《治沙工程區內氣流場與風成地形的互饋機制》是依託北京師範大學，由鄒學勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：治沙工程區內氣流場與風成地形的互饋機制
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：鄒學勇
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以現有沙害防治工程區的氣流場實地觀測結果為依據，開展不同孔隙率和孔形沙障（柵欄、尼龍網、植物枝條三種材料）前後氣流湍流強度分布、湍流普和雷諾應力分布的測量與計算，以及來流區和泄流區氣流抑制沙塵起動的理論分析；實地測量和風洞模擬不同株形的單株植物來流區、側流區和尾流區的氣流場特徵，多株植物之間氣流場的相互干擾；重點研究治沙工程區內氣流場改變與小（微）尺度風成地形之間的動力互饋機制，以及兩者達到動態平衡的臨界條件。本項目研究成果可為推動治沙工程的理論進步做出積極貢獻。
結題摘要
針對風沙區重大基礎設施建立的越來越多的沙害防治工程體系，其功能的穩定性和有效性取決於工程措施與小（微）尺度複雜地形之間是否達到風沙流場動力平衡，抑制地表起沙起塵或者保持蝕積平衡。本項目選擇包蘭鐵路沙坡頭段和塔里木沙漠石油公路塔中段為典型研究區，系統地開展了高立式沙障和半隱蔽式沙障前後風沙流場，以及小、微尺度風成地貌對風沙流場影響的野外觀測和風洞模擬實驗研究，研究結果表明：（1）防護工程區內地形對風場格局具有控制作用，工程區斷面沙丘表面風速等值線隨風速增加而趨於密集，凹凸度加強，隨地勢逐漸降低而抬高、變疏。沙丘迎風坡單位長度風速放大率以防護體系前沿沙丘最大，防護體系外圍流動沙丘次之（0.11-1.84%/m），防護體系內固定沙丘（-0.55-2.14%/m）和半固定沙丘最小（0.25-1.11%/m）。（2）防護體系前沿流沙區地形對風場的影響極為強烈，丘頂為高風速閉合區，丘間地為低風速閉合中心；水平風速梯度隨風場高度增加而降低，沙丘地形對表面流場的影響愈向地表愈強烈；前沿沙丘下風向170m範圍內的植被區，沙丘表面水平風速梯度明顯減小，1m高度的風場受植被干擾。距離前沿沙丘170m以遠的植被區，1m高度內的水平風速梯度值降低。（3）受低風速沙塵輸移和高風速躍移顆粒影響，沙丘迎風坡腳風沙流結構分別為冪函式和指數函式，迎風坡中部和丘頂的風沙流結構較好地符合指數率。隨風速增大，迎風坡腳的垂向輸沙量分布向0-4cm集中，迎風坡中部和丘頂的垂向輸沙量向4cm以上高度集中。相同來流條件下，由於坡腳輸沙率較低，總輸沙率沿迎風坡向丘頂呈指數增加；植被區風沙流結構受微地貌影響而更加複雜，完整草方格的輸沙率向10cm高度集中，沙埋草方格風沙流受其上風向植被對風沙流的阻擋作用而集中於20-40cm的植被冠幅下部
