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风沙黄土地貌会计学第2页/共113页第一节 风沙流和风沙作用 一. 风沙流 —— 沙粒的群体运动 含沙的气流称风沙流。它是一种气－固两相流。运动的沙粒是从气流中获取运动的动量，因此，沙粒只有在一定的风力条件下才开始移动。沙粒开始移动的临界风速称起动风速，一切超过起动风速的风称起沙风。 沙粒起动风速的大小与沙粒的粒径、地表性质、沙子的含水率等多种因素有关。根据拜格诺的研究，对于粒径大于0.1mm的石英颗粒来说，沙粒起动风速（vt）与粒径（d）的平方根成正比。 第3页/共113页 近地面的气流密度较小，粘滞性低，气流经常呈涡动，此外，地形起伏和热对流，能使地表气流产生大的旋涡，加强气流的紊动作用。地表的松散沙粒或基岩上的风化产物，在紊动气流的作用下被吹扬。地表最易遭受风力吹蚀的是0.1mm的松散沙粒。粒径大于0.5mm的沙粒则极少被吹蚀，而粒径小于0.1mm的细小泥沙，由于受到近地面层流层的隐蔽作用，同时易从大气中吸收水分使颗粒间产生一定的粘结力，因此也不易被吹蚀。 近地表的风，由于受到地面摩擦阻力的影响而减速，一般摩擦力随高度的增加而减少。 沙漠地区的沙，多属于粒径0.1～0.25mm的细纱，对于一般干燥裸露的沙质地表来说，沙粒起动形成风沙流的风速约为4～5m/s；但在颗粒较粗的山前洪积沙砾戈壁地区，一般风速要达到8～9m/s才有风沙流活动。第4页/共113页粒径（mm)不同含水率下沙粒的起动风速（m/s）干燥状态含水率（％）12342.0－1.09.010.812.0——1.0-0.56.07.09.512.0—0.5-0.254.85.87.512.0—0.25-0.1753.84.66.010.512.0沙子含水率与起动风速的关系（根据格恩诺尔诺）第5页/共113页粒径d(mm)起动风速（离地面2m高处）（m/s）0.10－0.254.00.25－0.505.60.50－1.006.7＞1.007.1不同粒径的起动风速（新疆布古里沙漠）第6页/共113页二. 沙粒运动的基本形式 —— 悬移、跃移和蠕移 由于风力的强弱不同，使粒径大小和质量不同的沙粒以悬移、跃移和蠕移三种方式向前移动。通常粒径0.05mm的细小颗粒（粉砂、尘土），质量轻微，在空气中的自由沉速很小，一旦被风扬招，不易沉落，能够随风悬移搬运到很远的地方。 第7页/共113页 跃移是沙粒运动的主要形式。跃移运动是由风压力和颗粒的冲击而引起的。沙粒在受风力上扬作用脱离地表面而进入气流后，就从气流中不断取得动量加速前进，并在沙粒自身重量作用下，以相对于水平线一个很小的角度迅速下落。由于空气的密度比沙粒要小得多，沙粒在运动过程中受到的阻力较小，在落到沙面时仍然具有相当大的动量。因此，不但下落的沙粒本身由可能反弹起来，继续跳跃前进，而且由于它的冲击作用，还能使下落点周围的一部分沙粒飞溅起来进入跳跃运动，这样就会引起一连串的反应,如此跳跃着前进。第8页/共113页风沙运动的三种基本形式第9页/共113页不同粒径沙土颗粒的运移方式(引自M.Holy,1980)（0.1~0.15最易以跃移的形式运动）第10页/共113页三. 风沙流的结构特征及输沙率1. 风沙流的特征 气流中搬运的沙粒，在搬运层内的随高度的分布，称为风沙流的结构。 第11页/共113页 由此可见，对于流沙地表风沙流而言，风沙流是一种贴近地面的沙子搬运现象。 认识风沙运动的这一性质，对防沙工程具有重要指导意义。如：设计用于防风固沙的沙障就不需要很高的尺寸，一般只要露出沙面20-30cm即可收到良好的效果。第12页/共113页2. 输沙率 气流搬运的沙量（输沙率），它是指气流在单位时间内通过单位宽度（或单位面积）所搬运的沙量。第13页/共113页输沙率与风速的关系（野外测定，莎车）第14页/共113页 前面提到风沙流是一种贴近地面的沙子搬运现象。我们在野外常会看到，在疏松的沙土平原上一般要比沙砾质戈壁上积沙多，易于形成沙堆。这里除了沙源丰富以外，你能从输沙率的角度分析一下原因吗? 容量：在一定的风力下可能搬运的沙量；强度：实际的搬运量；饱和度：强度和容量之比。第15页/共113页四. 风沙作用 风和风沙流对地表物质的侵蚀、搬运、堆积作用称之为风沙作用。1、风蚀作用 （分为吹蚀作用和磨蚀作用）2、风沙的搬运作用 风沙搬运的形式（1）悬移；（2）跃移；（3）蠕移；第16页/共113页 3、风沙的堆积作用 风沙在搬运的过程中，当风速变弱时，或遇到障碍物以及地面结构条件变化时，超过风力所能搬运的最大容量，都可能使挟带的沙粒发生堆积。（1）沉降堆积：（2）遇阻堆积：第17页/共113页第二节 风成地貌 风对地面物质的侵蚀、搬运和堆积过程中，能形成各种风蚀地貌和风积地貌。风蚀地貌1. 石窝（风蚀壁龛） 第18