【摘 要】
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羽翼袋沙障是一种动静结合的固沙方式,其原理是在传统袋状沙障的基础上添加一个可随风波动的“羽翼”,即增大沙风的阻力,又将沙风分层减速,达到底袋固沙,羽翼消风的作用,提高了防风固沙效果。本文在乌兰布和沙漠进行野外实测对比羽翼袋沙障与传统袋状沙障防风阻沙效益的基础上,通过风洞模拟不同组合模式下羽翼袋沙障周围气流速度场变化特征、不同梯度的气流廓线变化特征,羽翼袋沙障前后风沙流垂直分布特征、障后阻沙效果及典
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羽翼袋沙障是一种动静结合的固沙方式,其原理是在传统袋状沙障的基础上添加一个可随风波动的“羽翼”,即增大沙风的阻力,又将沙风分层减速,达到底袋固沙,羽翼消风的作用,提高了防风固沙效果。本文在乌兰布和沙漠进行野外实测对比羽翼袋沙障与传统袋状沙障防风阻沙效益的基础上,通过风洞模拟不同组合模式下羽翼袋沙障周围气流速度场变化特征、不同梯度的气流廓线变化特征,羽翼袋沙障前后风沙流垂直分布特征、障后阻沙效果及典型沙障背风侧蚀积面变化过程,旨为筛选出不同风况条件下羽翼袋沙障最佳组合模式,明晰羽翼袋沙障防护机理与防沙效果,主要研究结论如下:（1）不同模式沙障近地表气流呈现出“稳定、减小、增加、稳定”的变化趋势,当气流运行距沙障较远时,气流处于层流状态,随着气流的不断运动至沙障附近,低层气流受到干扰开始抬升,在障前形成风速抬升区,并在沙障顶部出现强气流区,气流穿过沙障后,风速降低并在障后出现弱风区或静风区,随着气流运动远离沙障,气流逐渐恢复至来流状态。该规律不随指示风速的变化而变化,但气流拐点存在明显差异,野外观测羽翼袋沙障气流拐点始终在-5H左右,而与其相同（底袋）规格的袋状沙障气流拐点基本在-2.5H左右,风洞模拟中羽翼袋沙障气流拐点始终在-8H左右。（2）随着指示风速的增大,单排和双排沙障防风相应逐渐减弱,网格沙障反之;三种风速下,单排羽翼袋沙障有效防护范围可较袋状沙障增长2.99-6.50倍,风速降低比提高10.50%-21.23%。双排羽翼袋沙障有效防护范围可较袋状沙障增长2.36-3.63倍,风速降低比提高22.87%-30.79%。网格羽翼袋沙障有效防护范围可较袋状沙障增长0.86-1.14倍,风速降低比提高14.09%-23.27%;三种布设模式下,袋状沙障各点位输沙量均大于羽翼袋沙障,各高度层的阻沙能力指数反之,且总阻沙能力指数羽翼袋沙障明显大于袋状沙障,说明羽翼袋沙障的阻沙能力效果明显优于同底袋直径的袋状沙障。（3）三种风速下,有效防护距离均表现出规格15×15的双排效果最佳（防护范围均大于44.27H）,其次为规格10×7.5的双排,规格12.5×3.8的双排效果相对较差。网格沙障在三种风速下表现出:“田字式”有效防护范围最佳,其次为“回字式”,“日字式”有效防护效果相对较差,随着风速的逐渐增大,各沙障类型有效防护距离均呈减小趋势;典型羽翼袋沙障障后沙物质堆积厚度表现为网格沙障＞双排羽翼袋沙障＞单排羽翼袋沙障＞袋状沙障。（4）当来流风速小于9m/s时,底袋与羽翼组合模式建议使用10×5、12.5×3.8、12.5×9.4、12.5×12.5;羽翼孔隙度推荐60%;羽翼模式建议使用全段式与间歇式,当来流风速为12m/s时,推荐规格10×5、10×7.5、15×4.5和15×7.5;羽翼孔隙度推荐60%;羽翼模式建议使用全段式与间歇式。当来流风速为12m/s时,推荐规格12.5×3.8、12.5×9.4、15×4.5、15×7.5;羽翼孔隙度推荐60%、80%,如野外布设单根羽翼袋沙障长度大于3m,不建议使用全段式以防止野外羽翼整段被沙埋;羽翼模式建议使用多段式与间断式。多风向条件下建议使用“回字式”、“田字式”羽翼袋沙障。
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