新月形沙丘表面风速廓线与风沙流结构变异研究.pdf

《新月形沙丘表面风速廓线与风沙流结构变异研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第32卷第1期中国沙漠Vo1．32NO．12012年1月JOURNALOFDESERTRESEARCHJan．2012文章编号：1000—694X(2012)0卜009—08新月形沙丘表面风速廓线与风沙流结构变异研究杜鹤强，韩致文，王涛，孙家欢(中国科学院寒区旱区环境与工程研究所沙漠与沙漠化重点实验室，甘肃兰卅l730000)摘要：在风沙地貌学中，跃移沙粒与风场的耦合作用下，其最直观的表现形式为风速廓线和风沙流结构的变异。通过对塔克拉玛干沙漠腹地新月形沙丘迎风坡坡脚、沙丘顶部、沙丘的两个兽角前端、沙丘背风坡坡脚5个

2、典型部位的风速廓线和风沙流结构进行了实地观测，并与参照点(丘问粗沙地)的风速廓线和风沙流结构进行了对比。发现受地形扰动作用，沙丘背风坡坡脚处和沙丘的两个兽角前端的风速廓线形式均呈现非对数形式分布。除迎风坡坡脚处风沙流结构与参照点处相似之外，其余各个部位风沙流均表现出不同于参照点的结构形式。直接采用曲线拟合方法对风沙流结构函数进行拟合，并针对有明显分段现象的风沙流结构形式，采取分段拟合，并对造成风速廓线和风沙流结构变异的原因进行了讨论。关键词：塔克拉玛干沙漠；新月形沙丘；风速廓线；风沙流结构中图分类号：Xl44文献标

3、识码：A2O世纪90年代初期，为了加速对塔里木油一气1研究区概况资源的开发，中国成功修筑了纵贯塔里木盆地的沙漠公路。为了完善沙漠公路风沙防护体系理论，中塔中地区为典型的温带大陆性气候，年均降水国学者针对风沙运动规律、风沙危害以及防治技术量不足5Omm，主要集中于暖季；蒸发量极为强烈，等问题，展开了深入细致的研究l1]。年均蒸发量高达3000mrfl左右；年均气温为1O～沙漠公路沿线塔中地区，地处塔克拉玛干沙漠12

4、C，夏季酷热，冬季严寒，年温差最大可达到70腹地。此地分布高大复合型纵向沙垄，垄间分布高℃。每年风期长

5、达7个月，风向以东偏北为主，最大度低于3m的新月形沙丘和线性沙丘。新月形沙风速可达到30m·s_2。其中4—8月为多风期，丘是一种常见的沙丘形态，在所有的沙丘形态中，孤风况有随气温上升，风向变化频率增多、风速加大的立新月形沙丘是学者最为关注的沙丘形态之一，其“风热同步”规律；扬沙、浮尘天气可达100d左右，研究内容包括表面气流特征、粒度组成、风沙流结主要集中于4—8月。构、动力学过程以及沉积模式等许多方面[9。而研究区选在塔克拉玛干腹地塔中联合站东部对其表面风速廓线和风沙流结构的研究无疑是风沙(39。15N，83。

6、42E)，毗邻塔里木盆地石油公路(图地貌学和防沙工程学中的重要内容。1)。研究区分布高大复合纵向沙垄，沙垄走向为对沙漠地区风速廓线和风沙流的研究始于2ONS0。一56。E，高度6O～801TI。垄问低地分布有孤立世纪3O年代英国工程师Bagnold[1，此后，各国学的新月形沙丘(高度1～2m，落沙坡坡度32。左右，者围绕沙丘表面风速廓线和风沙流结构展开了大量落沙坡面向$70。W左右，迎风坡坡度1l。左右)，发的研究，研究方法包括理论分析、实验验证、数值模育十分典型，其粒径分布主要以细沙与极细沙为主。拟等。由于实验室

7、和野外环境有着一定的差2野外数据采集别，因此，实地观测依然是研究风速廓线和风沙流结构变异的重要手段。在研究区选取一孤立的新月形沙丘作为研究对通过对塔克拉玛干沙漠腹地新月形沙丘表面风象，此沙丘高1．3m，宽6．8Fn，沙丘顶部到迎风坡速廓线和100cm高度内风沙流结构的实地观测和坡底的长度为7m，沿主风向右侧的兽角长7．1m函数拟合，得到了受沙丘地形扰动下，沙丘表面风速(以下简称右兽角)，沿主风向左侧的兽角长5．2rn廓线和风沙流结构形式及其分布函数。(以下简称左兽角)。收稿日期：2011～05—10；改回日期：20

8、11—08～16基金项目：国家重点基础研究计划(973计划)(2011CB403306)资助作者简介：杜鹤强(1983一)，男(汉族)，河北深泽人，在读博士研究生，主要从事风沙地貌与风沙工程研究。Email：dilikexuel19@163．corn10中国沙漠第32卷荸图例图新月形沙丘圆复合型沙垄团风蚀雅丹圃格状沙丘链匠盒字塔抄丘圃绿洲圆新月形沙垄皿复合型沙山匡戈壁圃鱼鳞状沙丘罡链状沙山囫山地圆穹状沙丘囫沙垄Ej石油公路匠致台型沙丘团灌丛沙丘回石油井位图1塔克拉玛干沙漠图(圆圈内区域为本次实验的观测区)Fig．1

9、Map0ftheTaklimakanDesert(Theareaincircleistheobservedzone)观测日期选在2007年5月2O日和23日两个3结果分析大风日，风向为NE，与沙丘走向垂直。观测设点在所选取的新月形沙丘地迎风坡坡脚，迎风坡顶部，沙3．1风速廓线丘的两个兽角的前端和背风坡坡脚。风速观测采用多路风速仪，该仪器连接8路风3．1．1风