第七届青年地学论坛

海岸及沙漠湖泊等地区的风沙输运过程是主导当地地貌形成与演变的重要机制，近年来逐渐成为风沙物理学领域的一个研究热点。长久以来学界已对地表含水率在颗粒流体起动中的作用开展了广泛研究，而实际上在稳态风沙流中颗粒的冲击起动是主要机制，目前针对地表含水率对颗粒冲击起动的影响较为缺乏，限制了风沙输运模型在高含水率地区的应用。本文设计了新型粒子发射装置并结合高速摄影系统，开展了不同地表含水率影响下的粒-床碰撞过程实验研究，分析了反弹沙粒的角度、速度等参数的变化规律和机制。实验表明：颗粒反弹恢复系数曲线随着地表含水率的增加呈现出先增大后减小的变化趋势，峰值处存在临界含水率；地表含水率在到达临界含水率之前，沙床地表颗粒间水分逐渐增多，粘聚力由小变大，导致沙粒撞击后反弹速度逐渐增加；超过临界含水率之后，颗粒间的液桥力作用愈发明显，使反弹颗粒挣脱液桥的拉扯需要损耗的能量增加，导致反弹颗粒恢复系数逐渐减小。本文给出了地表含水率对粒-床碰撞影响的定量结果，有望提升现有风沙输运模在海岸及沙漠湖泊等高含水率地区的模拟精度。
 

水分 粒床碰撞 恢复系数 临界含水量