风沙流的运动及结构特点ppt课件

风沙流的运动与结构特点 1 沙粒的起动学说 1 压差起动学说2 风压起动学说3 冲击起动学说4 振动起动学说5 猝发起动学说6 滑移起动学说 2 沙粒的启动学说 1 压差启动学代表人 切皮尔 兹那门斯基观点 由于地表上沙土颗粒上下存在风速差 根据伯努利定律 颗粒上部风速大 压力小 颗粒下部速度小 压力大 从而使颗粒受到一个向上的压差作用力 导致颗粒起动上升而离开地面 3 风压起动学说 代表人 拜格诺 伊万诺夫观点 拜格诺通过风洞实验认为 表面沙颗粒是在风压力直接作用下发生起动的伊万诺夫认为沙颗粒运动时颗粒与接触表面的摩擦力和风压力不平衡时产生反力矩时产生的 4 冲击起动学说 拜格诺根据风洞顶上供应时 可以降低沙面的起动流速实验认为 冲击力是一个主要的起动力伊万诺夫认为沙粒脱离地表的主要升力是冲击力董治宝提出质疑 5 滑移起动学说 6 沙粒运动方式 7 越移 跃移也叫跳跃 是指粒径0 5 0 1mm的中沙和细沙 被风吹起进入气流以后 从气流中不断取得动量加速前进 并在沙粒自身重量作用下 以相对于水平线一个很小的锐角迅速下落 形成不规则或延长了的抛物线运动 当沙粒落到地面时 由于动量大可以重新反弹 或溅起其它沙粒继续跃移 一般跃移沙量占总输沙量的3 4 跃移高度距地表不超过2 3m 多数距地表l0cm左右 这是沙粒最主要的运动方式 8 蠕移 蠕移也叫滚动 是指粒径0 5 2mm的较大沙粒 不能被风吹起 只能沿地表滚动或滑动 沙粒可以在风力直接作用下发生蠕移 也可以在跃移质沙粒的冲击下发生蠕移 蠕移沙粒的运动速度很慢 只有风速的几百分之一 一般蠕移沙量占总输沙量的1 5 9 悬移 悬移也称悬浮 是指粒径 0 1mm的粉沙和粘粒 在起沙风作用下 被冲击卷扬到空中 在气流的推动下 随风飘扬 虽然大约只有总输沙量5 的微粒作悬移运动 但其运动速度快 漂浮距离远 甚至可以飘洋过海 悬移沙的分布高度最低在地面lm左右 最高可达1000m以上 10 11 12 风沙流运动方式图 13 相互关系 在风沙运动中 跃移运动是风沙流的主要运动方式 并且表层蠕移运动和悬移运动都与跃移有关 由于跃移沙量多又贴近地表 危害性大 故与防沙措施关系密切 是防治的重点 风沙运动过程中 沙粒移动的方式可以互相转化 当风速增大时 跃移可变为悬移 蠕移可转变为跃移 14 风沙流的结构特点 定义 气流中挟带的沙量在搬运层内随高度的分布状况 称为风沙流结构 15 结论 在一定风速条件下 输沙量与距地面高度成反比 约90 的沙粒分布在近地表30cm以下的高度 其中以距地表0 10cm层的输沙量最为丰富和集中 据观测资料表明 在风速9 8m s条件下 0 70cm高度范围内的沙量分布特征为 0 l0cm层的含沙量占79 32 10 20cm层占12 3 20 30cm层占4 79 这说明风沙流运动是一种贴近地面的沙子搬运现象 在戈壁地区 风沙流结构与沙漠地区相比有显著的不同 据研究 戈壁地区距地表2m高的范围内 风沙流中的含沙量占总输沙量的74 而不象沙漠90 的沙量集中在近地表30cm的高度内 16 风沙流结构的研究 17 风沙流的结构式 兹纳门斯基风洞实验结果 第一层 0 1cm 输沙量随风速的增加而减小第二层不管风速如何变化 1 2cm 输沙量保持不变即等于0 10cm层内总沙量20 平均输沙量 10 在3 4cm层内搬运 高度和输沙量保持不变 并不以风速为转移气流较高层2 10cm中的沙量随着风速的增大而增加 18 风沙流结构第二定律 风沙流浓度随高度按指数衰减 其相对衰减率随风速和沙粒粒径的增大而减小Q a bH 19 0 10cm高度层内 风沙流中的输沙量与2米高度风速呈现对数函数关系Q C LnV2 d k 风沙流结构的第三定律 20