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風蝕量監測解決方案

日期:2020-10-17 14:29
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摘要:

目錄

1.研究背景

2.研究目標

3.理論概述

3.1風蝕發生機理

3.2 起沙條件的判定

3.3 風蝕研究主要的物理量及研究方法

4.測量方法及相關設備

4.1 QT-1070 風蝕觀測係統

4.1.1 係統組成

4.1.2 技術參數

4.1.3 風蝕傳感器測量原理

4.1.4 集沙儀的布設與風沙輸移量計算

4.2降塵計算

4.2.1布設方法及降塵量計算

5.傳統風蝕量監測方法

5.1插釺法監測風蝕量

5.2風蝕橋法監測風蝕量

6.產品對比

7.參考文獻

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1.研究背景:

作為全球性的環境問題,嚴重的土壤風蝕不僅危害本地,造成地表細粒物質和土壤養分、有機質的大量流失,土地生產力下降,影響農作物的正常生長,而且殃及四方,產生大範圍的沙塵暴災害和大氣環境汙染,影響人類身體健康,並對交通、通訊和水利等設施構成危害。全球極易發生土壤風蝕的地區包括非洲、中東、中亞、東南亞部分地區、西伯利亞平原、澳大利亞、南美洲南部及北美洲的內陸地區。風蝕造成的土地退化麵積達到5.05×106 km2,占全球退化土地總麵積的46.4%。土壤風蝕也是中國幹旱、半幹旱及部分濕潤地區土地退化或荒漠化的主要過程之一。我國風蝕荒漠化麵積達160.74×104 km2,占國土總麵積的16.7%,嚴重影響這些地區的資源開發和社會經濟持續穩定發展。

2.研究目標:

土壤風蝕作為幹旱和半幹旱地區風沙過程、沙漠化與沙塵暴災害的首要環節,引起了中國學者的關注。近幾十年來,通過風洞實驗、野外觀測等手段,相繼開展大量的研究工作。在風蝕動力學、風蝕影響因子、風蝕測定與評估、風蝕防治技術等方麵取得了顯著的進展,並在風沙地貌、土地沙漠化、沙漠環境演變、沙塵暴與風沙災害等相關研究領域,也取得了突出的成績。

《十三五規劃》綱要明確提出,堅持源頭保護、係統恢複、綜合施策,推進荒漠化、石漠化、水土流失綜合治理。繼續實施京津風沙源治理二期工程。強化三江源等江河源頭和水源涵養區生態保護。加大南水北調水源地及沿線生態走廊、三峽庫區等區域生態保護力度,推進沿黃生態經濟帶建設。支持甘肅生態安全屏障綜合示範區建設。開展典型受損生態係統恢複和修複示範。完善國家地下水監測係統,開展地下水超采區綜合治理。建立沙化土地封禁保護製度。

3.理論概述:

3.1風蝕發生機理:

地表土壤的風蝕起沙過程是運動的空氣流與地表上的粒子在界麵上相互作用的一種動力過程。風沙物理學中根據地表土壤微粒的尺度(直徑d)和所受的合力大小,將其運動劃分為三種形式:尺度較大(d>1000μm)微粒的蠕移運動、沙粒(60μm <d<100μm)跳躍碰撞運動和塵粒(d<60μm)的懸浮運動。沙粒在一定的空氣動力作用下,可以被抬升到離地表幾十厘米的地方,但當空氣動力不足以超過重力時,它們又落回到地表麵並與地表發生碰撞,這種碰撞很容易使塵粒克服內部粘性力的束縛,脫離地表進入到大氣中。塵粒一旦進大氣,內部粘性力的束縛作用完全消失,由於其重力遠小於空氣動力,從而導致塵粒懸浮大氣中並在湍流的作用下擴散到很遠的地方。

3.2 起沙條件的判定:

一定類型的地表土壤,其能否因風蝕而引起塵粒的排放,決定於地表的沙粒能否進行跳躍碰撞運動,從宏觀上而言,也就是決定於實際的摩擦速度U*(即空氣動力或風剪切力)和沙粒脫離地表的臨界摩擦速度U*t(即臨界空氣動力)。當U* > U*t時,空氣動力大於沙粒的重力和內部粘性力的合力,跳躍運動發生,地麵會因此而起塵;當U* < U*t時,空氣動力小於或等於微粒的重力和內部粘性力的合力,跳躍運動不能發生,地麵也不會因此而起塵。關於U*的計算,拜格諾與馮·卡曼都給出了表達公式........


 

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