沙漠化或者荒漠化問題是我國,特別是西北地區(qū),的最大環(huán)境問題之一。定量預(yù)測沙漠或荒漠邊緣的擴(kuò)展速度、準(zhǔn)確評估相關(guān)防治措施的有效性,有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。風(fēng)成沙丘場的演化過程是一類典型的時空多尺度問題,目前采用不同手段所進(jìn)行野外觀測,包括對其它星球,如火星,都還難以獲得其演化的全過程,也尚未見對其成功模擬的例子。因此,對風(fēng)成沙丘場的演化過程建立可靠、有效的定量模擬的方法,不僅是非常必要的,而且也是從一個側(cè)面對多尺度科學(xué)問題的探索,有著十分重要的科學(xué)意義。本學(xué)位論文對風(fēng)成沙丘場提出了一種耦合尺度普適模型,其中不僅包含了沙粒碰撞與躍移、風(fēng)沙流形成與持續(xù)、沙丘場演化這三種時空尺度且跨越8-9個數(shù)量級及其相互的耦合,而且可適用于不同來流風(fēng)場和地表等情況。該模型的主要創(chuàng)新點(diǎn)為1)建立了一種計算沙丘場局地風(fēng)場的新模式,使得對由沙丘場地表形態(tài)變化引起的風(fēng)速變化的處理更加合理并接近實(shí)際;2)在引入一個宏觀上遠(yuǎn)小于沙丘場尺度而微觀上又包含了足夠多的沙粒運(yùn)動微觀信息的細(xì)觀尺度上的“沙體元”后,首次提出了“沙體元”的“覆蓋因子”和“傳輸因子”這2個風(fēng)沙運(yùn)動研究中的新的統(tǒng)計量,由此搭建起“沙體元”的厚度和在給定... 

【文章來源】：蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
致謝
目錄
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 關(guān)于風(fēng)沙流的形成和發(fā)展
        1.2.2 關(guān)于風(fēng)成沙丘和沙丘場的觀測研究
        1.2.3 風(fēng)成沙丘和沙丘場的理論研究
        1.2.4 存在的關(guān)鍵科學(xué)問題
    1.3 本論文的主要工作
第二章 風(fēng)成沙丘的觀測研究
    2.1 野外觀測和風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)
        2.1.1 野外測量的地點(diǎn)和方法
        2.1.2 沙丘迎風(fēng)坡風(fēng)速的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)
    2.2 測量結(jié)果分析
        2.2.1 沙丘形態(tài)特征
        2.2.2 新月形沙丘形態(tài)關(guān)系
        2.2.3 沙丘移動速度
        2.2.4 關(guān)于沙丘迎風(fēng)坡風(fēng)速加速
    2.3 小結(jié)
第三章 沙丘場演化過程定量模擬的尺度耦合普適模型
    3.1 模型的基本思路和框架
        3.1.1 基本思路
        3.1.2 基本框架
    3.2 關(guān)鍵參數(shù)的推導(dǎo)
        3.2.1 實(shí)際摩阻風(fēng)速
        3.2.2 輸沙率
        3.2.3 "沙體元"平均厚度
        3.2.4 "沙體元"移動距離
    3.3 并行方案
    3.4 其它參數(shù)的選取
        3.4.1 模擬區(qū)域大小的影響
        3.4.2 "沙體元"面積的影響
        3.4.3 保護(hù)區(qū)范圍的影響
        3.4.4 背風(fēng)坡角度和時間步長的影響
    3.5 若干特殊情況的分析
        3.5.1 沙漠-荒漠-綠洲區(qū)域
        3.5.2 綠洲區(qū)內(nèi)的沙丘場
        3.5.3 沙丘場內(nèi)鋪設(shè)草方格
        3.5.4 火星沙丘場
    3.6 小結(jié)
第四章 風(fēng)成沙丘場的演化
    4.1 單一風(fēng)向作用下的風(fēng)成沙丘場
        4.1.1 沙丘場演化過程的模擬結(jié)果
        4.1.2 臨界沙源厚度
        4.1.3 沙丘特征尺度的變化規(guī)律
    4.2 新月形沙丘的遷移及形態(tài)演變
        4.2.1 沙丘的移動速度
        4.2.2 沙丘的不穩(wěn)定特征
        4.2.3 沙丘的碰撞行為
        4.2.4 沙丘的形態(tài)變化（風(fēng)向）
    4.3 多風(fēng)向作用下的沙丘場
    4.4 小結(jié)
第五章 沙丘場演化過程定量模擬的尺度耦合普適模型推廣
    5.1 沙漠-荒漠-綠洲區(qū)域沙丘場
        5.1.1 沙漠-荒漠-綠洲區(qū)域沙丘場形態(tài)
        5.1.2 沙漠-荒漠-綠洲區(qū)域沙丘場擴(kuò)展速度
        5.1.3 沙漠-荒漠-綠洲區(qū)域沙丘場對沙漠沙丘場的影響
    5.2 人為因素影響
    5.3 草場內(nèi)部沙丘場
    5.4 小結(jié)
第六章 火星風(fēng)成沙丘場研究
    6.1 火星風(fēng)成沙丘場形成和發(fā)展過程及形態(tài)
    6.2 火星風(fēng)成沙丘移動
    6.3 風(fēng)向變化對風(fēng)成沙丘形態(tài)的影響
    6.4 小結(jié)
第七章 結(jié)束語
參考文獻(xiàn)
主要變量符號
研究生在讀期間發(fā)表論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3154115