塑料网方格沙障对新月形沙丘迎风坡的风沙流影响

位于干旱区的甘肃省民勤县水资源缺乏,沙障为该地区防风固沙的措施之一,对于区域风沙灾害防治具有重要意义。在流动的新月形沙丘迎风坡设置塑料网方格沙障,观测沙丘迎风坡下部、中部和上部的沙障内不同高度风速、输沙量、沙面形态变化和风蚀深度以及沙障破损量。分析结果表明：设置塑料网方格沙障降低了风速,沙丘下部是沙障内同一高度的风速降低幅度最大部位;在沙障内,高度20cm以下的风速为对照的75%以下;风蚀深度和积沙量最大的部位也是沙丘下部。沙障内风速随高度变化呈对数分布,40cm高度处为风速变化拐点;沙丘中部和上部的风速相对沙丘下部的较大,沙丘中上部的风速为沙丘下部的1.18～2.01倍。在沙障内,10～20cm高度范围的输沙率较大,在沙丘下部占总输沙率的60.57%,沙丘中部占69.11%,而沙丘上部则达91.20%。沙障内的沙面稳定后形成了凹曲面,但形成过程与麦草方格沙障不同。塑料网方格沙障是一种积沙型沙障。沙丘中上部的沙障破损率相对较大,在设置沙障时应注意加强。     

高立式尼龙网沙障周围风沙运动特性的数值模拟与试验

为探究沙障影响下的风沙运动规律,明晰不同情况高立式尼龙网沙障周围的风速变化和积沙分布,补充野外试验数据不足的问题。该研究以磴口-乌斯太的穿沙公路为研究背景,基于FLUENT数值模拟的方法,对不同障排数量、沙障高度及入口风速下高立式尼龙网沙障周围的风速和积沙分布进行数值模拟,并通过野外试验进行验证。结果表明：不同情况高立式沙障沿水平方向的流场形式均以\     

两种固沙方格沙障的防护效益及地形适应性对比

[目的]在塔克拉玛干沙漠油田公路机械防沙展示区,对比两种固沙技术的固沙效益及其地形适应性,为工程防沙的优化设计及其应用提供理论依据。[方法]对地形起伏条件下芦苇方格和尼龙网方格沙障的风沙危害状况进行了野外调查。[结果]在固沙方格沙障设置初期,各种地形条件下芦苇方格沙障的沙害类型相对单一,均为半埋危害。尼龙网方格沙障的沙害类型多样,而且在沙丘纵断面上变化很大,在迎风坡和落沙坡风蚀危害发生比例大;在调查区内,尼龙网方格沙障4种沙害类型均有发生,发生的比例依次为:半埋风蚀全埋压埋。两种方格沙障防护效益的差异与地形引起强烈风动力空间分异、自身布设方法和孔隙度有关。[结论]草方格地形适应性强,在不同起伏的地貌区均有显著的固沙效果,而尼龙网方格沙障更适宜布设在较平坦的地貌区,而不适于地形起伏较大的地貌区。     

斜插板式沙障插板倾角影响下风沙流特征的数值模拟

[目的]优化既有沙障的结构形式,以发挥最大挡沙功效,揭示铁路沿线斜插板式沙障的风沙流特征和规律,为风沙灾害防治提供相关的设计参考和科学依据.[方法]基于欧拉双流体非定常模型对具有不同插板倾角(15°,30°,45°和60°)但孔隙率均为30％的斜插板式沙障进行数值模拟.[结果]①随插板倾角逐渐增大,沙障迎风侧减速区范围...     

沙柳方格沙障对土壤种子库的影响

以流动沙丘上设置7年的沙柳方格沙障为研究对象,对不同部位沙障内不同点位的土壤种子库进行研究。结果表明:沙障具有拦截植物种子和补充土壤种子库的作用,不同沙丘部位沙障内植物种组成与种子库密度不同,水平分布表现为迎风坡下部>中上部>中部>顶部,背风坡密度为0,垂直分布则随土层深度的增加而明显减少;不同部位沙障内种子库的生物多样性指数均呈迎风坡中上部>下部>中部>顶部的变化趋势,其土壤种子库种类组成中等相似,且相邻部位沙障内种子库组成的相似性较高,间隔部位的相似性系数较小;沙障内不同点位的种子库组成及密度分布不同,种子库密度的空间分布在沿风向方向(沙障西北角到东南角对角线上的A、B、C、D、E 5个点位)与垂直于风向方向(沙障障格内部北边中心F与南边中心G)的大小顺序为沙障西北角(A)>距西北角1/4处(B)>障格内部北边中点(F)>沙障东南角(E)>障格内部南边中点(G)>距东南角1/4处(D)>对角线的中点(C),且在障格内形成2个密度分布较大区和2个密度分布较小区;不同点位除Margalet丰富度指数外,其余指标均表现为障格内部南边中点(G)>沙障西北角(A)>距西北角1/4处(B)>对角线中点(C)>沙障东南角(E)>距东南角1/4处(D)>障格内部北边中点(F),各点位种子库组成的相似性系数变化较大。研究结果可为沙障条件下的植被恢复评价提供理论依据。     

塑料方格沙障的固沙原理及其推广应用前景

塑料方格沙障以高密度的聚乙烯(HDPE)为主要原料人工合成,透风系数为30%～45%,固沙机制同麦草、粘土沙障不同,具有防风固沙作用效果好,操作技术简单,使用期限长,运输方便等优点,但同时存在投入相对较高,容易沙埋、掏蚀,使推广大受限制。研究认为适宜在干旱地区退化植被的恢复重建中推广应用,与退化植被共同作用下,在实现防风固沙目标的同时避免或减轻了沙障固定桩和迎风网下的掏蚀,能促进退化植被的恢复。     

PLA平铺沙障对沙丘土壤颗粒分形特征的影响

采用室外调查与室内分析相结合的方法,统计分析了毛乌素沙地PLA沙障铺设5年后的土壤颗粒粒径组成、分形维数及其与土壤砂粒(0.05 mm)、粉粒(0.05~0.002 mm)和黏粒(0.002 mm)含量的之间的关系。结果表明:研究区沙物质颗粒主要以粒径大于0.05 mm的细沙、极细沙为主。设置PLA沙障后,导致沙丘中粗沙含量减少,黏粒物质增加。沙障规格对土壤分形维数的影响表现为规格越小,土壤分形维数越大。沙丘表层分形维数与砂粒含量(0.05 mm)呈极显著的负相关关系,而与黏粒含量呈极显著的正相关关系。该地区颗粒分形维数的临界粒径为0.05 mm粒径物质,低于0.05 mm的颗粒含量越多,分形维数越高,反之则越低。设置PLA沙障后,黏粒物质聚集和沙粒物质的降低共同导致分形维数的增加。     

土壤凝结剂沙障防风固沙实验研究

 在7m/s、15m/s和20m/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吹蚀实验。实验结果表明:抗风蚀强度以40%浓度处理最强,20%最弱,但30%浓度防风蚀效果较为实用。在乌兰布和沙漠东北缘绿洲边缘的流动沙丘,采用较为适用的30%浓度的土壤凝结剂进行1m×1m,1.5m×1.5m,2m×2m等3种不同规格沙障喷洒实验,通过对风速、粗糙度、风沙流结构特征值,以及沙障的蚀积状况进行调查,其结果表明,各种规格的沙障中,1m×1m的沙障性能最好,1.5m×15m次之,2m×2m最差。沙丘不同部位沙障的抗蚀力不同,迎风坡受损程度和风蚀率最高。     

不同铺设形式对固沙砖沙障防风沙效果影响的风洞试验

[目的] 研究带孔沙砖的铺设形式对风场特性和防风沙效果的影响,旨在为选择新型防风固沙材料提供理论依据。[方法] 通过风洞试验,探究净风条件下方格沙障、梯度行列式沙障的风压分布及平均风压系数波动情况;重点对比分析了风沙条件下这2种不同沙障形式的障后风速、防风效能和积沙效果。[结果] 相比于梯度行列式沙障,方格沙障内部平均风压系数均为负值,内部风流循环产生涡旋使其受压更稳定,且障后平均风速衰减率更高;防风效能沙障高度出现了先升高后下降的趋势,在10 cm高度方格沙障的防风效能为64.3%,比梯度行列式沙障高4.2%;方格沙障第1排、第2排后方格内总沙粒沉积率分别是梯度行列式沙障的1.14,1.66倍,且方格沙障的障后沉积沙粒量、障后沉积范围均要小于梯度行列式沙障。[结论] 方格沙障具有使风流明显衰减的功能,阻沙率大于梯度行列式沙障,沙粒主要沉降在方格内部,其防风沙效果最好,为最优铺设形式。     

沙袋沙障对沙丘植被特征的影响

为了解铺设沙袋沙障沙丘植被生长情况及其与麦草沙障对植被影响的差异,采用样方调查法对乌兰布和沙漠实验地铺设沙袋沙障沙丘植物种数、植株密度、平均高度和平均盖度进行了连续3a的调查,并与铺设麦草沙障沙丘及未做任何处理的裸沙丘作对比,研究了不同规格、不同铺设位置和不同铺设时间的沙袋沙障和麦草沙障对植被生长的影响。结果表明,沙袋沙障和麦草沙障铺设时间越长,所在沙丘植被生长情况越好。随着沙障布设时间增大,2种沙障的植被种数、平均高度无显著变化,植被平均密度能够增加到35%以上,植被盖度也分别能够达到36.8%和33.0%。2种沙障对植被的促进作用排序依次是3m×3m方格沙障最大,2m×2m方格沙障次之,1m×1m方格沙障最小;沙障设置部位不同植被生长情况也存在差异,2种沙障植被最好的位置均是在背风坡底,其次是背风坡中和迎风坡,坡顶植被长势最差。通过方差分析认为,沙袋沙障和麦草沙障对植被生长的影响均无显著差异（p=0.14）,但是2种沙障与对照相比差异显著（p〈0.005）。     

乌兰布和沙漠典型沿黄段格状沙障防风固沙效应

[目的] 探究乌兰布和沙漠典型沿黄段机械沙障的固沙效果,为沙区沿黄段的沙障合理配置及应用提供理论支撑和科学参考。 [方法] 以2 m×2 m规格的纱网沙障、聚乳酸(PLA)沙障、麦草沙障为研究对象,通过测定格状沙障近地表10,20,50,100和200 cm处的风速,同步收集近地表0—50 cm处的风蚀物颗粒,对3种格状沙障在形成稳定障面后的防风固沙效应进行研究。 [结果] ①纱网沙障、PLA沙障和麦草沙障均有效降低了近地表风速,尤以距地表10 cm高度处最为明显。在10.32 m/s风速下,其防风效能分别达到了49.73%,39.92%和38.33%。 ②PLA沙障的风速廓线呈现S形曲线特征,3种沙障的粗糙度均较裸沙丘有较大提升。 ③与裸沙丘相比,3种沙障降低了近地表10 cm处风的扰动度。 ④纱网沙障、PLA沙障和麦草沙障的输沙率随高度均呈指数关系,固沙效应分别为94.37%,44.80%和53.16%。3种沙障相较于裸沙丘有效抬升了沙粒的平均跃移高度,纱网沙障提升为对照的5.35倍。 [结论] 结合乌兰布和沙漠沿黄段风沙活动程度及材料获取度,沿岸向流动沙丘垂向上依次为麦草沙障固沙、PLA沙障固沙促生、纱网沙障防风固沙优化配置,可以实现3种格状沙障防风固沙效益的最大发挥。     

PLA沙障对沙丘土壤粒径的影响分析

PLA可降解纤维是一种新型的固沙材料,用它灌沙形成的筒状沙袋铺设于沙丘上,可有效改变近地表风沙流结构及地表粗糙度等。PLA沙袋沙障通过对地表风速影响,进而影响沙丘表层土壤粒径的重新分布。本次试验通过对不同铺设规格沙障沙丘0—11 cm深土壤粒径的测定,分析不同铺设规格和坡位等对土壤粒径的影响。结果表明:2 m×2 m铺设规格沙障对土壤粒径影响较大,土壤平均粒径比未铺设沙障沙丘的大16%,1 m×1 m规格影响最小;同种规格沙障在坡顶处土壤粒径变化最大,比未铺设沙障沙丘的大21%,迎风坡、背风坡分别比对照大3.9%,2.4%;土壤深度不同,粒径变化也不同,地表0—1 cm土壤粒径变化最大,比未铺设沙障沙丘的大16%。因此可知,沙障铺设后,使得沙丘表层的土壤粒径增大。     

2种沙障内积砂粒径特征及其空间格局观测研究

土壤粒径分布是研究其沙化的重要物理指标之一,通过研究沙障方格内不同方位砂粒粒径特征对其微地貌蚀积状况进行分析,确定粒度特征对地貌形态的指示作用,为选取适宜沙障类型提供技术保障.在腾格里沙漠西缘流动沙丘布设的植物纤维网和土工编织袋沙障内不同区域取样并利用马尔文激光粒度仪测定砂粒径,对比分析障内与障间不同区域沙物质粒配组成...     

科尔沁沙地流动沙丘塑料防沙网防风固沙效果试验

为了检测塑料防沙网的防风固沙效果,在科尔沁沙地开展不同设置方式(立式、平铺及组合)、不同间距(立式)塑料防沙网的固沙效果比较研究.结果表明:塑料防沙网的设置可以提高植被恢复速度,防护区短期内物种数量、植被盖度迅速增加,其中以平铺防沙网与立式防沙网相结合效果较好;立式防沙网能够明显降低风速,最大可降低风速达48.2％,间距6 m的防沙网降低风速效果好于间距10 m的防沙网;立式防沙网具有较好的阻沙效果,可阻拦沉降较大粒径的沙尘,但对土壤水分无明显影响;平铺式防沙网具有较强的抗风蚀作用,固着沙表面效果显著.塑料防沙网固沙方式可在植物生存困难区域设置有效的防风固沙系统.     

沙柳沙障对沙丘土壤颗粒粒径及分形维数的影响

统计分析了库布齐沙漠流动沙丘、设置沙柳活沙障和死沙障沙丘的土壤颗粒粒径分布、分形维数及其与土壤砂粒(>0.05 mm)、粉粒(0.05~0.002 mm)和黏粒(<0.002 mm)含量的关系。结果表明:与流动沙丘相比,设置沙障沙丘的粉粒和黏粒含量增加,且随着土层的加深而表现为下降趋势,不同部位则均呈沙丘下部>上部>中部的趋势。土壤颗粒分形维数因设置沙障而呈增大趋势,且表现为活沙障沙丘>死沙障沙丘>流动沙丘;垂直分布上,设置沙障沙丘的土壤分形维数随土层加深而逐渐减小,而流动沙丘表现为表层与下层大而中层小的特征,沙丘不同部位的分形维数则均表现为沙丘下部>上部>中部。土壤颗粒分形维数大小与土壤质地的细粒化有一致的变化趋势,且与砂粒含量呈极显著负相关关系,而与黏粒含量、粉粒含量呈极显著正相关关系。<0.05 mm粒径物质含量的增加和>0.05 mm粒径物质含量的降低共同导致了土壤颗粒分形维数在设置沙障后的增大。     

塔里木河下游荒漠河岸林近地表沙尘通量及粒度特征

[目的]分析主导风向下塔里木河下游阿拉干断面天然胡杨河岸林迎风面和背风面的沙尘输沙量及粒度特征,为该区天然河岸林防风固沙提供理论依据。[方法]利用BSNE梯度集沙仪采集两个迎风面样地(Y₁,Y₂)和两个背风面样地(B₁,B₂)近地表10,30,50,100和150 cm这5个高度的沉积物,再由Microtrac S3500激光衍射粒度分析仪测定沙样粒度特征。[结果](1)4个样地沙尘水平通量皆遵循幂函数或指数函数分布,总输沙量呈现：Y₁>Y₂>B₁>B₂,各样地随着离地表高度的增加输沙量呈减少趋势。(2)背风面相较于迎风面输沙量降幅在35%～80%之间,说明塔里木河下游天然胡杨河岸林具有较显著的防风固沙效益。(3)各高度沙粒平均粒径为80～93μm,以极细沙为主,粒径频率曲线呈单峰分布,沙尘组成简单,以局地沙源为主。[结论]研究区天然胡杨河岸林背风面输沙量低于迎风面、平均粒径小于迎风面、分选性优...