高速摄影技术在风沙颗粒测速中的应用研究     

蒋缠文  王晓艳  董治宝 《干旱区地理》2017,40(4):746-753

通过相邻图像减法获得了清晰的沙粒运动图像。在此基础上,分别提出了通过人工目视解译与计算机追踪相结合进行跃移颗粒数字轨迹追踪的多帧图像匹配算法以及更适用于计算跃移沙粒群运动瞬时速度场的两帧图像匹配算法。结果表明：与前人研究采用的单纯的人工匹配计算相比,多帧图像匹配算法在保证数据准确性的同时,极大的提高了工作效率。两帧图像匹配算法克服了传统的PTV匹配算法对流场内粒子群运动特征的要求,更加适宜于跃移沙粒群的速度测量,不仅拥有较高的匹配率,而且全过程实现全自动计算,具有较高的计算速度,能够为跃移相整体运动特性研究提供具有代表性的数据。因此,此方法有助于高速摄影技术在研究跃移沙粒运动中的优势更加明显。  相似文献   

风沙流和净风场中瞬时水平风速廓线特征比较   总被引：1，自引：1，他引：0  

高咏晴  亢力强  张军杰  邹学勇  张春来  程宏 《中国沙漠》2017,37(1):48-56

为进一步认识风沙流和净风场中瞬时水平风速廓线特征的异同,在风洞中分别对风沙流和净风场中瞬时水平风速廓线进行了测量,风速采集时间间隔缩短至0.01s,分析了风沙流和净风场中瞬时水平风速、瞬时摩阻风速和瞬时空气动力学粗糙度的变化特征。结果表明：相同来流条件下,风沙流中水平风速脉动强度高于净风场,风沙流中瞬时摩阻风速、瞬时空气动力学粗糙度以及它们的脉动幅度均大于净风场;风沙流和净风场中瞬时摩阻风速概率密度分布均可以表示为正态分布,但其正态分布的特征值却存在一定差别;净风场中瞬时空气动力学粗糙度的概率密度分布表现出单调递减分布,而风沙流中瞬时空气动力学粗糙度的概率密度分布呈现出单峰分布。因此,在相同主流风速下风沙流和净风场中瞬时水平风速廓线特征有明显差别。  相似文献   

东部沙区表土有机质和速效养分与风沙环境关系初探   总被引：2，自引：0，他引：2  

沈亚萍  张春来  李庆  贾文茹  李姣  田金鹭 《干旱区地理》2017,40(1):77-84

东部沙区表土有机质、速效养分含量普遍较低。按照库布齐沙漠、毛乌素沙地、浑善达克沙地、科尔沁沙地和呼伦贝尔沙地的次序,有机质和速效K含量逐渐增大,这种分布格局与区域风沙环境性质、风沙活动方式密切相关;各沙漠/沙地内部,表土有机质和速效K含量分别与植被盖度、颗粒平均粒径、分选系数之间存在较好的相关性。速效N和速效P含量未表现出上述变化规律。可见有机质和速效K含量对风沙环境的变化较为敏感,因而其在表土中的再分配可以在一定程度上反映局地风沙环境的变化,而速效N和速效P对风沙环境的指示意义不明显。东部沙区表土有机质、速效N及速效P含量普遍高于西部沙区,而速效K含量明显偏低。  相似文献   

风沙流起动阶段沙粒输运特征     

亢力强  张军杰  邹学勇  张春来  程宏 《中国沙漠》2017,37(6):1051-1058

为了探究风沙流起动过程中沙粒输运特征,利用PTV测量技术在风洞中对风沙流起动过程进行了测量,分析了沙粒空间分布、沙粒平均水平速度、输沙率、沙粒数密度和输沙通量随时间的变化规律。结果表明：风沙流起动时间大约为1.5 s。起动过程中,输沙率随时间迅速增加,气流中沙粒总数目随时间的变化可表示为指数函数,沙粒数密度和输沙通量随高度的变化均可近似表示为负指数衰减函数。在t=1.0 s时刻的沙粒平均水平速度大于相同高度处以后时刻的沙粒平均水平速度,同一高度处t=1.5 s以后的沙粒数密度大于t=0.5 s、1.0 s时刻的沙粒数密度,同一高度处t=1.5 s以后的输沙通量大于t=1.0 s时刻的输沙通量。沙粒数密度随高度的衰减率一般随时间的增加而减小,并在t=1.5 s后逐渐接近稳定值。  相似文献   

新月形沙丘表面风速廓线与风沙流结构变异研究   总被引：4，自引：0，他引：4  

杜鹤强  韩致文  王涛  孙家欢 《中国沙漠》2012,32(1):9-16

在风沙地貌学中,跃移沙粒与风场的耦合作用下,其最直观的表现形式为风速廓线和风沙流结构的变异。通过对塔克拉玛干沙漠腹地新月形沙丘迎风坡坡脚、沙丘顶部、沙丘的两个兽角前端、沙丘背风坡坡脚5个典型部位的风速廓线和风沙流结构进行了实地观测,并与参照点（丘间粗沙地）的风速廓线和风沙流结构进行了对比。发现受地形扰动作用,沙丘背风坡坡脚处和沙丘的两个兽角前端的风速廓线形式均呈现非对数形式分布。除迎风坡坡脚处风沙流结构与参照点处相似之外,其余各个部位风沙流均表现出不同于参照点的结构形式。直接采用曲线拟合方法对风沙流结构函数进行拟合,并针对有明显分段现象的风沙流结构形式,采取分段拟合,并对造成风速廓线和风沙流结构变异的原因进行了讨论。  相似文献   

风沙环境下沙漠路基风蚀破坏数值模拟研究     

李驰  黄浩  孙兵兵 《岩土力学》2010,31(Z2):378-382

基于Fluent气固两相流,运用 湍流模型,对风沙环境下沙漠路基的风蚀破坏规律进行数值模拟研究。分析路基不同横断面下风沙流扰动、增速、减速、恢复的过程,以及路基障碍物的存在对风沙流扰动后造成的风速减弱区和恢复区,总结路基坡面特征点的风速变化规律,与现场实测结果作比较,二者具有很好的一致性。研究结果表明,不同路基横断面下风速减弱区和恢复区的分布对路基高度变化敏感,受边坡坡率的影响较小,不同路基高度、不同边坡坡率下路基沿程风速变化明显不同。边坡坡率一定,随路基高度的增加,路基周围流场扰动被增强,迎风坡坡顶风速增大显著,背风坡坡底风速下降愈明显;路基高度一定时,边坡坡率越小,路基沿程风速变化越平缓。当边坡坡率为1:3时,路基模型高度由1m增加到3 m时,迎风坡坡顶风速增加12%,背风坡坡底风速降低约80%。建议为避免沙漠路基的风蚀破坏,路基高度不宜太大,边坡坡率较小为宜。  相似文献   

输沙势计算中的“时距”问题   总被引：4，自引：0，他引：4  

张正偲  董治宝  赵爱国 《干旱区地理》2010,33(2)

风力作用是干旱区风蚀过程和风沙地貌形成发展过程的动力基础,我们在探讨区域的风力作用时,通常是利用风速资料。风速是评价区域风沙活动的基础,但不同方法采集的风速资料对评价结果的影响并不一样。利用野外实测的风速资料进行不同时距处理,旨在说明时距在评价区域风沙作用的影响。结果表明,利用数据中值计算的结果要比平均值大11.31%,这说明以往研究中对输沙势的评价有偏大的现象。但是,由于以往所用数据的时距比较长,又造成计算的输沙势减小的趋势,随着时距增加,数据最大值/峰值降低,数据偏离中值的程度越明显,不论是利用中值还是平均值来计算输沙势,随着时距的增加,计算的DP值逐渐越小。对于用风速平均值计算的DP,1 min的计算结果要比5 min的计算大4.94%,比10 min的计算结果大16.90%,比15 min的计算结果大17.78%;而对于用中值计算的DP,1 min的计算结果要比5 min的计算大4.84%,比10 min的计算结果大16.70%,比15 min的计算结果大17.38%。  相似文献   

沙尘起动初期近地面浓度分布数值模拟研究   总被引：3，自引：1，他引：2  

李荫堂  佘园元  孟海燕 《中国沙漠》2010,30(3):492-497

对沙尘事件发生初始阶段近地面空间的风沙运动进行了数值模拟研究。考虑固相的剪切黏性、总体黏性、气固相间动量交换、升力等,建立了一个二维气固两相流动数学模型。采用Fluent流体力学软件,进行数值计算。对一组风洞实验数据进行了模拟计算,验证了本模型和计算方法的正确性。研究区域高500 m、长1 000 m。近地层风速廓线采用指数式。沙尘粒度分布用R-R分布;粒径5~150 μm。模拟计算得出近地层内不同风速、沙粒直径的风沙速度及沙尘体积浓度空间分布。结果表明,沙尘起动初期分为发展壮大、回落、稳定3个阶段。沙尘卷起的发展段长度、沙尘卷扬高度及浓度分布曲线形状,均随沙粒和入口风速而明显变化。到达稳定阶段,沙尘浓度沿高度的分布表现为,近地面存在一个均匀的浓度层,即饱和层,其浓度、高度取决于风速和沙粒粒径;饱和层以上沙尘浓度呈指数衰减。  相似文献   

莫高窟顶戈壁偏东风作用下输沙率变化的观测研究   总被引：7，自引：6，他引：1  

柳本立  张伟民  刘小宁  张国彬  邱飞  詹洪涛 《中国沙漠》2010,30(3):516-521

通过一次沙尘暴天气过程对莫高窟顶不同观测点戈壁风沙流结构和输沙率的时空变化特征进行了系统同步观测。观测表明,偏东风条件下,当风速为10 m·s-1时,水平观测方向上存在一个各点输沙率平衡的阶段,即崖顶戈壁至鸣沙山边缘戈壁各观测点的输沙率相当;当风速大于10 m·s-1时,戈壁地表以风蚀搬运作用为主,出现了戈壁向鸣沙山的长距离风沙搬运;当风速小于10 m·s-1时,戈壁沙物质的长距离搬运作用不明显。不同风况及沙源条件下,风沙流结构和输沙特征会发生显著变化。借鉴Lattau输沙率方程,运用风速和输沙率推算各观测点输沙率的时空变化,计算结果表明,在风速为10 m·s-1左右时,窟顶戈壁带的输送效率约为60%。  相似文献   

西北地区植被变化对风沙活动的影响分析   总被引：4，自引：3，他引：1  

张彩霞  王训明  郭坚 《中国沙漠》2010,30(2):254-259

基于西北地区1982—2003年NDVI与扬沙日数、沙尘暴日数、大风日数等风沙活动数据,分析了植被变化对风沙活动的影响及其区域差异性。结果表明,NDVI正距平和风沙活动因子的负距平有很好的对应关系。年均NDVI和扬沙日数、沙尘暴日数和大风日数的Kendall相关系数分别为-0.437(99%置信水平)、-0.338(95%置信水平)和-0.251(90%置信水平)。NDVI和各风沙活动因子的相关性随季节发生显著变化。各地貌类型区内,低山-丘陵及洼地区NDVI和风沙活动因子相关最为显著。  相似文献