沙尘若干动力及环境问题的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 拓万全 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2002 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 杨根生 |
| 关键词 | 冲击溅射 冲击沙波纹 沙尘事件 黄河泥沙淤积 |
| 其他题名 | Some Aerodynamic Problems and Their Impacts to Environment Wanquan Ta |
| 中文摘要 | 本文主要研究①高能跃移沙粒与沙床面之间相互作用的微观动力机制，阐明其中的二体级联碰撞模式，以及由此引起的床面沙粒的溅射现象和沙波纹形成发育的动力机制；②研究源于西北内陆沙漠／戈壁区大气沙尘特征，包括大气降尘及沙尘暴过境时大气TSP含量，SEM及元素特征；③分析沙尘事件对大气环境中的TSP及PM10的影响；④讨论大型水库工程干扰下风沙对黄河故积的影响。初步得出以下研究结果：（1）沙粒冲击沙床面的溅射现象被视为是高能跃移沙粒与床面之间发生二体级联碰撞作用的结果。从Boltzmann方程出发，给出描述溅射过程的数理方程，引入颗粒与颗粒之间的碰撞散射微分截面和床面沙粒之间的结合能，应用Laplace变换方法，求解矩方程得出的结论表明：溅射产额正比于冲击沙粒在床层中的淀积能量，淀积能量服从高斯分布。一般，溅射产额的峰值发生在距冲击点约～6个沙粒之间的距离。（2）溅射沙粒在不同曲率表面上的差异分布是导致冲击沙波纹形成和发育的根本原因。一般；凸面溅射产额小，凹面溅射产额大。沙波纹的彼长与冲击速度的1.5次幂成正比，沙波纹的前移速度与冲击速度的平方成正比。这一结论给出的计算结果与前人实验观测非常一致。而且当冲击速度大于6.0m／s时，沙波纹变会消失，6.0m／s是沙波纹存在的极限冲击速度。（3）应用大流量沙尘收集仪收集2001年1月至4月期间的沙尘暴天气条件下的TSP样品并结合气象数据分析结果表明：该期间沙尘暴持续时间约1～3天，主导风向为NNW；NW和WNW，工小时平均风速约为一15．0。／S。TSP的变化范围为-62.53mg／m3。且该期间的沙尘事件主要受新疆高压和东亚大槽的相互作用影响。应用JSM-5600LV扫描电镜及KEVEX能谱色散伙分析表明，源于西北沙漠／戈壁区的TSP形貌主要为圆形，不规则形和尖锐棱角形混杂形态。其主要化学成份为SiO2，Al2O3，Fe2O3，CaO，MgO，K2O，Na2O和TiO2，与沙漠／戈壁区地表元素组成相一致。（4）西北内陆大气沙尘沉降速度表现为春季高而秋季低的特点。降尘量与沙尘事件频次成显著正相关而与降水成反相关关系。降雨少引起的干旱是影响降尘量变化的一个主要关键因素。而每逢降雨增加时，在之后的卜3年内，出现降尘的高峰期。这一结果与干旱，半干旱区土地的不合理方式存在密切的关联。（5）沙尘事件对大气环境中的TSP含量有明显的影响、当沙尘天气发生时，Kp含量急剧升高。统计分析1"分四m年甘肃省5个城市m个监测点的数据表明：在沙漠／戈壁区内，如嘉峪关和金昌，其TSP平均值约0.254～0.492mg／m3，沙尘事件影响的天数约占TSP超过国家三级标准（0.5mg／m3）的58～61％；在黄土区中，如，白银、兰州和天水。TSP含量平均约0.345-0.8587mg／m-1，沙尘事件影响的天数约占TSP超过国家三级标准（0.5mg／m3）的18～27％，而73～82％以上的天数是由工业污染源引起的。另外，对于兰州河谷中大气含量大于1.0mg/m3的PM10主要是由沙尘事件引起，统计分析表明，PM10峰值及其历时长短与沙尘源区大风的峰值及历时长短成正相关，而小于1.0mg／m3的PM10含量与SO2和NOx的含量成正相关，表明与工业污染源的释放有明显关系。（6）黄河流经内蒙古风沙高原时，由于受乌兰布和沙漠和库布齐沙漠以及其上游大型水库运行的影响。黄河内蒙古河段发生河床严重淤积现象。分析表明，淤积物质主要是大于0.1mm的风成沙，不同于黄河下游大于0．05mm的来自黄土高原的泥沙。在1954年至2000年期间。黄河内蒙古河段放积泥沙总量为20．1亿吨，大于0.1mm的粗泥沙为15.2亿吨，小于0.1mm的泥沙为4.9亿吨。另外，约有6.1亿吨粗泥沙来自乌兰布和沙漠。5.82亿吨的粗泥沙来源于库布齐沙漠，占淤积粗泥沙总量的78.6％。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 144 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/21949]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 拓万全. 沙尘若干动力及环境问题的研究[D]. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2002. |
入库方式： OAI收割
来源：寒区旱区环境与工程研究所
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