栅栏防护体系空气动力学效应研究进展.pdf

《栅栏防护体系空气动力学效应研究进展.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第32卷第4期中国沙漠VoI．32No．42012年O7月JOURNAlOFDESERTRESEARCHJu1．2012文章编号：1000—694X(2012)04—885—11栅栏防护体系空气动力学效应研究进展罗万银，董治宝，钱广强，马立鹏(1．中国科学院寒区旱区环境与工程研究所沙漠与沙漠化重点实验室，甘肃兰州730000；2．甘肃省林业厅防沙治沙办公室，甘肃兰卅l730000)摘要：栅栏防护体系的空气动力学效应研究是揭示其防护机理的重要基础，也是风沙工程学和风沙物理学应用研究的主要组成部分。根据已有的研究成果，全面综述了近半个多世纪以来有关栅栏防护

2、体系空气动力学机制方面的研究进展，对各个时期的主要成果作以介绍，并对几种代表性防护栅栏最佳疏透度的确定方法及范围分别加以对比分析。分析认为，对栅栏空气动力学效应已取得了相对较深的认识，并且积累了大量的研究经验，对于认识栅栏防护机理具有重要的指导和启发作用。但影响栅栏防护效益的因素是复杂的，众多研究都运用了过多的简化与假设，而且研究者们对于栅栏防护效应的理解不同以及所强调的保护侧重点不同导致评判的标准也各不相同，最终得到的最佳疏透度也有所差异，不能直接运用于实践中。鉴于此，在将来的研究中运用现代测量技术获取可靠的数据资料仍然很重要。关键词：防护栅栏；动力

3、学效应；疏透度中图分类号：X169文献标识码：A近年来，随着科学技术的进步和生存发展的需术，消弱近地表风速，延缓或阻止沙丘前移，防治农要，人类获取资源的空间范围已逐步伸向极端干旱田、道路、房屋建筑、圈舍等设施遭受流沙危害。因的沙漠腹地。在这样广大面积的风沙环境地区从事此，栅栏防护体系的空气动力效应研究是对风沙物生产活动，开展经济建设，不同程度上都要受到“风理学理论与应用的延伸，其研究对象与内容决定该沙”的影响，都会涉及到沙害的治理问题，这样，以研学科本身又处于一个交叉学科的边缘，溶物理、数究风沙危害及其防治的一门新兴学科一～风沙工程学、力学及工程学于一

4、体。学也就应运而生。栅栏防护体系建设被视为各种防2栅栏防护体系的分类沙措施中最基础、最先导，也是最廉价而有效的防沙手段，越来越吸引广大科研工作者和工程界的关注。对风沙工程进行科学的分类，是正确认识和应明确风沙工程学的性质、研究对象和任务，掌握目前用风沙工程的前提l1]。刘贤万[1根据风沙工程作用栅栏防护体系空气动力学效应研究的现状与问题，的力学原理将其归纳为封闭、固定、阻拦、输导、改向对加速风沙工程学及风沙物理学学科建设与发展有和消散等6种类型。其中阻拦型风沙工程主要包括极其重要的意义。栅栏、高立式沙障、林带、挡沙墙等，用来阻滞拦截过境风沙流，增大风沙

5、流运动阻力，促使其减速沉积。1科学概念及定位栅栏在英文文献里通常以windbreak，windscreen，风沙工程学是以物理力学观点研究风沙运动及windbarrier，barrier和fence等词出现，Rosen-其动力过程，探索风沙危害的形成机制及有效防治berg[3将防护林(windbreak)定义为任何能够起到措施与原理的一门新兴学科_1]，是风沙物理学应用减小风速作用的结构，并且这个概念通常与植物栅研究的一个重要分支[2]，它包括生物、机械(非生物)栏关联，它可以是一个单独的元件或者是系统元件，和化学固沙等几个方面。而栅栏防护体系建设又是

6、能够降低风速，影响其迎风和背风面一定距离的防风沙工程学的主要组成部分，它以风沙物理学、空气护效益。Cornelis等口在此基础上又对wind—动力学、流体力学、大气边界层动力学以及农业气象screen，windbarrier和fence这3组词做了进一步学为理论依据，探索减少风沙流输沙量的原理与技的阐释，他认为windscreen是指任何阻挡气流的人收稿日期：2011—11—08；改回日期：2011一I2—02基金项目：中国科学院“西部之光”西部博士资助项目(Y028701001)；国家自然科学基金项目(40901003)共同资助作者简介：罗万银(19

7、79一)，男，甘肃景泰人，博士眉0研究员，主要从事风沙物理研究。Email：wyluo@lzb．ac．cn886中国沙漠第32卷工或机械屏障，而windbarrier和fence通常既可以栅栏不同于其他的人工防护措施，比如挡风墙，这是指windbreaks，又可以指windscreen。所以根据当因为栅栏通常可以设置成较大的疏透度0，而挡风地的自然环境条件和可利用的材料，通常人们所说墙却没有疏透性¨6]。根据所用的材料，栅栏可以划的防护栅栏又可以包括防护林带、防风网以及各种分为直立、横条、格状、孔板式和防风网等几种类型各样的疏透性栅栏。鉴于栅栏、防风网

8、和防护林带(图1)。选择一种比较适用的栅栏通常要根据它的的风沙防治原理基本相同，为了叙述方便，