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沙丘动力学数值模拟研究方法综述(Ⅱ):沙丘形成演变模拟 总被引：1，自引：1，他引：0
沙丘形成与发育过程强烈依赖于初始动力条件及地表特性。沙丘动力学数值模拟方法可以充分考虑其形成所依赖的这些初始条件,实现对沙丘场形成演变及沙丘间的相互作用过程和未来发展进行定量模拟和预测,是研究沙丘的一种及其有效途径。本文主要介绍了沙丘形成发育动力学数值模拟研究工作所采用的方法及所取得的主要成就。 相似文献
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金字塔沙丘流场的三维数值模拟 总被引：2，自引：0，他引：2
对位于敦煌莫高窟顶部鸣沙山东麓的金字塔沙丘流场形态进行数值模拟,分析了多风向条件下沙丘的压力场和速度场变化规律。使用地面立体摄影技术获取沙丘的控制点坐标,建立了与实地沙丘等比例的三维模型,以解决二维建模不能表达3组主风向差异的问题。使用计算流体动力学（CFD）方法,采用非结构网格划分技术以适应沙丘的高度不规则地形,通过剪切压力传输模型（SST）分析计算并与以往风洞试验和数值模拟结果进行对比。模型很好地预测了沙丘底部停滞区、坡上加速区、背风坡回流区以及沙丘表面压力和风速分布等流场信息,反映了多风向条件下沙丘形态与气流的交互作用。流场中速度场的分布与压力分布直接相关。 相似文献
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目前对新月形沙丘表面流场尤其是涡流区的复杂流动结构缺乏全面的认识,新月形沙丘形态特征和来流风速对流场结构的影响需进一步研究。利用CFD数值模拟的方法,采用RNG k-ε湍流模型,研究了在不同几何参数和来流风速下新月形沙丘表面的流场特征,重点研究了背风侧涡流区的流动特征及范围与沙丘几何参数和来流风速的关系。结果表明:新月形沙丘高度越高、迎风坡坡度越大,其尾流涡流区长度越长,长度为沙丘高度的5~7倍;来流风速对尾流附着点的位置影响较小,不同来流风速导致的涡流区长度为沙丘高度的6~7倍;来流风速越大,尾流保护区长度越短,沙丘对流场的干扰范围越小。本研究深入解析了流场对新月形沙丘形态的塑造作用,进一步从流场的角度印证了新月形沙丘翼角下游小新月形沙丘形成的成因。 相似文献
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金字塔沙丘以其大尺度、金字塔形态和放射状伸展的沙臂为特征。本文以三面体金字塔沙丘模型的风洞流场实验为基础,结合野外观测资料,发现金字塔沙丘的流场结构,特别是背风侧剖面流场除具有一般新月形沙丘的流场结构特点外,还有特殊的"E"型流场结构,正是这种多向风信产生的复杂流场结构形成具有凹面形态的多角形金字塔沙丘。据此,作者提出了由新月形沙丘(包括其复合形态)演化为金字塔沙丘的发育模式。 相似文献
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海岸沙丘形态变化及其动力学过程是认识和研究海岸风沙地貌的基础.中国海岸沙丘受季风和台风共同驱动,但梳理总结海岸沙丘形态对季风/台风的响应研究、海岸沙丘形态-动力学过程研究及其技术和方法等发现,现有研究对中国海岸沙丘受季风/台风协同驱动的特点认识不足,对季风和台风的影响分别进行研究,与海岸沙丘形成与演化过程并不相符,季风... 相似文献
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金字塔沙丘风洞流场结构的实验研究：兼论金字塔沙丘发育模式 总被引：1，自引：3，他引：1
金字塔沙丘以其大尺度、金字塔形态和放射状伸展的沙臂为特征。本文以三面体金字塔沙丘模型的风洞流场实验为基础，结合野外观测资料，发现金字塔沙丘的流场结构，特别是背风侧剖面流场除具有一般新月形沙丘的流场结构特点外，还有特殊的“Ｅ”型流场结构，正是这种多向风信产生的复杂流场结构形成具有凹面形态的多角形金字塔沙丘。据此，作者提出了由新月形沙丘（包括其复合形态）演化为金字塔沙丘的发育模式。 相似文献
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为了研究沙丘迎风坡面上沙粒的跃移运动,本文根据风工程和空气动力学的最新理论,给出了沙丘迎风坡面上风场的空间分布规律,在此基础上对沙粒跃移运动进行了数值计算。由于沙丘周围流场情况较为复杂,各处的风速廓线也不同,故选取不同的坡面位置进行跃移计算,其中各处的起沙率由已有的实验结果或拟合公式给出。计算结果表明：从坡脚到坡顶,平均风速加速比和摩阻风速逐渐增加,到沙丘顶部达到最大值;同时沿坡面向上,各截面处单宽输沙率和距离当地地面相同高度处输沙浓度逐渐加强,这与已有文献报道的结果吻合良好。 相似文献
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库布齐沙漠南缘抛物线形沙丘表面风速与输沙率的变异 总被引：2，自引：2，他引：0
以库布齐沙漠南缘典型抛物线形沙丘为研究对象,选取3个沙丘前端活动区的纵断面和一个贯穿两翼及翼间平地的横断面,同步观测各个断面的风速与输沙率,讨论抛物线形沙丘表面形态-动力学过程。结果显示,沙丘前端活动区3个纵断面的风速和输沙率遵循一般变化规律,即沿迎风坡上升逐渐增加,至丘顶及附近达到最大,并在背风侧降低;二者在3个纵断面上的变化趋势一致,但具体变化形式不同,沙丘表面动力与输沙过程存在较大的空间异质性。沙丘两翼具有纵向沙丘的动力学性质,翼体两侧风速和输沙率具有对称性。该沙丘沙源匮缺,前端活动区主要依靠两翼内侧侵蚀提供沙源。受沙丘形状和植被等因素影响,坡脚及坡下部风速与输沙率之间没有相关性,因此简单的风速放大率和输沙率变化程度无法准确揭示该类型沙丘表面复杂的形态-动力学关系。 相似文献
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爬坡沙丘是高原山区广布的一种重要的障碍沙丘类型,其形成主要受地形、沙源和风动力的影响。已有的研究侧重于模拟试验、分布规律、野外观测和沙丘形态等方面,从区域尺度解析不同气候带爬坡沙丘沉积物特征及环境意义的研究还相对缺乏。本文从风沙地貌学、粒度沉积物、地球化学等方面综合分析青藏高原不同气候带爬坡沙丘的风能环境、近地表流场、沉积物特征及物源等。结果表明：(1)由于物源差异,不同气候区爬坡沙丘沉积物粒度组成不同,主要为细沙和中沙,半湿润区分选好而干旱区分选差;不同地貌部位沉积物的粒度差异较小,且与近地表气流有较好的响应,就地起沙是其形成的基本形式,其中细沙爬坡能力最强。(2)母岩特征和气候环境影响沉积物的化学元素含量,但粒径大小也是造成其空间差异的关键,微量元素主要集中于河漫滩且不同地貌部位差异较小。(3)沉积物中常量元素除SiO2富集外,其他均呈现不同程度的淋失或富集,微量元素大多亏损,淋失与富集程度与粒径密切相关。(4)青藏高原爬坡沙丘沉积物处于大陆风化初期,半湿润区风化程度较强,不同地貌部位沉积物的风化差异较大,与母岩性质、气候环境及沉积分异有关。 相似文献
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柴达木盆地西南缘山前沙丘区沙丘地貌形态特征 总被引：1，自引：1，他引：0
沙丘形态特征是风沙地貌研究的重要内容。通过野外实地考察及Google Earth高分辨率影像,对柴达木盆地西南缘山前沙丘区风沙地貌的空间分布格局进行分析和描述,并探究主要沙丘的形态参数特征。结果表明：（1）基于沙丘的形态-动力学分类原则,研究区沙丘共划分为12类;从发育规模来看,简单型沙丘占比大,复合型、复杂型沙丘占比小;从形态特征来看,以横向沙丘为主。（2）基于沙丘类型的空间变化特征,研究区可划分为5个亚区,风况和河流是导致沙丘类型空间分布差异的主要因素。（3）研究区各类型沙丘发育规模小,这与沙丘发育时间短、沙源供应少密切相关。新月形沙丘的形态参数宽度（w）与高度（h）之间呈良好的线性相关关系,可表达为w=9.47h+14.89。沙丘高度（h）与间距（λ）呈幂函数关系,且幂指数n均小于1。本研究丰富了柴达木盆地风沙地貌的研究内容,为后续的沙丘发育演化模式研究奠定了基础,同时对格库铁路防沙治沙和安全运行具有重要的参考价值。 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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金字塔沙丘地表气流场及其动力学过程研究 总被引：9，自引：7，他引：2
沙丘沉积构造指示及风洞实验结果表明：莫高窟顶金字塔沙丘形成于３组风向条件下（ＮＥ、ＳＷ及ＮＷ）,是链状沙丘的一种变形、分离形式。从沙丘形态特征分析,三面体金字塔沙丘及其它复杂沙丘类型（线形、格状、多面体金字塔沙丘）之间存在某种内在本质的联系。即多信风条件下产生的风向组合,通过主、副脊（梁）的不同形式发育组合过程,形成适应于地表气流的地貌形态。同时认为：沙丘沉积构造及风洞实验相结合的综合研究比以往单一过程研究更为全面、系统、深刻。 相似文献
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线形沙丘研究进展评述与展望 总被引：2，自引：1，他引：1
线形沙丘不仅是地球上沙漠地区分布最广的沙丘类型之一,在火星、土卫六和金星等外星球也存在或可能存在。因此,线形沙丘可能是具有大气层的类地行星上分布广泛的一种风沙地貌。线形沙丘分布广泛、形态多样,某一理论不能合理解释其所有特征及其形态动力学机理,使其成为争议最大的一类沙丘。近年来随着新技术和新方法在风沙地貌研究中的应用,线形沙丘研究取得了诸多重要进展。以不同的研究主题为线索,对线形沙丘界定及分类、分布、物质组成、内部沉积构造、侧向移动、形成年代和形成假说等7个方面的研究进展进行了总结与综述,并对线形沙丘未来的研究前景进行了展望,认为在未来研究中应注重野外观测与室内实验分析相结合、与外星球线形沙丘的类比研究和新技术的应用等。 相似文献
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乌兰布和沙漠西南部风况对穹状沙丘形成的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
风是塑造沙丘形态的主要动力,目前对穹状沙丘的形成动力学过程尚不清楚。为探讨风况对穹状沙丘形成和演化的影响,以乌兰布和沙漠西南部穹状沙丘为例,利用吉兰泰气象站风速风向数据和Google Earth影像测量沙丘形态参数,分析风况对穹状沙丘形成的影响。结果表明：（1）乌兰布和沙漠西南部主风向为西北风,次风向为西南风和东北风,3组方向起沙风频率相当。年输沙势为172.90 VU,RDP/DP为0.39,属于低风能环境,中变率风况。（2）乌兰布和沙漠穹状沙丘长短轴之比为1.31∶1,呈椭圆形,沙丘平均走向为110.66°,与当地盛行风向大致平行,接近于合成输沙方向,盛行风向对沙丘走向有着显著影响。（3）乌兰布和沙漠西南部穹状沙丘发育在低风能、多风况条件下,春季的西北风与夏季的东北风和秋冬两季的西南风3组不同方向且强度相当的风共同作用,抑制了沙丘的滑面形成,沙丘演化过程受阻,从而使得沙丘形态长期保持稳定。 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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新月形沙丘迎风坡气流加速模拟 总被引：5，自引：8，他引：5
迎风坡气流加速是决定新月形沙丘发育和形态的动力因子，研究这一加速过程的定量关系有利于认识沙丘的发育、沙丘的形态、沙丘的运动等。通过大量的野外实测数据和前人的理论分析，得出沙丘迎风坡气流加速量主要和沙丘坡度、迎风坡前来流风速以及沙丘高度有关，并建立了新月形沙丘迎风坡气流加速和沙丘形态特征的定量关系。根据这一关系得了在风力较强的风沙环境中，沙丘坡度较小；在风力较弱的风沙环境中，沙丘坡度较陡。地表粗糙度越大，迎风坡坡度越陡。沙丘地貌发育高度存在一上限，这一上限与边界层厚度有关。 相似文献
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沙丘风蚀坑的形态及动力过程的研究进展 总被引：12，自引：3，他引：9
随着风沙活动对全球变化的响应研究不断深入,沙质海岸、湖岸和半干旱区草原环境中不同程度植被覆盖沙丘及其风蚀坑的动态得到了广泛的重视。本文对沙丘风蚀坑的形态及动力学特征的研究成果作了初步总结,着重阐述了沙丘风蚀坑内气流场、沙粒输移和蚀积变化。最后,提出了沙丘风蚀坑研究巾存在的问题和主要研究趋势。 相似文献
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腾格里沙漠东南缘格状沙丘表面气流及其地貌学意义 总被引：21，自引：9，他引：12
对腾格里沙漠东南缘沙丘形态与区域气流的分析表明,格状沙丘发育在双向低风能环境。沙丘表面气流及沉积过程的观测结果,主梁长期处在横向气流环境,其形态主要受背风坡分离气流控制,并以迎风坡侵蚀、背风坡净堆积形式顺主风向迁移。副梁处在双向-斜向气流环境,背风坡的附体偏向气流控制其形态和动力学过程,而且其强度是原始风入射角余弦的对数函数。在斜向风作用下,副梁迎风坡侵蚀的同时,背风坡中下部也发生沙粒的纵向输移且堆积于主梁背风坡,从而导致副梁沿年合成输沙方向延伸。由此认为,格状沙丘的主梁形成于主风-西北风的作用,而副梁是在主梁基础上并在主风和次风-东北风的交替作用下形成的;其形态动力学类型应属纵向沙丘置于横向沙丘之上一种复杂型沙丘。 相似文献
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塔里木沙漠石油公路沿线沙丘移动规律 总被引：23，自引：7，他引：16
通过对肖塘南2km试验路段100m×100m沙丘移动监测区1991年10月、1992年10月及1993年10月的3次详测,总体上可以认为,沙丘各几何形态参数间存在着较好的相关性。但限于沙源供应不足,沙丘发育具有不成熟性,从而使有些沙丘几何形态参数间不存在理论上应具有的相关性。沙丘高度与宽度有较好的线性正相关关系,与底面积及体积存在较好的指数正相关关系。从而可以认为,沙丘高度是反映沙丘形成、规模及发育程度的较好示量指征。沙丘移动方向随主风向的改变而改变,并与落沙坡方向有明显的不一致性。沙丘移动强度与高度、底面积成线性负相关关系,而与体积成指数负相关关系。在不同时期,上述关系可用相似的多元线性方程表示。沙丘前移过程中,沙丘形态既有由不成熟到成熟的正向演变又有由成熟向不成熟的逆向演变过程。 相似文献