戈壁风蚀面与植被覆盖面地表性质粗糙度长度的确定

以Monin-Obukhov相似性理论为基础, 利用量纲分析法分别推导出不同层结稳定度下确定戈壁风蚀面与植被覆盖面空气动力学参数的物理模型, 并利用该模型研究了粗糙度长度与粗糙元性质, 流经近地层流体特征以及大气层结稳定度之间的关系。得出以下结论: 戈壁风蚀面上空气动力学粗糙度长度与砾石粒径、高度、覆盖度、自由风速、摩擦速度以及大气层结稳定度有关; 植被覆盖面空气动力学粗糙度长度取决于植被类型、植被高度、覆盖度、零平面位移高度、自由风速、摩擦速度以及大气层结稳定度。     

WITSEG集沙仪:风洞用多路集沙仪

风沙流通量廓线(风沙流结构)是以不同轨迹运动的沙粒在垂直方向上的宏观反映。建立风沙流通量廓线函数需要测定不同高度的输沙率。为此,我们设计了适用于风洞实验的多路集沙仪(WITSEG集沙仪),并通过风洞实验对其进行了检验。WITSEG集沙仪高60 cm,由60个进沙口和集沙盒组成,每个进沙口高1 cm。该集沙仪可以测量风沙流中60个不同高度的输沙率。在设计WITSEG集沙仪时,着重实用性和集沙效率。为了使用方便,带有进沙口的入口段、集沙盒和保护盖板设计为活动式。为了提高集沙效率,入口段设计成楔形,使得进沙口宽0.5 cm,而集沙盒宽度为1.5 cm。每个集沙盒留有两个过滤网排气孔,以减小集沙盒内的静压、提高采集效率。风洞实验检验表明,用WITSEG集沙仪测得的风沙流结构和总输沙率与风速的关系与已广泛接受的结论非常一致。WITSEG集沙仪能观测输沙率随高度的详细变化,是研究风沙流结构的较好工具。     

风沙物理学学科建设的若干问题

风沙问题日益严重,以风沙活动及其控制的物理机制为对象的风沙物理学学科建设亦愈来愈加重要。本文阐述了风沙物理学的研究对象、性质、理论体系、研究内容、目前存在的问题和亟待解决的问题,供风沙物理学研究者参考。     

直立植物防沙措施粗糙特征的模拟实验

通过风洞模拟实验研究了直立植物防沙措施的粗糙特征及其影响因素。实验结果表明,在各种一定风速条件下,对数风速廓线中的粗糙度Ｚ０ＳＦ值随植物密度的增加呈幂函数增加,幂函数的指数〈１;而在各种一定植物密度条件下,Ｚ０随风速的增大而减溃,遵循单分子增长风线的指数函数。根据实验结果建立的包含风速和植物密度两个因子的Ｚ０的双因子综合模型对Ｚ０的预测值与实验值吻合得比较好。对数风速郭线中的Ｚ０是一个反映近地表气     

复膜沙袋阻沙体与芦苇高立式方格沙障防沙机理风洞模拟实验

模型按1:10比例尺设计,在u_∞=7.0 m·s^-1、u_∞=10.0 m·s^-1和u_∞=15.0 m·s^-1实验风速下,先在纯气流作用下测定流场结构,然后在风沙流作用下测定蚀积状况。实验结果表明:紧密型、疏透型和通风型3种不同结构的复膜沙袋阻沙体前近处分布有拐角阻滞绕流区、阻沙体顶下方抬升加速区、阻沙体后回流区、阻沙体后贴地层低速回流区等流场特征结构,紧密型、疏透型两种类型复膜沙袋阻沙体防风阻沙效果显著;2.5 m×2.5 m、5 m×5 m和10 m×10 m的高立式芦苇方格前沿流速逐渐增大,最大值出现于迎风第一格上空,而后逐渐阻滞减速,至15~20 m处趋于稳定,区内积沙均匀。复膜沙袋阻沙体与原状芦苇高立式方格沙障适宜于流动性沙漠地区各种设施的沙害防治工程。     

系统的研究 实践的总结评──《实验风沙物理与风沙工程学》

风作为一种地质营力在全球各地留下了广泛的地质记录,风沙作为一种自然灾害远在古代就为人类所感知。但人类对风沙现象的科学认识直至１９世纪中后期才有所萌发。早期的风沙研究主要体现在地学领域。直至本世纪３０年代现代流体力学的诞生才为风沙现象的物理学研究奠定了...     

切片采样算法在光释光年龄模型参数估计中的应用

光释光(OSL)年代学模型是基于数理统计学的一类概率密度模型,它根据特定的假设条件对样品等效剂量(De)分布进行数学解释,由此估计具有不同沉积历史或者能够代表样品实际埋藏年龄的De组分。年龄模型参数估计常通过极大似然估计(MLE)算法实现,本文尝试了切片采样算法在年龄模型参数优化中的应用。切片采样属于一种马尔科夫链蒙特卡罗采样(MCMC)算法,能根据测量数据与模型的联合似然函数进行随机采样,由此获得参数的采样分布。本文编写了实现年龄模型切片采样算法的应用程序,并使用模拟及实测De数据验证了该算法估计的可靠性。相对于MLE算法,MCMC算法具有对参数初值依赖性低、误差估计更准确的特点,切片采样算法提供了实现释光年龄模型参数估计的一种新方法。     

70年来中国风沙地貌学的发展

风是除流水之外塑造地球景观的第二大流体,以其为外营力形成的风沙地貌在全球干旱区广泛分布,超过40%的全球陆地面积受风沙地貌过程的影响,与人类生存环境存在着密切的关系,19世纪末以来受到国际学术界的持续关注。中国干旱半干旱地区广泛发育风沙地貌,但风沙地貌研究比国际研究晚半个多世纪,始于20世纪50年代后期。本文总结了新中国成立70年来中国风沙地貌学发展的3个阶段：初创阶段（1949—1977年）、充实发展阶段（1978—1999年）和国际化研究阶段（2000年至今）。现在中国风沙地貌研究的水平整体与国际并行,部分领先。中国具有重要国际影响力的风沙地貌研究工作包括沙丘移动规律、风沙地貌区域综合研究、中国独特风沙地貌发育演变过程、戈壁地貌学研究、沙丘二次流以及地外星球的探索研究。中国风沙地貌学研究有在未来领跑国际研究的潜势,但风沙地貌学家必需有4个方面的战略思考,即综合集成、地球系统科学引领、全球视野和深空时代的发展。     

新月形沙丘与线形沙丘共生现象探讨——以撒哈拉沙漠为例

沙丘共生问题是风沙地貌研究的热点，目前尚缺乏较为深入的探讨。以共生沙丘分布最为广泛的撒哈拉沙漠为例，基于Google Earth高清卫星影像对新月形沙丘和简单线形沙丘共生区域进行参数识别，并对其区域风况特征和形成发育环境进行分析，以探讨共生沙丘形成的可能原因。结果表明：撒哈拉沙漠共有17处典型的共生沙丘区域，是世界上最大的共生沙丘分布区。区域及单个共生沙丘形态参数之间均存在一定相关性，但并不具有理论上应具有的良好相关性，表明影响沙丘共生的因素较为复杂。共生沙丘在低、中、高风能环境以及不同风向变率下均可发育，但主要在低风能环境、中等风向变率，锐双峰风况下形成。单一的起沙风风向是共生沙丘形成的重要条件，合成输沙势方向与沙丘走向基本一致。除风况外，障碍物如山脉、河流等因素同样对沙丘共生发挥了重要作用。     

新月形沙丘表面100cm高度内风沙流输沙量垂直分布函数分段拟合

为研究新月形沙丘表面不同层位风沙流输沙量的垂直分布函数,实测了塔克拉玛干沙漠腹地典型新月形沙丘表面100 cm高度内(以1 cm分隔)的输沙量。分段拟合分析表明:新月形沙丘迎风坡脚输沙量垂直分布规律不完全服从指数函数,出现与戈壁风沙流结构特征相似的"象鼻效应",在0~3 cm区间内输沙量逐渐增大,3cm以上输沙量随高度呈指数函数衰减;沙丘顶部0~10 cm区间输沙量随高度呈指数函数衰减,10 cm以上呈二次函数衰减;沙丘左翼端输沙量随高度呈幂函数分布,沙丘右翼端0~20 cm内以指数函数衰减,20 cm以上呈三次函数衰减;沙丘背风坡脚风沙流输沙量在0~60 cm和60 cm以上分别呈不同形式的三次函数分布。