專利名稱：風(fēng)沙蠕移層輸沙量測量裝置以及測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可以測量風(fēng)沙蠕移層輸沙量的裝置以及測量方法，該測量裝置以及測量方法尤其適用于野外風(fēng)沙觀測或風(fēng)洞實驗。
背景技術(shù)：
中國是世界上風(fēng)沙危害最為嚴重的國家之一。為了有效防治風(fēng)沙災(zāi)害，首先必須研究清楚風(fēng)沙運動的基本規(guī)律。 風(fēng)沙流中沙粒運動包括螺移、躍移和懸移ニ種運動形式。其中，螺移是沙粒貼著沙床面滾動或滑動的運動形式，躍移是沙粒從沙床面起跳后，在重力作用下又降落到沙床面的運動形式，懸移是沙粒懸在空中隨著空氣一起流動的運動形式。這三種運動形式相互關(guān)聯(lián)，它們之間存在著復(fù)雜的物質(zhì)和能量交換，因此在風(fēng)沙理論研究和風(fēng)沙工程實踐中必須兼顧這三種運動形式。但是風(fēng)沙運動的復(fù)雜性又迫使研究者將這三種運動形式人為地割裂開來進行研究。根據(jù)運動形式的不同，將風(fēng)沙流從上至下依次劃分為懸移層、躍移層和蠕移層。作為風(fēng)沙流的一部分，對風(fēng)沙蠕移層輸沙量的研究是ー個重要的課題。根據(jù)現(xiàn)有文獻記載，風(fēng)沙蠕移層輸沙量的研究方法包括利用陷阱儀直接測量蠕移層輸沙量[Bagnold R A. Thephysics οι DIown sand and desert dune Methuen, Lonaonj 1941;Wu l. beomorphology oiWind-drift Sands and Their Controlled Engineering. Beijing:Science Press,2003]；以及利用風(fēng)沙流中輸沙量沿高度的分布曲線下延至地表處來估算蠕移層輸沙量[Dong ZB.,Liu X P. , Wang H T., Zhao A G. , Wang X M. , 2002a. The flux profile of a blowingsand cloud: a wind tunnel investigation. Geomorphology, 2002，49:219-230]。但是上述兩個方法獲得的蠕移層輸沙量，既包括了蠕移層輸沙量，也包括了部分躍移層沙粒的影響。不能消除躍移層沙粒的影響，將導(dǎo)致研究結(jié)果不能反映客觀情況。因此，準確測定蠕移層輸沙量就成為風(fēng)沙學(xué)界關(guān)注的焦點，但目前還沒有風(fēng)沙蠕移層輸沙量的專門測量儀器和測量方法。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題為此，本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)沙蠕移層輸沙量測量裝置以及測量方法，該測量裝置以及測量方法能夠消除躍移沙粒對蠕移輸沙量的影響，從而準確地測定蠕移層輸沙量。
_7] 用于解決問題的方案一種測量裝置，其用于測量風(fēng)沙蠕移層輸沙量，該測量裝置包括多個收集部件，所述各收集部件內(nèi)部形成收集腔，所述各收集腔均具有入口，所述入ロ位于所述各收集部件的上表面，所述各入ロ的等效長度相等并且各入ロ的面積不相等。所述各入口均為矩形，并且各矩形入口的長度相等并且寬度不相等。
所述各收集部件均設(shè)有滑動片，滑動所述滑動片能夠改變所述入ロ的面積。所述各入ロ的形狀均為完全凸形。所述測量裝置還包括保持架，所述各收集部件固定在所述保持架上。所述測量裝置還包括調(diào)平機構(gòu)，所述調(diào)平機構(gòu)用于調(diào)節(jié)所述各收集部件的上表面的傾斜度，使得所述各收集部件的上表面位于水平面內(nèi)。一種測量方法，其使用上述測量裝置測量風(fēng)沙蠕移層輸沙量，該測量方法包括如下步驟①布置所述測量裝置，保證所述各收集部件的上表面與沙床的表面平齊；
②使風(fēng)沙蠕移層從所述測量裝置上方運動一定的時間t ；③測量各收集腔中收集的沙粒的質(zhì)量Hii以及各收集腔的入口的面積Si，其中，i=l, 2,…，N, N是所述收集腔的總數(shù)；④計算蠕移層輸沙量，計算方法如下設(shè)各收集腔入口的等效長度均為L，各收集腔入口単位等效長度単位時間內(nèi)捕獲的蠕移沙粒質(zhì)量為％、単位面積單位時間內(nèi)捕獲的躍移沙粒質(zhì)量為中U可得到方程組
權(quán)利要求
1.一種測量裝置(I)，其用于測量風(fēng)沙蠕移層輸沙量，其特征在干，該測量裝置(I)包括多個收集部件(3 )，所述各收集部件(3 )內(nèi)部形成收集腔(302 )，所述各收集腔(302 )均具有入口(304)，所述入口(304)位于所述各收集部件(3)的上表面，所述各入口(304)的等效長度(L)相等并且各入口(304)的面積(Si)不相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測量裝置(1)，其特征在于，所述各入口(304)均為矩形，并且各矩形入口(304)的長度(L)相等并且寬度(Di)不相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的測量裝置(I)，其特征在于，所述各收集部件(3)均設(shè)有滑動片(7)，滑動所述滑動片(7)能夠改變所述入口(304)的面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測量裝置(1)，其特征在于，所述各入口(304)的形狀均為完全凸形。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中的任一項所述的測量裝置(I)，其特征在于，所述測量裝置(I)還包括保持架(2)，所述各收集部件(3)固定在所述保持架(2)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中的任一項所述的測量裝置(I)，其特征在于，所述測量裝置(I)還包括調(diào)平機構(gòu)(4)，所述調(diào)平機構(gòu)(4)用于調(diào)節(jié)所述各收集部件(3)的上表面的傾斜度，使得所述各收集部件(3)的上表面位于水平面內(nèi)。
7.一種測量方法，其使用權(quán)利要求I至6中的任一項所述的測量裝置(I)測量風(fēng)沙蠕移層輸沙量，其特征在于，包括如下步驟 ①布置所述測量裝置(1)，保證所述各收集部件(3)的上表面與沙床(6)的表面平齊； ②使風(fēng)沙蠕移層從所述測量裝置(I)上方運動一定的時間t； ③測量各收集腔(302)中收集的沙粒的質(zhì)量Hii以及各收集腔(302)的入口(304)的面積Si,其中，i=l, 2，· · ·，N，N是所述收集腔(302)的總數(shù)； ④計算蠕移層輸沙量，計算方法如下 設(shè)各收集腔(302)入口(304)的等效長度均為L，各收集腔(302)入口(304)單位等效長度單位時間內(nèi)捕獲的蠕移沙粒質(zhì)量為％、単位面積單位時間內(nèi)捕獲的躍移沙粒質(zhì)量為中k0,可得到方程組
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測量方法，其特征在于，所述各入口(304)均為矩形，并且各矩形入口(304)的長度均為L、寬度分別為Di,其中，i=l，2，. . .，N，N是所述收集腔(302)的總數(shù)；各矩形入口(304)在與沙粒蠕移運動的方向垂直的方向上并列且錯開的布置，并且所述各矩形入口(304)的長度方向相互平行，沙粒蠕移運動的方向沿著各矩形入口(304)的寬度方向；步驟④中的方程組變?yōu)?br> 全文摘要
風(fēng)沙蠕移層輸沙量測量裝置以及測量方法。本發(fā)明提供一種測量裝置(1)，其用于測量風(fēng)沙蠕移層輸沙量，該測量裝置(1)包括多個收集部件(3)，所述各收集部件(3)內(nèi)部形成收集腔，所述各收集腔均具有入口，所述入口位于所述收集部件(3)的上表面，所述各入口的等效長度相等并且各入口的面積不相等。本發(fā)明還提供一種測量風(fēng)沙蠕移層輸沙量的方法，其利用最小二乘法擬合方程組而得到蠕移層輸沙量。
文檔編號G01M9/06GK102661844SQ20121014942
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者伍永秋, 全占軍, 劉辰琛, 張春來, 程宏, 賀佳嘉, 鄒學(xué)勇, 高尚玉 申請人:北京師范大學(xué)