单个油蒿灌丛沙堆气流结构的野外观测研究

气流结构是控制沙堆形态发育及演变的重要因子.用EC9-1型风杯风速计及风向标观测分析库布齐沙漠平坦薄层覆沙地上单个独立灌丛沙堆周围0.3m高处气流的水平变化及4m高度内的风速廓线,总结出单个独立油蒿灌丛沙堆的气流结构具有如下特征:在0.3m高度上,气流流速自积沙体迎风坡脚向两侧及背风侧呈先减后增的水平变化特征,背风坡脚的风速降至最低;在沙堆顺风向中轴线上,沙堆迎、背风侧附近的风速廓线分为二层,2H(灌丛沙堆总高度)以下为偏离对数分布的下凹型曲线,自下而上风速呈先减后增趋势,不透风积沙体与具疏透性的灌丛过渡高度处的风速最小,可能因过渡区存在反射流和涡流所致,2H以上符合对数分布规律,说明油蒿灌丛沙堆对气流的最大干扰高度不超过其总高度的2倍.全通透性型灌丛因积沙过程逐步转变为下密上疏型结构的灌丛沙堆,使得灌丛背风侧气流减速区长度迅速缩短,是拖着长尾的风影沙堆向椭圆形或近圆形灌丛沙堆演变的关键.

鄂尔多斯高原油蒿(Artemisia ordosica)灌丛沙堆风沙气流结构及其地貌学意义

鄂尔多斯高原广泛分布的油蒿(Artemisia ordosica)灌丛与风沙流相互作用形成灌丛沙堆,其形态发育主要受控于周围风沙输移状况。利用EC9-1型风向风速传感器和阶梯式集沙仪对平坦覆沙地上油蒿灌丛沙堆周围的风沙气流进行了观测,系统地分析了近地表水平流场、风速廓线和输沙率的分布和变化特征。结果表明:气流结构和输沙率随沙堆位置而变化。自灌丛沙堆迎风侧经两侧至背风侧,气流呈现分离降速、两侧增速、汇集减速的水平分布特征;风速在背风侧坡脚处最小,并随水平距离呈指数关系逐步回增,至4.85H(H是灌丛沙堆总高度)处恢复至旷野风速;灌丛沙堆周围风速廓线均不服从对数变化规律,且在背风侧坡脚0.3—1.0 m内风速随高度增加而减小,出现反向垂直轴涡流;相对于沙堆走向南北侧的起沙风频率差异使两侧输沙率变化不同,进而导致蚀积状态差异,沙堆平面形态由椭圆形向不对称纺锤形逐渐演化;沙堆背风侧均未出现沙尾,即在薄层覆沙剥蚀高原上不充足的沙源和入射风方向变化抑制了沙尾或风影沙丘的发育。