿深立井中实现了全深度、多层位、长时间智能化监控,达到了用最少的测点获得最多的有效信息的目的。     

怎样画野外地质素描图(一)

地质素描,是野外地质工作中获取原始资料的重要手段之一,由于它可以根据实际需要,对繁杂的地质现象有所取舍,以使重点突出,概念清晰,因而是照像摄影等方法所不能代替的.《怎样画野外地质素描图》一稿,介绍了地质素描的原理、技法和实践经验,我们准备从本期起,分期连载,供同志们参考.     

黄河下游洪水冲淤相对平衡的分组含沙量阈值探讨

河床冲淤相对平衡下的洪水分组含沙量阈值是多泥沙河流水沙调控的重要参数.基于河床演变学的原理,根据黄河下游200余场次洪水实测资料,探讨了洪水分组含沙量阈值和分组来沙系数阈值.研究表明,黄河下游洪水过程中,在一定的分组含沙量及来沙系数条件下,可以使得河床冲淤达到相对平衡.对于悬沙以细泥沙为主的洪水,其河槽冲淤临界含沙量与主槽单宽流量、最大日均流量、花园口以下河段最小平滩流量、床沙中值粒径大于0.05 mm的沙重百分数有关;对于悬沙以中粗泥沙为主的临界含沙量则与粒径大于0.05 mm的沙重百分数无关;对于悬沙以粗泥沙为主的临界含沙量除与细泥沙临界含沙量的因素有关外,还与悬沙中值粒径小于0.025 mm、大于0.05 mm的沙重百分数有关.对于含沙量级相近的洪水,若流量级不同,同样可以产生不同的冲淤结果,即存在着分组来沙系数临界值.     

古尔班通古特沙漠生物结皮对地表风蚀作用影响的风洞实验

古尔班通古特沙漠4种类型生物结皮的风洞实验表明, 其对地表风蚀影响甚大, 且随结皮类型及其破损度不同而呈明显的变化. 在25～30 m·s-1的风速下, 未经扰动的4类生物结皮均未发现沙粒起动和地表风蚀现象. 相同破损率条件下, 起动风速以苔藓结皮最大、 地衣结皮次之、 藻结皮和藻类地衣结皮最小. 裸沙面在8.42 m·s-1的起沙风作用下, 风蚀强度为0.09 g·m-2·s-1, 25 m*s-1时为1214.82 g·m-2·s-1. 在同等风速吹蚀下, 4类结皮的风蚀率最大不超过裸沙面的8.95%. 随着破损率的增大和风速的加强, 风蚀强度显著增大. 在数量级和变化趋势上以苔藓和地衣结皮相似, 变化于0～23.67 g·m-2·s-1之间; 藻结皮和藻类地衣结皮相近, 变化于0～69.00 g·m-2·min-1之间. 根据该沙漠的风能环境分析和风洞实验结果, 为了不致产生风蚀, 人类放牧等经济活动应以不造成30%以上的地表结皮破损为宜, 特别是在春夏两季的强风盛行期更要谨慎处之.     

长江口潮流摩阻流速和粗糙长度计算方法探讨

在研究河口区域水流垂线流速分布规律时,摩阻流速和粗糙长度是描述水流摩阻特性的两个重要的物理量,并在物理内涵上反映了水流的摩阻特性.本文通过对5种计算摩阻流速u*及粗糙长度Z0的方法分析研究,选择卡曼-普朗特方法和对数抛物方法作为本文计算摩阻流速和粗糙长度的方法.通过对长江口海螺码头水域和王子码头水域的实测资料计算,并对计算所得到的u*和Z0进行一致性和相关性分析,以及对各层实测流速与计算流速过程线的比较,得到对数抛物方法是计算长江口潮流的u*和Z0最佳方法的结论.     

Progress on Process and Mechanism of Sand and Dust Emission on Gobi

Gobi is one of the most important landscapes in northwest China, and it is also one of the dust sources in north China and even in central Asia. Based on the different land surface characteristics on the gobi surface, sand and dust emission process and mechanism are obviously different with other landscapes, such as sandy desert. Dust emission process and mechanism on the gobi surface were analyzed in this paper. Wind power system, geomorphology pattern and underlying characteristics were considered for their effect on the sand and dust emission process. Then, the mechanism of land surface characteristics on threshold wind velocity was analyzed. Finally, based on the previous studies on dust emission and mechanism, and in combination with the regional and global requirement, we suggested that the land surface characteristics parameterization, identification of the dust sources and sediment emission mechanism should be the main issues in the future gobi sand and dust research.     

粉尘释放和沉积机制的研究进展

风蚀地表释放的粉尘气溶胶在其输送和沉积过程中产生的直接和间接环境效应促进了对其释放和沉积机制的研究.随着土壤风蚀研究的发展,对粉尘释放机制有了较为深入地研究,从简单的经验方程模型发展到目前考虑粉尘释放微观过程的具有清晰物理机制的释放模型,并在大尺度沙尘预报研究中得到了广泛应用.粉尘沉积主要集中于对干沉积和云下清除过程的研究,而对云内清除过程认识不足.简要回顾了粉尘释放和沉积机制研究的发展历史,系统地评述了研究的现状,提出了粉尘释放和沉积模拟研究中存在的问题和今后的发展趋势.     

Dust in galaxy clusters

The conditions for the destruction of dust in hot gas in galaxy clusters are investigated. It is argued that extinction measurements can be subject to selection effects, hindering their use in obtaining trustworthy estimates of dust masses in clusters. It is shown, in particular, that the ratio of the dust mass to the extinction M _d /S _d increases as dust grains are disrupted, due to the rapid destruction of small grains. Over long times, this ratio can asymptotically reach values a factor of three higher than the mean value in the interstellar medium in the Galaxy. This lowers dust-mass estimates based on measurements of extinction in galaxy clusters. The characteristic lifetime of dust in hot cluster gas is determined by its possible thermal isolation by the denser medium of gas fragments within which the dust is ejected from galaxies, and can reach 100–300 million years, depending on the kinematics and morphology of the fragments. As a result, the mass fraction of dust in hot cluster gas can reach 1–3% of the Galactic value. Over its lifetime, dust can also be manifest through its far-infrared emission. The emission characteristics of the dust change as it is disrupted, and the ratio of the fluxes at 350 and 850 μm can increase appreciably. This can potentially serve as an indicator of the state of the dust and ambient gas.     

空气滤膜采集大气浮尘样品中多元素的测定

用氢氟酸-盐酸-硝酸-高氯酸体系对空气滤膜上附着的浮尘样品进行分解,电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法同时测定溶液中15个主量和微量元素铁、铜、锌、镍、镧、铈、锂、锰、铬、镉、钴、铅、钍、铊、铀。将国家一级标准物质模拟浮尘样品加入空白滤膜进行测定,结果与标准值相符。各元素4次测定结果的相对标准偏差(RSD)小于5%。     

大吉山花岗岩中宇宙尘的初步研究

大吉山花岗岩人工重砂中的宇宙尘呈黑色,具强磁性,平均粒径为0.206mm,按形态可分为球状、椭球状和不规则状,按成分可分为铁质和硅酸质两种类型。主要矿物有方铁矿、α-Fe、自然铜、钠长石和钾长石。主要组构类型有瘤状突起构造、喷气孔构造、“毛刺”构造、壳层构造、空腔构造、花边构造和脑纹状构造。通过研究得出如下结论:(1)大吉山宇宙尘是低氧逸度条件下高温淬火形成的非平衡结晶产物;(2)宇宙尘的来源与大吉山花岗岩的成因有密切联系,是花岗岩岩源层的残留物;(3)宇宙尘可以作为花岗岩成因指示物。     

中国月尘探测进展及后续展望

月球尘埃研究具有重要的科学和工程价值。目前对月球尘埃运动规律、运动机理等的了解非常有限,对尘埃运动物理参数缺少系统的定量测量,严重制约了月球尘埃的科学研究。阿波罗17号宇航员观察到的月尘扬起及其物理机制迄今为止在科学上仍然是一个谜。中国的嫦娥三号月球探测任务得到了月面上的尘埃沉积数据及尘埃活动高度数据,表明尘埃活动具有显著的地域差异。在嫦娥五号采样返回任务中将研究月尘带电方面的物理特性。探月后续任务中如果能够在高纬度地区首次系统地定量测量月尘运动的物理参数,将会揭示不同经纬度区域、不同太阳光照条件、不同太阳风条件、不同地形条件下的尘埃活动规律及其关键影响因素,对高精度数值模型的建立及其参数选择提供定量限制,必将取得新的重要科学发现。     

The emission and vertical flux of particulate matter <10 μm from a disturbed clay-crusted surface

Arid and semi‐arid environments are important sources for the atmospheric loading of PM₁₀ (particulate matter <10 μm), although the emission of this material is often limited by surface crusts. This study investigates the emission and vertical flux of PM₁₀ from a clay‐crusted playa, with and without saltating grains to abrade the surface. Using a portable field wind tunnel, it was found that, despite disturbance to the surface, the emission of PM₁₀ decays rapidly without abrasion. Only in the presence of saltating grains was PM₁₀ continuously liberated from the surface, such that the emission rate (the total amount of PM₁₀ emitted from the surface expressed as a horizontal flux) varied linearly with the saltation transport rate. Although the emission of PM₁₀ was found to depend on saltation abrasion, past studies have tended to focus on the relationship between the vertical flux of PM₁₀ (the amount of PM₁₀ being transported vertically through the boundary layer) and the shear velocity. In this study, the vertical flux of PM₁₀ was found to vary with the shear velocity to the power of 2·14. Although the vertical PM₁₀ flux is a proportion of the emission rate (the horizontal flux), no statistically significant relationship was observed between the emission rate and the shear velocity. The disparity of these results is explained by the lack of a consistent relationship between the shear velocity and the saltation transport rate in this supply‐limited environment. This suggests that the observed relationship between the vertical PM₁₀ flux and the shear velocity is a spurious correlation, resulting from the use of shear velocity to calculate the vertical dust flux. It is thus concluded that shear velocity is not an appropriate variable for emission modelling in supply‐limited environments and that improvements in dust emission modelling will only be realized if the abrasion process is the focus of a concerted research effort.     

西安市灰尘来源探析

本文从西安市灰尘污染入手，指出灰尘来源有自然和人为来源两种，分析盆地效应和气候作用是灰尘形成的主要因素，据此提出灰尘形成模式图。     

基于冰芯记录与遥感数据的近期青藏高原粉尘变化研究

冰芯中的微粒记录是恢复过去大气粉尘变化的独特信息,选取青藏高原的西部(慕士塔格)、中部(唐古拉)、南部(珠穆朗玛峰、达索普和宁金岗桑)为研究地点,结合遥感数据(气溶胶指数)和冰芯记录(粉尘质量浓度与沉积通量)探讨过去几十年来青藏高原大气粉尘在时间上和空间上的变化.结果表明:青藏高原上气溶胶指数从北向南、从西向东减少,靠近塔克拉玛干沙漠的地区气溶胶指数数值最大,藏南地区最低,与西风环流在高原的传输路径和源区的地理分布一致.冰芯中粉尘质量浓度表现为:高原中部>高原西部>高原南部,而沉积通量表现为高原西部>高原中部>高原南部,与气溶胶指数相一致.通过冰芯中的粉尘沉积通量记录与气溶胶指数的相关分析,发现在年尺度上仅有唐古拉地区表现出较好的相关性,而在其他地区无明显相关关系.经过3点滑动平均后,高原各地的这种相关性均有所提高:慕士塔格地区相关系数为0.49(P=0.13);唐古拉地区的相关系数为0.87(P<0.001);宁金岗桑地区的相关系数为0.68(P=0.03).这种相关性为通过冰芯记录来反演更长时间尺度的青藏高原上气溶胶指数提供了基础.     

塔里木盆地白垩纪宇宙尘的发现及其意义

塔里木盆地白垩纪灰褐色含油砂岩中发现的宇宙尘为硅质宇宙尘，该宇宙尘粘附于伊／蒙混层粘土矿物表面，近于理想球体，直径为６ｕｍ，具镶嵌结构。这一发现在我国白垩系尚属首次。在化学成份上该宇宙尘与已报导的宇宙尘相似，对已发现的宇宙尘氧化物成份的研究表明，地球物质中ＴｉＯ２／ＳｉＯ２，ＴｉＯ２／ＦｅＯ，ＦｅＯ／ＳｉＯ２分别为０．０１，０．１７，０．１。