国内外移动式风洞在土壤风蚀试验中的应用

简要介绍了土壤风蚀研究的基本方法和国内外移动式风洞在风蚀研究中的应用状况；指出移动式风蚀风洞将成为土壤风蚀研究的重要工具，在风蚀研究中具有极大的重要性和经济价值。     

带状间作留茬地表农田抗风蚀效应试验研究

根据目前保护性耕作的技术规范,选择留茬高度为30cm,研究保护性耕作带状间作的抗风蚀机理。利用可移动式风蚀风洞在野外定点原位试验,研究了在不同风速、植被覆盖度分别为45%,76%和90%情况下的近地表土壤抗风蚀能力,分析了影响土壤风蚀因素,提出了具体技术措施,从而为在干旱和半干旱寒冷易沙化农牧交错区实施保护性耕作,有效抑制土壤风蚀及大风条件下的农田地表起沙扬尘提供一定技术依据。     

便携式近地表风速廓线仪的研制

土壤风蚀是我国北方干旱、半干旱以及部分半湿润地区土地退化的主要原因之一,风是引起土壤风蚀的最直接动力,对土壤风蚀的研究需要测量大气边界层近地表的风速廓线。为此,针对现有的风速廓线仪在野外测试中存在的缺陷和不足,研制出了针对土壤风蚀测试的便携式近地表风速廓线仪。该廓线仪采用了抗风沙的楔形热膜风速传感器,采用低功耗的无线网络数据传输方案。经过风洞校准和野外的测试试验,证明研制的风速廓线仪携带方便、抗风沙能力强,能够精确地测量近地表的风速廓线。     

基于正交试验和Fluent仿真的作物残茬防风蚀效应研究

利用可移动式风蚀风洞进行了作物留茬地表抗风蚀试验,对不同作物种类、留茬高度、覆盖度的留茬地表防治农田土壤风蚀的保护能力进行研究,应用正交设计来安排试验。利用计算流体力学(CFD)软件Fluent对0FDY-1.2型可移动式风蚀风洞中气流流场进行模拟,直观地了解作物留茬对风洞内流场的影响。     

基于Fluent的风洞典型风蚀地表风速廓线的模拟

利用计算流体动力学(CFD)软件Fluent对OFDY-1.2型可移动式风蚀风洞中模拟典型农田风蚀地表风速廓线进行数值模拟,通过改变棒栅、尖塔和粗糙元的尺寸、形状和位置,分别用软件和室内风洞实验模拟出了与野外实地测试廓线相吻合的风速廓线。同时,对野外实测、室内风洞模拟和软件数值模拟的风速廓线进行了离散程度分析。     

北方农牧交错区草原地表土壤风蚀原位测试技术

为定量评价风洞中心风速、植被盖度及交互作用对草原地表风蚀的作用情况,按正交试验设计方案,采用野外风洞原位测试方法,进行了草地土壤风蚀试验.分别用灰色关联度、极差分析、偏最小二乘回归理论,对测试结果进行了分析.结果表明,各因素对输沙率影响主次顺序为:中心风速、植被盖度、二者的交互作用.     

北方农牧交错区草原地表土壤风蚀原位测试技术

为定量评价风洞中心风速、植被盖度及交互作用对草原地表风蚀的作用情况，按正交试验设计方案，采用野外风洞原位测试方法，进行了草地土壤风蚀试验。分别用灰色关联度、极差分析、偏最小二乘回归理论，对测试结果进行了分析。结果表明，各因素对输沙率影响主次顺序为：中心风速、植被盖度、二者的交互作用。     

北京周边典型农田风蚀风洞试验与防治分析

利用可移动野外风蚀风洞对北京周边典型农田进行了农田风蚀的研究.主要考察耕作制度、地表状况、风速和作物行向4种因素对风蚀的影响规律.试验结果表明:与传统翻耕对比,一年两熟免耕覆盖地和一年一熟的玉米根茬地都可以减少土壤风蚀.地表覆盖量的增加可以减少地表土壤的风蚀,覆盖量越大,减少愈明显.一年一熟区地表以玉米根茬防治风蚀为主,风向与行向平行时风蚀量最大.垂直时最小,45°时介于两者之间;风速较大时,玉米根茬的根系有较好的固土作用.最后对防治农田风蚀提出了相关对策.     

作物残茬覆盖农田地表土壤抗风蚀效应试验

采用野外移动式风蚀风洞原位测试方法,对阴山北麓农牧交错区不同作物残茬覆盖的农田土壤抗风蚀效应进行了试验研究.结果表明:农田地表的风蚀量随地表作物残茬盖度的增大而减小;在高风速下随残茬盖度的增大,其抑制风蚀效果愈加显著.农田土壤的风蚀模数随风速的增大而增加,在12～18 m/s风速时保护性耕作农田风蚀模数比传统耕作农田降低40.42％～77.42％.风蚀模数随地表空气动力学粗糙度的增大而减小.保护性耕作带宽度达到5.25 m以后,具有更加显著的抗风蚀效果.     

风洞内近地表风速廓线模拟方法的研究

本文利用尖塔、挡板、粗糙元等边界层发生装置,在OFDY-1.2可移动式风蚀风洞中通过各种不同模拟装置的组合,对典型地表建立了近地表流场,测量了模拟流场的风速廓线。分析结果表明,所建立的近地表流场对风洞内土壤风蚀模型试验是适用的。     

基于Fluent的作物留茬防风蚀效应研究

作物留茬是一项防止农田土壤风蚀的简单而有效的保护措施。本文利用计算流体力学软件Fluent对OFDY-1.2型可移动式风蚀风洞在作物留茬影响下的内部流场进行了仿真模拟研究,可以直观的得到流场压力和速度分布图,直观的了解作物留茬对风洞内流场的影响。     

风蚀风洞排沙器设计与性能试验

排沙器是利用风洞研究土壤风蚀问题时的重要装置。为此,针对0FDY-1.2可移动式风蚀风洞设计了排沙器,通过试验确定排沙器最小排沙量为0.53g/s。通过排沙器排沙一致性和排沙稳定性试验得出,其变异系数分别在3.65%～6.68%和3.52%～8.67%的范围内。同时,探索了排沙量在风洞流场内的分布均匀性情况,发现在风洞试验段入口6m风洞中央位置趋于风洞壁面处输沙量有减少的趋势。     

阴山北麓农牧交错区农田土壤的风蚀特性试验研究

试验利用内蒙古农业大学自行研制的移动式风蚀风洞对阴山北麓的武川县保护性耕作农田地表进行了土壤风蚀测试,按照小麦和莜麦收获后的留茬高度和地表植被覆盖度的不同搭配方式,在不同风速下测量了风速变换规律、土壤风蚀率等参数;通过数据分析得出保护性耕作农田地表的抗风蚀性能力比普通农田提高最高可达47.2%。该项研究为当地农田土壤风蚀防治技术的进一步推广应用提供了参考数据。     

基于LabWindows/CVI的风洞数据检测系统

以虚拟仪器软件开发环境LabWindows/CVI为开发平台,开发了用于风洞风速数据检测与分析的虚拟仪器系统,以利用可移动式风蚀风洞开展土壤风蚀的研究.系统具有数据采集、运算、分析、显示和存储等功能.经实验验证,其性能稳定可靠,操作方便,提高了风蚀风洞内风速和风廓特性检测分析的精度及自动化程度.     

农牧交错区地表土壤风蚀物垂直分布规律研究

利用移动式风蚀风洞对阴山北麓农牧交错区无退化草地、退化草地、传统耕作农田和保护性耕作农田等4种典型地表土壤的抗风蚀能力进行了原位测试研究,探讨了4种典型地表土壤风蚀物的垂直分布规律.研究表明,4种典型地表土壤风蚀量在高度上的分布具有一定规律.其中,无退化草地、退化草地和传统耕作农田地表土壤风蚀量随高度的变化遵循指数规律;而保护性耕作农田土壤风蚀量随高度的变化呈明显的随机性特征.由于直立残茬和植被覆盖的共同作用结果,风洞集沙仪收集的保护性耕作农田最大土壤风蚀量集中在距地表18～40 cm的高度范围内.     

风蚀风洞风速监控系统的研究-基于PLC和Labwindows/CVI

主要利用Labwindows/CVI程序设计语言,来实现风蚀风洞风速监控系统中PLC与PC机的串行通信,并实现变频器的启动、复位和报警等开关量的自动控制,从而大大提高了利用风洞进行土壤风蚀和土地荒漠化研究等的自动化水平。     

保护性耕作农田抗风蚀效应多因素回归分析

为定量评价风洞中心风速、留茬高度、植被盖度及交互作用对保护性耕作农田风蚀的影响，按均匀试验设计方案，采用野外风洞原位测试方法，完成了保护性耕作农田抗风蚀效应多因素试验。用偏最小二乘回归（PLSR）理论，建立了保护性耕作农田土壤风蚀模型。分析表明：各因素对输沙率作用的主次顺序依次为：中心风速、植被盖度、留茬高度；对截留率作用的主次顺序依次为：留茬高度、植被盖度、中心风速；各因素对输沙率、截留率交互作用规律相同，由主到次为：留茬高度×植被盖度、中心风速×植被盖度、中心风速×留茬高度。结果证明，保护性耕作农田的抗风蚀机理，不仅受单因素的影响，还与中心风速、留茬高度、植被盖度间的交互作用关系密切。     

砾石覆盖对抑制旱作农田土壤风蚀效果的风洞模拟

针对中国阴山北麓旱作农田风蚀比较严重的现实，将旱作农田地表铺设不同覆盖度和粒径的砾石后进行风洞试验，旨在探索砾石覆盖度和粒径在抑制旱作农田土壤风蚀效果方面的作用，为采取合理的防风蚀措施提供技术依据。利用野外风洞原位测试方法，完成了6种风速下对应净风和挟沙风时的不同砾石粒径和覆盖度下的旱作农田土壤风蚀测试。结果表明：无论净风还是挟沙风，增加砾石覆盖度，旱作农田抗风蚀效率均提高，但当砾石覆盖度超过28%后，其对提升抗风蚀效率作用不大；在相同覆盖度下，随砾石粒径的增加，输沙量、抗风蚀效率略有变化，但不明显；将耕     

带状留茬间作防风蚀效果的风洞试验研究

本文通过风洞模拟试验,探讨了不同带宽的小麦留茬带与马铃薯裸露带等带宽间作后农田土壤的防风蚀效果。研究表明,当残茬高度为30cm,植被覆盖度为30％,带宽为1．5m时,带状间作农田的输沙量仅为相同有效风蚀面积的传统秋耕裸地输沙量的17．88％。继续增大覆盖度。不会使输沙量明显的降低。在定量研究的基础上。当小带宽间作时,提出了麦薯带状留茬间作合适的植被覆盖度、残茬高度以及带宽分别为30％、30cm和1．5m。     

中国保护性耕作对土壤风蚀的影响研究

为探讨保护性耕作措施对农田土壤风蚀的影响,通过中国知网,以“免耕或保护性耕作并且土壤风蚀”为主题,检索至2020年底公开发表的中文期刊论文,对检索到的论文进行整理分析。结果表明,中国保护性耕作对土壤风蚀的田间试验均来自北方干旱半干旱农田,研究方法以集沙仪野外测量为主；保护性耕作研究中对土壤风蚀方面的研究占比较少,产量效应一直是保护性耕作的研究重点；综合相关研究分析,保护性耕作平均可减少农田土壤风蚀量71.2%；保护性耕作减少农田土壤风蚀具有普遍性,少量研究认为保护性耕作不能减少农田土壤风蚀量。