论文部分内容阅读
在塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区,利用微梯度集沙仪采集的2014.7-2014.8的沙样数据,本研究着重分析了典型天气微梯度风沙流结构及不同风速下蠕移、跃移的变化情况,揭示了塔中地区微梯度风沙流的特性。本文主要结论如下:(1)典型天气下,各高度层输沙率随风速的增大而增加。对于扬沙天气来说,风速小于6.3m/s左右时,各高度层输沙率增加并不明显,而风速大于6.3m/s左右时,各高度层输沙率增加明显,当风速大于8.1m/s左右时,0-5mm(蠕移层)和15-35mm输沙率值逐渐拉开;当风速小于9.2m/s时,5-15mm高度层输沙率最大,当达到9.2m/s后,0-5mm(蠕移层)输沙率达到最大,而35-85mm高度层输沙率则始终变化不明显;对于沙尘暴天气来说,各高度层输沙率变化趋势与扬沙天气相似,但转折风速出现在7.2m/s,之前,输沙率增加不显著,之后,输沙率增加显著。(2)风速与总输沙率和各高度层输沙率的最佳拟合关系为幂函数关系。对于总输沙率来说,当风速约小于6-7m/s时,总输沙率呈现增大的趋势,但比较缓慢,当风速大于6-7m/s左右时,增大趋势明显;对于各高度层输沙率来说,风速对高度层的影响主要集中在0-35mm范围内。(3)典型天气下,0-5mm和15-35mm百分含量基本呈上升的趋势,5-15mm和35-85mm百分含量基本呈下降的趋势,其中,15-35mm和35-85mm高度层变化最为明显,0-5mm(蠕移层)变化不明显。当风速达到约为8.0m/s时,15-35mm百分含量达到最大;两种天气拐点风速出现在9.0m/s左右,之前,百分含量变化明显,之后,有趋于稳定的趋势。(4)各高度层百分含量与风速的最佳拟合函数为幂函数和指数函数,由函数参数可以得出,随风速的增大,输沙量越来越集中在0-35mm范围内。(5)典型天气的粒径峰值均处在125-250μm,极细沙含量最高,细沙次之,两者占输沙量的90%以上。其中,细沙含量的最大值出现在35-85mm高度层,最小值出现在15-35mm高度处;而极细沙含量的最大值一般出现在15-35mm高度层,最小值出现在35-85mm高度层。与扬沙天气相比,沙尘暴过程中极细沙、细沙、中砂在各高度层上的含量相差不大,而粉尘的含量有所升高。(6)典型天气沙粒的平均粒径在垂直高度上均呈现先减小后增大的趋势,其中扬沙天气平均粒径的最小值出现在15-35mm,约为226μm,最大值出现在35-85mm,约为242μm;而沙尘暴天气平均粒径的最小值一般出现在5-15mm,约为210μm,最大值出现在0-5mm,约为227μm。(7)跃移量/蠕移量的比值与风速的关系比较符合幂函数和指数函数;随着风速的增加,跃移量/蠕移量的比值逐渐减少,最终有趋于稳定的趋势,转折点出现在8.5m/s左右,当比值趋于稳定后,跃移量/蠕移量的比值大约在8-10之间;总跃移量/总蠕移量比值随风速的增加而逐渐减少,最终也趋于稳定,但转折点出现在8.0m/s左右,而且不同风速的沙尘天气过程总跃移量、总蠕移量比值范围约为9-24。