一、风沙流

含沙的气流称风沙流。从流体力学角度来看，它是一种气—固两相流。风吹经松散沙物质所组成的地表，当地面上某些凸起的沙粒，受到风的动压力所产生的动力矩大于颗粒重量力矩时（图 7—1），沙粒便开始沿沙面滑动或滚动。在滚动过程中，碰到地面突起沙粒或被其他运动沙粒相撞时，由于冲击力（可以超过沙粒重力的几十倍至几百倍），都会引起沙粒骤然向上（有时几乎垂直的）跳起进入气流中搬运，形成风沙流。

运动的沙粒是从气流中获取运动的动量，因此，沙粒只是在一定的风力条件下开始移动的。沙粒开始起动的临界风速称为起动风速，一切超过起动风速的风谓起沙风。起动风速与沙粒粒径、地表性质和沙子含水率等多种因素有关。根据拜格诺（R.A.Bagnold，1941）的研究，任何高度 Z 处的起动风速 Vt 与粒径 d 具有如下关系：

Vt = 5.75A

式中：A 是系数，对粒径大于 0.1 毫米的颗粒为 0.1；σ及ρ分别为颗粒与空气的密度；g 为重力加速度；k 为地面粗糙度，是风速等于零的高度。研究表明，对于粒径大于 0.1 毫米左右的石英颗粒来说，起动风速是与粒径的平方根成正比的（图 7－2）。

沙漠地区的沙，多属于粒径 0.1～0.25 毫米的细沙，对于一般干燥裸露的沙质地表来说，沙粒起动形成风沙流的风速约为 4～5 米/秒①（表 7－1）； 但在颗粒较粗的山前洪积沙砾戈壁地区，一般风速要在 8～9 米/秒才有风沙流活动。

表 7-1 沙粒粒径与起动风速值（莎车）

风沙流运动是一种贴近地面的沙子搬运现象，其搬运的沙量绝大部分是近地面的气流层中通过的（图 7—3、表 7－2）。