台特玛湖干涸湖盆两种典型风蚀坑的三维流场特征 及对风蚀的影响

摘要: 台特玛湖干涸湖盆区风蚀沙漠化快速发展，发育了以新月形沙丘和风蚀坑（主要为槽状坑和碟状坑）为主的风沙地貌。风蚀坑的发育不仅受来流风影响，还与坑内三维流场有关。基于风洞实验和计算机流体力学（Computational fluid dynamics, CFD）数值模拟，对风蚀坑三维流场进行了探究。结果表明：（1）从入风侧到出风侧，槽状风蚀坑和碟状风蚀坑底面的风速均呈减速—加速—减速—加速的变化模式，上口所在水平面的风速变化呈加速—减速—加速变化模式，上口气流压强也相应地发生变化，槽状风蚀坑和碟状风蚀坑整体呈低压—高压—低压变化模式，其中槽状坑变化更为明显。（2）两种形状风蚀坑对气流均具有一定的吸附效应，使坑外一定范围的风沙流被吸入坑内，聚集能量和风沙流，加剧风蚀坑风蚀发育。（3）风蚀坑加剧了地表侵蚀，侵蚀程度与风蚀坑尺度有关，风蚀坑尺度越大，对地表侵蚀越强。本文直观展示了两种典型风蚀坑中的三维速度、压力、风沙流流向分布，揭示了风蚀坑的风沙流吸附机制，研究结果可加深对风蚀坑形态动力学的理解，也可为内陆干涸湖盆沙漠化防治提供理论指导。