第4章 风力侵蚀的教学目的和方法.ppt

第4章风力侵蚀的教学目的和方法
教学目的:分析风力侵蚀发生机制及其发展规律,阐述
风力侵蚀形式及影响风力侵蚀的自然因素。
教学方法:以学生课外自学为主,教师辅导和参阅课外
书为辅。
计划学时:约4学时。
第 4 章风力侵蚀
风沙运动
风蚀与风积作用
沙漠化成因与类型
沙尘暴
风沙运动
风沙运动是一种贴近地面的气流对沙粒的搬运现象。
近地层风的性质
大气对流层中贴近地面100m范围内的气层称为近地层,一切风沙运动都与本层大气的性质及活动状况有关,因此也是风力侵蚀学研究的重点。
层流和紊流
层流的空气质点运动轨迹平稳,邻近的空气质点平衡运动,互不干扰。
紊流的空气质点运动不规则,并且互相干扰,各气流层层间夹杂了大小不同的涡旋运动。
层流大气是否失去其稳定性取决于流体的惯性力与粘滞力之间的比例关系。
湍流与地表粗糙度
湍流运动是一种叠加在一般流动上的不规则的旋涡状的混合运动。湍流发生时,通过旋涡运动进行风的动能的传递和交换。
风吹过地表时,受地面磨擦阻力的影响,风速减小,并把这种阻力向上层大气传递。
风速不与高度、而是与高度的对数值成正比,说明风速廓线是随高程呈对数分布的。
沙粒的运动
沙粒起动的机制
半个多世纪以来,中外科学家对静止沙粒受力起动机制进行了深入的研究,并形成了多种假说,如冲击碰撞说,压差升力说及湍流的扩散作用说等,但都没有圆满地解决这一问题。
1980年吴正和凌裕泉在风洞中用高速摄影方法对沙粒运动过程进行了研究。沙粒碰撞所产生的冲击力在沙粒起跳中起主导作用。
临界风速与起沙风
假定地表风力逐渐增大,达到某一临界值后,地表沙粒脱离静止状态开始运动,这时的风速称为临界风速或起动风速,一切大于起动风速的风称为起沙风。
起动风速与沙粒粒径、地表性质、沙粒含水率等多种因素有关。国内外专家研究证实,在一般情况下起动风速和沙粒粒径的平方根成正比。
沙粒运动形式
据观测研究,风沙流中沙粒依风力大小、颗粒粒径、质量不同而以悬移、跃移、蠕移三种形式向前运动。
当沙粒起动后以较长时间悬浮于空气中而不降落,并以与风速相同的速度向前运动时称为悬移。悬移运动的沙粒称为悬移质。
沙粒在风力作用下脱离地表进入气流后,降落到沙面时有相当大的动能,能使其降落点周围的一部分沙粒受到撞击而飞溅起来,造成沙粒的连续跳跃式运动。沙粒的这种运动方式称为跃移,跃移运动的沙土颗粒称为跃移质。
沙粒在地表滑动或滚动称为蠕移,蠕移运动的沙粒称为蠕移质。
风沙流及其结构特征
风沙流是气流及其搬运的固体颗粒(沙粒)的混合流。它的形成依赖于空气与沙质地表两种不同密度物理介质的相互作用,而它的特征对于风蚀风积作用的研究及防沙措施的制定有重要意义。