灌丛沙堆表面压力分布特征的实验研究
- 作者:admin 来源:网络 日期:2008-6-7 21:14:12
2.3 圆锥形沙堆的表面压力分布特征
从圆锥形沙堆各个风速下的表面压力分布模拟结果来看(图2e-2h),圆锥形沙堆的表面压力分布情况可以简单划分为沙堆迎风坡正压增压区、背风坡降压负压区和两翼高压区。
在圆锥形沙堆迎风坡分布着正压增压区(主要在A、B两区内)。从等压线分布图上可见,在圆锥形沙堆的迎风坡坡脚处等压线较稀疏,顺坡向上等压线逐渐加密且分布比较均匀,系迎风坡气流不断爬坡增速所致,在锥顶附近表面压力达到最大值,风速也相应地为最大值。与半球形沙堆相比,圆锥形沙堆迎风坡风压梯度变化均匀增大。
在圆锥形沙堆的背风坡分布着降压负压区(主要在E、F两区内)。当气流翻越沙堆后,在背风坡气流回旋,风速迅速降低,表面压力0值等值线区域顶点接近沙堆丘顶,再往下则气流回旋反向,代写医学论文负压值不断升高,在约1/3H2高度处负压值达到极值,并形成一个负压高值区,整个负压区俯视平面形态大致呈现三角形。其负压中心区风压值与半球形沙堆相比,要高出许多(对比图2a、2b、2e和2f)。
在圆锥形沙堆的两侧对称分布着高压区(主要分布在C、D、G和H区内)。从等压线分布图上可见,圆锥形沙堆两翼的高压区是对称分布的,但是高压区延伸方向是从侧翼坡脚一直到沙堆顶部,与风洞试验段气流方向垂直相交,这与半球形沙堆侧翼高低压相间分布、延伸方向与风向平行的状态明显不同。这与野外观察到的圆锥形沙堆退化过程中沙堆两侧发生的连续风蚀现象是吻合的。
2.4 有“植物”圆锥形沙堆的表面压力分布特征
从有植物的圆锥形沙堆各个风速下的表面压力分布模拟结果来看(图2f-图2g),有植物的圆锥形沙堆的表面压力分布情况可以简单划分为沙堆迎风坡正压变压区、锥顶负压区、背风坡负压区和两翼高压区。
与无植被的圆锥形沙堆的表面压力的分布情况相比较,植被对圆锥形沙堆的表面压力的影响突出地表现在锥顶附近部位和背风坡负压区。在沙堆的迎风坡锥顶附近,由于植物的干扰,迎风坡气流在锥顶附近加速到高值后迅速降低,等压线值表现为先均匀增高后迅速降低,在圆锥的顶部形成一个闭合的负压区,背风坡仍为负压区,负压区的范围明显地比无植物影响的扩大,而且负压区的中心负值区风压比无植物的削弱10~40 Pa以上,并且整个背风坡负值区域在局部也被干扰分解成更小的负值区。
3 结 论
通过以上纯气流风洞模拟实验,结合新疆和田河流域的野外考察分析,初步获得了无植被覆盖与有植被覆盖条件下半球形沙堆和圆锥形沙堆的表面压力分布特征。其基本结论如下:
(1)无植被半球形沙堆的表面压力分区可以划分为沙堆迎风坡正压增压区、丘顶高压区、背风坡负压区和两翼高低压相间分布区。半球形沙堆迎风坡下部坡度较陡是造成沙堆迎风坡前气流压缩汇集形成涡流的主要原因。
(2)有植物半球形沙堆的表面压力分区可以划分为沙堆迎风坡正压增压区、丘顶高压破碎区、背风坡负压区和两翼高低压相间分布区。植物造成半球形沙堆丘顶的高压区破碎化,丘顶风蚀压力被弱化。
(3)无植被圆锥形沙堆的表面压力分区可以划分为沙堆迎风坡正压增压区、背风坡降压负压区和两翼高压区。圆锥形沙堆顶部无明显正压区和负压区,迎风坡对气流的压缩汇集作用不明显。
(4)有植物的圆锥形沙堆的表面压力分区可以划分为沙堆迎风坡正压变压区、锥顶负压区、背风坡负压区和两翼高压区。植物的影响使锥顶附近形成负压区,迎风坡风压值先均匀增加再迅速降低,同时弱化了背风坡涡流负压值。
(5)沙堆几何形态对沙堆的表面压力分布特征影响较大。代写职称论文比较半球形沙堆和圆锥形沙堆表面压力分布特征,半球形沙堆迎风坡下半部等压线分布稀疏,易造成气流在坡前汇集,形成较强的涡流,顶部存在闭合的高压区,易遭强风侵蚀,同时背风坡负压区风压较弱,以致背风坡涡流较弱;圆锥形沙堆反之,迎风坡等压线分布由疏到密递增梯度均匀,迎风坡前涡流较弱,背风坡负压区负压值较大,致使涡流也较强,顶部不存在明显的高压区,强风侵蚀不明显。
(6)野外观察在沙堆植被衰败、遭受风蚀的过程中,半球形沙堆的丘顶往往最先遭受风蚀形成风蚀坑,两侧出现环绕沙堆侧翼分布的风蚀凹槽,而圆锥形沙堆衰退过程中丘顶风蚀降低和侧翼风蚀过程同步进行,沙堆风蚀降低过程中圆锥形形态可以维持较长时间,即圆锥形沙堆更易与区域气流场达到形态动力平衡。野外考察中发现的不同形态沙堆演化特征也基本印证了本项模拟实验勾画出的表面压力分布特点。
参考文献(References)
〔1〕 Cook R. C., Warren A. & Goudie A. S. DesertGeomorphology〔M〕.London: UCL Press, 1993, 526.
〔2〕 MichaelA. Mares. Encyclopedia of deserts〔M〕.University of O-klahoma Press: Norman. 1999, 189.
〔3〕 Nickling, W. G. &Wolfe, S. A. The morphology and origin ofNabkhas, regionofMopt,i Mal,i WestAfrica. JournalofArid〔J〕.Environments, 1994, (28): 13-30.
〔4〕 Wasson R J,Hyde R. Factors determining desert dune type〔M〕.Nature, 1983, 304(28): 337-339.
〔5〕 WassonR J,NanningePM.Estimatingwind transportofon vegeta-ted surfaces〔J〕. Earth Surface and Landforms, 1986. 11(5): 505-514.
〔6〕 Mu Guijin. Types, origin and evolution of the vegetation cones of Taklimakan desert〔J〕. Arid zone research, 1995, ( supple-ment): 31-37.〔穆桂金.塔克拉玛干沙漠灌草丘类型、成因及演变规律〔J〕.干旱区研究, 1995,增刊: 31-37.〕
〔7〕 Tengberg, A. & Chen, D. A comparative analysis of nebkhas in centralTunisia and northern Burkina Faso〔M〕. In: Hesp, P.A.(Ed. ), Aeolian Environments. 1998 (22): 181-192.
〔8〕 Zhu Zhenda. Problem about classification ofdunes in north-west arid and semiarid zone of China〔M〕. The controlling desertgroup oChina science academy, Controlled desert research,No. 4, Bei-jing: Science Press, 1962, 31-47.〔朱震达.中国西北干旱及半干旱地区沙丘分类问题〔M〕.中国科学院治沙队编:治沙研究,第四号.北京:科学出版社, 1962, 31-47.〕
〔9〕 MuhtarQong, HirokiTakamura,MijitHudaberd.i Formation and internal structure ofTamarix cones in theTaklimakanDesert〔M〕.Journal ofArid Environments, 2002, (50): 81-97.
〔10〕Wu Zheng, Dong Zhibao, Li Baosheng, et a.l Geomorphology of wind-drift sands and their controlled engineering〔M〕. Beijing:Science Press, 2003. 400~404.〔吴正,董治宝,李保生,等.风沙地貌与治沙工程学〔M〕.北京:科学出版社,2003.400-404.〕
〔11〕Hesp, P.A. The formation of shadow dunes〔J〕. Journal ofSedi-mentary Petrology, 1981, (51): 101-112.
〔12〕Zhu Zhenda, ChenGuangting, WangTao, eta.l Sandy desertifica-tion in China〔M〕. Beijing: Science Press, 1994.24.〔朱震达,陈广庭,王涛,等.中国土地沙质荒漠化〔M〕.北京:科学出版社,1994.24.〕
〔13〕WangTao. Desert and desertification in China.〔M〕Shijiazhuang:HebeiScience andTechnologyPress.2003.404-405.〔王涛主编.中国沙漠与沙漠化〔M〕.石家庄:河北科学技术出版社, 2003.404-405.〕
〔14〕Liu Xianwan. Experimentalphysics and engineerofwind-sand ex-periment〔M〕. Beijing: Science Press, 1995. 66-68.〔刘贤万.实验风沙物理与风沙工程学〔M〕.北京:科学出版社, 1995. 66-68.〕
〔15〕Edwin D. Mckee. Sediment structure in dunes of theNamib Des-ert, southwestAfrica〔M〕. GeologicalSociety ofAmerica Special Paper, 188, 1982, 48-49.
〔16〕Yao Zhengy,i Chen Guangting, ZhangWeiming. The distribution characteristics of sandy soil densities on the dune surface and it’s genesis〔J〕.Hydrological geology and engineering geology, 2003,(3): 15-19.〔姚正毅,陈广庭,张伟民.沙丘表面沙土密度分布特征及其成因.水文地质工程地质,2003, (3):15-19.〕
〔17〕Feng Jianmin,WangTao. Study on the actuality and historicalevo-lution ofdesertification inHulunbeirGrassland〔J〕. Arid Land ge-ography, 2004, 27(3): 356-360.〔封建民,王涛.呼伦贝尔草原沙漠化现状及历史演变研究〔J〕.干旱区地理, 2004, 27(3):356-360.〕
〔18〕Yang Faxiang, Mu Guijin, Lei Jiaqiang, et a.l influence of the landforms and their processes on the construction of highways in Xingjian〔J〕. Arid Land Geography, 2004, 27 (4): 525 -529.〔杨发相,穆桂金,雷加强,等.新疆地貌及其过程对公路交通建设的影响〔J〕.干旱区地理, 2004, 27(4): 525-529.〕
〔19〕ZhuangYanme,i Ha S.i Progress of the study on shapes and dy-namical process ofblowouts on dunes〔J〕. Arid Land Geography,2005, 28(5): 632-638.〔庄燕美,哈斯.沙丘风蚀坑的形态及动力过程的研究进展〔J〕.干旱区地理, 2005, 28(5): 632-638.〕
〔20〕ZhangWeimin, LiXiaoze, Qu Jianjun et a.l. The flow field and its dynamics process of pyramidal dune〔J〕. Journal of desert re-search, 1998, 18(3): 215-220.〔张伟民,李孝泽,屈建军,等.金字塔沙丘地表气流场及其动力学过程研究〔J〕.中国沙漠,1998, 18(3): 215-220.〕
〔21〕WangXunming,Dong Zhi-bao, ZhaoAiguo. Airflow and parti-cle- size distributions and their significance on the dynamic process of a simple transverse dune〔J〕. Arid Land Resource and Environmen,t 2004, 18(4): 29~34.〔王训明,董治宝,赵爱国.简单横向沙丘表面物质组成、气流分布及其在动力学过程中的意义〔J〕.干旱区资源与环境, 2004, 18(4): 29-34.〕
〔22〕Han Zhiwen, Dong Zhibao, Wang Tao, etal. Observation and research on characterofwind-sandmovement inTaklimakan des-ert〔J〕. Science in China(seriesD ), 2003, 33(3): 255-264.〔韩致文,董治宝,王涛,等.塔克拉玛干沙漠风沙运动若干特征观测研究〔J〕.中国科学(D辑), 2003, 33(3): 255-264.〕
〔23〕LingYuquan, Qu Jianjun, Jin Jiong. Influence of sparse natural vegetation on sand-transporting quantity〔J〕. Journalofdesertre-search, 2003, 23(1): 12-18.〔凌裕泉,屈建军,金炯.稀疏天然植被对输沙量的影响〔J〕.中国沙漠, 2003, 23(1): 12-18.〕
代写论文联系方式
联系QQ：904272800
联系信箱：904272800@qq.com
代写论文导航
客户、写手申请单
最新论文
热点论文
