【摘要】：風(fēng)沙流是一種近地表沙粒的群體運(yùn)動(dòng),風(fēng)沙流特征不僅是判斷地表蝕積狀態(tài),掌握風(fēng)成地貌形態(tài)發(fā)育及演變規(guī)律的依據(jù),也是風(fēng)沙地貌學(xué)、防沙治沙工程的重要理論之一,因此風(fēng)沙流的研究在風(fēng)沙科學(xué)中占有很重要的地位。由于自然環(huán)境下風(fēng)的脈動(dòng)特征、地表濕度、下墊面屬性和風(fēng)程長度等因素的時(shí)空變化對風(fēng)沙輸移的影響,野外直接觀測輸沙率成為風(fēng)沙流研究的重要基礎(chǔ)。風(fēng)沙輸移是風(fēng)和地表相互作用的結(jié)果,地表特征對風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)的變化有深刻影響,橫向沙丘不同部位輸沙率的時(shí)空變化是沙丘形成的基本因素。本文選擇在位于騰格里沙漠東南緣的中國科學(xué)院風(fēng)沙觀測場內(nèi),直接觀測不同地表類型及橫向沙丘不同部位的輸沙率,初步探究自然環(huán)境中下墊面特征對風(fēng)沙輸移的影響和橫向沙丘不同部位的風(fēng)沙流特征。 通過觀測不同地表類型的輸沙率,對比研究下墊面性質(zhì)對風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)的影響。在三塊面積均為80m×80m的試驗(yàn)區(qū)域(礫石覆蓋地表、草方格包圍地表和無障礙包圍流沙地表)進(jìn)行輸沙率觀測,使用LDDSEG集沙儀收集1m高度風(fēng)沙沉積物,分析三種地表類型輸沙率和風(fēng)沙流通量廓線特征。主要結(jié)論如下： (1)輸沙率。三種地表類型的輸沙率整體上和觀測期間的平均風(fēng)速及最大風(fēng)速的三次方成正比；擬合分析發(fā)現(xiàn)輸沙率和輸沙勢之間的相關(guān)關(guān)系更加顯著；草方格包圍地表和礫石覆蓋地表的輸沙率相似,流動(dòng)沙地表的輸沙率則比草方格包圍地表和礫石覆蓋地表的輸沙率大很多。 (2)風(fēng)沙流通量廓線函數(shù)。三種地表類型風(fēng)沙流通量廓線均遵循指數(shù)遞減規(guī)律；草方格包圍沙地和無障礙流動(dòng)沙地的風(fēng)沙流通量廓線相似,兩者和礫石覆蓋地表的風(fēng)沙流通量廓線相比有較大差異：隨風(fēng)速和高度增大,礫石地表的風(fēng)沙流通量逐漸大于流沙地表和草方格地表。 (3)風(fēng)沙流通量廓線參數(shù)。風(fēng)沙流通量廓線函數(shù)中回歸參數(shù)表征風(fēng)速和地表性質(zhì)對風(fēng)成輸沙率的影響,參數(shù)a和輸沙率有關(guān),參數(shù)b表征風(fēng)沙流通量廓線的相對遞減率及躍移沙粒的平均躍移高度。b值越大風(fēng)沙流通量隨高度遞減越慢,表明風(fēng)速越大,更多沙粒在較高層的氣流中運(yùn)動(dòng)。 橫向沙丘形成時(shí)不同部位輸沙率和順風(fēng)向距離不同。在橫向沙丘不同部位(迎風(fēng)坡坡腳、迎風(fēng)坡中部、坡頂、背風(fēng)坡坡腳)布置觀測點(diǎn),探究正在形成的橫向沙丘輸沙率及風(fēng)沙流通量廓線的變化規(guī)律。主要結(jié)論如下： (1)輸沙率。所觀測沙丘處于形成初期階段,形態(tài)和當(dāng)?shù)仫L(fēng)況尚未達(dá)到平衡狀態(tài),而處于達(dá)到飽和輸沙率狀態(tài)前的“緩沖過程”,因此輸沙率和順風(fēng)向距離的關(guān)系在觀測期間不斷變化。橫向沙丘不同部位的輸沙率趨勢線表明沙丘表面的輸沙率總體隨風(fēng)速增大而增加；從迎風(fēng)坡坡腳到坡頂,輸沙率逐漸增大,坡頂輸沙率最大,迎風(fēng)坡坡腳輸沙率和背風(fēng)坡坡腳輸沙率大致相同。 (2)坡頂／迎風(fēng)坡坡腳輸沙率比率。迎風(fēng)坡坡腳和坡頂輸沙率的差異主要取決于沙丘的高度,本研究中橫向沙丘高度為2.5m,坡頂／坡腳輸沙率比率遠(yuǎn)小于高大沙丘,且坡頂／坡腳輸沙率比率隨風(fēng)速增加而增大。 (3)風(fēng)沙流通量廓線函數(shù)。橫向沙丘不同部位風(fēng)沙流通量廓線分布的總體趨勢是距地表越近輸沙量越多,隨高度增加風(fēng)沙通量逐漸減小,沙丘不同部位的風(fēng)沙流通量廓線均近似遵循指數(shù)函數(shù)遞減規(guī)律。 (4)風(fēng)沙流通量廓線參數(shù)。風(fēng)沙流通量函數(shù)中的參數(shù)與輸沙率和風(fēng)速有關(guān),參數(shù)a隨輸沙率的平方根呈線性增加趨勢,參數(shù)b表征風(fēng)沙流通量隨高度增加的相對遞減率。野外環(huán)境中沙丘輸沙率和風(fēng)速之間關(guān)系較復(fù)雜,沙丘不同部位輸沙率的相對遞減率及沙粒的平均躍移高度和風(fēng)速的相關(guān)關(guān)系并不明顯,其相關(guān)性遠(yuǎn)低于此前的研究結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：P931.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2730883