WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаГеографія фізична, Геоморфологія, Геологія → Геофізика ландшафтів - Реферат

Геофізика ландшафтів - Реферат

траєкторії польоту будуть формуватися наступними факторами: вертикальним аеродинамічним і гравітаційним гальмуванням, горизонтальним аеродинамічним прискоренням, що створюється натиском вітру. Враховуючи специфіку взаємодії аеродинамічних і гравітаційних сил, складемо рівняння руху піщинки на стадії підйому, для вертикальної складової швидкості (Uв)
(2.13)
і для її горизонтальної складової (Uг)
(2.14.)
де Vг і Vв - горизонтальна і вертикальна складові швидкості вітру.
Перше інтегрування цих рівнянь і їх рішення відносно Uв і Uг дозволяє знайти формули для визначення горизонтальної і вертикальної складових швидкості переносу піщинок. Істотною перешкодою для виконання такої операції є те, що вертикальна і горизонтальна складові швидкості вітру є функція від ряду змінних, не пов'язаних з параметрами траєкторії сальтації. І якщо в рівнянні 2.13., в силу того, що Vв в багато разів менше від Vг і практично не впливає на вертикальну складову швидкості руху піщинки, то при рішенні рівняння 2.14. обов'язково необхідно встановити функціональну залежність між висотним положенням піщинки (Н) і швидкістю вітру.
Після спрощення і інтегрування 2.13 знаходимо вираз для Uв
(2.15.)
де ;
Але оскільки, швидкість є похідною від шляху, пройденого піщинкою, то після інтегрування рівняння 2.15. знаходимо вираз для визначення Н
(2.16.)
Із умови Uв=0 знаходимо час підйому в верхню точку траєкторії
(2.17.)
Висота максимального підйому вираховується при t=t max.
Для знаходження Uг, в силу того що в рівнянні 2.14. присутня змінна Vг, яка поки що не позв'язана з висотним положенням піщинки, передумовою його рішення є знаходження залежності між Vг, Н, t .
Як показує аналіз літератури /3/, обєднати ці параметри можливо використавши формулу Кармана, яка характеризує зміну швидкості вітру по вертикалі
(2.18.)
де V1 - швидкість вітру на рівні Z1; V2 - швидкість вітру на рівні Z2; Z0 - умовний рівень на якому швидкість вітру дорівнює нулю.
Підставляючи в рівняння 2.18. замість Z2 вираз для визначення висотного положення піщинки (формула 2.16.), отримаємо формулу для визначення швидкості вітру при зміні висоти польоту піщинки
(2.19)
а з урахуванням 2.12. - формули для її горизонтального прискорення
(2.20)
де
Перший інтеграл від 2.20. дає горизонтальну складову швидкості руху піщинки на стадії підйому
(2.21.)
другий - рівняння відстані горизонтально переносу (L)
(2.22.)
Два останні рівняння справедливі, як для стадії підйому, так і для стадії спуску піщинки. Різниця тільки в тому, що замість 2.16. для визначення (Н(t)) на стадії спуску в 2.19. підставляється інше рівняння (див. 2.27.). При визначені Uг і L на стадії підйому інтервал інтегрування дорівнює часу підйому піщинки в верхню точку траєкторії, а на стадії спуску дорівнює часу падіння на поверхню. Постійні інтегрування для підйому дорівнюють нулю, а для спуску - значенням швидкості і величини горизонтального зміщення піщинки в верхній точці траєкторії. На жаль, цей вид інтегралів відноситься до типу рекурентних і не має аналітичного рішення. Вони можуть бути вирішені тільки числовими методами. В цьому випадку рішення здійснювалось на ЕОМ.
Таким чином, ми визначили всі необхідні формули для траєкторії підйому піщинки: вертикальної і горизонтальної складових швидкості її руху; висотного положення і горизонтального зміщення; часу польоту.
Дійсна швидкість руху на всіх стадіях польоту знаходиться як складова від горизонтальної і вертикальної складової
(2.23.)
Подібно тому як знаходилися параметри траєкторії підйому піщинки, знаходяться параметри траєкторії її спуску. Різниця обумовлена тим, що якщо на стадії підйому гравітаційні сили виказують гальмуючу дію, то на стадії спуску - прискорюючу. Дія ж вертикальної складової аеродинамічних сил і надалі залишається гальмуючою. Рівняння вертикальної складової руху на стадії спуску має наступний вигляд
(2.24.)
Після перетворень, аналогічних тим, які були зроблені над 2.13. визначаємо параметри траєкторії спуску піщинки: швидкість падіння (2.25.); час падіння (2.26.); висотне положення (2.27.)
(2.25.)
(2.26.)
(2.27.)
Для оцінки впливу різних факторів на динаміку вітропіщаного потоку суттєве значення має швидкість переміщення піщаних часток (Yп) по поверхні, котра знаходиться як середнє
(2.28.)
На відміну від гравітаційних і аеродинамічних сил, дія котрих в цілому визначає переміщення піску вітром і розвиток еолових процесів у цілому, дія електростатичних сил злокалізовано в межах ЛЕА. Але, попередньо для оцінки можливого впливу електростатичних сил на перебіг еолових процесів необхідно визначити наступні позиції:
1) ступінь впливу електростатичних сил на формування траєкторії сальтації окремо взятих піщинок;
2) ступінь їхнього впливу на вітропіщаний потік у цілому.
Як відомо, величина електростатичних сил залежить від напруженості поля і модуля внесеного в нього заряду. Перша з цих величин визначена безпосередньо польовими вимірами. Для розрахунків величини електростатичних сил значення напруженості поля візьмемо в інтервалі від -750 в/м до 750 в/м. Для розрахунків заряд піщинки (q) визначався в залежності від її геометричних параметрів
(2.29.)
де N - щільність поверхневого заряду; Sп - площа поверхні піщинки.
Відповідно до закону Кулона знаходимо величину електростатичних сил (Fе), які діють на піщинку в межах ЛЕА
(2.30.)
де Е - напруженість електростатичного поля. І створюваних ними прискорень (aе)
(2.31.)
де m -маса піщинки.
В залежності від знаку заряду вектор дії електростатичних сил буде направлений або вниз ( для додатньо заряджених піщинок), або вверх (для від'ємно заряджених ). В першому випадку електростатичні сили сумуються з гравітаційними і віднімаються - в другому
(2.32.)
де gs- сумарнеприскорення.
В зв'язку з тим, що g i gs є сталими, то їх доцільно об'єднати в один член, після цього внести необхідні зміни в формулу для визначення проміжного параметру a (див. рівняння 2.15.). При цьому решта формул зостається без змін. Результати проведених за приведеною схемою обчислень показали: 1) вплив електростатичних сил в найбільшій мірі відбивається на піщинках перетином 0.1мм і 0.2 мм. 2) значення відхилення кінетичної енергії в межах ЛЕА залежить від швидкості відриву піщинки і величини електростатичних аномалій (табл.1).
Приведені в табл.1 дані характеризують швидкість еолової акумуляції лише при переносі піску в окремих прошарках потоку. При швидкості відриву 0.25 м/с для прошарку 2-3 мм, 0.50 м/с для прошарку 9-11 мм, 1.0 м/с - для прошарку 28-41 мм, 1,5 м/с для прошарку 51-87 мм. Після інтерполяції знаходимо зміни кінетичної енергії для кожного сантиметрового прошарку вітропіщаного потоку (табл.2).
Врахування розподілу піщаного матеріалу по вертикалі вітропіщаного потоку /15/ і його кількості в залежності від швидкості вітру /14/, а також часту вітрів різних швидкостей дає можливість оцінити швидкість еолової акумуляції. Без урахування останього чинника вона складає: при швидкості вітру 3.5 м/с 49 Г/м на годину; при швидкості вітру 5.0 м/ - 112 Г/с; при швидкості - 7.0 м/ - 190 Г/с і 235 Г/с на годину при швидкості 8.5 м/с.
Таблиця 1
Зміна кінетичної
Loading...

 
 

Цікаве