尼龙固沙阻沙沙障防护效益特征与优化配置研究

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:djxhh
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固沙阻沙沙障在线性工程风沙灾害防护中被广泛应用,布设模式直接影响工程防风阻沙效率和成本效益。在乌兰布和沙漠穿沙公路迎风侧配置上疏下密式尼龙网沙障,通过控制对比野外试验为主,风洞实验为辅,对不同间距、不同高度及规格、不同组合条件下的固沙阻沙沙障的实际防风固沙阻沙特征等进行观测。结果表明:(1)固沙沙障规格越大风速频数越靠近高值区域,障内防护效益变差,缓冲区内风速碎片化越分散;高度越大后持续减速范围及“V”字形波动位置越靠后,风速急剧降低的拐点提升,低风速区域范围横截面面积更大更稳定,纵截面缓冲区变短,防护效果增强的影响范围逐渐大于规格带来的影响。沙粒主要在0-15cm高度层内沉积,规格增大各高度层的输沙增大,沙面稳定性变差且障间吹蚀加深,积沙厚度与水平距离拟合呈一元二次函数,高度越高场内输沙通量越低;固沙截留率自迎风侧向背风侧逐渐增大,场前、场中及场后的截留率平均分别为37.90%、89.51%及98.62%。(2)阻沙沙障间距越大整体风速频数长尾越靠左,单行阻沙沙障加速率波动整体呈“V”型规律,双行为“W”型;近地表0-50cm内,沙障高度越大防风效果越好,障中受沙障间距设置影响显著;单行阻沙沙障对风速显著降低的区域基本在-2H-3H处;双行沙障4H间距时可形成连续稳定的弱风区,8H间距下防护作用延伸较为明显,12H间距时防护带不连续。输沙主要集中在0-20 cm内,单行阻沙沙障障后3H阻沙截留率平均为85.14%,障后5H为91.23%,双行沙障障后3H平均为93.53%;双行阻沙沙障阻沙能力较高,间距增大,积沙最高点、次高点及障间最低点的高度下降,三种间距下积沙最高点相差5.9cm、8.7cm,障间内积沙高度与距离拟合符合一元二次函数。(3)在达到同等优良防护能力的前提下,中低风能(<12 m/s)地区布设沙障防护工程时,最优阻沙沙障配置为高度0.8-1.0 m间距8H配置,较其他阻沙配置每米可节省2.85-3.52元;固沙沙障不建议使用低高度宽规格,最优配置为30cm高度1.5m×1.5m配置,较其他固沙配置每亩可节省成本1099.66元以上;对防护要求较高或风速更大情况时,在更高高度的沙障选择中,1.2m高度双行沙障间距可以拓展到10H;成本允许时或使用固阻结合、前阻后固式结合沙障,挑选上述最优配置组合,结合点建议在后排阻沙沙障障后6-8倍阻沙沙障高度的距离。
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