风沙物理学考试复习资料 精简版

起动风速：沙粒在一定的风力作用下开始运动，使沙粒开始运动的临界风速
饱和风沙流：风沙流中的含沙量等与气流可载运的沙粒数量时候称为饱和风沙流,地表无蚀积
脉动性：不同瞬时通过同一空间点的流体的物理参数如流速、压强等均随时间不停地变化，是紊流流动区别与层流流动的根本特征。

附面层：实际流体流过物体表面时，由于黏性的影响在紧靠物体表面沿线方向形成速度梯度很大的薄层。

附面层分离:实际流体流过弯曲壁面时，经常从曲面某一点开始附面层脱离壁面，并产生漩涡的现象。

风的阵性：在野外观测中可以发现，风速时大时小，风向也不停变化。

大气稳定度：在流体力学中，雷诺数是用来度量惯性力和粘性力切应力相互关系的准则数。

风速轮廓：风速随高度的变化。

风速的垂直分布取决于近地面层的气流性质、大气层结稳定度和粗糙度。

沙物质：能够形成风沙流的所有地表固体碎屑物质。

沙物质的形成：地表岩石在物理、化学风化作用下形成、
石英沙的形成的四个作用：剥离作用、胀裂作用、风力磨蚀作用、水、冰的碾压作用。

沙物质的来源：河流的冲积物、冲积-湖积物、洪积-冲积物、基岩风化的残积物。

粒径分布表示方法：沙物质粒径的范围和均匀程度既可以直接反映形成物质的母岩性质或颗粒所受外力作用的强弱，也可以在一定程度上反映杀物质搬运量的大小和搬运方式。

休止角：沙物质在堆积成丘时，斜坡与水平面所达到的最大角度。

沙物质的热状况：沙物质表面温度变化剧烈忽冷忽热，受热升温快，断热冷却快，所以风沙地区温度差较大。

外因：由于在纬度，海拔，地形的影响下，所受的太阳辐射量有差异，使沙物质的热状况发生变化，但在以上条件相同的条件下，主要是与物质本身的热特性有直接关系（1）热容量是物质每升高1度时，所吸收或放出的热量（2）导热率是物质的传导热量的功率值（3）导温率单位容积的物质通过热传导，由垂直方向获得或失去热量时，升高或降低的数值沙粒运动的物理过程和机制：在风力作用下，当平均风速约等于某一值时，个别突出的沙粒受紊流流动和压力脉动的影响，开始出现振动或前后小摆动，当风速增大至临界值后，沙粒的振动也随之增加，正面推力和上升也相应增大，并且以克服重力的作用，在较大的旋转力矩作用下，促使一些最不稳定的沙粒首先沿沙面滚动或滑动。

悬移运动主要取决于气流向上脉动风速必须超过颗粒的沉速，
风沙流的输沙量：风沙流在单位时间内通过单位面积所搬运的沙量。

输沙量的影响因素1）与风速的关系：风速越大，气流的输沙能力越大，输沙量与风速呈幂指数函数关系2）与沙物质的关系，沙物质包括地面课输沙的丰歉和气流中输沙量的多少3）与下垫面的关系，地表物质组成和结构特征，除以上之外，输沙量还受沙子的湿润程度、地表植被覆盖度等因素，当沙子较湿润时，沙粒间的黏结力增大，起动风速也随之增大，植被可以消弱地表风力，根系对沙子也有一定的固结作用。

风沙流的结构特征：指气流中所搬运的沙子在搬运层内随高度的分布特征。

蚀积过程的产生：主要受风速、沙源状况和地表粗糙程度有关。

风沙地貌包括：风蚀地貌和风积地貌横向新月形沙丘形成机制(1)沙斑／片当气流遇到障碍物时，由于叠加于主流场的附加横向流动的二次流，推动主流中的沙土颗粒向着速度大、压力小的横方向运动，使沙粒在其上聚集起来，因而在平坦地表上，引起沙粒原始堆积，形成沙斑。

②饼状沙堆由于沙片顶高出周围，当风速略为加大，压力稍有减小，于是二次流就会进一步把沙片周围的沙粒推向沙片顶上，使之向沙片靠拢、集中，形成饼状沙堆，又因为沙片的不稳定性及背风坡附面层的分离，二次流的收敛、向轴线的汇集、对分离线高度的保守作用，才是饼状沙堆不被主流所吹散。

③盾状沙由于附面层分离增强及二次流的作用，沙粒堆积多，饼状沙堆逐渐发育长高，使其表面曲率增大，在尾部出现了分离线，气流发生回流，发育成盾形沙丘。

④雏形新月形当盾形沙堆发育到一定高度，附面层分离更强，回流运动较强时，抵御二次流的“收敛”作用，使兽角生长点产生风沙流的净流出，在盾形沙堆的后期，沙堆尾部两侧绕流沙粒向翼角堆积逐步过渡为雏形新月形沙丘。

⑤新月形沙丘在主流、二次流、兽角作用等条件下，沙丘增高，翼角延伸，逐渐形成新月形沙丘。

风沙流的结构特征：是指风沙流中沙粒数量随垂直高度的分布特征及变化规律。

或者说是，研究气流中沙量随高度的分布特征；垂直高度层内分布的沙量随风速、下垫面、总输沙量等因素的变化规律。

1) 风沙流是一种贴近地表的运动动现象2) 靠近地表其气流所含沙粒越粗3) 风沙流的结构定律①第一定律：第1层相对输沙量随着风速的增加而减少.第2层不管风速如何变化，相对输沙量”保持不变”，即等于0～10cm层内总沙量20%。

平均输沙量在3—4cm层内搬运，高度和沙量保持不变气流较高层中的相对沙量随着风速的增大而增加。

②第二定律风沙流浓度随高度按指数衰减。

其相对衰减率随风速和沙粒粒径的增大而减小。

0~10cm高度层内,风沙流中的输沙量与高度呈现指数函数关系；③第三定律0~10cm高度层内,风沙流中的输沙量与2米高度风速呈现对数函数关系风沙流作用于地面全过程包括:风蚀,堆积和搬运3种状态.风成基面的特征:被风搬运的沙物质，在一定条件下蚀积形成的各种地貌区.也就是风沙地貌，形态特征：在风力作用下，沙粒在运动过程中将聚集成一系列不同的地表形态，形成风蚀地貌和风积地貌风成积面与风沙运动关系？相互依存，相互促进、互为因果风沙运动是由风、沙、下垫面相互作用和制约中形成发展，其具有变化、固定双重性，在运动中形成风成基面；风成基面又在３个要素作用下不断演变，在演变中形成和发展，在形成和发展过程中影响风沙流的结构。

风积地貌形态１按沙波长度分为：沙波、沙丘、巨型沙丘三种风成地表形态各有一定的平衡状态，次一级形态并非前一级形态的成长扩大２形态沙波包括沙纹、沙脊、沙条３根据风力条件分为：信风型、季风型对流型干扰型4）根据成因－形态分为：横向沙丘、纵向沙丘、多方向风作用下的沙丘
沙尘暴：系指强风把地面大量沙土卷入空中，使空气特别浑浊，使水平能见度小于1公里的天气现象。

沙尘暴是沙暴和尘暴两者兼有的总称沙尘暴形成的3个条件：一大风，这是形成沙尘暴的动力条件；二地面上的沙尘物质，是沙尘暴的物质基础；三不稳定的空气状态，是重要的局部地热条件。

沙尘暴时空分布的统计特征1）空间分布特征：①地理纬度高、面积大②强沙尘暴天气多发区集中③沙尘暴天气分散在８大沙漠或其边缘地区④强沙尘暴天气多发区与地理环境有关⑤特强沙尘暴有３条路径西北路径：占７６.９％，移动迅速，强度大，影响面积大，灾害重。

西方路径：占１５.４％，沙尘暴持续时间较西北路径长。

北方路径：最少，占７.７％2）时间分布季节变化特征：春季最多，约占全年总数的1／2，夏季次之，秋季最少；按月份来看．4月份发生频率最高，3月和5月份次之。

秋季的9月份最低；.主发在春季和初夏的5个原因①丰富沙尘源的下垫面和特殊的地形条件；②冬半年长时间的干燥和冻结，到春季解冻后地表土质变得很疏松③春季高空急流轴所处位置是北方地区易吹大风的重要原因；④春季大气层结不稳定度增大，午后易产生对流，有利于高空动量下传；⑤春季北方地区冷锋活动最频繁的季节，锋后大风也是产生沙尘暴量重要的因素之一。

沙尘暴主要危害方式：⑴强风：携带细沙粉尘的强风摧毁建筑物及公用设施，造成人畜亡⑵沙埋：以风沙流的方式造成农田、渠道、村舍、铁路、草场等被大量流沙掩埋，尤其是对交通运输造成严重威胁⑶土壤风蚀：每次沙尘暴的沙尘源和影响区都会受到不同程度的风蚀危害，风蚀深度可达1～10厘米⑷大气污染：在沙尘暴源地和影响区，大气中的可吸入颗粒物增加，大气污染加剧。

风蚀预报系统(WEPS)是一个包括有三部分的系统；风蚀模型、输入输出模型和数据库模型。

沙颗运动过程和机制：（沙颗粒——振动——滚动、滑动或滑移（水平运动）——垂直运动（进入气流层））在风力作用下，当风速达到某一临界值时，个别突出的沙粒受到湍流运动和压力脉动的影响，开始出现振动或小摆动；当风速增大超过临界值之后，沙粒的振动也随之加快，正面推力和上升力也随之加大，并足以克服重力的影响，在较大旋转力的作用下，促使一些最不稳定的沙粒首先沿沙面滚动或滑动和滑移，由于沙颗粒的几何形状和所处的空间位置的多样性以及受力状况的多变性，因此，在滚动和滑移的过程中有些沙粒与地表突起的沙粒碰撞，或被其他沙粒碰撞时，会获得很大的冲量。

于是，沙颗粒在冲击力的作用下，在碰撞瞬间由水平运动急剧转变为近乎垂直运动进入气流中。

沙纹的形成过程沙纹是跃移质与床面重复冲击作用的产物；风成沙纹是跃移运动的直接产物。

1)非平整的沙床面；2)风力作用在某一小区域风蚀形成小洼坑；3)风沙流作用，在风蚀小洼坑迎风面跌落沙粒多，冲击作用强，跃移的沙粒比背风坡多，迎风坡坡度减小，洼地逐渐扩大4) 沙粒在两个面的交界点附近聚集起来5)形成高低起伏的沙纹。

河流水下形成的沙纹及沙垄的区别？ A.水流脉动，瞬时流速大地方冲刷，小出现堆积，形成沙纹B.V增大，受沙纹影响，微弱水波波形且与沙垄波不同步；形成沙垄．相同处：波形相似；流速分布一致；波峰后水流发生分离沙粒以滑动、滚动、跃移。

不同处：沙垄较沙纹大；沙垄产生微弱水波且与沙垄波形不同步。

新月形沙丘形成过程中作用因素的变化发育时期及作用因素：沙片到饼状时期：主流；二次流；动沙阻力饼状时期到盾状沙堆时期：主流；二次流；动沙阻力；分离线作用盾状沙堆到雏形沙丘到新月形沙丘：主流；二次流；动沙阻力；分离线作用；兽角生长作用土壤风蚀受哪些因素影响？1.土壤物理化学性质。

2.土壤中粘结物和团聚体结构。

3.气候因素：风速。

4.地表覆盖及粗糙度状况。