風蝕與風積作用培訓課件

風蝕與風積作用培訓課件一、風蝕與風積作用的概念1.感念風和風沙流對地表物質的吹蝕和磨蝕作用，統(tǒng)稱為風蝕作用。其中風將地面的松散沉積物或基巖上的風化產(chǎn)物吹走，使地面遭到破壞稱吹蝕作用。風沙流以其所含沙粒作為工具對地表物質進行沖擊、磨損的作用稱磨蝕。如果地面或迎風巖壁上出現(xiàn)裂隙或凹坑，風沙流還可鉆入其中進行旋磨，其結果是大大加快了地面破壞速度。風沙流運行過程中，由于風力減緩或地面障礙等原因，使風沙流中沙粒發(fā)生沉降堆積時稱風積作用。經(jīng)風力搬運、堆積的物質稱為風積物。2.搬運過程氣流搬運沙量的多少是由風力大小決定的。在一定風力條件下氣流可能搬運的沙量稱為容量（相當于水流的挾沙力），氣流中實際搬運的沙量稱風沙流的強度，容量和強度的單位可取g/cm2·h。強度與容量之比稱為風沙流的飽和度，這也是一個無量綱參數(shù)。此比值越小風沙流的風蝕能力就越大。若風沙流容量減小，則侵蝕力下降或發(fā)生沙粒的堆積。在風沙搬運過程中，當風速變弱或遇到障礙物（如植物或地表微小起伏），以及地面結構、下墊面性質改變時，都會影響到風沙流容量而導致沙粒從氣流中跌落堆積。如果地表具有障礙物，氣流在運行時會受到阻滯而發(fā)生渦漩減速，從而消弱了氣流搬運沙粒的能量（容量減?。癸L沙流中多余部分的沙粒在障礙物附近大量堆積下來，形成沙堆。這種因障礙（包括地表的急劇上升或下降）形成的堆積，稱之為遇阻堆積。堆積的強度取決于障礙物的性質和尺度，障礙物愈不透風，渦流減速范圍愈大，沙粒的堆積也愈強烈，形成較大的沙堆。地面結構、下墊面改變引起沙粒堆積，主要是由于不同表面結構具有不同的輸沙率和不同的風沙流結構所致。根據(jù)風洞實驗和野外觀察，沙粒在堅硬的細石床面（如沙礫戈壁）上運動和在疏松沙床上運動是不同的。前者沙粒產(chǎn)生強烈地向高處彈跳（圖4.8），增加了上層氣流搬運的沙量，并且沙粒在飛行過程中飛得更遠，在沿下風方向的一定范圍內，和地面沖撞的次數(shù)減少了，因而氣流因補給沙粒動量而消耗的能量也減少了，所以，對于氣流的阻力減少。后者沙粒的躍移高度和水平飛行距離都較小，在搬運過程中向近地面貼緊，下層沙量增加很大，也就增加了近地面氣流的能量消耗，減弱了氣流搬運沙粒的能力。因此在一定風力作用下，松散沙床面上的輸沙率比堅硬細沙床面上的輸沙率要少得多。正是由于松散的沙質床面上的輸沙率低，風易被沙所飽和。所以我們在野外常會看到在疏松的沙土平原上一般要比沙礫質戈壁上積沙多，易于形成沙堆。當然沙礫戈壁上在沒有障礙物（地形起伏或人為障礙）的情況下，一般不易于積沙的原因，還與其沙粒的供應不充分（沙粒因受細石的掩護，在一般風力下不易起沙）、風不易為沙粒所飽和有關。這種因地面結構改變，或由于外在阻力的影響，地表風逐漸變弱，使容量減小而產(chǎn)生的堆積，稱為停滯堆積?；氐阶钌厦娑L沙蝕積作用與沙丘的運動沙漠中各種類型的沙丘都不是靜止和固定不變的，而是運動和變化的。沙丘的移動是通過沙粒在迎風坡風蝕、背風坡堆積而實現(xiàn)的。1.沙丘移動方向沙丘移動的方向取決于有一定延續(xù)時間的起沙風的風向，移動總方向與大于起沙風的年合成風向大體相一致，但不完全重合，二者之間有一交角。例如新疆莎車阿瓦提地區(qū)沙丘移動的總方向平均為南50°東，而起沙風的年合成風向是北40°西。皮山地區(qū)沙丘移動的總方向平均為南70°東，而起沙風的年合成風向是北70°西。2.沙丘移動方式沙丘移動方式取決于風向及其變化，它可分為三種方式，其一為前進式，即在單一的風向作用下終年保持向某一方向移動；其二為往復前進式，即在兩個風向相反而風力大小不等的情況下往復向前移動；其三為往復式，即它是風力大小相等而風向相反的情況下產(chǎn)生的往復移動。3.沙丘移動速度沙丘移動速度主要取決于風速和沙丘本身的高度，如果沙丘在移動過程中，形狀和大小保持不變，則迎風坡吹蝕的沙量應該等于背風坡堆積的沙量。橫向沙丘由于走向與主風向垂直，在同等風力條件下有效作用面積最大，因此在各種類型的沙丘中移動速度是最快的?？v向沙丘除橫向移動外，還有縱向移動的特點，以新月形沙壟為例，它不僅沿著垂直于沙脊的方向移動，還沿著脊線方向移動。在兩個銳角相交風的作用下，運動的總方向既不與沙壟垂直，也不單純地沿著沙壟縱向伸展，而是與沙壟構成一個斜交的角度，交角介于25～40°之間，移動速度比橫向沙丘要慢的多。復合型沙壟的運動是通過覆蓋其上的新月形沙丘和沙丘鏈的運動來實現(xiàn)的，根據(jù)航空相片查明，整個復合型沙壟基本上平行于合成風向，或兩者呈小角度的斜交關系，而其上疊加的次生新月形沙丘和沙丘鏈，它們和整個壟體構成90°的交角，且與風向近于垂直。金字塔沙丘是多向風作用下的一種典型沙丘類型。它雖屬裸露沙丘地貌形態(tài)，但因其形成的動力條件是多方向風的作用，且各個方向風的風力較為均衡，故沙丘來回擺動，但總的移動量并不大。復合型橫向沙丘（如復合型新月形沙丘和復合型新月形沙丘鏈等）表面層層疊置著次一級的新月形沙丘和沙丘鏈，沙丘的移動則是通過復蓋在其上的次一級沙丘的移動來實現(xiàn)的。這種復合型沙丘移動速度比簡單類型沙丘慢許多。沙丘移動速度除了受風速和沙丘本身高度的影響外，還與沙丘的水分含量、植被狀況及下伏地貌條件的差異性等多種因素有關。沙丘在濕潤時，沙粒的粘滯性和團聚作用較強不易被吹揚搬運，所以影響到沙丘移動的速度降低。