【摘要】：機械沙障作為防沙治沙的主要工程措施之一,具有布設簡便、成本低、見效快、防護時間長的優(yōu)點,在沙地生態(tài)治理和重點建設項目保護中發(fā)揮了重要的作用。但目前在實踐布設中主要以經驗為主,缺少相應的標準來指導,此外現有研究多針對沙障的防風效能,而忽視其積沙能力。針對這些問題,本研究以我國北方典型沙障類型草方格沙障、HDPE透風網沙障、沙柳沙障為研究對象,通過野外試驗和風洞模擬試驗相結合的方法,分析不同配置模式沙障網格的風速頻數、變異函數、風速加速率、有效防護面積、起沙風速、地表粗糙度等,探討網格大小、孔隙度、障高對沙障防風效能和地表蝕積的影響�；谝陨涎芯拷Y果,進一步提出一種新的防風效益評價指標——附面層位移厚度,以期為風蝕防護工作提供理論依據和實踐參考。主要結論如下:(1)草方格沙障的防風效能與網格邊長成負相關關系;HDPE透風網沙障的防風效能與孔隙度成負相關關系,與邊長、障高之間沒有得到一致的規(guī)律性;沙柳沙障的防風效能與邊長和孔隙度成負相關關系,和障高成正相關關系。不同風速條件下,均展現出沙柳沙障網格防風效能最大,HDPE透風網沙障網格防風效能次之,草方格沙障網格防風效能最小。(2)草方格沙障地表粗糙度隨著邊長的增大而減小;HDPE透風網沙障和沙柳沙障地表粗糙度隨著障高的增加而增大。草方格沙障附面層位移厚度隨著邊長的增大而減小;HDPE透風網沙障和沙柳沙障附面層位移厚度隨著邊長和孔隙度的增大而減小,隨著障高的增大而增大。和地表粗糙度相比,附面層位移厚度更能準確的反映沙障的防護效果。(3)草方格沙障起沙風速與邊長成負相關關系;HDPE透風網沙障起沙風速與障高和孔隙度成負相關關系;沙柳沙障起沙風速在邊長2m、障高20cm、孔隙度為0.3時出現極大值。(4)草方格沙障積沙量隨著邊長的增大而減小:HDPE透風網沙障積沙量在邊長為2m、障高20cm、孔隙度為0.3時達到極大值;沙柳沙障積沙量在邊長為1m、障高為20cm、孔隙度為0.3時達到極大值。本研究中系統(tǒng)全面的測量了不同配置模式沙障網格的積沙量,并進行可視化處理,同時提出了新的評價指標——附面層位移厚度,是現有研究中所不曾涉及到的。在有效固定沙地后,如何進行沙地生態(tài)系統(tǒng)的修復,優(yōu)化工程措施與生物措施、化學措施的復合配置是接下來要研究的方向。此外,利用空氣動力學從微觀的角度對風沙運動規(guī)律進行探索也是亟需發(fā)展的方向。
【圖文】：

２研究區(qū)概況逡逑２．１地理位置逡逑研宄區(qū)選在寧夏鹽池毛烏素沙地生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研宄站（圖２．１），該站逡逑位于毛烏素沙地西南緣的寧夏鹽池縣。鹽池縣（Ｎ３７°邋０４＇邋－３８°邋１０＇邋，邋Ｅ１０６°邋３０＇逡逑－１０７°邋４１＇）位于寧夏回族自治區(qū)的正東方向，是寧蒙陜甘所交界的區(qū)域，南北長逡逑為１１０邋ｋｍ，東西寬為６６邋ｋｍ。鹽池縣處在毛烏素沙地和黃土高原相接的位置，屬于逡逑典型的過渡地帶，在地形上看屬于鄂爾多斯緩坡丘陵向黃土丘陵的過渡，從氣候上逡逑看屬于干旱區(qū)向半干旱區(qū)的過渡，從植被類型上看屬于干草原向荒漠草原的過渡，逡逑這種多重過渡的條件決定了本研究區(qū)的區(qū)位多樣性。逡逑Ｓｔｕｄｙ邋＊ｉｔｃ邋｜邐ｌｕ逡逑Ｉ邐ｕ邐九邋＜逡逑＇，？邐邋■■邋｜邋？逡逑圖２．１研宄區(qū)地理位置示意圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．１邋Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ邋ｍａｐ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｔｕｄｙ邋ａｒｅａ逡逑２．２氣候逡逑鹽池縣地處西北內陸，離海洋較遠，又受秦嶺等地形的阻隔，暖濕氣流難以到逡逑達并影響該地。而北面和西北向地勢較為開闊

（２）試驗布置逡逑本研宄在寧夏鹽池毛烏素沙地生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研宄站進行，選取平坦裸逡逑沙地作為試驗樣地。如圖３．１所示，沿風向分別布設５列１０行不同配置模式的沙障逡逑網格，并在居中一列設置Ｓ－ＷＳＢ－Ｍ００３三杯風速傳感器和Ｕ３０－ＮＲＣ邋ＨＯＢＯ多通道逡逑自記數據采集器（Ｏｎｓｅｔ邋Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｂｏｕｒｎｅ，邋ＭＡ，，ＵＳＡ），測量高度為一倍障高和２邋ｍ，逡逑同時在沙障區(qū)域前空曠地設置布設便攜式小型氣象站觀測相同高度下的曠野風速作逡逑為對照。風速記錄間隔設置為ｌｓ，所有風速儀同步測量風速變化，并由ＨＯＢＯ同步逡逑記錄。風速測定季節(jié)為春季３－５月，此時研究區(qū)主害風向為西北風。逡逑命丨邐邐邋一逡逑＾邐－邋＂Ｔ邐Ｑ逡逑＝＝王＝＝逡逑＝＝王＝＝逡逑ｔ邋ｆｔ逡逑＜：．２ｍ逡逑今邐卞逡逑ｒｉ＿邋一邋１邐一邐測點邐＿逡逑風問邐＞、廣）逡逑１倍障高逡逑Ｖ邐Ｖ逡逑丨口邋Ｍ逡逑圖３．１沙障布設示意圖邐？逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋３．１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｓａｎｄ邋ｂａｒｒｉｅｒ邋ｌａｙｏｕｔ逡逑除了對風速進行測定外，還在不同配置模式的沙障Ｎ格中布設測簽。測簽為標逡逑有刻度的竹簽，－頭削尖，便于插入沙地中。測簽長度為５０邋ｃｍ，布設時插入沙土逡逑中２０邋ｃｍ，露出高度為３０邋ｃｍ。測簽布設在沙障網格各邊長的端點、十等分點，以及逡逑對邊十等分點連線的交點位置
【學位授予單位】：北京林業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S288


本文編號：2709094