【摘要】：我國西北干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境嚴酷,沙漠及沙漠化土地廣布,風沙危害嚴重。通過構(gòu)建生態(tài)防護體系、建設(shè)防沙治沙工程實現(xiàn)降低地表風速、削弱地表風沙運動是控制、治理沙漠化的主要措施之一。本文借助于風洞實驗,對7種孔隙率及2種生物量空間分布格局的防護帶防風效能進行測量,分析了孔隙率及地上生物量空間分布格局對防護帶防護效能的影響,并探討了研究結(jié)果在防風固沙實踐中的應(yīng)用。研究得出如下主要結(jié)論:(1)帶后2h處、0-30cm范圍內(nèi),以防護帶高度為臨界值分為兩個完全不同的區(qū)域:即有效防護區(qū)(1cm-13cm,風速削減率為正)和加速區(qū)(20cm-30cm,風速削減率為負)。在這兩個區(qū)域內(nèi),防護帶對氣流產(chǎn)生截然不同的影響,且影響強度隨孔隙率增加逐漸減弱。(2)受模型為縱條型結(jié)構(gòu)的影響,帶后2h處1cm-13cm范圍內(nèi)相同孔隙率防護帶的風速消減率沿高度變化不大;隨距離增加,地表5cm高度處防護帶風速消減率逐漸降低,孔隙率越小,風速消減率極大值越大,且出現(xiàn)位置越靠近4h處,風速消減率隨距離增加而降低越明顯。帶后30cm高度處、2h-12h范圍內(nèi)風速均不同程度出現(xiàn)加速,且越靠近防護帶、孔隙率越小,風速加速趨勢越明顯。(3)防護帶帶后2h-24h范圍內(nèi)各位置處平均風速消減率隨防護帶孔隙率增加呈遞減趨勢,且在孔隙率自1%至100%的變化過程中,風速消減率出現(xiàn)三個明顯的變化區(qū)間。孔隙率自1%至40%,平均風速消減率緩慢減小;從孔隙率45%開始至66%,平均風速消減率急劇減小;從孔隙率為66%左右開始,平均風速消減率隨孔隙率增加而呈緩慢減小趨勢。(4)入口風速從6m/s增加至12 m/s,1%、40%和66%三種孔隙率防護帶帶下風速消減差值會隨孔隙率及距離的變化發(fā)生明顯改變,且孔隙率越小,越靠近防護帶,風速消減差值隨入口風速的變化越明顯,在超過防護帶高度后孔隙率為1%和40%的防護帶上方風速消減差值會隨高度增加迅速減小,至30cm高度處三種入口風速影響下的風速消減差值趨于一致,而孔隙率為66%的防護帶對此的響應(yīng)要明顯的弱于前兩種。(5)生物量空間分配格局的改變會對其影響區(qū)域內(nèi)風速消減率產(chǎn)生明顯影響。改變原低孔隙率防護帶的空間排列方式,增加孔隙率為33%林帶的橫向孔隙率及縱向厚度(橫向及縱向以主風方向為標準界定)后,與原有的低橫向孔隙率及縱向厚度生物量空間分配格局相比,0-13cm風速消減率明顯降低,5cm高度處2h-24h范圍內(nèi)風速消減率明顯降低,但高于單條高橫向孔隙率、低縱向厚度生物量空間分配格局(孔隙率66%),介于兩者之間。(6)在維持一定區(qū)域內(nèi)地上生物量及總蓋度不變的情況下,將小間隔、多條帶、分散分布的大孔隙率防護體系配置模式調(diào)整為單條、集中分布的小孔隙率條帶可以在相同的資金投入和水分消耗前提下取得更好的防護效益。在考慮資金投入與效能最大化的前提下,單條條帶式防護帶的最佳孔隙率應(yīng)控制在45%左右,將孔隙率從66%降低至45%期間,單筆資金投入的效能收益最大。
【圖文】：

甘肅農(nóng)業(yè)大學 2017 屆碩士學位論文風洞結(jié)構(gòu)符合低速風洞設(shè)計要求，，可以在實驗段生產(chǎn)穩(wěn)定流動的度為±3%-±0.5%，最大測試風速達 35m/s。洞體總長度 38.9m，由進、整流段、收縮段、實驗段、可調(diào)實驗段和擴散段組成。實驗段 1.2 m×1.2 m，可調(diào)節(jié)實驗段長 2.5m，截面 1.2 m×1.3m。為加速風洞育，在實驗段的前端鋪設(shè)粗糙元(如圖 2-2 所示)，粗糙元由20cm×5cm 水泥預(yù)制磚按規(guī)則鋪設(shè)而成，鋪設(shè)長度為 3.6m，實驗初粗糙元鋪設(shè)方式的調(diào)整實現(xiàn)對風洞實驗段測量區(qū)域風場的合理調(diào)節(jié)實驗涉及 0-30cm 高度內(nèi)的風場結(jié)構(gòu)滿足自然條件下的穩(wěn)定對數(shù)廓

粗糙元鋪設(shè)方式的調(diào)整實現(xiàn)對風洞實驗段測量區(qū)域風場的合理調(diào)節(jié)實驗涉及 0-30cm 高度內(nèi)的風場結(jié)構(gòu)滿足自然條件下的穩(wěn)定對數(shù)廓圖 2-1 風沙環(huán)境風洞實驗室
【學位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S718.5

【參考文獻】

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2 周娜;張春來;田金鷺;亢力強;;半隱蔽式草方格沙障凹曲面形成的流場解析及沉積表征[J];地理研究;2014年11期

3 劉鐵軍;趙顯波;趙愛國;郭建英;;東北黑土地土壤風蝕風洞模擬試驗研究[J];水土保持學報;2013年02期

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10 李錦榮;蒙仲舉;高永;韓彥隆;;低立式格狀土工沙障固沙效果研究[J];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版);2009年01期

本文編號：2615525