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空气动力学粗糙度是表征地表空气动力学特性的重要参数。本文首先从空气动力学Navier-Stokes方程的理论模型出发，从理论上证明了空气动力学粗糙度与风速的关系，并得出了计算空气动力学粗糙度的表达式。又根据流体力学和极限理论，推导出同一床面空气动力学粗糙度随风速的增加而减小，并且减小的速度随风速的增加而减小。最后根据2004年11月和2005年4月16日在内蒙古四子王旗裸露耕地采集的风速数据，计算该地区冬季和春季地表空气动力学粗糙度的值并利用标准差进行分析，得出以下结论：地表的空气动力学粗糙度并不是一个定值，即使在同一个风速范围内，空气动力学粗糙度也是在一定范围内分布的，但是从总体上空气动力学粗糙度随着风速的增加是呈下降趋势的，各风速范围的平均空气动力学粗糙度与风速呈较好的指数负相关；150cm、200cm高度组合的风速比标准差最小，最稳定，因此得出测定裸露耕地冬季地表粗糙度的最佳高度是150cm与200cm；阴山北麓春季耕地地表空气动力学粗糙度的平均值小于春季；当u=0时，仅取决于下垫面的性质而与风速无关的粗糙度为S0,冬春两季S0分别为33．269cm、23．969cm，可见裸露耕地表面在春季抗风蚀能力较弱。 相似文献
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不同类型农田地表粉尘起动摩阻风速的野外观测 总被引：1，自引：0，他引：1
[目的]为北方城市空气污染控制提供依据。[方法]选择不同地表类型,观测起尘差异,分析表土微团粒粒度,计算起动摩阻风速。[结果]沙化农田的光滑地表空气动力学粗糙度（Z0s）为0．0012cm,小麦地为0．0021cm,果树苗地的为0．0025cm。有植被覆盖的地表粉尘起动摩阻风速明显高于裸露地表,且随着植被高度增加而增大。延安果树苗地地表起动摩阻风速达到了139：15cm／s。裸露小麦地和果树苗地地表粉尘起动摩阻风速大于裸露沙化农田（7．39cm／s）。小麦返青期、成熟期、收割后地表粉尘起动摩阻风速分别为46．85、98．93、29．05cm／s,裸露地表和幼苗期果树苗地地表粉尘起动摩阻风速分别为26．01和139．15cm／s。[结论]植被高度和土壤结构性质是影响地表粉尘起动摩阻风速的重要因素。 相似文献
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不同灌木覆盖状态下防风机理研究 总被引：2，自引：0，他引：2
.通过野外观测,定量研究毛乌素沙地西南缘不同灌木覆盖状态下的防风机理。以沙蒿灌木林地和沙柳灌木 林地为研究对象,裸沙地作为对照,用多剖面自计式遥测风速仪连续观测、记录距离地面0.1、0.5、1.0、2.0、3.0、 4.0、5.0 和6.0 m 8 个不同垂直高度位置的风速变化。通过对风速测定结果的统计分析,绘制3 种状态下的风速廓 线图,并计算风速廓线方程、边界层位移厚度、边界层动量损失厚度和空气动力学粗糙度。结果表明:沙蒿灌木林 和沙柳灌木林在近地层较裸露沙地有明显的降低风速作用,随着风速增大这种作用逐渐减弱。不同地表覆盖的空 气动力学粗糙度随着风速的增大而呈对数减小。当风速较大时,边界层位移厚度比空气动力学粗糙度能更实际地 反映整体观测高度范围内风速降低的状况。从空气动量的角度分析,有植被覆盖的地表空气动量损失比较稳定, 裸沙地的空气动量损失则随风速增大而减小。 相似文献
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多边形草沙障防风效果研究 总被引：1，自引：1，他引：1
为了解正三角形、正方形和正六边形格状草沙障的防风固沙能力,通过测定沙障样地内不同高度风速,针对单个网格面积为1 m2的3种沙障,对沙障的防风效能、风速廓线特征和地表粗糙度进行研究。结果表明,正三角形和正六边形沙障的防风效能显著大于正方形沙障。高度为0.2 m时,正方形沙障的防风效能比三角形和六边形沙障分别低12%和8%,高度为0.3 m时,分别低11%和10%。0.2~0.3 m高度范围内,三角形沙障和六边形沙障的防风效能差异不显著。风速小于6 m/s时,地表粗糙度随风速变化接近线性变化规律。裸露地表 1 m高处,风速为4 m/s时,裸露地表粗糙度为0.166 cm,三角形沙障、正方形沙障和六边形沙障的地表粗糙度分别为11.5、9.3和10.4 cm,分别为裸露地表粗糙度的69.3、56和62.7倍。三角形沙障的地表粗糙度比正方形沙障和六边形沙障的地表粗糙度分别高23.7%和10.5%。铺设三角形沙障的地表粗糙度最大。 相似文献
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【目的】揭示农牧交错区带状间作农田土壤的抗风蚀效应,为防治农田土壤风蚀提供理论依据和技术指导。【方法】以阴山北麓农牧交错区保护性耕作农田的土壤为研究对象,利用移动式风洞和与之配套的风速、集沙仪测试设备,对3种残茬覆盖地表(小麦留茬,65%盖度,20cm茬高;小麦留茬,76%盖度,30cm茬高;莜麦留茬,90%盖度,30cm茬高)在给定的5个风速(6,9,12,15和18m/s)等级下,其地表的空气动力学粗糙度和风蚀量随测点距离风洞试验段进口位置(模拟保护性耕作带宽度)的增加(3,3.75,4.5,5.25和6m)所呈现的变化规律进行分析。【结果】随测点距风洞试验段进口距离的增加,3种地表在不同风速下的空气动力学粗糙度均呈先增大后减小的趋势,大多于该距离为5.25m时达最大值;不同风速下的风蚀量则随测点距风洞试验段进口距离的增加呈快速下降趋势,在该距离达到5.25m之后,风蚀量的下降趋于平缓。【结论】残茬高度与植被盖度可明显增强地表的抗风蚀能力,当保护性耕作带的宽度达到5.25m以后,其抗风蚀效果更加稳定和显著。 相似文献
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主要采用ECMWF的地表和大气产品分析了中国西北极端干旱区大气边界层厚度与地表能量通量的时间变化特征,同时,结合探空加强观测分析了大气边界层演变的可能因素.得出:西北极端干旱区大气边界层厚度呈现出季节性的年际和年代际变化,夏季大气边界层厚度呈下降趋势,春、秋季节呈现出先增加后降低的趋势,冬季以阶段性降低趋势为主,20世纪80年代是大气边界层厚度的转折时期；感热通量是极端干旱区大气边界层发展的主要热力因素；由于夏季净辐射量、地气温差、粗糙度以及风速等因子随时间演变而呈降低趋势,潜热通量呈增加趋势,导致了边界层高度形成的热力作用减弱,边界层厚度降低；同时,粗糙度和风速也是大气边界层发展的主要动力因素,由于边界层粗糙度和风速降低,促使垂直风切变减小,湍流动力作用减弱,也会导致边界层厚度降低. 相似文献
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保护性耕作残茬覆盖防治农田土壤风蚀的试验研究 总被引：16，自引：0，他引：16
以覆盖农田地表的春小麦秸秆残茬为试验材料，通过风洞试验研究了作物秸秆残茬的高度、覆盖度(密度)对防治农田土壤风蚀的效应；进一步分析了作物秸秆残茬的高度、覆盖度与农田地表粗糙度的关系。结果表明：随着作物秸秆残茬高度和覆盖度的增加，作用在作物秸秆残茬上的剪切力增加，而作用在裸露地表上的剪切力减少。作物秸秆残茬的高度和覆盖度与农田地表粗糙度的相关系数分别为0．929，0．910，这说明作物秸秆残茬的高度和覆盖度对农田地表粗糙度均有影响，但程度不同。粗糙度与秸秆残茬高度和密度拟合的幂函数方程指数为1．59(均值)，e的均值为1．17，可见相对于秸秆残茬的覆盖度而言，高度对粗糙度的影响更大。 相似文献
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阴山北麓农牧交错区麦薯带状间作农田土壤抗风蚀能力研究 总被引：6，自引：0，他引：6
对麦薯带状间作农田土壤的抗风蚀能力进行了探讨.结果表明,该措施能够减少水分蒸发,增加地表土壤含水率0.22%~2.6%,增大地表空气动力学粗糙度0.03~3.81 cm,降低近地表风速6%~46%,减少土壤风蚀0.5%~84%.在定量研究的基础上,提出了翻耕带有效抗风蚀宽度为5 m. 相似文献
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新型生物可降解PLA沙障与传统草方格沙障防风效益 总被引：7，自引：2，他引：5
为了解新型材料生物可降解聚乳酸纤维(PLA)沙障防风效益,通过测定PLA沙障样地内不同高度风速,分别研究1 m×1 m、2 m×2 m、3 m×3 m规格PLA沙障防风效能、地表粗糙度与风速廓线特征,同时以相同坡位同种规格的传统半隐蔽式麦草沙障样地和流动沙丘为对照,对比研究了PLA沙障与传统麦草沙障的防风效益。结果表明,新型生物可降解PLA沙障防风效能显著大于麦草沙障,2种类型沙障最大差值可达10.3%,2种材料沙障不同规格防护效果为1 m×1 m规格较其他2种规格更好;2种材料沙障增加地表粗糙度表现为PLA沙障麦草沙障流动沙丘,且均随规格增大呈逐渐下降趋势,在相同地形条件下,PLA沙障地表粗糙度均值为麦草沙障的1.4倍;2种材料沙障在迎风坡坡底、坡中、坡顶及背风坡4种地形下地表粗糙度差异不明显,其地表粗糙度均值为0.7 cm;1 m×1 m规格的PLA方格沙障和麦草沙障内的风速廓线曲线呈现“S”型曲线特征,而在2 m×2 m和3 m×3 m规格的2种材料沙障内,风速廓线与对照裸沙丘相似,其风速廓线均呈指数函数分布。随着沙障规格的增大,降低风速作用减弱,其风速廓线逐渐由“S”型趋向于指数函数曲线。 相似文献
11.
以干旱区成龄苹果园为研究对象,分析了宁夏灵武陶林园艺场果园内不同季节不同层次气象要素的时间变化特征。结果表明:日平均光照度为春季夏季秋季冬季。果园内不同季节1.5 m和3.0 m高度气温都呈现出昼高夜低型的日变化波形;晴天气温变化出现单峰型曲线,阴天出现双峰型曲线,雨天变化振幅较小,两高度间差异也较小。果园内湿度较大,不同季节1.5 m和3.0 m高度相对湿度日变化均为夜高昼低的波形曲线。从风速看,春季和冬季日变化特征最明显,日振幅也最大,夏、秋季风速相对较小。不同季节地表0 cm地温受气温变化影响最大,5 cm、10 cm次之,20 cm地温受气温变化影响最小。 相似文献
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裸露耕地风沙运动特性试验研究 总被引：4，自引：3，他引：4
以内蒙古阴山北部的典型农牧交错带耕地为试验区，利用手持式风速仪测定风速，JY222型地温仪测定地温，SC-I型集沙仪测定风蚀量，通过观测不同风速下的风蚀情况，获得裸露耕地风沙运动规律的参数——沙粒的起风速度、沙粒沿高度变化、风速、风蚀量的基本资料，详尽地分析了裸露耕地风沙运动的影响因素及运动特征。结果表明，耕地风沙运动与沙漠风沙运动不同,得出了耕地风沙运动的基本特性和运动规律。 相似文献
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陕西中北部农田地表粉尘释放影响因素研究 总被引：1，自引：0，他引：1
为研究陕西中北部地区农田地表粉尘释放特征,选取裸露农田进行野外观测,探讨土壤表土含水量、摩阻风速、土壤类型和地表粗糙度等对农田地表粉尘释放的影响。结果表明,在无植被覆盖、摩阻风速一定的情况下,不同土壤类型的地表粉尘释放通量是不同的;土壤类型相同,体积含水量在0.5%~1.5%时,粗糙度与地表粉尘释放通量呈幂函数关系,是影响地表粉尘释放的决定性因素;在土壤含水量较小时,土壤表土含水量与地表粉尘释放通量呈线性关系;在土壤表土含水量变化不大,土壤类型相同时,摩阻风速与地表粉尘释放通量呈4次幂函数关系。陕西中北部地区农田地表粉尘释放通量的影响因素包括土壤类型、土壤表土含水量、地表粗糙度和摩阻风速等。 相似文献
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《（《农业科学与技术》）编辑部》2015,(12)
由于受气候、生物、土壤属性等因素的影响,土壤基本物理性质垂直剖面分布也表现出相应的层次性。该研究对青海省大峡灌区典型地块土壤基本物理性质分层次进行测定和分析。结果表明,土壤容重随土层深度的增加呈先增大后减小趋势;土壤孔隙度随土层深度的增加呈先减小后增加趋势,整个土壤层次中0~40和90~150 cm两处为高孔隙度区,其他土层属于低孔隙度区;土壤持水性能指标中的土壤饱和持水量、毛管持水量及田间持水量均随土层深度的增加呈先减小后增加趋势,且三者变化趋势基本一致,均呈近等差递减的趋势。大峡灌区典型样地土壤在垂直方向呈现出上部(0~40 cm)疏松,40~60 cm范围较紧实,下部(60~200 cm)再次趋于疏松。 相似文献
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由于受气候、生物、土壤属性等因素的影响,土壤基本物理性质垂直剖面分布也表现出相应的层次性。该研究对青海省大峡灌区典型地块土壤基本物理性质分层次进行测定和分析。结果表明,土壤容重随土层深度的增加呈先增大后减小趋势;土壤孔隙度随土层深度的增加呈先减小后增加趋势,整个土壤层次中0~40和90~150 cm两处为高孔隙度区,其他土层属于低孔隙度区;土壤持水性能指标中的土壤饱和持水量、毛管持水量及田间持水量均随土层深度的增加呈先减小后增加趋势,且三者变化趋势基本一致,均呈近等差递减的趋势。大峡灌区典型样地土壤在垂直方向呈现出上部(0~40 cm)疏松,40~60 cm范围较紧实,下部(60~200 cm)再次趋于疏松。 相似文献
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根据2005年1月20日至2月4日在柞水地区进行的大气边界层探测试验得到的资料,分析了该地区的低空风场随高度的垂直分布特征以及随时间的演变特征。结果表明:柞水地区冬季低空盛行风向随高度的变化明显,从地面到150 m高度内,盛行风从偏西北风逐渐转为偏东南风。而在150 m高度以上的大气层均为盛行偏东风或偏东南风。冬季低空平均风速随高度变化,在地面到100 m高度层风速随高度的增加变化较快,而在100 m以上的风速随高度的变化较小。风速随时间的分布,在11:00至14:00左右整层大气存在一个风速相对较小的区域,随后风速开始增大。在17:00至20:00左右整层大气存在一个风速相对较大的区域,在17:00 600 m高度左右风速达到最大,为2.3 m/s。 相似文献
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利用野外风洞设备,以翻耕地为对照,对科尔沁沙地东部农田的4种不同作物茬地抗风蚀效果进行了测试,对风蚀主要影响因子进行了分析.试验结果表明:作物留茬可显著提高地表抗风蚀能力;在相同风速条件下.抗风蚀能力大小依次为燕麦茬地＞玉米茬地＞向日葵茬地＞绿豆茬地＞翻耕地;与翻耕地相比.燕麦茬地、玉米茬地、向日葵茬地和绿豆茬地的起动风速分别抬高了53.3%、17.8%、11.1%、8.9%.结果表明,风蚀量与土壤地表覆盖度、土壤0～5 cm表层含水量、地表粗糙度、土壤容重、土壤坚实度呈负相关关系,其中与前三者呈显著高度负相关关系.采用免耕留茬措施可以有效地抑制农田土壤风蚀,有利于防治农田荒漠化. 相似文献
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通过对策勒绿洲—沙漠过渡带2010年8月底和11月初2个时间段从流沙前沿至绿洲空间不同部位的地表0～220、0～230 cm深度土壤含水率分析,并结合16个植被样方调查资料及过渡带地下水位2005—2009年分布变化情况和过渡带沿3个大气象站主风向方向的断面地形线的测量资料,得出初步结论。过渡带植被盖度和植被种类数量自沙漠前沿至绿洲在大范围内总体呈增加趋势,但在局部较小范围内却随机分布。过渡带植被分布主要受地形和地下水位分布影响,一年生植被分布受地表土壤水分影响较大。策勒绿洲—沙漠过渡带6个不同地点都是0～100 cm,含水率随深度增加大幅度下降,表明地表蒸发能力减弱,自100～160 cm含水率随深度缓慢下降,160～220cm随深度增加含水率缓慢上升保持稳定。0～40 cm范围过渡带上11月初土壤水取样点点1、3土壤含水率随深度增加而降低,其余各点则随此范围深度逐渐升高,自40～80 cm深度从过渡带流沙前沿向绿洲方向随植被盖度增加和深度增加土壤含水率逐渐降低。 相似文献