發(fā)布時間：2020-06-12 05:53

【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(shè)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(shè)項目保護中發(fā)揮了重要的作用。但目前在實踐布設(shè)中主要以經(jīng)驗為主,缺少相應(yīng)的標準來指導(dǎo),此外現(xiàn)有研究多針對沙障的防風(fēng)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(fēng)網(wǎng)沙障、沙柳沙障為研究對象,通過野外試驗和風(fēng)洞模擬試驗相結(jié)合的方法,分析不同配置模式沙障網(wǎng)格的風(fēng)速頻數(shù)、變異函數(shù)、風(fēng)速加速率、有效防護面積、起沙風(fēng)速、地表粗糙度等,探討網(wǎng)格大小、孔隙度、障高對沙障防風(fēng)效能和地表蝕積的影響�；谝陨涎芯拷Y(jié)果,進一步提出一種新的防風(fēng)效益評價指標——附面層位移厚度,以期為風(fēng)蝕防護工作提供理論依據(jù)和實踐參考。主要結(jié)論如下:(1)草方格沙障的防風(fēng)效能與網(wǎng)格邊長成負相關(guān)關(guān)系;HDPE透風(fēng)網(wǎng)沙障的防風(fēng)效能與孔隙度成負相關(guān)關(guān)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(fēng)效能與邊長和孔隙度成負相關(guān)關(guān)系,和障高成正相關(guān)關(guān)系。不同風(fēng)速條件下,均展現(xiàn)出沙柳沙障網(wǎng)格防風(fēng)效能最大,HDPE透風(fēng)網(wǎng)沙障網(wǎng)格防風(fēng)效能次之,草方格沙障網(wǎng)格防風(fēng)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(fēng)網(wǎng)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(fēng)網(wǎng)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(fēng)速與邊長成負相關(guān)關(guān)系;HDPE透風(fēng)網(wǎng)沙障起沙風(fēng)速與障高和孔隙度成負相關(guān)關(guān)系;沙柳沙障起沙風(fēng)速在邊長2m、障高20cm、孔隙度為0.3時出現(xiàn)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(fēng)網(wǎng)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(wǎng)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(xiàn)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(fù),優(yōu)化工程措施與生物措施、化學(xué)措施的復(fù)合配置是接下來要研究的方向。此外,利用空氣動力學(xué)從微觀的角度對風(fēng)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(nèi)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(fēng)向分別布設(shè)５列１０行不同配置模式的沙障逡逑網(wǎng)格，并在居中一列設(shè)置Ｓ－ＷＳＢ－Ｍ００３三杯風(fēng)速傳感器和Ｕ３０－ＮＲＣ邋ＨＯＢＯ多通道逡逑自記數(shù)據(jù)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(shè)置布設(shè)便攜式小型氣象站觀測相同高度下的曠野風(fēng)速作逡逑為對照。風(fēng)速記錄間隔設(shè)置為ｌｓ，所有風(fēng)速儀同步測量風(fēng)速變化，并由ＨＯＢＯ同步逡逑記錄。風(fēng)速測定季節(jié)為春季３－５月，此時研究區(qū)主害風(fēng)向為西北風(fēng)。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(fēng)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(shè)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(fēng)速進行測定外，還在不同配置模式的沙障Ｎ格中布設(shè)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(shè)時插入沙土逡逑中２０邋ｃｍ，露出高度為３０邋ｃｍ。測簽布設(shè)在沙障網(wǎng)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(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S288


本文編號：2709094