灌丛沙堆表面压力分布特征的实验研究

《灌丛沙堆表面压力分布特征的实验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、灌丛沙堆表面压力分布特征的实验研究摘　要:　风成沙丘表面压力分布特征直接反映沙丘表面风蚀风积特点,因而是研究沙丘表面地貌过程的重要依据。依据风沙运动实验相似性理论,以新疆和田河流域实测柽柳沙堆为基础,按一定比例缩小制作成四组模型,选用起沙风速区间在6~14m/s的5组不同风速分别对四组模型在风洞中作纯气流表面压力的模拟实验。结果表明,无植物覆盖的半球形沙堆和圆锥形沙堆的表面压力分布特征存在着较大差异,其中半球形沙堆迎风坡下部有较明显反射涡流,丘顶存在高压剪切气流区域,圆锥形沙堆则不存在这种风压变化,此外半球形和圆锥形沙堆两翼的高低压风蚀区域分布特点也

2、不一致。人工“植物”引发的沙堆丘顶和背风坡区域表面风压的显著变化有利于截留沙尘、保护沙堆免受风蚀并促进沙堆增长。 关键词:　人工植被　灌丛沙堆　风洞实验　表面压力 灌丛沙堆是干旱地区沙漠、半干旱半湿润沙地和沙质海岸带常见的一种生物风积地貌类型〔1,2〕。代写论文多数学者认为植被盖度、风力强度和沙子供应量三个主要因素控制着灌丛沙堆的形成演化过程〔3-10〕。Hesp等〔11〕曾经推断草丛沙丘附近的流场结构,朱震达等〔12,13〕在风洞实验中模拟了灌丛沙堆流沙模型的形态演化过程。但是限于灌丛沙堆形成因素的复杂性,迄今为止,对灌丛沙堆形成演化的动力学机制知

3、之甚少。由于传统的模拟二维流场只能反映沿气流方向沙丘纵断面上的气流运行状况,并未反映出沙堆表面风压变化规律,如果把两者观测模拟结合起来可望在三维流场结构分析中深入研究气流作用于沙丘表面的动力过程。本文基于新疆和田河流域风沙地貌野外考察资料,在完成纯气流流场风洞模拟基础上,拟进一步通过风洞模拟实验,查明无植物“沙堆”和有植物“沙堆”模型的表面压力分布特征,这对深入阐明灌丛沙堆表面在风沙流作用下的风积、风蚀机制具有重要意义。1　风洞实验1.1　风洞基本参数和实验相似理论本项风洞模拟实验在中国科学院沙漠与沙漠化重点实验室沙坡头沙漠试验研究站土壤风蚀风洞中进

4、行。该风洞是一座直流闭口吹气式低速风洞,实验段长21m,实验段截面1.2m×1.2m,最大风速30m/s。风洞整个实验段(包括出口扩压段)有1°的仰角。风洞底由7块活动合金铝板组成,可装可拆,以便扩大模拟实验的范围。气温和当前大气压以键盘输入计算机,实现风压适时自动采集。实验的风压采集周期为2s,采集时长为60s,最终用于分析的风压是60s时段内采集结果的平均值。风洞模拟实验的可靠性,决定于实验条件与野外实际情况的