風沙活動特征及其工程防沙主要措施研究.pdf

1、風沙活動是近地面風場與地表物質(zhì)相互作用的外在表現(xiàn)，是沙漠科學(xué)研究的主要組成部分，為風沙地貌形態(tài)的塑造提供了動力條件和物質(zhì)基礎(chǔ)。從世界沙海的分布到單個沙丘的形成及其形態(tài)、排列方向、運動特征，甚至小尺度沙紋的產(chǎn)生都與不同尺度的風沙活動有關(guān)。風沙活動不僅對地質(zhì)歷史時期地貌形態(tài)的演化，而且對人類現(xiàn)代時期風沙災(zāi)害的形成產(chǎn)生了巨大而深刻的影響。風沙活動強弱取決于區(qū)域風況、地表物質(zhì)組成和下墊面性質(zhì)三個方面。所以，對風沙危害進行工程防治，首先要了解區(qū)域

2、風沙活動特征，包括沙源分布狀況、風況特征及其下墊面的性質(zhì)。 本文以騰格里沙漠東南緣沙坡頭地區(qū)作為研究風沙活動特征的平臺，根據(jù)多年風況資料，對區(qū)域風場、輸沙勢和最大可能輸沙量進行了初步研究。另外，由于海岸國防設(shè)施風沙防治任務(wù)的需要，在學(xué)習(xí)和總結(jié)沙坡頭鐵路防沙體系經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，通過風洞模擬實驗和野外觀測，對各種工程防沙措施的防護功能和防沙新材料的推廣應(yīng)用進行了實驗觀測和研究，進而應(yīng)用于東南沿海國防設(shè)施風沙危害防治，并對防護體系中工

3、程措施的配置、組成及其防護效益進行了研究。初步得出了以下結(jié)論： (1)受大氣環(huán)流形勢的影響，研究區(qū)風況具有明顯的方向性和季節(jié)性變化，主要有來自沙漠外圍的西北風、東北風和東南風。西部邊緣以西北風為主，東部還受來自阿拉善高原的北風和東南風的影響。冬季盛行西北風，夏季短時期盛行東北風。 (2)沙坡頭多年平均輸沙勢DP為358．7VU，風能屬予中能環(huán)境(200—399VU)。多年平均方向變率(RDP／DP)值為0．46，屬于

4、中比率。年均合成輸沙勢RDP為164.42VU，集中分布在130—200VU范圍內(nèi)。年均合成輸沙方向RDD為134.19。。 (3)格狀沙障固沙效果與其孔隙度有很大的關(guān)系，在以前扎設(shè)格狀沙障時，通?？紤]更多的是材料問題，而忽視了孔隙度的重要性。所以，在今后采取固沙措施時，除了材料選擇以外，孔隙度也是一個關(guān)鍵的指標。對于阻沙柵欄，流體經(jīng)過柵欄時，柵欄前面有阻滯、抬升和集流加速區(qū)，氣流越過柵欄后，有減速下降和穩(wěn)定恢復(fù)區(qū)等。隨進口風

5、速的增大，柵欄頂部集流加速區(qū)的高度呈上升趨勢。覆網(wǎng)床面各高度層風速分布同樣滿足對數(shù)規(guī)律，其粗糙度主要集中在O．3—2.0mm范圍內(nèi)，摩阻速度u*的變化范圍主要集中在30-120cm·s-1之間。 (4)根據(jù)海岸風沙活動規(guī)律及潮汐作用的特點，借鑒包蘭鐵路沙坡頭段風沙危害防治體系的經(jīng)驗，提出了以阻為主，阻固結(jié)合，以工程措施為先導(dǎo)，最終以生物措施替代工程措施為目的的綜合防治思路。在潮間帶設(shè)置防浪攔沙堤，攔截沙源和防止海浪對場地固沙設(shè)

6、施的沖擊破壞：在流沙帶設(shè)置蜂巢式固沙網(wǎng)，固定就地和來自海灘的沙源；在流沙帶兩側(cè)布設(shè)阻沙柵欄，阻隔側(cè)向沙源；在設(shè)施區(qū)輔以化學(xué)和覆網(wǎng)措施，固定就地起沙并對過境風沙流加以輸導(dǎo)。防治體系建立后，不僅對設(shè)施區(qū)防沙效益非常顯著，而且對土壤改良和天然植被的恢復(fù)起到了促進作用。 (5)建立了海岸風沙危害防護體系，不僅為國防設(shè)施的安全運營提供保障，產(chǎn)生了較高的軍事經(jīng)濟效益，而且在學(xué)科上拓寬了風沙防治研究的領(lǐng)域，為海岸風沙危害防治提供了理論依據(jù)和