[发明专利]风沙测量装置以及利用该风沙测量装置的风沙测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风沙测量装置，其能够测量风沙跃移层中下降的沙粒随高度的分布规律；本发明还涉及一种风沙测量方法，其利用上述风沙测量装置来测量风沙跃移层中下降或上升的沙粒随高度的分布规律；本发明还涉及另外一种风沙测量方法，其利用上述风沙测量装置来测量风沙侵蚀的分布规律，并且能够测量沙床面的考查区段的净侵蚀量。上述风沙测量装置以及风沙测量方法尤其适用于野外风沙观测或风洞实验。

背景技术

中国是世界上风沙危害最为严重的国家之一。为了有效防治风沙灾害，首先必须研究清楚风沙运动的基本规律。

风沙流中沙粒运动包括蠕移、跃移和悬移三种运动形式。其中，蠕移是沙粒在沙床面上滚动或滑动的运动形式，跃移是沙粒从沙床面起跳后，在重力作用下又降落到沙床面的运动形式，悬移是沙粒悬在空中随着空气一起流动的运动形式。这三种运动形式相互关联，它们之间存在着复杂的物质和能量交换，因此在风沙理论研究和风沙工程实践中必须兼顾这三种运动形式。但是风沙运动的复杂性又迫使研究者将这三种运动形式人为地割裂开来进行研究。其中，以跃移运动最为重要，这不仅在于跃移输沙通量占风沙的主体，而且还表现在悬移运动和蠕移运动都与跃移有关，尤其是表层蠕移沙粒的动量主要来自跃移沙粒的冲击，跃移沙粒的冲击是破坏沙地表面并造成风蚀的主要原因。

现有技术中，中国专利文献CN201514312U（专利文献1）公开了一种垂向输沙量收集器。在本申请说明书的附图中，图6是专利文献1中公开的垂向输沙量收集器的立体图，图7是垂向输沙量收集器的另一立体图，图8是图6中的垂向输沙量收集器的局部剖视图。如图6、图7和图8所示，所述垂向输沙量收集器包括盒体1、在盒体1前端设置的外壳2以及位于盒体1下部的底座4。外壳2为一个整体，通过卡扣3和底座4固定于盒体1的前端，外壳2开有进尘口。底座4可拆卸，用于固定外壳2和支撑盒体1。盒体1的上部的两侧设有两个圆形的出风口5。外壳2均匀分布有若干进尘口，盒体1内相应于每个进尘口位置对应一个盛沙盒6。盛沙盒6通过进尘口和卡槽7固定在盒体1内。使用时，将每个盛沙盒6都安装在盒体1内，将盒体1通过底座4固定在沙床面上，将外壳2的进尘口对准迎风向，沙尘可以进入盛沙盒6中，这样可以测量风沙流中在不同高度处运动的沙粒质量。

根据专利文献1的垂向输沙量收集器，收集在盛沙盒6中的沙粒既有在不同高度处下降的沙粒，也在有相应的高度处上升的沙粒，无法将这两种运动形态的沙粒区分开来。图9是示出专利文献1的垂向输沙量收集器的示意图，在图9中，将外壳2的各个进尘口示意性地表示为沿高度方向分布的多个沙粒入口50，各个沙粒入口50与相应的盛沙盒6（在图9中未示出）连接，进入各个沙粒入口50的沙粒将收集在盛沙盒6内。如图9所示，当风向垂直于沙粒入口50时，进入沙粒入口50的沙粒有上升的沙粒41，也有下降的沙粒42。因此，根据专利文献1的垂向输沙量收集器，不能够将上升的沙粒41与下降的沙粒42区分开来。

然而，想要研究清楚沙地表面的风蚀现象、阐明跃移沙粒碰撞过程及其碰撞概率，必须将风沙跃移层中在不同高度处下降的沙粒与上升的沙粒区分开。因此，准确测量风沙跃移层中不同高度处的下降沙粒的质量就成为风沙学界关注的焦点，但是目前还没有这方面的专门测量仪器以及专门的测量方法。

发明内容

发明要解决的问题

因此，本发明要解决的技术问题在于提供如下风沙测量装置，该风沙测量装置能够测量风沙跃移层中下降的沙粒随高度的分布规律。本发明还提供一种风沙测量方法，其利用上述风沙测量装置来测量风沙跃移层中下降或上升的沙粒随高度的分布规律。本发明另外提供一种风沙测量方法，其利用上述风沙测量装置来测量风沙侵蚀的分布规律，并且能够测量沙床面的考查区段的净侵蚀量。

用于解决问题的方案

一种风沙测量装置，其用于测量风沙跃移层中下降的沙粒随高度的分布，其特征在于，所述风沙测量装置包括多个集沙腔，所述集沙腔立设于沙床面上并且上端具有开口，各所述开口的中心在沙床面上的垂向投影排列在一条直线上，各所述集沙腔的高度不同，当使用所述风沙测量装置时，各所述开口平行于沙床面，各所述开口沿风向的最大尺寸为沙粒平均粒径的1.5倍至3倍。

在上述风沙测量装置中，各所述集沙腔的高度呈等差数列。

在上述风沙测量装置中，相邻的两个集沙腔之间的间隔为所述集沙腔沿排列方向的最大尺寸的1倍至2倍。