Transcript 土壤风蚀测量仪器

土壤风蚀测量仪器
程宏
北京师范大学
地表过程与资源生态国家重点实验室
提纲
• 土壤风蚀研究的起源
• 土壤风蚀影响因素
• 土壤风蚀测量仪器
土壤风蚀研究的起源
20世纪30－50年代在美国大平原地区和前苏联中亚地区发
生的“黑风暴” ，引起了科学界对风沙问题的普遍重视
A black blizzard over Prowers Co., Colorado, 1937.
(Western History Collection, University of Oklahoma)
土壤风蚀研究的起源
Elkhart, Kansas, May 1937. (Library of
Congress)
Liberal, Kansas, 14 April 1935.
(Kansas State Historical Society)
土壤风蚀研究的起源
Liberal, Kansas. (Kansas
State Historical Society)
土壤风蚀研究的起源
土壤风蚀研究的起源
土壤风蚀研究的起源
Bagnold：“人们只有慢慢地
体会到风蚀所造成的巨大经
济损失以后，才会对风沙问
题多少给予认真的注意”
“Migrant Mother”
Nipomo California,
1936. Dorthea
Lang, photographer.
(Library of
Congress)
土壤风蚀影响因素
• 风力因子
• 沙物质属性(有机质、CaCo3、团聚体、粒度与百分含量)
• 表土湿度因子
• 土地利用
• 植被盖度
• 地表粗糙度
• 地形
土壤风蚀测量仪器
• 风力因子
便
携
式
梯
度
风
速
仪
补偿微压计
风沙流风场数据采集系统
热线(膜)风速仪
数字式粒子图像仪
激光多普勒测速仪(LDA)
激光多普勒测速仪是采用激光作为光源，通过对照
射到流动介质中的散射粒子（自然粒子或人为加入
的粒子）所产生的反射光的光频率差（多普勒频差）
进行处理，而得到流动的一到三维速度场分布。
超声波风速仪
超声波风速仪：利用超声波时差
法实现风速测量。声音在空气中
的传播速度，会和风向上的气流
叠加。如超声波的传播方向与风
向相同，它的速度会加快；反之，
若超声波的传播方向与风向相反，
它的速度变慢。因此在固定的检
测条件下，超声波在空气中传播
的速度可以和风速函数对应，即
可以反演出精确的风速和风向
土壤风蚀测量仪器
• 风蚀物质运动及输沙通量
积沙仪
Sensit(风沙粒子计数器)
粒子动态分析仪(PDA)
土壤风蚀测量仪器
粒子图像速度场仪
• 沙粒粒度
激光粒度分析仪
• 团聚体
稳定性测定
土壤干团聚体含量测定
Rotary Sieve
• 地表蚀积
三维激光扫描
高精度差分GPS
• 粗糙度
激光测距仪
• 土壤风蚀模拟装置
大型风沙环境与工程风洞
中型风沙环境与工程风洞
野外风沙环境与工程风洞
风沙环境工程风洞总长度71.1m, 其中洞体长度66.6m, 由
风扇段、过渡段、阻尼器、第一扩散段、稳定段、收缩段、
速度车、试验段、第二扩散段共九部分组成
尺寸：风洞全长66.6m(不含电机和传动轴),实验段横截面
24m(长)×3m(宽) ×2m(高),顶板±0.2m可调)
参数：实验段轴心风速为1~ 45m/s连续可调, 风速脉动<1%,截面
风速脉动<1%,湍流度<0.8%
风沙环境工程风洞洞体
电机
三维移测与输沙系统
叶片
测控系统采用全程自动控制,包括电机转速、阻尼器、三维
移测、洞体顶板、转盘、第二扩散段调节板等,各测控子系统既
可独立运行,也可同时运行;既可通过测控中心实行自动控制,也
可实行手动操作;测控系统有正常运行程序,也有应急备用系统
利用三维移测系统测试气流场
电子压力扫描阀
土壤风蚀天平(量程150kg/1g)
风沙土工程力学仪器
三、研究成果
风沙流与微地貌实验
植物治沙实验
地形与风沙流场实验
沙粒运动参数实验
敬请各位指正！