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通过ANSYS数值模拟研究了不同孔隙率组装式多周期HDPE板固沙土工格在不同风速下流场变化、防护距离以及积沙形态变化过程。结果表明:当气流通过HDPE板时,在其周围形成六个速度分区,分别为迎风侧正压低速区、抬升增速区、集流加速区、第一、第二负压减速区和速度恢复区;当风速较小时,大孔隙率HDPE板的防护距离大于小孔隙率的防护距离,当风速较大时,不同孔隙率HDPE板防护距离变化不大;HDPE板内积沙形态随时间是一个动态变化的过程,当风速较小时,比较容易形成规则的凹曲面;大孔隙率HDPE板防沙形式以积沙为主,小孔隙率的HDPE板以阻沙为主;HDPE板内积沙量受风速和孔隙率影响明显,同一风速下孔隙率越小,板内平均积沙厚度越小,积沙量越少,同一孔隙率下风速越小HDPE板内以及板前积沙厚度越大,积沙量越多。 相似文献
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风沙防治中覆网床面风沙流特性的风洞模拟 总被引：2，自引：0，他引：2
在风沙防治中,根据气流与沙物质地表作用的机理来看,主要有三种途径。一是降低床面风速,二是减少沙源,第三就是阻截运动气流与床面的相互作用。借助风洞模拟实验,对覆网床面风沙流特性研究发现:覆网床面沙面稳定性主要受覆网形状参数的影响,通过对覆网床面风速廓线、风沙流结构观测,主要探讨孔隙度、孔径等覆网参数对沙面稳定性的影响机理。另外,覆网床面蚀积状态还受进口风速的影响,在风速较小时,床面表现为积沙,风速较大时,床面开始风蚀。 相似文献
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新疆和田河流域单株柽柳灌丛流场的实验研究 总被引：4，自引：4，他引：0
柽柳是新疆和田河流域广泛分布的一种灌木,是影响柽柳灌丛沙堆发育的主要因素之一.依据风沙运动实验相似理论,以新疆和田河流域的柽柳灌丛为原型,用塑料制作成高(h)10 cm、冠幅10 cm×10 cm单株柽柳灌丛实验模型,在风洞中选用6,8,10,12 m/s和14 m/s5组不同风速,分别对单株柽柳灌丛模型作纯气流流场的模拟实验和在风沙流作用条件下单株柽柳灌丛周围沙粒蚀积特征的观测.模拟实验表明:在不同动力条件作用下,单株柽柳灌丛迎风侧的"足部"为一明显的气流减速区,但沙粒的蚀积特征表现为风蚀;在单株柽柳灌丛的上方一倍植株高度的范围内为气流加速区;在单株柽柳灌丛的背风侧顺风向为弱涡流区,表现为积沙、气流恢复区、风蚀;而在单株柽柳灌丛的两侧为气流的加速区,表现为强烈的风蚀;随着实验风速的增加,单株柽柳灌丛后涡流区内,积沙形成的沙条长短轴的长度经历了一个先减小后增大的变化过程;柽柳灌丛引发的风沙流流场结构的变化,干扰了风沙流的运行,对于维持柽柳灌丛沙堆的形态,促进柽柳灌丛沙堆的增长具有重要的作用. 相似文献
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青藏铁路沱沱河路段流场特征及沙害形成机理 总被引：2，自引：0，他引：2
通过对青藏铁路沱沱河路段路基流场结构、风速廓线特征的风洞模拟实验研究,发现气流在途经铁路路基时,路基断面对近地表流场改变极大,在其两侧形成明显的遇阻抬升区、集流加速区、减速沉降区以及消散恢复区。铁路沙害的形成主要是路基迎风侧气流由于遇阻抬升和集流加速,对路肩和路基中上部产生风蚀;随着气流加速抬升,底层砂粒以跌落沉降的方式堆积在路基迎风坡坡脚,造成路基沙埋;当气流越过路基,在背风侧由于减速沉降和涡旋运动,风沙流处于过饱和状态,将所携带的大量砂粒堆积在背风坡。 相似文献
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不同粒径沙粒胶结体覆盖对地表风蚀和输沙率抑制效应的风洞模拟 总被引：2，自引：0，他引：2
沙粒胶结体(sand cemented bodies,缩写为SCB)是由众多沙粒胶结而成的大颗粒物质,广泛分布于塔克拉玛干沙漠腹地部分垄间地表。通过风洞实验测定了不同风速下不同粒径沙粒胶结体覆盖对沙床面的土壤风蚀率和输沙率变化的影响。结果表明:风速和粒径是影响SCB覆盖沙床面风蚀率的主要因素。在一定的风力条件下,风蚀率随沙粒胶结体粒径的增加呈指数递减变化,在一定的胶结体覆盖度下,风蚀率随风速增加而增大,且粒径越大风蚀率随风速的增加而增大的趋势更为明显;风速不是影响地表输沙率的主要因素,胶结体粒径在一定程度上对输沙率的影响起主导作用。随着胶结体粒径的增加,沙粒在胶结体覆盖床面产生上升过程,且输沙率随粒径的增加而增大,胶结体覆盖对输沙率的抑制作用主要体现在胶结体覆盖的密度效应上,密度越小输沙率越高。即同一盖度下的胶结体颗粒物,大粒径的胶结体较小粒径胶结体沙床面分布密度、数量都相对较小。因此,大粒径胶结体地表输沙率相对较大。不同粒度范围的胶结体覆盖沙床面表现出不同的风蚀和输沙率抑制效应,依次为:2~3 mm3~5 mm5~7 mm7~10 mm10 mm。 相似文献
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来流廓线对风沙流场和风沙堆积影响的数值模拟——以挡沙墙为例 总被引：4，自引：0，他引：4
来流风速廓线是控制与影响风沙流场变化的关键因素。基于CFD欧拉非定常模型,通过对不同来流廓线形式在特定粗糙度下垫面的数值分析,探究来流廓线对流场风速与积沙形态的影响。结果表明:2种来流廓线形式均在挡沙墙周围形成速度分区。其中,在背风侧,均匀流时回流区不明显,对数流时则回流区较明显;在迎风侧,均匀流时速度发生突变,对数流时则呈对数规律递增;不同来流形式下挡沙墙积沙分布不同,均匀流时只在背风侧形成积沙,而对数流时两侧均有积沙,且迎风侧积沙多于背风侧,来流速度越大,迎风侧积沙减小,而背风侧增多。 相似文献
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在旱作农田中,耕作土垄常被用作风蚀控制系统的一部分,但其对近地表风速的影响机制尚不明确。基于此,文中利用风洞实验,测量了不同结构垄状微地形条件下的近地表风速。结果表明：气流通过垄覆盖区域时,在第一行垄周围风速变化最大,之后风速变化逐渐减小,趋于稳定,近地表风速沿风向表现为规律性的波动变化特征。相对于无垄状态,所有垄结构的风速降低率均在33%以上。垄结构不同,对近地表气流的影响机制不同。垄间距较小时,风速廓线形态以两段式为主,垄以粗糙元的形式影响气流;垄间距较大时,垄间风速减弱和恢复的水平距离增加,风速廓线形态以三段式为主,此时垄则起到风障的作用。 相似文献
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《干旱区研究》2021,38(4):1184-1191
基于CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟,以青海省中灶火省道303公路为研究区域,对流动沙丘区公路路基风沙流场进行了模拟分析,揭示了流动沙丘区路面沙害的形成机制,以期为流动沙丘区路面沙害的防治提供理论依据。数值模拟结果表明:当气流经过流动沙丘和路基时,气流速度产生分区;当存在流动沙丘时,路基周边的减速区范围明显增大,路基坡面和背风坡全部处于气流低速区的范围,沙丘高度以上,在沙丘顶部气流速度急剧增大,受障碍物自身形状的影响,风速变化由"Ω"型分布变为"M"型分布。当沙丘表面的原有防护体系疏于维护、更新,沙粒在沙丘附近大量堆积,沙丘会慢慢沿主风向移动,成为沙源,掩埋路基而形成沙害。数值模拟结果与现场实际相吻合,证实了数值模拟的准确性。对于流动沙丘区公路的沙害防治,应详细考察当地的地貌形态及风沙流运动规律,定期检查维护原有防护体系,及时清理积沙,既要阻止风沙流对沙丘进行沙源供给,又要防止沙丘本身成为沙源。 相似文献
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通过对塔克拉玛干沙漠腹地野外试验数据的分析,探讨了塔里木沙漠公路对近地表风沙运动过程的影响.结果表明:①阻沙栅栏和草方格固沙带对近地表气流的速度和风速廓线形成很大影响,风速整体被削弱,而且越接近地表,削弱程度越大,风速廓线的垂直梯度增加;②在防沙体系内,地表输沙率急剧下降,风沙流结构发生很大变化,下层含沙量下降,而上层含沙量相对变化较少,在阻沙栅栏的积沙带和草方格固沙带内上层含沙量趋于均匀分布;(3) 阻沙栅栏和草方格固沙带也影响沙丘的移动.当主导输沙风向与栅栏相交呈小角度时,靠近栅栏的沙丘顺栅栏走向侧向移动相交呈大角度时,移动方向变化不大,草方格固沙带不影响沙丘的移动方向;阻沙栅栏和草方格固沙带能降低沙丘的移动速度,而在固沙带内部,由于沙丘的逆向演变,沙丘体积减小,移动速度较快. 相似文献
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沙质地表与砾质戈壁风沙运动对比研究——以敦煌莫高窟窟顶风沙运动为例 总被引：3，自引：1，他引：2
通过野外观测资料分析,阐明在沙质地表下,风速相当时不同风向风沙流的结构不同,即含沙量影响风沙流结构.一般随着含沙量的增大,各层的绝对输沙量相应增加,相对输沙量在下层增加,上层减少.但也有不一致的情况,本次野外观测就出现了下层减少上层增加的情况.戈壁风沙流结构与沙质地表显著不同,其风沙流结构呈独特的"象鼻"效应,即在一定高度有一个最大输沙量,且这个高度随风速的增大而增加.西北风作用下,自鸣沙山至窟顶输沙量逐渐减少.戈壁具有一定的阻沙效应,风速为7.7 m/s时,每100 m阻沙率达10%左右.沙山前沿固沙带对输沙量起着重要作用,有防护措施与无防护设施相比较,西北风的输沙量可减少95%左右.偏东北风在缺少沙源的情况下,主要以输送为主,偏南风实际输沙量明显小于偏西北风,输沙量由沙源地到窟区逐渐减少. 相似文献
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策勒沙漠-绿洲过渡带不同下垫面的输沙通量及粒度差异特征 总被引：3，自引：0，他引：3
沙漠-绿洲过渡带天然植被具有良好的防风阻沙效益,对绿洲内部农田起到重要保护作用。在策勒4个不同下垫面风动力条件研究基础上,结合地表和BSNE积沙仪沙样粒度进行分析,探讨不同下垫面水平输沙通量差异及沙物质粒度特征及形成原因。结果表明:平均风速及地表输沙率从流沙前沿经半固定沙地、固定沙地、进入绿洲后大幅度减少。沿主风向随着与流沙前沿距离的增加和搬运高度的增加,地表裸平沙地和输沙沙粒平均粒径都有变细的趋势,流沙前沿和绿洲边缘地表沙粒平均粒径相差30μm,BSNE跃移输沙沙粒粒级分布范围比过渡带平沙地地表沙粒粒级分布范围较窄。 相似文献
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基于对乌兰布和沙漠刘拐沙头黄河沿岸相近株距(10~15 cm)、不同行距(1 m,2 m)、不同留茬高度(10cm,30 cm)巨菌草的防风阻沙试验的观测数据分析。结果表明:(1)巨菌草留茬沙障的防风固沙效益与沙障的高度和行距有直接关系,高度一定,行数越多,带距越小,防护效果越好,但所需材料增加。(2)巨菌草留茬沙障内输沙量主要集中在地表15 cm以下,近地表0~5 cm处沙障对风沙流的阻碍能力较强。沙障行距为1 m、2 m时,高10 cm的沙障分别经9带、12带后风速降至起沙风速以下;高30 cm的沙障对风的阻碍能力增强,分别经7带、9带后地表无流沙运动。(3)沙障的设置应在保证高效的前提下降低成本。行距2 m、高30 cm的巨菌草留茬沙障,气流经过9个条带(18 m宽)后,风速可降至起沙风速以下,此设置模式宜在干旱地区推广。 相似文献
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方格沙障的布设参数直接影响防风效应的复变作用,定量表达其复变规律,对于沙障配置模式的确定具有重要意义。在乌兰布和沙漠机械整平的风沙观测场,铺设9种不同高度、规格的尼龙网方格沙障,观测其在不同风速背景下的风速流场特征,揭示方格沙障防风效应的复变规律。结果表明:尼龙网方格沙障防风效应复合变化受不同指示风速下,沙障高度与规格共同的影响。沙障内部0. 1 m高度的风速随防护宽度的增加呈对数函数递减,指示风速增大1 m·s~(-1),风速衰减率增加0. 07倍;沙障高度增大0. 1 m,风速衰减率增加0. 20倍;方格边长增大1 m,风速衰减率减小0. 07倍。观测的9种规格方格沙障,30 cm高度1 m×1 m规格沙障复变作用最强,15 cm高度2 m×2 m规格沙障复变作用最弱。该结果可为确定沙障合理防护宽度、节约沙障铺设成本、优化沙障布设技术提供基础数据和理论支撑。 相似文献
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甘肃河西地区经过半个多世纪的防沙治沙,在绿洲边缘形成了一条积沙带。绿洲边缘积沙带是一个新的科学问题。为了研究积沙带的形成及其与环境因子的关系,文中对河西走廊东端至走廊中西部绿洲边缘的积沙带进行了调查,运用SPSS软件进行了统计分析。结果表明:1)河西走廊东端至中西部绿洲边缘积沙带平均高12.77m,平均带宽308.48m。2)积沙带形成的沙源因素是其上风向主风方向经过沙漠的距离;积沙带形成的气候因素是年降水和年平均风速;3)积沙带的高度和宽度与其上的天然植被盖度为极显著正相关关系,但与包括人工植被的植被总盖度相关不显著。4)降水条件是决定积沙带高度的关键因子。降水通过改变土壤水分条件从而影响植被盖度,进而影响积沙带的发育。 相似文献
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土壤凝结剂沙障防沙机理的风洞模拟实验研究 总被引：10，自引：3，他引：7
模型按 1 :1 0比例设计 ,在 7m/s、1 5 m/s和 2 0 m/s的实验风速下 ,对不同浓度土壤凝结剂处理的沙障模型进行风洞实验 ,测定其蚀积状况。实验结果表明 :抗风蚀强度以 40 %浓度处理的固沙模型最强 ,2 0 %最弱 ,但 30 %浓度防风蚀效果较为实用。积沙状况与浓度关系不明显 ,水平放置与坡面 ( 30°)放置时均以 1× 1 m规格的沙障积沙最多 ,1 .5× 1 .5 cm次之 ,2×2 cm最差。风速在障前受阻减弱 ,而后沿流速方向在沙障间逐渐增大 ,在第二格上方障埂处出现最大值 ,障后逐渐减速 ,直至障高 1 0倍处趋于稳定。障前、障后风速降低是引起障前、障后积沙的主要原因 ,也是土壤凝结剂沙障的防沙机理。 相似文献
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采用数值模拟方法分析了混合沙的跃移运动规律,模拟结果表明:模型能够合理反映混合沙实际跃移行为,模拟结果与野外试验和他人实验结果基本相符;混合沙跃移输运主要集中于地表之上30cm以下,达总输沙量95%以上;总输沙率垂向分布整体呈指数规律递减,靠近地表处形成输沙率峰值;不同粒径沙粒输沙率随高度的变化与总输沙率基本一致,但是各粒径输沙量、输沙率峰值大小、峰值所处的高度各不相同;风速的增大并不改变混合沙和各粒径沙粒输沙率垂向分布的结构形式,只是风速增高,输沙率峰值和峰值所处的高度均增大;随着风速的增大,总输沙量中小粒径沙粒份额逐渐降低,大粒径沙粒份额逐渐升高。 相似文献
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一次沙尘暴过程中的沙地面微气象要素及起沙参数分析 总被引：1，自引：0，他引：1
利用在巴丹吉林沙漠北缘拐子湖地区设立的风沙观测实验场获得的资料,分析了2010年4月7日在该地区所发生的沙尘暴过境前后气象要素的变化,计算了这次沙尘暴起沙过程中的一些参数,结果表明:在沙尘暴过境前贴地层风速风向经过了一个波动调整加速过程,在沙尘暴过境时空气处于暖干,沙地面处于高温低湿状态,同时气压和水汽压都会明显下降,所有这些都有利于地表起沙;贴地层风速最大的时段是地表起沙最为严重的时段,该地的100cm临界起沙风速大约为6.5m/s,平均粗糙度为0.0014m;地表摩阻速的平均值为0.29m/s,同200cm高度的风速呈线性相关,拟合方程为y=0.0417x+0.0175,相关系数R=0.9199。 相似文献
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简单横向沙丘表面物质组成、气流分布及其在动力学过程中的意义 总被引：8，自引：0，他引：8
对简单横向沙丘的形态特征、气流、表面以及被输移的沙物质组成的观测和分析表明 ,沙丘形态特征和表面物质组成的分异是导致沙物质在迎风坡坡脚不能沉积并向下风向输送的主要原因。对沙丘背风坡气流观测表明 ,在沙丘背风坡贴近地面的一定高度气流仍能保持一定的强度 ,其输沙方向与沙丘走向近似于垂直 ,并有相当强的输沙能力 ,但其作用被限制在背风坡范围内 ,这对保持沙丘形态有重要的作用。在野外风沙观测中气流的湍流和波动被忽略 ,平均风速并不能完全反映野外气流的性质。在低 -中强度风沙活动过程中 ,被输送的沙物质的粒度组成与下垫面物质有明显的差异 ,被输送沙物质的平均粒径小于下垫面沙平均粒径 ,输沙过程是一典型的随机过程。特定区域内 ,一定粒径范围内的沙物质不断被堆积而形成沙丘 ,经过一系列的动力学过程 ,最终形成处于动态平衡的区域沙丘地貌分布格局 相似文献
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《干旱区研究》2018,(6)
新月形沙丘是风蚀荒漠化过程中伴随的重要风积地貌类型,在以往的研究中主要侧重于沙丘体表面动力学过程,而关于沙丘在风蚀荒漠化过程中的作用鲜有报道。本文在台特玛湖的干涸湖盆区(曾经的塔里木河尾闾湖),采用测钎法,实地测定了新月形沙丘周围地表的蚀积变化,同时采用室内风洞模拟了典型新月形沙丘地表的气流分布模式,系统分析了新月形沙丘对地表蚀积影响的作用机理。结果表明:在新月形沙丘影响下,沙丘周围地表风蚀强度不均一,在沙丘迎风坡前区和沙丘左右翼,风蚀深度略大于不受沙丘影响区(CK),但单位面积平均净蚀积量接近平衡状态;在沙丘背风坡前区以风积为主,而在背风侧尾流区,地表以风蚀为主,且随着沙丘体积增加,单位面积平均净风蚀量也略有增大。在内陆干旱区干涸湖盆风蚀荒漠化过程中,新月形沙丘通过改变地表流场结构,使风沙流饱和度发生空间分异,从而影响了下伏地表蚀积的空间分布,尤其加剧了背风侧尾流区的风蚀,使新的风蚀面裸露,破坏沉积层结构,促进了河湖相沉积平原风蚀荒漠化的发展。 相似文献
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浑善达克沙地高速公路沙袋沙障的综合防护效益研究 总被引：2，自引：0，他引：2
通过对207国道浑善达克沙地高速公路沙袋沙障综合防护效益进行分析,研究表明沙袋沙障的设置使风速降低比增加了18.96%~8.12%,地表粗糙度提高了825~140.6倍,输沙率减少了0.4~0.5 g.cm-2.min-1,有效减弱了近地层风沙话动的强度。同时沙袋沙障的设置显著提高人工植被的成活率和保存率,丰富度和Shannon-Wiener指数明显增大,土壤理化性质有明显的改善。综合分析表明1.0m×1.0m沙袋沙障的防护效果最为显著。 相似文献