直立植被粗糙度和阻力分解的风洞实验研究   总被引：31，自引：10，他引：21  

刘小平  董治宝 《中国沙漠》2002,22(1):82-87

直立植被覆盖的床面上,由于直立植被消耗风动量,裸露床面上的剪切力因之降低,从而抑制风蚀。在风洞中用圆柱形木棒模拟直立植被,研究了地表总阻力系数C_D、直立植被阻力系数C_f和粗糙度z₀及其影响因素。实验结果表明,直立植被高度和密度对地表总阻力系数C_D和粗糙度z₀都有影响,但是程度不同。地表总剪切力分解为作用在直立植被上的剪切力和作用在裸露地表上的剪切力,表达式为τ=F_r/S+τ_s·S'/S。随着植被密度和高度增加,作用在植被上的剪切力增加,而作用在裸露地表上的剪切力减少。当侧影盖度L_c≥0.03时,τ_s可以忽略不计,用C_D=2u_*²/ u_z²+C_fL_c计算植被阻力系数C_f。计算出的直立植被阻力系数C_f与1/√L_c之间成线性关系,而与AR无关。这与Marshall在风洞中通过直接测量粗糙元的阻力计算出的粗糙元阻力系数遵循类似的规律。地表总阻力系数C_D与粗糙度z₀之间较好的相关性说明,只要采用适当的测量方法,用曲线拟合方法获得直立植被覆盖地表总阻力系数C_D和粗糙度z₀是可靠的。  相似文献   

数值模拟气流特征和砾石几何参数对床面空气动力学粗糙度的影响     

王晓  张伟民 《中国沙漠》2014,34(4):943-948

本文应用流体计算软件FLUENT6.3,采用非结构化网格划分技术模拟了气流特征和砾石几何参数对床面空气动力学粗糙度的影响。结果表明：空气动力学粗糙度（z₀）与风速（u）、摩阻速度（u_*）之间存在定量关系：z₀=a exp（bu/u_*）。砾石高度对空气动力学粗糙度的影响显著优于砾石直径,空气动力学粗糙度随砾石密度的变化比较复杂,先增加后减小。FLUENT在模拟风洞砾石床面动力学过程中的成功应用,是我们在研究方法上的一次有益尝试。  相似文献   

风蚀事件中农田土壤PM10释放特征     

岑松勃  张春来  代豫杰  张慧  刘欣宇  李庆  黄玉虎 《中国沙漠》2020,40(3):145-150

地表风蚀导致的粉尘释放涉及全球变化研究的热点。自然条件下对粉尘释放的观测可以为风洞试验结果提供验证并为开发预测模型提供数据支撑与关键参数。本研究在河北坝上风蚀区，通过观测风蚀事件中农田近地表PM₁₀浓度、垂直通量与流失通量，以及风速和风沙流强度的变化，探讨农田风蚀过程中的粉尘释放特征。结果表明：地表风蚀释尘对近地表粉尘浓度的影响随高度增大而逐渐减弱，各高度的粉尘浓度变化趋势与摩阻风速、输沙率变化趋势相同；粉尘垂直通量和流失通量与摩阻风速呈幂函数关系，与输沙率呈线性关系；农田土壤跃移颗粒的轰击效率α数量级为10^-7m^-1。  相似文献   

内蒙古拐子湖地区风沙运动若干参数计算   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

何清  胡文峰  杨兴华  艾力·买买提明  赵聪敏 《干旱区地理》2012,35(2):187-192

 利用内蒙古拐子湖地区风沙观测场2011年3～5月的沙尘暴强化观测资料,分析计算了巴丹吉林沙漠北缘平坦沙地的地表粗糙度、临界摩擦速度、临界起沙风速等风沙运动关键参数。初步结论如下：观测期间地表粗糙度的变化范围为1.0×10-7～ 9.0×10-1cm,平均粗糙度为0.942 cm;临界摩擦速度约为0.34 m/s;2 m高度的起沙风速约为4.6 m/s。  相似文献   

CoLM模式对塔克拉玛干沙漠北缘陆面过程模拟评估及修正   总被引：1，自引：1，他引：0  

金莉莉  李振杰  何清  刘永强  买买提艾力&#  买买提依明  辛渝 《中国沙漠》2018,38(6):1287-1302

采用2011年3月22日至7月26日肖塘陆气相互作用观测资料测试了不同陆面参数对公共陆面模式（CoLM）模拟效果的影响。地表参数包括地表反照率（α）、地表比辐射率（ε）、空气动力学和热力学粗糙度（z_0m、z_0h）、零置位移（d）、热传输附加阻尼（kB^-1）。结果表明：感热通量H和地表温度T_g对地表反照率、动力学粗糙度和地表比辐射率比较敏感,对零置位移不敏感。通过观测资料获得的这些参数及kB^-1参数化方案均被用来替换原CoLM模式中相应值及参数化方案。CoLM模式基本上能较好地模拟净辐射R_n、感热通量H、地表土壤热通量G₀和地表温度T_g日变化特征,只是在日峰值及其峰值出现时间的模拟上不理想;而CoLM模式对该地区土壤湿度M的模拟效果非常不好。误差统计值Bias、SEE、NSEE表明优化参数后的CoLM模式使得R_n的模拟误差被降低4.21%（SEE）,H的模拟误差被降低25.19%（Bias）,T_g的模拟误差被降低33.33%（Bias）、10.45%（SEE）和25%（NSEE）。  相似文献   

砾石床面的空气动力学粗糙度   总被引：12，自引：7，他引：5  

刘小平  董治宝 《中国沙漠》2003,23(1):38-45

通过砾石床面的空气动力学粗糙度(Z₀)的风洞实验研究,结果表明,砾石床面的空气动力学粗糙度(Z₀)与砾石粒径、砾石覆盖度和自由风速有关,Bagnold的1/30定律和其它有关空气动力学粗糙度与粗糙元高度的固定比例对砾石床面都不适用。在各种一定砾石覆盖度条件下,砾石床面的Z₀随自由风速的增加而呈指数衰减。在各种一定自由风速条件下,Z₀随砾石覆盖度C的变化遵循二次曲线:Z₀=F₁+F₂C+F₃C^1.5+F₄C²,砾石覆盖度为40%~75%时,Z₀达到最大值。建立了包含自由风速和砾石覆盖度两个因子的Z₀的双因子综合模型。  相似文献   

塔克拉玛干沙漠肖塘地区空气动力学粗糙度分析   总被引：8，自引：2，他引：6  

何清  缪启龙  张瑞军  艾力·买买提明  刘新春  霍文 《中国沙漠》2008,28(6):1011-1016

利用塔克拉玛干沙漠北部肖塘地区梯度自动站2007年1月1日至2007年5月31日的观测数据,计算出该区域中性条件下粗糙度范围是1.00×10-11~1.65×10-3 m,平均粗糙度为6.05×10-5 m,接近沙粒粒径的1/30,与平坦沙面粗糙度相似。摩擦速度的范围是0.14~2.33 m·s-1,平均值1.24 m·s-1。粗糙度随下垫面性质变化明显,与稳定度呈正相关,与风速呈负相关,摩擦速度随粗糙度增大而减小。  相似文献   

农田近地表风沙流风程效应变化特征研究          下载免费PDF全文

冯哲  刘瑞娟  白宇晨  常春平  郭中领  李继峰  王仁德  李庆 《干旱区地理》2022,45(5):1500-1512

风沙流的风程效应研究是定量获取风沙流沿程变化的核心和难点,风程效应是指输沙率随沙床表面或地块长度的增加而不断增大,而后趋于稳定的变化特征,饱和输沙率（f_max）和饱和路径长度（L_sat）是风程效应的重要参数。采用自动连续称重式集沙仪,以河北坝上地区康保县境内典型旱作农田为研究对象,观测了2017、2018年和2021年内4次典型风蚀事件,分析近地表5 cm高度风沙流的风程效应在5 min时间尺度下的变化特征。结果表明：（1） 近地表输沙通量随风程距离的增大而增大。（2） 4次风蚀事件中L_sat的变化范围在11~280 m之间,并存在明显差异,其变化与风速无关。（3） 近地表风沙流的f_max与风速（U）呈幂函数关系。（4） 风程效应的变化特征与地表可蚀性因子、地表微地貌变化有着紧密联系,未来应对不同的土壤类型和质地农田的风程效应进行深入研究。  相似文献   

均匀配置的两种仿真灌木林防风效应野外观测   总被引：1，自引：1，他引：0  

刘虎俊  袁宏波  郭春秀  徐先英  王多泽  李学敏  刘开琳 《中国沙漠》2015,35(1):8-13

建立灌木林是一种有效的防风固沙方法,灌木林空间配置是防护林体系研究与建设取得最佳效益的关键.应用两种仿真固沙灌木,建立株行距相等的均匀配置灌木林,观测林内与林前不同风速,比较其防风效能.结果表明:在风速为4.6～10.7 m·s^-1时,侧影面积为0.25 m²的无叶仿真灌木林比侧影面积为0.39 m²的有叶仿真灌木林防风效能低10%～20%.仿真固沙灌木林风速与高度变化关系呈指数函数关系,但在风沙流中拟合系数更高.仿真固沙灌木林空气动力粗糙度平均值是流沙地的5倍多,但不同风速下的粗糙度值差异较大.对相同配置的防风固沙林,调节灌丛结构可以提高其防风固沙效能.  相似文献   

巴丹吉林沙漠北缘拐子湖流沙下垫面近地层湍流强度和陆面过程特征     

郑新倩  杨帆  李超凡  潘红林  吉春容  买买提艾力&#  买买提依明  霍文  杨兴华  周成龙 《中国沙漠》2019,39(4):103-112

利用巴丹吉林沙漠北缘拐子湖流沙下垫面2013年7、10月和2014年1、4月的湍流通量资料，计算并分析了研究区近地层湍流强度，同时针对风速分量、温度、水汽和CO₂归一化标准差随稳定度的变化关系和总体输送系数等陆面过程特征进行分析。结果表明：（1）风速各分量的湍流强度均随风速的增加逐渐减小，风速处于2 m·s^-1以下时湍流发展最为旺盛。湍流强度主要由水平方向风速分量决定，垂直方向风速的作用较小，且近中性和不稳定层结利于湍流的发展。与其他地区相比，平坦且没有建筑物的沙漠地区，机械湍流较弱，湍流强度相应较小。（2）风速各分量的归一化标准差与稳定度（z/L）均满足1/3次方函数规律，其中垂直方向风速分量的拟合曲线方程较好。（3）动量输送系数C_d具有明显的夏季高、冬季低的变化状态且各月的日变化形态均呈夜间低、日间高的循环形态。热量输送系数C_h的不同月份日变化间并没有明显的排列次序，且日出日落前后具有明显的波动。不稳定层结时，C_d和C_h均随风速的增加逐渐减小；稳定层结时，C_d和C_h均随着风速的增加逐渐上升。  相似文献   

戈壁风蚀面与植被覆盖面地表性质粗糙度长度的确定   总被引：9，自引：5，他引：4  

吕萍  董治宝 《中国沙漠》2004,24(3):279-285

以Monin-Obukhov相似性理论为基础, 利用量纲分析法分别推导出不同层结稳定度下确定戈壁风蚀面与植被覆盖面空气动力学参数的物理模型, 并利用该模型研究了粗糙度长度与粗糙元性质, 流经近地层流体特征以及大气层结稳定度之间的关系。得出以下结论: 戈壁风蚀面上空气动力学粗糙度长度与砾石粒径、高度、覆盖度、自由风速、摩擦速度以及大气层结稳定度有关; 植被覆盖面空气动力学粗糙度长度取决于植被类型、植被高度、覆盖度、零平面位移高度、自由风速、摩擦速度以及大气层结稳定度。  相似文献   

Sonic anemometers in aeolian sediment transport research   总被引：3，自引：0，他引：3  

J. H. van Boxel  G. Sterk  S. M. Arens   《Geomorphology》2004,59(1-4):131

Fast-response wind and turbulence instruments, including sonic anemometers, are used more and more in aeolian sediment transport research. These instruments give information on mean wind, but also on fluctuations and turbulent statistics, such as the uw covariance, which is a direct measure of Reynolds' stress (RS) and friction velocity. This paper discusses the interpretation of sonic anemometer data, the transformations needed to get proper results and turbulence spectra, and how they are influenced by instrument size, sampling frequency, and measurement height.Turbulence spectra characterize how much the different frequencies in the turbulent signals contribute to the variance of wind speed, or to the covariance of horizontal and vertical wind speed. They are important in determining the measurement strategy when working with fast-response instruments, such as sonic anemometers, and are useful for interpreting the measurement results. Choices on the type of sonic anemometer, observation height, sampling period, sampling frequency, and filtering can be made on the basis of expected high and low-frequency losses in turbulent signals, which are affected by those variables, as well as wind speed and atmospheric stability.Friction velocity and RS, important variables in aeolian sediment transport research, are very sensitive to tilt or slope errors. During a field experiment, the slope sensitivity of the RS was established as 9% per degree of slope, which is 1.5 times the value reported in literature on the basis of theoretical considerations. An important reason for the difference probably is the large influence of streamline curvature on turbulence statistics and thereby on the slope sensitivity of the RS. An error of 9% per degree of slope in the RS will translate into an error of approximately 4% per degree of slope in the calculated friction velocity.Space–time correlation of the horizontal wind speed is much larger than that of the vertical wind speed and the instantaneous RS. This largely explains why, in previous studies, a poor correlation was found between instantaneous RS measured at 3 m height and saltation flux near the surface, whereas the correlation between wind speed at some height and saltation flux was much better. Therefore, the poor correlation between RS away from the surface and saltation flux does not contradict that saltation flux is caused by RS.  相似文献   

粗糙度研究的现状及展望   总被引：29，自引：6，他引：23  

李振山  陈广庭 《中国沙漠》1997,17(1):99-102

略述边界层剪切湍流各区域速度廓线规律和地面粗糙分类后,对各种地面粗糙度(包括沙质粗糙度、动力粗糙度、植被粗糙度、复杂地面粗糙度、有效粗糙度)的研究现状和计算方法作了简要综述,认为动力粗糙度算式中系数A和植被或有效粗糙度算式中位移高度d将会是进一步研究的重点。  相似文献   

移动式极地大气参数测量系统I.研制与试观测          下载免费PDF全文

田启国  柴博  吴晓庆  姜鹏  纪拓  金鑫淼  周宏岩 《极地研究》2015,27(2):125-131

研制了移动式极地大气参数测量系统。采用温度脉动仪和三维超声风速计分别对大气湍流强度C2n进行测量。在合肥和上海两地进行了约500 h的仪器性能测试,结果显示仪器运行稳定、两种方法测得的C2n符合得很好。仪器将在2013/2014年度中国第30次南极科学考察泰山站建站期间首次对泰山站的C2n进行测量、越冬期间首次对中山站的C2n进行测量,并计划在2014/2015年度第31次南极科学考察期间对昆仑站的近地面大气湍流强度进行测量。  相似文献   

空气动力学粗糙度的物理与实践意义   总被引：33，自引：9，他引：24  

刘小平  董治宝 《中国沙漠》2003,23(4):337-346

空气动力学粗糙度是风沙边界层的一个重要参数。文章回顾了空气动力学粗糙度概念的由来;用流体力学的量纲分析法和数学方法,从两个不同的角度推导了空气动力学粗糙度;阐述了空气动力学粗糙度的物理与实践意义;简明介绍了空气动力学粗糙度的分类和各种不同下垫面空气动力学粗糙度的主要研究成果,就目前研究中存在的问题、研究趋势等方面做了探讨。  相似文献   

西北内陆河流域典型生态系统通量数据空间代表性研究     

张琨  韩拓  朱高峰  白岩  马婷 《干旱区地理》2015,38(4):743-752

涡度通量数据的空间代表性问题是影响其数据质量不确定性的重要原因。选取了我国西北地区具有代表性的四个通量观测站生长季数据,采用FSAM模型对各站点通量贡献源区范围以及通量贡献最大值点进行了计算,给出了在不稳定与稳定两种大气层结条件下各站点源区的主要分布范围(P=80%):盈科站源区范围相对最小(90~200 m);阿柔站源区范围约为(120~140 m);关滩站源区范围约为(500~600 m);敦煌站源区范围约为(140~280 m)。同时结合各站点仪器架设高度以及不同的下垫面生态环境等因素,对通量源区的变化进行了初步分析,仪器的架设高度直接影响涡度源区范围;不同的下垫面生态环境形成不同的近地面湍流状态进而对通量源区的分布产生间接影响。结果表明各站点观测的通量信息基本均来源于所感兴趣的研究区域。  相似文献   

耕作土壤表面的空气动力学粗糙度及其对土壤风蚀的影响   总被引：13，自引：4，他引：9  

张春来  邹学勇  董光荣  刘玉璋 《中国沙漠》2002,22(5):473-475

土壤表面粗糙度是影响耕作土壤抗风蚀能力的一个重要因素。根据风速廓线计算得到的空气动力学粗糙度,可以简捷而有效地刻画土壤表面的空气动力学性质。风洞模拟实验表明,耕作土壤表面的空气动力学粗糙度主要取决于暴露地表的土块直径,在土块大致均匀分布的条件下,直径愈大,空气动力学粗糙度愈大。土壤风蚀速率则随空气动力学粗糙度的增大而迅速减小,二者具有良好的相关性。  相似文献   

An initial classification of 10-km squares in Great Britain from a land characteristic data bank     

Dorian Moss 《Applied geography (Sevenoaks, England)》1985,5(2):131-150

In a pilot classification of 282 10-km squares in Great Britain, data on physiography, climate and geology were extracted. Parallel classifications were run using these variables and also using spatial location. Two classification methods were compared: minimum within-group variance and indicator species analysis. Similarities between the resulting classifications were considered, and the groups were assessed for geographic coherence. Their validity for use as stratifications were tested using analysis of variance and also by matching the classifications with known distributions of a number of bird and plant species.Classifications using spatial variables were geographically more coherent than those without. The different methods resulted in different groupings of the squares which were partly a result of the differences in weightings applied to the four types of variable. However, the analysis of variance showed that either classification method provided a good stratification of the country, in particular with respect to altitude and rainfall. Some bird and plant species distributions correlated well with the classifications, but others did not, dependent on the factors limiting those distributions.  相似文献   

青藏高原地区的大气浑浊度特征   总被引：3，自引：0，他引：3  

文军  季国良 《地理研究》1993,12(4):15-22

本文通过比较Angstrom大气浑浊度系数的各种计算方法,得出了适合青藏高原地区的大气浑浊度系数的计算方法。据此利用1982年8月至1983年7月青藏高原地区部分观测站的太阳直接辐射资料计算了大气浑浊度系数,分析了它的变化特征。同时利用常规气象要素拟合得出了计算大气浑浊度系数的经验公式,计算和分析了青藏高原地区大气浑浊度系数的时间和空间分布。  相似文献