沙纹弹道成因理论评析

运用风沙地貌蚀积原理对长期风靡于风沙地貌学研究领域的R·A·拜格诺跃移质冲击起动学说进行了评析,在肯定该学说正确方面和历史贡献的同时,对其中的沙纹弹道成因理论提出了异议。在分析弹道理论特点后认为,跃移质等量、等高、等距的三等特性是拜氏冲击起动学说在沙纹成因上的具体运用和观点的集中体现。分析认为沙粒跃移特性轨迹只存在于少量的跃移质中,且很少具有连续性;它不能取代普遍存在于风沙移动之中沙粒的3种运动形式,也无法体现沙粒两种起动的相互关系和沙粒在移动中所表现出来的高低不一,移距长短不同的差异性和分选性。评析强调沙粒起动和沙粒运移的多样性,在寻求它们的规律时,不应简化其多样性,或追求运动的单一性和特殊性。实验证明,沙纹无论在初始的形成阶段,还是在后续的演进阶段,均有风力起动和冲击起动的参与,而不是跃移质单一冲击的结果。沙纹有规则的排列主要是贴地夹沙气流周期性脉动的反映,而不是跃移质特性轨迹的重演。     

风沙运动理论体系的创建与研究

确定风、沙源、风沙流、下垫面和沙地地表形态是构成风沙运动体系的5个基本要素。确定风速的强弱、沙粒的走停、气流含沙量的盈亏、下垫面的扬抑作用和沙地地表的蚀积变化是这些基本要素各自参与风沙运动的主要表现特征。这些表现特征都能一分为二, 于是10个对立侧面的相互作用构成了风沙运动发展变化的总体。系统地研究这些侧面的组合关系、揭示它们相互促进相互制约的演变机理, 进而依其内在联系进行排序, 将其串联成一体, 并绘出图式, 这样便形成了名之曰"强、弱、扬、抑、走、停、盈、亏、蚀、积十纲辩证"的风沙运动理论体系。其中"强、弱、走、停、盈、亏、蚀、积八纲辩证"是本理论体系的核心。     

风成沙地地形1/10定律的研究与敦煌鸣沙山成因的猜想

 以风成沙地地形的共性—— 同一性作为切入点,探索了风成沙地地形高长比和深长比的变化范围以及它与气流流速结构的关系。通过调查发现,尽管沙积物尺度有大有小,形态繁简差异悬殊,但绝大多数风积地形,尤其在主风向单一地区,它们的高长比Kg存在着明显的变化范围,其界阈Kg≤1/10;而风蚀地形的深长比Ks也有相同的属性,只是Ks≥ -1/10。如果用K代表沙区正负两种风成地形的共同属性,则K=Kg=-Ks,即K≤|±1/10|。研究认为,风成沙地地表形态之所以具有这种共同特征,主要在于气流与沙质地表的相互作用中,地形的高长比同气流垂直分速与其水平纵向分速之比这两个比例之间相互制衡相互顺应的结果。野外试验证明高长比K≤1/10的沙质地表地形阻力最小、最适宜风沙流通过,因而形态比较稳定,且具有自修复功能,并在治沙工程中已经得到验证和广泛应用。因此称这种比例关系为1/10定律。以高长比1/10为界,对于比值远大于1/10的特殊的沙积物地形,我们以敦煌鸣沙山为例,根据外界山体对气流场的影响以及由此而产生的风速结构的变化,提出对鸣沙山成因的猜想。鸣沙山的形成从反面、从更广阔和更深的层次上证明了1/10定律的存在。