| 题名 | 流沙地砾级沙粒胶结体基本特征及抗风蚀效益的风洞模拟 |
| 作者 | 孙娜 |
| 答辩日期 | 2015 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 徐新文 |
| 关键词 | 砾石级沙粒胶结体 风蚀率 抗风蚀效率 风沙流结构 |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 英文摘要 | 在塔克拉玛干沙漠腹地的部分垄间平沙地中，天然分布有一种特殊物质——砾石级沙粒胶结体（gravel-size sand cemented bodies，缩写为GSSCD）。本文以GSSCD为材料，进行了实验研究，主要结论如下： （1）其与地表的粗砂和极粗砂呈复区分布，共同构成了覆盖沙面的大颗粒层。实地调查和取样分析表明，砂粒胶结体直径大小不一，能达到粗砂级、极粗砂级和砾石级（细粒和中砾），最大可达23.5 mm；颗粒形状不规则，质地较硬，手捏不碎；比重为2.51g/cm3，略小于砾石和当地沙丘砂；可溶物的pH值呈中性，电导率2.56 ms/cm，主要成分为CaSO4。砾石尺度的砂粒胶结体在地表的分布密度可达807粒/m2，覆盖度2～3%，组成砂砾胶合体的沙粒物质主要以细沙(125-250μm)和极细沙(63-125μm)为主。 （2）在净风和挟沙风条件下进行了GSSCD覆盖沙面的抗风蚀模拟实验。实验结果表明：床面的蚀积状态与来流条件、覆盖度和风速均有关，净风时所有覆盖度床面均呈风蚀状态，挟沙风时随覆盖度和风速而变化，床面可呈三种状态：风蚀、蚀积平衡、风积；在风蚀状态时，床面风蚀率随覆盖度增大以指数形式降低，随风速增大而以多种函数形式增加，抗风蚀效率随覆盖度增大而逐渐增加，但不同覆盖度范围内增加率不同；挟沙风条件下呈蚀积平衡状态的床面覆盖度临界Cb值与风速大小有关，随风速增加呈幂函数形式增加；在挟沙风条件下，覆盖度大于Cb值时呈风积状态，床面风积率与风速的关系较为复杂，80%覆盖度床面风积率随风速增大呈对数形式增加，但40%覆盖度床面风积率则随风速增加呈指数形式降低。GSSCD覆盖确实具有与砾石相类似的抗风蚀效益，并且在一定覆盖度条件下还能捕获流沙颗粒。因此，塔克拉玛干沙漠腹地丘间地天然发育的GSSCD对于地表蚀积过程具有重要的影响。 （3）净风下，风速不变，随着覆盖度从2%增加到80%，输沙率递减；覆盖度相同时，随着风速的增大，输沙率增加。三种风速下各不同覆盖度时，λ的值几乎均大于1，表明沙面基本处于吹蚀状态。12m/s风速下的λ值均明显高于8和10m/s时，随着风速的增加，λ增加，即风速越高，砾石级沙粒胶结体床面沙粒的吹蚀越强烈。 （4）挟沙风下，覆盖度从2%-80%，各风速下没有出现 “象鼻”效应，风沙流结构并未发生变异，输沙率的变化基本遵循指数衰减规律。风速8m/s时，不同的覆盖度下λ值在0.8-1.4范围内，床面的沙粒存在风蚀，风积和平衡三种过程。风速10m/s和12m/s时，λ值均大于1，即在较高风速下，沙面在沙源充分时有利于风蚀。10m/s时，λ值在1.5-2.3之间，12m/s风速时，λ值在2.0-3.1之间，可见随风速增加，λ值有一种增大的趋势，即风速越高，沙粒吹蚀的过程越明显。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 环境工程 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.xjlas.org/handle/365004/14666]  |
| 专题 | 新疆生态与地理研究所_研究系统_荒漠环境研究室 |
| 作者单位 | 中科院新疆生态与地理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 孙娜. 流沙地砾级沙粒胶结体基本特征及抗风蚀效益的风洞模拟[D]. 北京. 中国科学院大学. 2015. |
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