平均背后隐藏的危机

论文题目：Characterizing the sediment bed in terms of resistance to motion:Toward an improved model of saltation thresholds for aeolian transport .

根据运动阻力来描述沉积物床面特征：提出一个改进的临界起动模型。

作者：Brandon L. Edwards ⇑, Steven L. Namikas 

（ps：谷歌了一下作者信息，都是英文介绍，还不确定是不是作者）

作者单位：Department of Geography & Anthropology, Louisiana State University, Baton Rouge, LA 70803, USA （ps：百度了一下，路易斯安那州立大学地理学专业不错哦！）

摘要

由于对临界起动风速预测的误差会导致预测输沙率会产生不确定性。这篇文章基于沉积物床面运动阻力的分布特征提出一种新的方法来预测临界起动风速。

之前，粒径分布使用平均粒径来代表床面特征，然而，抵抗运动的惯性力分布并不与晶粒直径的分布成正比。因此，采用剪应力与重力的简单关系来表示临界条件。

引言

图1:选择了一些典型临界起动方程与实测数据进项比较，发现当d50>0.8的时候，预测值与实测值相差较大。

用平均粒径来表示粒径分布情况这种方法没有考虑到颗粒重量与颗粒粒径并不成正比。

计算临界起动风速的方法

Bagnold（1936）：惯性和空气动力的粒子力矩平衡

也可以用风场对颗粒施加的单位面积(N/m2)的临界剪应力来描述。

方程适合描述物理运动，但是从实用角度，由于研究者对校正系数A看法不同导致准确预测临界起动风速受到限制。

分歧产生的可能原因是：

    1.实验条件、风洞实验设计、临界条件和临界摩阻风速计算方法等存在差异性。

    2.用平均粒径代表沉积床面粒径分布情况，不能解释沙粒粒径范围的自然变化。

新模型

图2：作者想要告诉我们，颗粒粒径大于0.08mm的时候，在输沙系统中，抵抗运动的阻力主要是重力。因此临界起沙风速应由沉积物中颗粒质量的分布来控制。

使用上图公式替代平均粒径。f为每个粒径级的频率，V是每个粒级的中值颗粒对应的体积。

图3：由d50均值为0.25 mm，分选值范围为0.2、0.4、0.6、0.8的传统粒度分布转化为抵抗阻力的质量加权频率分布，dr50均值分别为0.26、0.31、0.42、0.63 mm。

从这幅图上可以看出，分选系数越大，分选性越差，颗粒分布范围更加广阔。一样的d50均值，但是分选系数却不同，但使用dr50均值与分选系数具有相关性，dr50均值越大，分选性越差。

图4：d50到dr50平均粒径范围和分选值累积分布函数增加情况。给定平均粒径，分选系数增加，给定分选系数，平均粒径也增加，变化更明显。

床面剪切应力很难直接测量(如Namikas, 2002),所以它通常使用临界摩阻风速来表达临界起沙。将临界剪应力写成表述成mdr*g，公式如下：

再将前人的分选性的实验观测结果与下面的公式进行线性回归：

图5：临界摩阻风速0.2m/s是临界起沙的理论和观测值的下限。与图1相比，大颗粒的模型适用性提高了。

讨论与结论

本文目的是建立一个基于颗粒重量力的模型，该模型综合了粒径范围范围对沉积床面中运动阻力的影响，可靠地预测了干砂的临界摩阻风速。论文中还整理了前人的研究成果，验证新模型。新模型的适用性较好。

读书心得：看懂论文实属不易，还要用自己的话表述出来就更加不易了，且写且珍惜！