基于激光垂直照射沙床面的风成沙波纹二维形态特征分析

风成沙波纹因其规则的波浪形几何图案吸引着研究者的兴趣,但是对其发育过程的认识还比较薄弱。原因之一就是缺少高精度和高分辨率的沙波纹形态动态测量方法。传统的风成沙波纹形态动态测量方法采用的倾斜光源照射方式忽略了沙波纹脊线高度和走向的变化,会导致沙波纹高度测量错误和形态变形。本研究建立的激光片光源垂直照射沙波纹表面的方式纠正了这一问题,并分析了沙波纹形态及其参数随时间的变化规律。结果表明：（1）沙波纹发育形成过程的初始形成阶段、增长阶段和稳定阶段的时长都随风程长度的增加呈减小趋势,且风程长度越短沙波纹的发育进程越滞后,形成 “倒游现象”。（2）沙波纹的波高和波长都随时间先快速增大然后趋于稳定,而且波高增长速度随风程长度增加而增大。稳定阶段沙波纹平均高度和波长呈现随风程长度的增加而增大的趋势。（3）沙波纹指数、迎风坡指数和背风坡指数都随时间先快速减小然后基本保持不变,服从指数函数分布。稳定阶段平均沙波纹指数随风程长度增加而减小。（4）沙波纹移动速度总体上随高度增大而减小,平均移动速度随时间按幂函数减小,而且在风沙流未饱和时平均移动速度总体上呈随风程长度增加而减小的趋势。可见,风程长度是沙波纹定量中不可忽略的一个因素。