戈壁地表野外风速脉动特征

【目的】探究戈壁地表野外风场不同高度风速脉动特征,为进一步湍流情况下风蚀研究奠定基础。【方法】2015年春季在新疆卡拉贝利工程区实测了戈壁地表不同高度瞬时风速,利用统计学方法(标准差、曲线估计等)从风速脉动和脉动强度、湍流度,以及三者与风速之间的关系等角度分析戈壁地表风速脉动特征。【结果】不同高度的瞬时风速和风速脉动在时间序列上变化非常复杂,但变化趋势一致。大风时段(0~50 min),风速脉动幅度非常大,最大接近6 m/s,但90%以上集中在|0~3|m/s。风速脉动幅度随风速增强而增大,随距地表高度增加而增大。风速脉动概率分布符合高斯分布。不同高度的风速脉动强度与风速均呈一元线性关系,风速越大,风速脉动强度越大。风速脉动强度最大值2.41 m/s。在距地表0~2 m高度内,湍流度在0.14~0.21之间变化,平均约为017,湍流强度较高,此高度内湍流度与高度、平均风速无明显关系。【结论】戈壁地表风速脉动具有非平稳性,随风速增强而增大,尤其是大风天气下研究风蚀不能忽略风速的脉动性。

两种戈壁地表风沙流特征的野外观测

分析植被覆盖和人工扰动下戈壁地表的风沙流结构和摩阻风速与输沙率之间的关系,对保护戈壁区的生态环境具有重要意义。本文分别对植被覆盖下的戈壁地表和人工清除植被后的戈壁地表进行研究。结果显示:在不同的地表条件下,风沙流结构的变化趋势基本相同,大致可以分为3类:波动减少、先增加后减少和单调减少。受扰地表的输沙率密度大于原始地表。将摩阻风速以0.50 m·s^-1为界分为高、低风速。在植被覆盖的地表中,高、低风速区的输沙率与摩阻风速之间没有明显的线性相关性;而在人工清除植被后的地表,高风速区内,输沙率与摩阻风速之间满足传统的低阶多项式的关系,低风速区内两者之间则没有线性关系。

车辆碾压作用下戈壁地表起尘浓度

通过野外观测车辆碾压作用下戈壁地表PM10释放浓度,探讨其主要影响因素。针对戈壁区砾石、砂砾、砂质和砂土4种路面类型,应用TSI粉尘仪多次重复观测车辆碾压产生的PM10浓度,进而阐明碾压次数、车速和地表水分等因素对起尘浓度的影响。结果表明:4种路面的平均起尘浓度依次为5.339、9.089、16.944、50.251 mg·m-3,是自然状态下的5～50倍;起尘浓度随碾压次数增多而增大,其中砂土路情况下的增长最显著;随土层厚度的增大呈现出幂函数的增长趋势;降雨后路面起尘浓度显著减小,且降雨量会影响降雨后起尘浓度的变化趋势。最后提出了针对性的建议和措施以减弱车辆碾压导致的戈壁地表起尘。