A N N A L E S D E L A S O C I E T E G E O L O G I Q U E D E P O L O G N E
T o m (Volum e) XL — 1970 Z e szy t (Fascicule) 3—4 K r a k ó w 1971
JĘD RZEJ M U L L E R 1, ST A N IS Ł A W O ST A FIC Z U K ?
APPLICATION OF PHOTOGRAMMETRIC METHODS TO INVESTIGATION OF WIND RIPPLE DYNAMICS
(5 Figs.)
Zastosowanie metod fotogrametrycznych do badań rozwoju zmarszczek eolicznych 3
(5 fig.)
G ENERAL D A T A
The observations were carried out in tunnel having test section 10 m in length and 0.7 m in cross section. Conditions of .a'ir flux in the tunnel are shown on fig. 1. Sandy bottom near the mouth of the tunnel was periodically alimented with sand of median diameter 0.17 mm and standard
Fig. 1. V e lo c ity d istrib u tio n in sid e th e tu n n el Fig. 1. R ozk ład y p ręd k o ści w ia tr u w tu n elu
deviation 0.05 as estimated by ribbon counting from a thin section made of artificially consolidated sand. At distance 5— 7 m from the mouth of the tunnel aggradational conditions prevailed. This area was chosen for the photograrnmetric measurements. They included registration of ripple development on primary planar surface and also measurements of path- -lines of particular grains.
1 W arszaw a, al. N a S k a rp ie 20/26. M uzeum Z iem i P A N .
2 W arszaw a, al. Ż w irk i i W igury 93. Z akład K a rto w an ia Geol. U n iw er sy tetu W arszaw sk iego.
3 T ek st i fig u r y w c h o d zą c e w sk ła d tego artyk u łu p r e z e n to w a n e b y ły na w y s ta w ie fotog ra m etryczn ej czynnej w czasie X I M iędzyn arod ow ego K on gresu F o to gra m etryczn eg o w L ozannie, w sierp n iu T968 roku.
Fig. 2.Stereopairofripples developed onthe tunnel ibed Fig. 2.Stereopara obrazująca zmarszczki nadnietunelu; strzałkązaznaczony kierunekwiatru, obszar zamknięty prostokątem przedstawionyjestnafig. 5
— 433 — IN ST R U M E N T S U SE D
Cameras: Linhof 13X18 — for stereopairs, Praiktisix — for photos from fixed position of the set. Special sets: Stereoautograph Zeiss. Jena with electrically linked drawing table — for profiles, Autograph Wild A5 — for contour map. Interpret os cope Zeiss Jenia and stecometer Zeiss Jena for grain paths measurements.
D EV E LO PM EN T OF R IP P L E S
Stereopairs (fig. 2) taken at different time intervals (0—225 min.) from the beginning of the experiment were 'used to draw a series of profiles, which gives a picture of morphological changes of primary planar surface during sand flow over grain bed. The development of ripples may be divided into three stages. In the first stage (fig. 3, 4) the irregularities appearing on the bed were randomly spaced and their height was of the range of 2—3 'diameters of the greatest grains taking part in the movement.
The second stage forms (fig. 3.7'—22') were apparently greater than those of the first stage. They 'constituted a pattern of transverse ridges having cross sections symmetrical or slightly asymmetrical. In the latter case the steeper slopes were turned windward. The upgrowth of the third stage ripples was accomplished with a lateral growth of their windward face.
They had typical shape of current ripples (fig. 3.82'—225'). The morpho
logy of the third stage ripples was changeable due to numerous small groups of a few up to twenty grains marching downwind on the ripple slopes.
On windward faces of the ripples the moving groups of grains acquire shapes of microbarchans or longitudinal ridges, sometimes they appear as parabolic dunes. On the lee sides conical groups of coarser grains tend to appear. They mark joiint drift of the particles down slope. The groups are visible on magnified profiles and also on the contours (fig. 4) as sinu
soidal recurvatures. Those contours were made using the standard photo- grammetric techniques, similar to that applied by T h o m p s o n 1958.
The forms belonging to the first and to the second stage were built up with the coarsest material exclusively. In the third stage ripples this material appears on crests and slip faces only. The troughs and the lower parts of windward slopes are made of a considerably finer material.
G R A IN M OVEM ENT
Grain movement was observed visually, in UV light with the fluore
scent tracers. It was seen that coiarser grains, accumulating on the lee side of the third stage ripples move only by rolling and sliding. Finer grains (from the troughs) are transported by saltation.
The height of particular jumps is 1—4 mm and length 3—9 mm. Path lines of particular grains were found by analysis of photos taiken from fixed position of the camera at 3 .sec. time intervals. Pairs of these photo- grams show paralaxes of pictures of the grain which moved during 3 sec.
time interval between successive shots. V is u a l survey of these „time paralaxes” was made with the interpretoscope. The so called „elastic objective” of this interpretoscope allows an insight into the whole picture of the photogram. It may also be focused on any chosen part of the photo-
5*
25 5 N-
5 c m
Fig. 3. P r o file s o f th e tu n n e l bed d uring d e v e lo p m e n t o f rip p les N u m b ers 1'— 225' m ea n m in u te s ipast th e b e g g in in g o f th e e x p e r im e n t
Fig. 3. P r o file d n a tu n e lu pod czas rozw o ju zm arszczeik. L iczb y 1'— 225' oznaczają ilość m in u t od początk u ek sp ery m en tu
435
p o z i o m i c e c o n t o u r s 1 0'
1 >
0
3 , 0 m m 0 , 3 m m 0,0 mm
Ł . S c m .
Fig. 4. C ountour m ap o f 'ripples d e v e lo p e d a fter 180' from sta rt Fig. 4. M apa poziom icow a izm arszczek u tw o rzon y ch w c ią g u 180'
gram, so that its details may be observed in larger scale. Magnitudes of
„time paralaxes” were measured with the stecometer (fig. 5). On this figure approximately 1/15 of the grain paths, have been registered. Since these paths were chosen at random it is possible that the operators
— 436 —
Fig. 5. G rain paths m ea su red w ith th e tim e p a r a la x e m ethod. A rea o f o b serv a tio n is in d icated on fig. 2. P r o file of rip p les represents situ ation in th e cetrum of the
rectangle
Fig. 5. T ory ziarn o k r e slo n e p r z y zastoisowainiu m eto d y p ara la k sy czasow ej
attention was 'attracted to those grains which due to their bright colours were more easy to observe. The paralaxe method is however the only one which makes possible measuring paths of the grains starting from a known position, fixed on morphological picture of a ripple. The above method may be used also to measure the mean speed of grains. To do this, it is necessary to have a simple technique of selecting a statistical sample from clouds of the grains showing the paralaxe.
Mu se u m of E ar th , Polish A c a d e m y of Sciences. W a r s a w
L ab or at or y of Geological C art ography, U n i v e r s it y of W a rs a w . W a r s z a w a
W YK AZ L IT ER A TU R Y REFERENCES
M u l l e r J. (1968), Warsitwowamia u tw o rów eol-icznych w św ie tle danych z e k sp e ry m en tu pnzeiprawadzoneigo w tu n elu aerodynam icznym , Rocz. Pol. T o w . Geol.
38, 2— 3, pip. 2(20—i2l30, Kraików.
T h o m p s o n M. M. (1958), P hotogram m etric m ap p in g of sand beds in a h ydraulic te st flum e, Ph o t o g r am m et r ic Engineering, 14, 6, pp. 468— 475.
STRESZCZENIE
Badania prowadzone 'były w tunelu aerodynamicznym opisanym przez J. M u l l e r a (1968). Rozkłady prędkości przepływu powietrza w tunelu, w czasie doświadczenia obrazuje fig. 1. Do zdjęć użyto aparatów Linhof Technika 13X18 i Praktisix,
— 437 —
Opracowanie fotogrametryczne wykonano z pomocą steroautografu (Zeiss Jena), autografu (Wild — A5) oraz interpretoskopu i stebometru (Zeiss Jena). Wybrany do badań fotogrametrycznych obszar dna tunelu znajdował się w odległości 5—7 m od wejścia. Panowały tam warunki akumulacyjne.
Wykonane doświadczenia obejmowały badania tworzenia się zmarsz
czek na płaskiej, sztucznie wyrównanej powierzchni ziarnistej oraz bada
nia ruchu pojedynczych ziarn ponad dnem pokrytym zmarszczkami. Po
wstanie sieci zmarszczek poprzecznych na pierwotnie płaskim dnie przed
stawia seria profili (fig. 3). Wydziela siię trzv stadia rozwoju. W pierw
szym (fig. 3.4') pojawiające się nierówności dna rozłożone przypadkowo, a ich wysokość nie przekracza 3 średnic największych ziarn biorących udział w ruchu. Formy te złożone są wyłącznie z tego najgrubszego ma
teriału. Z takich samych ziarn zbudowane są dość regularne sieci syme
trycznych lub asymetrycznych — wtedy ze stromszym zboczem zwróconym pod wiatr — form drugiego stadium (fig. 3.10'). Ich wysokość i rozstęp są tego samego rzędu co w dojrzałych zmarszczkach trzeciego stadium.
Te ostatnie (fig. 3.28'—225') są to typowe zmarszczki asymetryczne. Ich grzbiety i stoki zawietrzne zbudowane są' z materiału grubszego, doliny i niższa część stoków nawietrznych z drobniejszego. Szczegóły morfologii tych form są zmienne w czasie z uwagi na obecność na ich stokach małych szybko wędrujących grup grubszych ziarn, przyjmujących kształty bar
chanów, form wałowych i parabolicznych. Obecność tych grup widoczna jest na planie (fig. 4) jako wsteczne zakrzywienie poziomic.
Ruch ziarn obserwowano wizualnie przy zastosowaniu barwników fluoroscencyjnych i lampy kwarcowej z filtrem Wooda. Stwierdzono, że grubsze ziarna, gromadzące się na stoikach zawietrznych form trzeciego stadium, tylko toczą się i ślizgają po powierzchni. Ziarna drobniejsze (z do
lin zmarszczek) wykonują krótkie skoki 1 do 4 mm wysokości oraz 3—
—9 mm długości. Prędkość poszczególnych ziarn badano fotogrametrycz
nie, wykorzystując zjawisko „paralaksy czasowej” ziarn, które przesunęły się w czasie 3 sek. dzielącym wykonanie 'kolejnych zdjęć ze stałej pozycji pojedynczego aparatu. Drogi ziairn, których ruch uchwycony został w ten sposób przedstawia fig. 5.
M u z e u m Z i e m i P A N W a r s z a w a
Z a k ł a d K a r t o w a n i a Geol.
U n i w e r s y t e t u Warszawskiego W a r s z a w a
!["CCCP - Francja: trudnyje gody 1938-1941", Czełyszew Igor Aleksejewicz, Moskwa 1999 : [recenzja]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==)