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新月形沙丘迎风坡形态及沉积物对表面气流的响应 总被引：16，自引：10，他引：6
对孤立新月形沙丘迎风坡风速的野外实测和计算表明,沙丘迎风坡表面风速廓线呈非对数关系,近地面剪切风速和输沙强度由坡脚至丘顶总体呈递增趋势,但同时随断面坡度的增减而发生相应的变化;沿断面输沙率的变化导致蚀积强度的改变,表现为沙丘迎风坡坡度变缓的部位沉积大于侵蚀,其它部位侵蚀大于沉积,其中丘顶输沙率和侵蚀强度最大。在沙丘形态上,表现为坡度减缓的部位沉积变凸、其它部位因侵蚀变凹以及坡脚和丘顶的前移。变凸和变凹部位反过来又制约着表面剪切风速的相应变化。粒度分析也表明,沙丘迎风坡表面粒度特征主要取决于表面蚀积状况,同断面形态表现出密切的相关性。 相似文献
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沙丘的粒度组成主要由风况、沙源、沙丘形态与气流之间的相互作用等决定,粒度组成可以反映沙丘的形成过程。对毛乌素沙地20个新月形沙丘及沙丘链,25个抛物线形沙丘的迎风坡脚、丘顶、背风坡脚表层0~5 cm进行了采样,并对其粒度组成进行了分析测试,来探讨其粒度特征。结果表明:(1)相比新月形沙丘,抛物线形沙丘分选性更差,悬移组分更高;抛物线形沙丘迎风坡相比新月形沙丘分选性更差,粗沙含量更高。(2)沙丘的粒度分布模式统计中,新月形沙丘出现最多的是迎风坡最细的类型,占比65%,而抛物线形沙丘则倾向于背风坡最细类型,占比56%。(3)植被、新月形沙丘和抛物线形沙丘相反的形态以及形态与气流的相互作用是导致两种沙丘粒度差异的主要因素。 相似文献
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库布齐沙漠南缘风水交互特征及其对抛物线形沙丘发育的影响 总被引：2，自引：2，他引：0
通过对内蒙古库布齐沙漠南缘气象水文数据的监测、多期高分辨率遥感影像的分析以及实地考察,探讨区域风水交互特征及其对抛物线形沙丘形成发育的影响。结果表明：从1970年到2014年,研究区水沙作用方式逐渐由水沙平衡交互转变为流水侵蚀主导,期间叭尔洞沟发生多次高输沙量的洪水,河流大幅度改道,流水对上风向西岸横向沙丘的切割作用使得一部分残余沙丘留在东岸,成为沿岸抛物线形沙丘的初始沙源。在西北风作用下,河床内积累的沙物质通过东岸的输沙沟槽为沿岸抛物线形沙丘提供外来沙源。1970-2014年该区域合成输沙势持续下降,河床积累沙物质逐渐减少,在流水侵蚀主导阶段,洪水对河床沙丘的搬运以及降雨对河道沿岸阶地的坡面侵蚀使得河流对西岸沙丘的截沙作用增强,流水逐渐阻断外来沙源供给,为东岸首先发育新月形沙丘创造条件。随着风沙作用减弱,降水增加,新月形沙丘在植被"翼角固定"的转换机制下逐渐演变为抛物线形沙丘。库布齐沙漠南缘的风水交互作用对叭尔洞沟沿岸抛物线形沙丘形成发育产生较大影响,是区域风沙地貌形成演化的重要因素。 相似文献
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库布齐沙漠南缘抛物线形沙丘表面风沙流结构变异 总被引：5，自引：0，他引：5
对库布齐沙漠南缘抛物线形沙丘表面气流和输沙率的野外观测和分析结果表明,沙丘表面约90%的风沙输移集中在距沙面0.10 m高度范围内,输沙率随高度递减的形式在沙丘各部位因风速、下垫面状况和坡面形态不同而发生变异。沙丘迎风坡坡脚因出露坚硬、含砾石地表,颗粒跃移高度大,风沙流上层相对输沙率大;迎风坡沙粒沿坡向上运动,颗粒跃移高度减小,风沙流中近地表相对输沙率大;沙丘背风坡沙粒沿坡向下运动,加之来自丘顶变型跃移物质的影响,风沙流上层相对输沙率较大;脊线受迎风坡各个断面地形差异的影响,各观测点间风沙流结构差异显著。风沙流结构在迎风坡和丘顶均遵循指数递减规律(Q=aexp(-z/b)),其中,指数函数拟合中系数a与输沙率具有良好的幂函数关系,随风速增加而增加,但二者关系较弱;b与二者无相关性。背风坡风沙流结构具有明显的分段现象,以0.10 m高度为界,下层符合指数函数,上层符合幂函数。 相似文献
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腾格里沙漠东南缘沙丘表面气流与坡面形态的关系 总被引：35，自引：15，他引：20
对腾格里沙漠东南缘格状沙丘主、副梁和新月形沙丘断面风速的野外观测结果表明,迎风坡风速放大率、背风坡气流的方向和强度随区域气流、坡面形态而不同。迎风坡风速放大率对沙丘形态的作用在于增加丘顶区域的输沙率和活动性;背风坡气流不仅影响沙丘形态而且控制沙丘动力学过程。在横向气流条件下,风速放大率使沙丘迎风坡随区域气流强度的增加变长变缓,背风坡受分离流控制使沙丘迁移;在双向－斜向气流条件下,沙丘丘顶处于侵蚀亚环境而两坡变陡变短,背风坡受附着偏向流控制使沙丘纵向延伸。 相似文献
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选择新疆艾比湖流域精河县东南部梭梭林沙地中的典型抛物线形沙丘为研究对象,以风沙地貌学、遥感、地理信息系统及测量学理论为基础,利用野外调查3S工作平台,运用RTK技术实地获取三维基础数据,通过ArcGIS10.0软件生成沙丘DEM,有效提取沙丘的地形因子和形态特征,量化分析了抛物线形沙丘的三维形态特征。结果表明：所研究抛物线形沙丘的平面形态为“U”形和“V”形,开口面向NW,即区域盛行风向,沙丘弧顶凸出指向SE,即下风方向,沙丘长轴走向与当地合成风向或输沙方向一致;迎风坡较缓,沙质较粗;背风坡较陡,沙质较细;横剖面不对称,北翼角长于南翼角;主要植被类型为梭梭,伴有芨芨草为主的若干草本,主要分布在风蚀洼地及沙丘脊上。运用RTK技术所获得的三维数据中,96%的高程值误差小于0.02 m,数据可靠。 相似文献
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基于GIS空间分析技术的新月形沙丘表面输沙率模型研究 总被引：2，自引：1，他引：1
输沙率研究是风沙物理学与风沙工程学的重要内容。为了尝试GIS空间分析技术在新月形沙丘表面不同部位输沙率分布及模型建立中的应用,选取塔克拉玛干沙漠腹地典型孤立新月形沙丘,对其表面进行粒度采样和风速采样,并对沙丘表面的五个典型部位进行输沙率的采集。经过对风速数据归一化处理之后,根据粒度和风速采样特点,分别应用克里格方法和反距离方法对粒度和风速样点插值,得到新月形沙丘表面栅格形式的粒径分布和风速分布图。利用3种常用输沙率模型分别对沙丘表面5个典型部位进行输沙率计算,并与实测值进行对比。选取拟合优度最佳的Srensen模型,整合粒径和风速分布图,利用地图代数方法对沙丘表面输沙率分布进行计算,得到栅格形式的沙丘表面输沙率分布图。利用GIS的空间分析技术研究沙丘表面的输沙率分布,克服了传统定点观测的诸多不足。 相似文献
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输沙势的时空变化特征是研究风积沙丘形态类型及其时空变化规律的重要指标。以中国河北昌黎海岸沙丘分布区为研究对象，利用邻近区域3个气象站记录的2008—2018年风资料分析输沙势时空变化，借助高分辨率的Google卫星影像提取同期横向沙脊和新月形沙丘形态的变化信息，结合区域风速、降水量变化及人类活动等因素，综合分析海岸沙丘分布格局和形态变化的驱动机制。结果表明：（1）研究区输沙势（DP）以春、冬两季最高，潜在风沙作用最活跃；（2）3个气象站中，乐亭站向岸合成输沙方向（RDD）代表研究区主要输沙方向，昌黎站离岸合成输沙方向为次要输沙方向，这两个输沙过程控制了研究区海岸沙丘分布的基本格局；（3）研究区向岸的和离岸的输沙势、合成输沙势（RDP）总体呈现衰减趋势，合成输沙方向没有明显变化；（4）近10年来昌黎海岸沙丘整体呈明显的风蚀消减特征，但气候变化的影响十分有限，而人工植树造林、防风固沙活动导致上风向沙源的减少则是主要原因。 相似文献
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巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠分别为中国面积第二、第三大流动性沙漠,对两大沙漠连接带新月形沙丘的动态监测可以揭示该地区沙丘形成演化规律,为沙漠连接带风沙地貌发育研究提供科学支撑。通过Google Earth高清历史影像对巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠连接带的新月形沙丘带进行监测,分析了两大沙漠交界处沙丘的移动速率和形态变化。结果表明:巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠连接带沙丘移动速率范围5.88-19.55 m·a^(-1),平均移动速率10.03 m·a^(-1);移动方向范围109°-135°,平均移动方向122°。风况为沙丘移动提供动力条件,合成输沙方向与沙丘移动方向吻合。受NW、WNW方向输沙影响,新月形沙丘南翼在移动速率增加的同时长度不断伸长,显著区别于北翼。沙丘移动受控于沙丘本身形态,沙丘各形态参数(迎风坡长度、高度、宽度、周长、底面积)与移动速率呈现显著负相关关系(P<0.01)。植被覆盖以及沙丘密度的差异导致了研究区沙丘移动速率的差异。沙丘移动前后,形态参数变化具有复杂性,而沙源丰富度差异以及丘间地灌丛沙包对沙丘形态的改变,是沙丘形态变化复杂性的主要原因。两大沙漠连接带年输沙通量170-521 t·m^(-1),均值为301 t·m^(-1)。 相似文献
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Particle size and sorting characteristics of sand in transport on the stoss slope of a small reversing dune 总被引：2，自引：0，他引：2
Studies of the particle size and sorting characteristics of sand on the stoss slope of a 6-m high reversing dune show that the sand in transport is generally finer and better sorted than surface sand at the same position on the slope. The sand in transport becomes coarser and more poorly sorted as wind speed and rates of mass transport increase toward the dune crest. These patterns reflect changes in the competence of the wind, which is capable of transporting larger grains and a wider range of grain sizes as its speed increases in space and time. Our field observations suggest that the particle size and sorting characteristics of surface sand are highly dependent on antecedent wind conditions and are not an invariant property of the dune, as is widely assumed. The wide range of particle sizes on the surface, as well as its change through time, also has important implications for modeling sediment transport on dunes. Transport thresholds may vary by as much as 30% on the stoss slope of the study dune. 相似文献
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Numerical modelling of flow structures over idealized transverse aeolian dunes of varying geometry 总被引：2，自引：0，他引：2
A Computational Fluid Dynamics (CFD) model (PHOENICS™ 3.5) previously validated for wind tunnel measurements is used to simulate the streamwise and vertical velocity flow fields over idealized transverse dunes of varying height (h) and stoss slope basal length (L). The model accurately reproduced patterns of: flow deceleration at the dune toe; stoss flow acceleration; vertical lift in the crest region; lee-side flow separation, re-attachment and reversal; and flow recovery distance. Results indicate that the flow field over transverse dunes is particularly sensitive to changes in dune height, with an increase in height resulting in flow deceleration at the toe, streamwise acceleration and vertical lift at the crest, and an increase in the extent of, and strength of reversed flows within, the lee-side separation cell. In general, the length of the separation zone varied from 3 to 15 h from the crest and increased over taller, steeper dunes. Similarly, the flow recovery distance ranged from 45 to >75 h and was more sensitive to changes in dune height. For the range of dune shapes investigated in this study, the differing effects of height and stoss slope length raise questions regarding the applicability of dune aspect ratio as a parameter for explaining airflow over transverse dunes. Evidence is also provided to support existing research on: streamline curvature and the maintenance of sand transport in the toe region; vertical lift in the crest region and its effect on grainfall delivery; relations between the turbulent shear layer and downward forcing of flow re-attachment; and extended flow recovery distances beyond the separation cell. Field validation is required to test these findings in natural settings. Future applications of the model will characterize turbulence and shear stress fields, examine the effects of more complex isolated dune forms and investigate flow over multiple dunes. 相似文献
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新月形沙丘顶部稳定性是风沙地貌学尚未解决的科学问题。研究新月形沙丘的顶部稳定性,对于绿洲边缘风沙运动规律揭示、防沙工程建设和沙区生态环境保护等具有重要的现实意义。选择民勤沙区新月形沙丘,通过测定沙丘各部位风速、风蚀风积和粒度等,分析了新月形沙丘顶部稳定机理。主风向（NW）作用是新月形沙丘最高点与沙脊线重合、沙丘前移和高度降低的过程;反向风（SE）作用是沙丘最高点与沙脊线分离、沙丘背风坡风蚀与沙丘增高的过程。由于研究区以NW风为主,新月形沙丘沿NW-SE方向前移,SE风只能风蚀减缓沙丘背风坡的坡度。人为干预将会阻止或减少从迎风坡向沙丘顶部输送沙量,使得新月形沙丘背风坡尤其是背风坡上部风蚀过程增强,新月形沙丘逐渐过渡为抛物线形沙丘。 相似文献
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反向沙丘形态-动力学过程是风沙地貌的重要研究内容。选择腾格里沙漠东南缘推平沙地发育的反向沙丘为研究对象,采用二维超声风速仪对沙丘表面5个位置0.25 m和0.5 m高度的气流进行野外观测。结果表明：（1）气流方向影响近地层气流特征。以沙丘脊线垂线为轴,0.25 m高度处沙丘脊线的垂线两侧风向变化不完全对称。当丘顶气流方向与脊线垂线角度差值为负时,迎风坡底部风速恢复较慢。（2）背风坡气流特征受风向控制。背风坡0.25 m与0.5 m高度气流变化规律相似,在背风坡中部发生偏转,但沙丘顶部气流方向与脊线垂线相差<10°时发生反向偏转。丘顶风向为285°—315°（左偏）时,0.25 m高度的偏转角度大于0.5 m高度的偏转角度。背风坡0.25 m与0.5 m高度处风速表现为脊线垂线两侧风速变化不一致。（3）沙丘表面气流影响沙丘形态。观测期间沙丘脊线发生明显移动,移动值为0.33 m。背风坡发生堆积,最大堆积厚度为0.44 m,迎风坡发生风蚀,最大风蚀深度为0.43 m。该研究结果证实了风在风沙地貌演化中的重要作用,为反向沙丘形态演化数值模拟提供数据支持。 相似文献
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横向沙丘气流平均速度变化规律的风洞模拟 总被引：10，自引：8，他引：2
在沙丘动力系统中,存在沙丘形态、气流、沙粒运移三者之间复杂的相互作用。通过风洞实验的方法,针对不同形态的6组横向沙丘模型,采用粒子图像测速系统,测量了模型沙丘周围气流水平速度和垂直速度的变化规律。实验结果表明,横向沙丘迎风坡水平气流存在1.28～1.89之间的加速率,垂直气流存在上扬趋势,这二者均有随沙丘迎风坡坡度增大而增大的趋势。在横向沙丘背风坡,由于气流的分离,水平气流速度减小并出现反向,其大小约为自由风速的17％;垂直气流速度存在下沉趋势,其最大沉速出现在气流重附点附近;背风坡气流速度的变化受沙丘迎风坡坡度影响较小,受自由风速的影响较大。沙丘对气流速度的改变在近地层较为显著,随着高度的增加地形影响逐渐减小。 相似文献
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腾格里沙漠东南缘反向沙丘形态演化过程 总被引：2，自引：2，他引：0
沙丘形态演化是风沙地貌研究的重要内容。反向沙丘是指在相反方向风作用下形成的沙丘,有两个落沙坡,分别对应两个风向,在主风向作用下形成横向沙丘,但在相反方向风作用下,沙丘顶部向主风方向移动,从而形成反向沙丘。反向沙丘存在于任何有两个相反方向风的地区。以腾格里沙漠东南缘平坦沙地上发育的反向沙丘为研究对象,2010年对沙丘迎风坡和背风坡不同部位坡度进行1年期野外测量,旨在阐明反向沙丘的形态演化过程。结果表明：反向沙丘形态演化包括3个阶段：横向沙丘—过渡态—反向沙丘,但研究区的沙丘形态演化经历5个阶段：横向沙丘—过渡态—反向沙丘—过渡态—横向沙丘。不同演化阶段的沙丘迎风坡和背风坡角度发生明显变化。该研究结果增加人们对反向沙丘形态演化过程的认识,对区域风沙地貌改造利用提供理论依据。 相似文献
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莫高窟顶金字塔沙丘粒径集中分布在2.44～2.94 Φ,属细砂。标准差介于0.24～0.65之间,偏度在0.03～0.31,属于正偏级。峰度在0.78～1.72,介于宽峰态至尖峰态。沙粒粒径级配是风况、地貌与沙物质相互均衡作用的结果。金字塔沙丘存在着沙臂顶部沙最细或最粗两种粒度模式。金字塔沙丘沙丘主臂(WNW—ESE)属于在双向风环境作用下,类似于横向沙丘粒度变化模式,两坡下部以风蚀为主,丘顶附近以堆积过程为主,导致沙臂两坡粒径与分选性由下而上变细与变好。频率高、风速不大的局地气流,可将大量细沙物质搬运到金字塔沙丘主臂,造成丘底到丘顶的粒度变化不大。副臂(SW)受较强NW风力作用,具有横向及纵向沙丘粒度变化模式,整个坡面处于风蚀状态,沙臂顶部风蚀最为强烈,导致从底部到顶部的粒度逐渐由细变粗。 相似文献
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沙丘内部沉积构造保存了沙丘动力演变过程的重要信息。以古尔班通古特沙漠西南缘固定、半固定新月形沙丘区为研究区域,利用探地雷达在春、秋两季对固定、半固定新月形沙丘内部构造进行探测,获取了不同规模形态的固定、半固定新月形沙丘深约8 m的内部构造图像信息。通过图像增益处理、解译和对比分析表明：（1） 古尔班通古特沙漠固定、半固定新月形沙丘共有5种沙丘内部构造雷达相,即高倾角斜层理、楔状交错层理、上凸形交错层理、低倾角-近水平层理和块状层理,其中前4种主要分布在3~5 m的浅层,而块状层理主要分布在4~5 m以下的深度。（2） 高倾角斜层理、楔状交错层理主要分布在高大新月形沙丘（链）的迎风坡上部和丘顶地带,前者为背风坡前积层埋藏而成,反映高大新月形沙丘迎风坡上部和丘顶风沙活动较频繁,沙丘“固身缩顶”后埋藏的前积纹层因风蚀而出露,后者为迎风坡风蚀坑和风蚀槽中由风沙流充填而成的构造或在丘顶风向的季节性变化形成的构造。（3） 与灌丛沙丘相关的上凸形交错层理广泛分布在新月形沙丘的迎风坡中下部,在背风坡也有局部出现,表明灌丛沙丘在沙丘表层的风沙过程中占有重要地位;而深部的块状层理可能是早期风积层受到强烈的生物扰动,原生层理消失而产生。（4） 以上沙丘内部构造的类型与组合分布特点,反映了研究区新月形沙丘总体上趋于稳定或衰退状态,这与现代沙丘“固身缩顶”的地貌变化特征相一致。例如,迎风坡中上部和丘顶常见风蚀槽,背风坡因坡度变缓、前积层发育趋缓,现代风沙活动主要集中于新月形沙丘的上部和丘顶等。由此可见,研究区固定、半固定新月形沙丘内部构造及其组合分布特征异于流动新月形沙丘,也与半个多世纪以来北疆沙漠气候变暖变湿、平均风速减弱、植被盖度增加的区域自然地理环境变化趋势有一定的吻合性。 相似文献