作者:张伟民等 来源:《地理科学》 发布时间:2013-1-16 10:12:49
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砾石覆盖度床面蚀积过程野外风洞实验获进展

野外风洞实验布局与设置


不同砾石床面风蚀、风积及平衡床面类型


  不同砾石床面的风速廓线变化
风蚀、风积和平衡是戈壁地区三种基本的床面过程。床面性质在戈壁蚀积过程中起着非常重要的作用。砾石面对底层细沙物质具有保护作用,被称为“黑色植被”,在风沙运动过程中扮演着非常重要的角色,对抑制干旱荒漠地表风蚀、风沙运动和粉尘输送具有重要的作用,是干旱荒漠地区一种较为有效、简便的防沙措施。
 
受测试手段和观测仪器的限制,在野外实地戈壁进行风沙观测十分困难,故取得系统的野外观测数据非常少,精度也难以保证;室内风洞实验获得的结果往基于理想条件下的假设,忽略砾石及戈壁下垫面的天然形状、排列方式等在抑制风蚀中所起的重要作用,使实验结果与自然戈壁的实际情况存在偏差,需要通过野外观测数据进一步予以验证。
 
中国科学院寒区旱区环境与工程研究所科研人员通过野外可移动式风洞,对不同风速、供沙条件下不同性质床面的蚀积变化过程进行模拟实验。研究发现:砾石床面具有捕沙和过沙的双重功能,砾石床面的输、阻性质是不同覆盖度与风动力耦合的结果。当砾石盖度小于20%时,床面基本以风蚀作用为主;当砾石覆盖度在30%~50%时,低风速条件下(<10 m/s),床面以强烈风积作用为主,高风速条件下(>12 m/s),床面以强烈风蚀为主,其间[(10-12) m/s]床面趋于蚀积平衡状态;当砾石覆盖度大于60%时,随着风速的增大,床面蚀积量变化不大。
 
本研究成果为探讨影响床面蚀积过程转化的主控因子及相关阈值及敦煌莫高窟顶风沙防护工程提供科学理论依据。
 
本研究项目受到中国科学院知识创新过程重要方向项目(KZCX2-EW-313)、国家自然科学基金项目(40671022)及敦煌研究院重点科研基地开放课题(200911)共同资助;研究成果发表于《地理科学》。 (来源:中科院寒区旱区环境与工程研究所)
 
 
 
 
 
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