Аналитическое и численное моделирование процессов на границе атмосфера - поверхность песчаной почвы при ветре

• Автор: Малиновская, Елена Александровна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 177 с. : ил.

Введение
ГЛАВА 1. ФИЗИКА ЯВЛЕНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЕТРА НА 9 ПОВЕРХНОСТЬ ПЕСЧАНОЙ ПОЧВЫ И СУЩЕСТВУЮЩИЕ УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ДЛЯ ЕЕ ЧАСТИЦ

1.1. Процессы, возникающие при ветровой эрозии песчаной почвы

1.2. Математическое описание движения воздуха на 1ранице с поверхностью земли

1.3. Существующие уравнения движения частиц поверхности

1.4. Постановка задач и цели исследования ГЛАВА 2. ВЫВОД И ИССЛЕДОВАНИЕ УРАВНЕНИЙ ДВИЖЕНИЯ ПЕСЧАНОЙ ЧАСТИЦЫ

2.1. Эксперимент по выдуванию песчаной почвы

2.2. Вывод уравнений движения частиц поверхности под влиянием ветра, определение критериев перехода частиц из одного динамического состояния в другое
2.3. Применение предложенных уравнений движения к исследованию влияния дополнительных факторов на выдувание почвы
2.4. Основные результаты, полученные в главе ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ПОВЕРХНОСТИ ПЕСЧАНОЙ ПОЧВЫ ПРИ ВЫДУВАНИИ МЕТОДАМИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

3.1. Построение модели поверхностного источника частиц песчаной почвы

3.2. Исследование влияния острова неоднородности на характеристики поверхностного источника аэрозоля
3.3. Построение модели процесса структурирования песчаной почвы при 0 ветровом воздействии
3.4. Исследование распределения частиц различного размера в атмосфере
3.5. Основные результаты, полученные в главе 5 ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММНОГО 7 КОМПЛЕКСА ПК ДЛЯ ЦЕЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЕТРА НА СУХУЮ ПЕСЧАНУЮ ПОЧВУ
4.1. Структура ПК и его отдельных блоков, основные функции и 7 алгоритмы реализации исследовательских задач в ПК СаЬугс
4.2. Применение ПК для исследования влияния механических факторов на 7 опустынивание и усиление ветровой эрозии
4.3. Применение ПК для исследования формирования структуры брегов 0 малых рек
4.4. Применение ПК для исследования запыления и загрязнения атмосферы 2 при ветровой эрозии
4.5. Основные результаты, полученные в главе
Заключение
Литература


Пыльные бури причиняют большой ущерб народному хозяйству повреждают и уничтожают посевы сельскохозяйственных культур, нарушают плодородие почвы, осложняют работу транспорта, особенно авиации возможны нарушения линий связи и электропередач. Существенное влияние на образование пыльных бурь оказывает структура и степень увлажнения почвы, наличие растительного покрова и орография. В зависимости от совокупности данных факторов горизонтальная протяженность районов охваченных пыльной бурей может быть различна от нескольких сотен метров до нескольких километров. С земель, подверженных эрозионному воздействию, пыльные бури выносят в атмосферу большее количество частиц почвы. В атмосферном воздухе содержатся различные химические элементы, которые по величине концентраций можно разделить на две основные группы макрокомпоненты массовые концентрации от 5 нгм3 до нескольких сотен нгм3 и микрокомпоненты от нескольких соген нгм3 до нгм3. Группа макрокомпонент включает в себя А1, Бь Р, Б, С1, К, Са, П, Ре, они рассматриваются как естественные литогенные элементы. Остальные элементы V, Сг, Мп, Си, 2п, ва, Бе, Вг, Ш, Бг, У, Ъх, XV, Нй, РЬ, Тй, обнаруженные в пробах воздуха, относятся к группе микрокомпопепт. Во вторую группу входят элементы, которые могут поступать в атмосферу как естественным путем Мл, Бг и др. В случае пепла, например, это два диапазона содержания элементов первый от десятков процентов до десятых долей процента, второй от сотых долей процента и менее. Такие вариации концентраций определяются содержанием химических элементов в земной коре и горных породах гранит, базальт. Поэтому выделение в пробах воздуха и атмосферных осадках группы естественных литогенных элементов на основе критерия величины концентрации является закономерным следствием геохимического состава. Возможные техногенные поступления при этом практически не заметны на фоне естественных содержаний элементов . Таким образом, проблемы прогнозирования загтыления атмосферы и выявления источников частиц техногенного происхождения актуальны, так как токсичная и нетоксичная пыль значительно влияет на здоровье населения. Особый интерес представляет исследование динамики изменения запыленности в прошлом , , выявления физических причин изменения запыленности. Большая часть территории Ставропольского края примерно является засушливой, территории относится к зоне неустойчивого увлажнения и только территории края достаточно увлажнены. Несмотря на благоприятную в целом тенденцию повышения степени увлажнения территории края, повторяемость длительных без дождевых периодов увеличилась, а это при известных условиях повышения температурного фона означает, что опасность засухи, особенно в восточных районах края, не только не снижается, но, напротив, возрастает. За последние лет XX века среднегодовые температуры воздуха возросли от на северовостоке края до 9 на югозападе. Б абсолютных значениях эти приросты колеблются от 0, до 1, С. Одновременно с ростом температуры отмечается рост повторяемости атмосферных засух . Среднее число дней с пыльными бурями за год на Ставрополье невелико и составляет дня, а продолжительность пыльных бурь примерно 1,,5 ч. В наиболее открытых районах весной пыльные бури могут продолжаться в течение ч . В конце января г. Ставропольском крае. Начавшись при западном ветре мс в 7 часов утра, буря усилилась до мс, достигнув ураганной силы, и свирепствовала до час. Пыльная буря была вызвана глубоким циклоном, прошедшим по Ростовской области и Северному Кавказу. На западе, где был снег, бушевали метели, а на востоке Ставропольского края ветер сдувал и снег, и почву, образуя местами снежнопыльную, местами пыльную, а на западе беспыльную бури 8. Проблема опустынивания земель актуальна для восточных территорий Ставропольского края. Так на состинской озерной бессточной равнине, расположенной в южной части КумоМанычского междуречья, поверхностные воды практически полностью отсутствуют. Озера, питавшиеся стоками талых снеговых вод со склонов ставропольского плато, в настоящее время усыхают. Это связано с уменьшением в последние лет паводков ставропольских балок . Так как для Ставропольского края часты засушливые периоды, вероятно усиление эродируемости почв в дальнейшем.