本文關(guān)鍵詞：基于流場(chǎng)分析的綠洲防護(hù)林防風(fēng)效果研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：烏蘭布和沙漠綠洲天然荒漠植被退化、濕地萎縮、土壤鹽漬化加劇、土地風(fēng)蝕等問(wèn)題十分嚴(yán)重,是沙漠中脆弱的生態(tài)系統(tǒng)之一。在綠洲及外圍營(yíng)建防護(hù)林體系對(duì)保護(hù)綠洲生態(tài)安全,維護(hù)綠洲生產(chǎn)建設(shè)穩(wěn)定發(fā)展等具有重要意義。烏蘭布和沙漠綠洲具有多年的防護(hù)林建設(shè)經(jīng)驗(yàn),對(duì)綠洲現(xiàn)有的防護(hù)林體系進(jìn)行全面、系統(tǒng)、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià),可以為營(yíng)建新的防護(hù)林體系提供示范樣板及實(shí)踐模式,對(duì)進(jìn)一步豐富和完善受損的生態(tài)系統(tǒng)具有十分重要的科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。本研究以烏蘭布和沙漠綠洲初葉期5種不同配置結(jié)構(gòu)的防護(hù)林帶(網(wǎng))模式為研究對(duì)象,通過(guò)對(duì)各林網(wǎng)內(nèi)空間多點(diǎn)風(fēng)速的同步觀測(cè),分析不同林網(wǎng)內(nèi)的風(fēng)速流場(chǎng)、風(fēng)速統(tǒng)計(jì)及頻數(shù)分布、風(fēng)速半方差變異函數(shù)模型以及基于有效防護(hù)面積的防風(fēng)效能,探究不同防護(hù)林帶(網(wǎng))模式的防風(fēng)效果,并篩選出具有較好防風(fēng)效果的防護(hù)林林帶(網(wǎng))模式。通過(guò)風(fēng)洞模擬試驗(yàn),進(jìn)一步對(duì)選取的防護(hù)林帶(網(wǎng))模式在不同風(fēng)速下單林帶、單林網(wǎng)及多林網(wǎng)疊加的防風(fēng)效果進(jìn)行比較分析,提出具有高防風(fēng)效能的防護(hù)林帶(網(wǎng))新模式。本研究主要結(jié)論如下：(1)野外實(shí)驗(yàn)得出疏透結(jié)構(gòu)大網(wǎng)格林網(wǎng)2,窄林帶小網(wǎng)格喬灌混交林網(wǎng)3和窄林帶小網(wǎng)格喬木純林林網(wǎng)4均發(fā)揮著較好的防風(fēng)效果。林網(wǎng)2內(nèi)96.4%土地面積上的防風(fēng)效能在70%以上,林網(wǎng)3內(nèi)92%土地面積上的防風(fēng)效能在55%以上,在60%防風(fēng)效能以上,喬灌混交配置的林網(wǎng)3的有效防護(hù)比約為純林林網(wǎng)4的2.5倍。(2)野外實(shí)驗(yàn)得出風(fēng)向變化使5種典型林網(wǎng)內(nèi)的防風(fēng)效能分別減少了約5%、10%、18%、15%及0%,對(duì)大網(wǎng)格林網(wǎng)內(nèi)的風(fēng)速流場(chǎng)分布及防風(fēng)效能影響較大,對(duì)窄林帶小網(wǎng)格影響并不明顯。“U”配置林網(wǎng)其開(kāi)口處要避免朝向主害風(fēng)向,以免擾亂、降低林網(wǎng)內(nèi)的防風(fēng)效能�！啊酢毙团渲玫募兞至志W(wǎng)可以將風(fēng)向夾角帶來(lái)的影響降到最低,充分發(fā)揮長(zhǎng)副林帶的防護(hù)作用,林網(wǎng)內(nèi)的風(fēng)速流場(chǎng)及防風(fēng)效能較為穩(wěn)定。(3)風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)得出緊密結(jié)構(gòu)的林帶及高度較高的林帶發(fā)揮著較好的防護(hù)效應(yīng),在相對(duì)較高防風(fēng)效能以上,林帶的有效防護(hù)面積及防護(hù)比大小均為6 cm緊密林帶8 cm疏透林帶6 cm疏透林帶。由林帶結(jié)構(gòu)造成的最大差異為6 cm緊密結(jié)構(gòu)林帶的有效防護(hù)面積及防護(hù)比比疏透林帶大2367.9cm2(47.3%)；林帶高度造成的最大差異為8 cm高林帶的有效防護(hù)面積及防護(hù)比比6 cm高林帶大1373.8 cm2(21.2%)。(4)風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)得出不同配置林網(wǎng)(D=10H)模式當(dāng)防風(fēng)效能在50%以上即削弱一半以上的風(fēng)速,各林網(wǎng)模式的有效防護(hù)面積及百分比大小依次為8 cm喬灌混交林網(wǎng)5407.2 cm2(75.1%)6 cm喬灌混交林網(wǎng)5025.6 cm2(69.8%)6 cm喬木+灌木混合林網(wǎng)4816.8cm2(66.9%)8 cm純林林網(wǎng)4161.6 cm2(50.3%)6 cm純林林網(wǎng)3038.4 cm2(42.2%),喬灌混交配置的林網(wǎng)模式及喬木+灌木混合的林網(wǎng)模式發(fā)揮了較好的防護(hù)效應(yīng)。優(yōu)化的喬木+灌木混合的林網(wǎng)模式在高防風(fēng)效能發(fā)揮著較好的防護(hù)效果。(5)風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)得出不同配置林網(wǎng)(D=6H)模式當(dāng)防風(fēng)效能在50%以上,各防護(hù)林林網(wǎng)模式的有效防護(hù)面積依次為8 cm喬灌混交林網(wǎng)6 cm喬灌混交林網(wǎng)8cm純林林網(wǎng)6 cm純林林網(wǎng)。其中,6 cm和8cm兩種林帶高度的窄林帶喬灌混交林網(wǎng)配置模式其有效防護(hù)比比純林林網(wǎng)模式分別高2.1倍(38.1%)和1.6倍(29.1%),可見(jiàn)喬灌混交配置的防護(hù)林林網(wǎng)模式可以發(fā)揮出較好的防護(hù)效果。林帶高度對(duì)相同配置防護(hù)林網(wǎng)模式防風(fēng)效果的影響為,8 cm純林林網(wǎng)的有效防護(hù)比比6 cm純林林網(wǎng)大14.3%,8 cm喬灌混交林網(wǎng)的有效防護(hù)比比6 cm喬灌混交林網(wǎng)大5.3%。(6)風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)得出在6林網(wǎng)疊加的窄林帶(D=6H)純林復(fù)合林網(wǎng)內(nèi),從網(wǎng)格1至網(wǎng)格6風(fēng)速最大值與最小值的差值逐漸減小,風(fēng)速平均值整體呈減小趨勢(shì)。防風(fēng)效能在網(wǎng)格1逐漸增加,網(wǎng)格2為過(guò)渡,在網(wǎng)格3、林網(wǎng)4內(nèi)達(dá)到最大,之后趨于一個(gè)穩(wěn)定值；當(dāng)防風(fēng)效能在60%以上,與相同配置的單林網(wǎng)(16.8%)比較,網(wǎng)格2內(nèi)的有效面積防護(hù)比增加72.2%,網(wǎng)格3、網(wǎng)格4內(nèi)增加83.2%,網(wǎng)格5內(nèi)增加82.6%,網(wǎng)格6內(nèi)增加79.3%,平均每個(gè)疊加后的網(wǎng)格內(nèi)的有效防護(hù)比比單林網(wǎng)增加近5倍。(7)風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)得出在6林網(wǎng)的疊加窄林帶(D=6H)喬灌混交復(fù)合林網(wǎng)內(nèi),網(wǎng)格1至網(wǎng)格6風(fēng)速最大值與最小值的差值逐漸減小,風(fēng)速平均值整體呈減小趨勢(shì)。防風(fēng)效能在網(wǎng)格1過(guò)渡,網(wǎng)格2、網(wǎng)格3內(nèi)即達(dá)到最大,之后趨于一個(gè)穩(wěn)定值；當(dāng)防風(fēng)效能在70%以上,與相同配置的單林網(wǎng)有效防護(hù)比(23.3%)比較,網(wǎng)格2、網(wǎng)格3內(nèi)的有效防護(hù)比增加76.6%,網(wǎng)格4內(nèi)增加72.3%,網(wǎng)格5內(nèi)增加74.4%,網(wǎng)格6內(nèi)增加68.3%,平均每個(gè)疊加后的網(wǎng)格內(nèi)的有效防護(hù)比比單林網(wǎng)增加近3倍。
【關(guān)鍵詞】：防風(fēng)效果 風(fēng)速流場(chǎng) 有效防護(hù)面積 復(fù)合林網(wǎng) 烏蘭布和沙漠綠洲
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S727.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-16
• 1引言16-32
• 1.1 研究背景、目的和意義16-19
• 1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展19-27
• 1.2.1 防護(hù)林帶結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展19-21
• 1.2.2 綠洲防護(hù)林防護(hù)效益研究21-24
• 1.2.3 防護(hù)林帶(網(wǎng))風(fēng)速流場(chǎng)研究24-26
• 1.2.4 防護(hù)林帶(網(wǎng))有效防護(hù)面積研究26-27
• 1.3 目前研究存在的問(wèn)題及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)27
• 1.4 本研究擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題27-28
• 1.5 研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線28-32
• 1.5.1 研究?jī)?nèi)容28-30
• 1.5.2 技術(shù)路線30-32
• 2 研究區(qū)概況32-36
• 2.1 研究區(qū)自然條件32-34
• 2.1.1 地理位置32
• 2.1.2 地質(zhì)地貌32
• 2.1.3 氣候32-33
• 2.1.4 土壤33
• 2.1.5 水文33
• 2.1.6 植被33-34
• 2.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況34
• 2.3 試驗(yàn)區(qū)簡(jiǎn)介34-36
• 3 研究方法36-48
• 3.1 野外實(shí)驗(yàn)36-39
• 3.1.1 防護(hù)林網(wǎng)概況36-37
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)布設(shè)37-39
• 3.2 防護(hù)林網(wǎng)風(fēng)速風(fēng)向觀測(cè)39-40
• 3.3 風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)40-44
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞及儀器40-41
• 3.3.2 樹(shù)木模型制作及相關(guān)參數(shù)41-42
• 3.3.3 觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)42-44
• 3.4 分析方法44-48
• 3.4.1 風(fēng)速數(shù)據(jù)空間插值法44
• 3.4.2 風(fēng)速統(tǒng)計(jì)分析44-45
• 3.4.3 風(fēng)速變異函數(shù)45
• 3.4.4 防風(fēng)效能45
• 3.4.5 風(fēng)速加速率45-48
• 4 不同配置綠洲防護(hù)林網(wǎng)防風(fēng)效果野外試驗(yàn)48-64
• 4.1 不同林網(wǎng)內(nèi)風(fēng)速流場(chǎng)分布48-51
• 4.1.1 林網(wǎng)1內(nèi)風(fēng)速流場(chǎng)分布48-49
• 4.1.2 林網(wǎng)2內(nèi)風(fēng)速流場(chǎng)分布49
• 4.1.3 林網(wǎng)3內(nèi)風(fēng)速流場(chǎng)分布49-50
• 4.1.4 林網(wǎng)4內(nèi)風(fēng)速流場(chǎng)分布50
• 4.1.5 林網(wǎng)5內(nèi)風(fēng)速流場(chǎng)分布50-51
• 4.2 不同配置林網(wǎng)內(nèi)風(fēng)速統(tǒng)計(jì)分析及頻數(shù)分布特征51-53
• 4.3 不同配置林網(wǎng)內(nèi)風(fēng)速分布變異函數(shù)53-54
• 4.4 不同配置林網(wǎng)的防風(fēng)效能54-62
• 4.4.1 林網(wǎng)1內(nèi)的防風(fēng)效能55-56
• 4.4.2 林網(wǎng)2內(nèi)的防風(fēng)效能56-57
• 4.4.3 林網(wǎng)3內(nèi)的防風(fēng)效能57-58
• 4.4.4 林網(wǎng)4內(nèi)的防風(fēng)效能58-59
• 4.4.5 林網(wǎng)5內(nèi)的防風(fēng)效能59-62
• 4.5 小結(jié)62-64
• 5 風(fēng)向變化對(duì)不同配置綠洲防護(hù)林網(wǎng)防風(fēng)效果的影響64-88
• 5.1 風(fēng)向變化對(duì)不同林網(wǎng)內(nèi)的風(fēng)速流場(chǎng)的影響64-68
• 5.1.1 風(fēng)向變化下林網(wǎng)1內(nèi)風(fēng)速流場(chǎng)分布64-65
• 5.1.2 風(fēng)向變化下林網(wǎng)2內(nèi)風(fēng)速流場(chǎng)分布65
• 5.1.3 風(fēng)向變化下林網(wǎng)3內(nèi)風(fēng)速流場(chǎng)分布65-66
• 5.1.4 風(fēng)向變化下林網(wǎng)4內(nèi)風(fēng)速流場(chǎng)分布66-67
• 5.1.5 風(fēng)向變化下林網(wǎng)5內(nèi)風(fēng)速流場(chǎng)分布67-68
• 5.2 風(fēng)向變化對(duì)不同林網(wǎng)內(nèi)風(fēng)速統(tǒng)計(jì)分析及頻數(shù)分布特征的影響68-70
• 5.3 風(fēng)向變化對(duì)不同林網(wǎng)內(nèi)風(fēng)速變異函數(shù)的影響70-71
• 5.4 風(fēng)向變化對(duì)不同林網(wǎng)內(nèi)防風(fēng)效能的影響71-85
• 5.4.1 風(fēng)向變化下林網(wǎng)1內(nèi)防風(fēng)效能分析71-74
• 5.4.2 風(fēng)向變化下林網(wǎng)2內(nèi)防風(fēng)效能分析74-75
• 5.4.3 風(fēng)向變化下林網(wǎng)3內(nèi)防風(fēng)效能分析75-79
• 5.4.4 風(fēng)向變化下林網(wǎng)4內(nèi)防風(fēng)效能分析79-82
• 5.4.5 風(fēng)向變化下林網(wǎng)5內(nèi)防風(fēng)效能分析82-85
• 5.5 小結(jié)85-88
• 6 典型林帶防風(fēng)效果的風(fēng)洞模擬試驗(yàn)88-120
• 6.1 緊密結(jié)構(gòu)6 cm林帶模型防風(fēng)效果88-96
• 6.1.1 林帶模型前后風(fēng)速流場(chǎng)的變化88-89
• 6.1.2 林帶模型前后的風(fēng)速統(tǒng)計(jì)分析及頻數(shù)分布特征89-91
• 6.1.3 林帶模型前后風(fēng)速變異函數(shù)91-93
• 6.1.4 林帶模型的防風(fēng)效能93-95
• 6.1.5 林帶模型風(fēng)速加速率分布95-96
• 6.2 疏透結(jié)構(gòu)6 cm林帶模型防風(fēng)效果96-105
• 6.2.1 林帶模型前后風(fēng)速流場(chǎng)的變化96-98
• 6.2.2 林帶模型前后的風(fēng)速統(tǒng)計(jì)分析及頻數(shù)分布特征98-100
• 6.2.3 林帶模型前后風(fēng)速變異函數(shù)100-101
• 6.2.4 林帶模型的防風(fēng)效能101-105
• 6.2.5 林帶模型風(fēng)速加速率分布105
• 6.3 疏透結(jié)構(gòu)8 cm林帶模型防風(fēng)效果105-116
• 6.3.1 林帶模型前后風(fēng)速流場(chǎng)的變化106-107
• 6.3.2 林帶模型前后的風(fēng)速統(tǒng)計(jì)分析及頻數(shù)分布特征107-109
• 6.3.3 林帶模型前后風(fēng)速變異函數(shù)109-111
• 6.3.4 林帶模型的防風(fēng)效能111-114
• 6.3.5 林帶模型風(fēng)速加速率分布114-116
• 6.4 小結(jié)116-120
• 7 典型林網(wǎng)及優(yōu)化林網(wǎng)的防風(fēng)效果風(fēng)洞模擬試驗(yàn)120-180
• 7.1 喬木林網(wǎng)模型防風(fēng)效果120-129
• 7.1.1 喬木林網(wǎng)模型內(nèi)及前后風(fēng)速流場(chǎng)的變化120-121
• 7.1.2 喬木林網(wǎng)模型風(fēng)速統(tǒng)計(jì)分析及頻數(shù)分布特征121-122
• 7.1.3 喬木林網(wǎng)模型風(fēng)速分布變異函數(shù)122-125
• 7.1.4 喬木林網(wǎng)模型防風(fēng)效能125-129
• 7.1.5 喬木林網(wǎng)模型風(fēng)速加速率分布129
• 7.2 喬灌混交林網(wǎng)模型防風(fēng)效果129-140
• 7.2.1 喬灌混交林網(wǎng)模型內(nèi)及前后風(fēng)速流場(chǎng)的變化129-131
• 7.2.2 喬灌混交林網(wǎng)模型風(fēng)速統(tǒng)計(jì)分析及頻數(shù)分布特征131-133
• 7.2.3 喬灌混交林網(wǎng)模型風(fēng)速分布變異函數(shù)133-136
• 7.2.4 喬灌混交林網(wǎng)模型防風(fēng)效能136-140
• 7.2.5 喬灌混交林網(wǎng)模型風(fēng)速加速率分布140
• 7.3 相同植被蓋度喬灌優(yōu)化模型防風(fēng)效果140-152
• 7.3.1 喬木+灌木混合林網(wǎng)模型內(nèi)及前后風(fēng)速流場(chǎng)的變化140-142
• 7.3.2 喬木+灌木混合林網(wǎng)模型風(fēng)速統(tǒng)計(jì)分析及頻數(shù)分布特征142-145
• 7.3.3 喬木+灌木混合林網(wǎng)模型風(fēng)速分布變異函數(shù)145-147
• 7.3.4 喬木+灌木混合林網(wǎng)模型防風(fēng)效能147-152
• 7.3.5 喬木+灌木混合林網(wǎng)模型風(fēng)速加速率分布152
• 7.4 高度增加對(duì)喬木林網(wǎng)模型防風(fēng)效果的影響152-162
• 7.4.1 高度增加對(duì)喬木林網(wǎng)模型內(nèi)及前后風(fēng)速流場(chǎng)的影響152-154
• 7.4.2 高度增加喬木林網(wǎng)模型風(fēng)速統(tǒng)計(jì)分析及頻數(shù)分布特征154-156
• 7.4.3 高度增加喬木林網(wǎng)模型風(fēng)速分布變異函數(shù)156-158
• 7.4.4 高度增加喬木林網(wǎng)模型防風(fēng)效能158-161
• 7.4.5 高度增加對(duì)喬木林網(wǎng)模型風(fēng)速加速率的影響161-162
• 7.5 高度增加對(duì)喬灌混交林網(wǎng)模型防風(fēng)效果的影響162-176
• 7.5.1 高度增加對(duì)喬灌混交林網(wǎng)模型內(nèi)及前后風(fēng)速流場(chǎng)的影響162-164
• 7.5.2 高度增加喬灌混交林網(wǎng)模型風(fēng)速統(tǒng)計(jì)分析及頻數(shù)分布特征164-166
• 7.5.3 高度增加喬灌混交林網(wǎng)模型風(fēng)速分布變異函數(shù)166-168
• 7.5.4 高度增加喬灌混交林網(wǎng)模型防風(fēng)效能168-175
• 7.5.5 高度增加對(duì)喬灌混交林網(wǎng)模型風(fēng)速加速率的影響175-176
• 7.6 小結(jié)176-180
• 8 復(fù)合林網(wǎng)防風(fēng)效果的風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)180-216
• 8.1 不同配置典型林網(wǎng)模型防風(fēng)效果180-194
• 8.1.1 不同配置及高度對(duì)林網(wǎng)模型風(fēng)速流場(chǎng)的影響180-182
• 8.1.2 不同配置林網(wǎng)模型風(fēng)速統(tǒng)計(jì)分析及頻數(shù)分布特征182-185
• 8.1.3 不同配置林網(wǎng)模型風(fēng)速分布變異函數(shù)185-187
• 8.1.4 不同配置及高度林網(wǎng)模型防風(fēng)效能變化187-192
• 8.1.5 不同配置及高度對(duì)林網(wǎng)模型風(fēng)速加速率的影響192-194
• 8.2 喬木復(fù)合林網(wǎng)模型防風(fēng)效果194-202
• 8.2.1 喬木復(fù)合林網(wǎng)模型內(nèi)風(fēng)速流場(chǎng)分布194-195
• 8.2.2 喬木復(fù)合林網(wǎng)模型風(fēng)速統(tǒng)計(jì)分析及頻數(shù)分布特征195-196
• 8.2.3 喬木復(fù)合林網(wǎng)模型風(fēng)速分布變異函數(shù)196-197
• 8.2.4 喬木復(fù)合林網(wǎng)模型內(nèi)防風(fēng)效能變化197-201
• 8.2.5 喬木復(fù)合林網(wǎng)模型對(duì)風(fēng)速加速率的影響201-202
• 8.3 喬灌復(fù)合林網(wǎng)模型防風(fēng)效果202-212
• 8.3.1 喬灌復(fù)合林網(wǎng)模型內(nèi)風(fēng)速流場(chǎng)分布202-203
• 8.3.2 喬灌復(fù)合林網(wǎng)模型風(fēng)速統(tǒng)計(jì)分析及頻數(shù)分布特征203-205
• 8.3.3 喬灌復(fù)合林網(wǎng)模型風(fēng)速分布變異函數(shù)205-206
• 8.3.4 喬灌復(fù)合林網(wǎng)模型內(nèi)防風(fēng)效能變化206-211
• 8.3.5 喬灌復(fù)合林網(wǎng)模型對(duì)風(fēng)速加速率的影響211-212
• 8.4 小結(jié)212-216
• 9 結(jié)論與展望216-220
• 9.1 結(jié)論216-219
• 9.2 創(chuàng)新點(diǎn)219
• 9.3 展望219-220
• 參考文獻(xiàn)220-234
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷234-235
• 導(dǎo)師簡(jiǎn)介235-238
• 獲得成果目錄清單238-239
• 致謝239-24

  本文關(guān)鍵詞：基于流場(chǎng)分析的綠洲防護(hù)林防風(fēng)效果研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：334194