专利名称：风沙蠕移层输沙量测量装置以及测量方法
技术领域：
本发明涉及一种可以測量风沙蠕移层输沙量的装置以及测量方法，该测量装置以及測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螺移、跃移和悬移ニ种运动形式。其中，螺移是沙粒贴着沙床面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換，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。根据运动形式的不同，将风沙流从上至下依次划分为悬移层、跃移层和蠕移层。作为风沙流的一部分，对风沙蠕移层输沙量的研究是ー个重要的课题。根据现有文献记载，风沙蠕移层输沙量的研究方法包括利用陷阱仪直接測量蠕移层输沙量[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]；以及利用风沙流中输沙量沿高度的分布曲线下延至地表处来估算蠕移层输沙量[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]。但是上述两个方法获得的蠕移层输沙量，既包括了蠕移层输沙量，也包括了部分跃移层沙粒的影响。不能消除跃移层沙粒的影响，将导致研究结果不能反映客观情況。因此，准确测定蠕移层输沙量就成为风沙学界关注的焦点，但目前还没有风沙蠕移层输沙量的专门测量仪器和測量方法。
发明内容
发明要解决的问题为此，本发明的目的是提供一种风沙蠕移层输沙量測量装置以及测量方法，该测量装置以及测量方法能够消除跃移沙粒对蠕移输沙量的影响，从而准确地測定蠕移层输沙量。
_7] 用于解决问题的方案一种测量装置，其用于测量风沙蠕移层输沙量，该测量装置包括多个收集部件，所述各收集部件内部形成收集腔，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，所述各入ロ的等效长度相等并且各入ロ的面积不相等。所述各入口均为矩形，并且各矩形入口的长度相等并且宽度不相等。
所述各收集部件均设有滑动片，滑动所述滑动片能够改变所述入ロ的面积。所述各入ロ的形状均为完全凸形。所述测量装置还包括保持架，所述各收集部件固定在所述保持架上。所述测量装置还包括调平机构，所述调平机构用于调节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内。一种测量方法，其使用上述測量装置測量风沙蠕移层输沙量，该测量方法包括如下步骤①布置所述测量装置，保证所述各收集部件的上表面与沙床的表面平齐；
②使风沙蠕移层从所述测量装置上方运动一定的时间t ；③测量各收集腔中收集的沙粒的质量Hii以及各收集腔的入口的面积Si，其中，i=l, 2,…，N, N是所述收集腔的总数；④计算蠕移层输沙量，计算方法如下设各收集腔入口的等效长度均为L，各收集腔入口単位等效长度単位时间内捕获的蠕移沙粒质量为％、単位面积单位时间内捕获的跃移沙粒质量为中U可得到方程组
权利要求
1.一种测量装置(I)，其用于测量风沙蠕移层输沙量，其特征在干，该测量装置(I)包括多个收集部件(3 )，所述各收集部件(3 )内部形成收集腔(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)的等效长度(L)相等并且各入口(304)的面积(Si)不相等。
2.根据权利要求I所述的测量装置(1)，其特征在于，所述各入口(304)均为矩形，并且各矩形入口(304)的长度(L)相等并且宽度(Di)不相等。
3.根据权利要求I或2所述的测量装置(I)，其特征在于，所述各收集部件(3)均设有滑动片(7)，滑动所述滑动片(7)能够改变所述入口(304)的面积。
4.根据权利要求I所述的测量装置(1)，其特征在于，所述各入口(304)的形状均为完全凸形。
5.根据权利要求I至4中的任一项所述的測量装置(I)，其特征在于，所述测量装置(I)还包括保持架(2)，所述各收集部件(3)固定在所述保持架(2)上。
6.根据权利要求I至5中的任一项所述的測量装置(I)，其特征在于，所述测量装置(I)还包括调平机构(4)，所述调平机构(4)用于调节所述各收集部件(3)的上表面的倾斜度，使得所述各收集部件(3)的上表面位于水平面内。
7.一种测量方法，其使用权利要求I至6中的任一项所述的測量装置(I)測量风沙蠕移层输沙量，其特征在于，包括如下步骤 ①布置所述测量装置(1)，保证所述各收集部件(3)的上表面与沙床(6)的表面平齐； ②使风沙蠕移层从所述测量装置(I)上方运动一定的时间t； ③测量各收集腔(302)中收集的沙粒的质量Hii以及各收集腔(302)的入口(304)的面积Si,其中，i=l, 2，· · ·，N，N是所述收集腔(302)的总数； ④计算蠕移层输沙量，计算方法如下 设各收集腔(302)入口(304)的等效长度均为L，各收集腔(302)入口(304)单位等效长度单位时间内捕获的蠕移沙粒质量为％、単位面积单位时间内捕获的跃移沙粒质量为中k0,可得到方程组
8.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于，所述各入口(304)均为矩形，并且各矩形入口(304)的长度均为L、宽度分别为Di,其中，i=l，2，. . .，N，N是所述收集腔(302)的总数；各矩形入口(304)在与沙粒蠕移运动的方向垂直的方向上并列且错开的布置，并且所述各矩形入口(304)的长度方向相互平行，沙粒蠕移运动的方向沿着各矩形入口(304)的宽度方向；步骤④中的方程组变为
全文摘要
风沙蠕移层输沙量测量装置以及测量方法。本发明提供一种测量装置(1)，其用于测量风沙蠕移层输沙量，该测量装置(1)包括多个收集部件(3)，所述各收集部件(3)内部形成收集腔，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，所述各入口的等效长度相等并且各入口的面积不相等。本发明还提供一种测量风沙蠕移层输沙量的方法，其利用最小二乘法拟合方程组而得到蠕移层输沙量。
文档编号G01M9/06GK102661844SQ20121014942
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月14日 优先权日2012年5月14日
发明者伍永秋, 全占军, 刘辰琛, 张春来, 程宏, 贺佳嘉, 邹学勇, 高尚玉 申请人:北京师范大学