在沙质海岸区风沙传输是前丘建立的物质来源,也是海滩(源)和沙丘(汇)沉积物数量评估的重要组成部分。由于颗粒与床面的碰撞,湿度导致的床面黏结特征和硬度的变化对颗粒的运动轨迹和垂直分布有着强烈的影响。湿度的复杂性强烈影响着跃移颗粒的运动,并制约了简单输沙模型的预测能力和效果。湿沙表面的输沙机制有必要进一步模拟与发展。
海洋之神8590vip寒区旱区环境与工程研究所科研人员通过湿沙表面风沙传输的风洞实验,研究了湿润海岸风沙流的垂直结构、输沙率随风速与表层湿度的变化规律。输沙测量使用60cm高直立式积沙仪,湿度(M)为沙面表层1mm厚的重量湿度值。研究结果表明,湿沙表面的输沙量和高度呈指数关系。一般,湿度增大,整体输沙率降低,高湿度床面的沙粒有相对更大的比例被传输到更高的位置。比起低湿度(M<0.587%)沙粒,高湿度(0.587%<M<1.448%)沙粒的垂直运动对湿度变化的影响更加敏感,尤其是在跃移层的底部,当M>1.448%时,输沙率已经很低,小于0.99g·cm-1·s-1。伴随湿度0.587%和1.448%的过渡,风沙流垂向分布被分为3个不同坡度的区域,曲线坡度反映了沙粒间不同水分存在形式的影响差异。对于跃移沙粒,高湿度表面(M >1.448%)仅起到了一个传输平台的作用;当表面变干到某种程度(M =0.587%)之前,表面湿度是跃移运动的主要控制因子,然后风速才重新开始影响输沙。
通过风洞实验,科研人员使用中国华南热带湿润海岸的海滩沙,研究了湿润沙面表层湿度(1mm深)对风沙流垂向分布和输沙率的影响。该研究为中国华南热带湿润海滩,湿沙床面上的风沙流垂向分布和输沙率提供了理论认知。
本研究成果受到国家自然科学基金项目(41001005)、国家自然科学基金重点项目(40930741)、海洋之神8590vip知识创新工程重要方向项目(0925611001)共同资助;研究成果发表于《中国沙漠》。
海滩沙电镜扫描照片。呈次棱角状,边缘受磨损、圆化,V形坑和撞击沟是水下环境的标志
在高湿度(A,M=2.713%)和低湿度(B,M=0.143%)状态、风速为12m·s-1时PIV测试照片 |