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。     

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.     

不同作物残茬防风蚀性能风洞试验研究

本试验选取内蒙古农业科学院武川旱作试验站莜麦、油菜、草谷子三种作物残茬地表为研究对象,将三种作物土样分别放入风洞中,对不同残茬高度地表分别在不同风速下进行吹蚀。比较莜麦、油菜、草谷子留茬地表抗风蚀能力大小,试验结果表明防风蚀能力依次为草谷子大于油菜。油菜大于莜麦。     

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。     

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。     

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     

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。     

新型农田风蚀集沙仪性能试验研究

从设计集沙仪的基本原则入手,介绍了新型农田风蚀集沙仪的结构及工作原理,并利用Fluent软件对集沙仪风沙分离器进行了数值模拟。从数值模拟结果看,排气口和排沙口气流降幅约90%左右。经0FDY-1.2移动式风蚀风洞试验验证,结果表明:新型农田风蚀集沙仪的大幅度降速性能为提高集沙效率起到了关键作用,平均集沙效率达92.29%,等动力性达95.8%,能较好地满足了风洞试验和风蚀观测要求。     

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.     

旋风分离式集沙仪性能试验研究

集沙仪是用于采集土壤风蚀过程中的风蚀物来测定风沙流结构的仪器。旋风分离式集沙仪在0FDY-1.2型移动式风蚀风洞内的等动力性试验和单个分离器沙尘采集试验表明:该集沙仪满足等动力性要求,单个分离器对0.3～0.076mm的土样进行收集,不同风速下其收集效率均在96.24%,土样粒径d<0.076mm时的平均收集率为92.44%。旋风分离式集沙仪可用于保护性耕作抗风蚀效果的测试,为其有效实施提供科学依据。     

不同垄向带状留茬间作农田防风蚀能力的风洞试验

在内蒙古自治区武川县旱作农业区进行带状留茬间作农田防风蚀能力的风洞试验,主要讨论了不同带宽下的留茬带针对不同吹蚀风向的保护效果.试验表明:短带宽条件下,风向角为90°时收集的输沙量大于风向角为45°时收集的输沙量;在带宽大于2.5m条件下,风向角为45°时引起的输沙量大于90°的输沙量;且当带宽大于2.5m时,风向角为45°条件下试验段内的留茬带基本不具备保护性能.     

植被覆盖地表的空气动力学粗糙度及对土壤风蚀的影响

空气动力学粗糙度是影响植被覆盖土壤抗风蚀能力的重要因素.利用移动式风蚀风洞对试验区田地表进行原位测试,由风速廓线得到的空气动力学粗糙度,可有效地反映地表的空气动力学性质.测试结果表明:植被盖度愈大,空气动力学粗糙度愈大;土壤风蚀量随空气动力学粗糙度增大呈指数规律下降.     

新型农田风蚀集沙仪排沙口降速问题研究

农田土壤风蚀会导致土壤质量退化,甚至出现荒漠化。防止农田土壤退化,研究其风蚀机理是关键,而集沙仪是研究土壤风蚀的必需仪器。随着自动控制理论在各行业的广泛应用,为集沙仪配备自动采集系统是一个发展趋势。由于集沙仪排沙口气流对称重天平的冲击是引起数据波动的主要来源,所以降低集沙仪排沙口气流速度是很关键的。为此,提出了设计一台新型农田风蚀集沙仪以解决排沙口降速问题的新思路。首先,阐述了新型农田集沙仪的设计原理;随后,通过数值模拟方法对其关键部件风沙分离器进行了数值模拟,得出了其内部速度矢量场模拟图;最后,通过烟流试验和风洞试验对数值模拟结果进行了验证。结果表明:数值模拟结果是可靠的;当新型农田集沙仪受强风环境影响时,其排沙口气流的降速幅度达84%,可较好地缓解排沙口气流对称重天平的冲击。该研究也可为新型农田集沙仪的后续研究提供理论支持。     

旱作农田近地表风沙运动与防风蚀效果

针对农田沙害,用移动式风蚀风洞及相关配套设备对莜麦留茬、砾石覆盖和传统旱作农田地表进行原位测试,研究它们的近地表风沙运动规律,探索莜麦留茬和砾石覆盖对旱作农田土壤风蚀的作用机理和防护效果,从而为农田风蚀防治提供技术依据。研究表明,莜麦留茬、砾石覆盖近地表风沙运动与对照秋翻地明显不同;受莜麦残茬和砾石覆盖的阻挡、疏散作用,风沙活动层提升,近地表风速不同程度削弱;输沙量小于对照秋翻地并且在近地表一定高度处出现极大值。抗风蚀效率分析证明,莜麦留茬和砾石覆盖对旱作农田防治风蚀都有重要的作用,但砾石覆盖不如莜麦留茬的防风蚀效果好。     

带状间作残茬高度抗风蚀效应的测试

通过风蚀风洞试验,针对农田采用带状间作种植时保护性耕作带的防风效应进行了研究.通过改变中心风速以及茬高,分析了保护性耕作带对风速降低的影响程度.试验结果表明:以作物留茬形成保护带可有效降低相邻传统耕作带的风速值,但随着风速的增大,保护性耕作带降低风速的幅度有所减小;留茬越高,对相邻传统耕作带的保护作用越明显;沿地表垂直方向基本上呈现出越接近地表的位置风速降低率越大的规律.为保证其具有一定的防护效应,建议保留残茬高度不低于25cm.     

四子王旗草地修复试验区不同修复模式的抗风蚀试验

针对内蒙古四子王旗农牧交错区的荒漠化草地,用移动式风蚀风洞及相关配套设备对20%盖度退化草地、40%盖度带状柠条修复草地和60%盖度冰草修复草地进行原位测试,研究它们的近地表风沙运动规律,探索柠条带状配置修复和冰草喷播修复草地土壤抗风蚀的作用机理和防护效果,从而为农牧交错区荒漠化草地的风蚀防治提供技术依据。研究结果表明,在同一风速下,草地的粗糙度由大到小依次为柠条修复草地、冰草修复草地和退化草地,其中,柠条修复草地的粗糙度平均值为2.46 cm,分别是冰草修复草地和退化草地平均粗糙度的1.95和2.76倍;随着距地表高度的降低,3种草地风速均呈现减小趋势,当风洞中心风速为9 m/s时,柠条修复草地、冰草修复草地和退化草地地表在8 cm处的风速较之64 cm处的风速分别降低82.23%、66.67%和61.11%。冰草修复草地与退化草地的输沙率曲线都是随高度增加呈指数函数形式单调递减,冰草修复草地的曲线衰减更快,而柠条修复草地的输沙率最小,其输沙率在距地表约柠条带顶部的30 cm处出现极大值,在柠条带顶部以上的输沙率才会按指数规律递减。因此,带状配置柠条修复草地对风沙流的阻碍和改变作用差异显著,在低覆盖度下仍达到较好的抗风蚀效果。