风沙防治工程的风沙物理学解析.doc

风沙防治工程的风沙物理学解析【摘要】阐述了六大类防风治沙工程的风沙物理学原理,针对不同工程提出了具体措施与注意事项,以期为进一步研究相关力学机制提供参考。本文来源于网络,本站发布的论文均是优质论文,供学习和研究使用,文中立场与本网站无关,版权和著作权归原作者所有,如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息,如果需要分享,请保留本段说明。【关键词】风沙防治;物理学;力学机制拜格诺在风蚀动力机制方面的研究是目前认识和研究风蚀动力学的基础。二十世纪三十年代早期,在深入沙漠地区收集大量第一手资料与进行一系列风沙运动的基本试验研究后,拜格诺建立了“风沙物理学”理论体系[1],其代表著作《风沙和荒漠沙丘物理学》(ThePhysicsofBlownSandDesertDunes)成为影响其后有关工作的理论基础,标志着风沙物理学这门学科的诞生。风沙物理学作为沙漠科学的重要分支学科,其研究的主要内容是各种风沙现象的规律和形成的物理机制及其利用与控制原理。由于各种风沙防治工程措施的布设原理必须依风沙移动规律来定,而风沙移动规律必须基于牛顿力学定律、湍流扩散原理、流体力学原理等物理理论来解释,因而风沙防治工程的力学作用原理主要可以概括为:①隔离气固两相在界面上的接触;②抑制气固两相在界面上的相互作用;③增大风沙流体运动局地阻力;④减少和克服风沙流体运动的沿程阻力和局部阻力;⑤引导风沙流体改向运动;⑥降低和消除沙丘在推进过程中的各种阻力[2]。基于上述力学机制,风沙防治工程总体可以分为封闭工程、固定工程、阻滞和拦截工程、输导工程、转向工程及消散工程六大类。 ,其根据的是隔离层的力学作用原理,即把运动的风(或风沙流)与疏松的沙土表面隔开,就不会产生气体经过固体颗粒表面时由于相互作用产生的流动,也就不会发生风沙流运动。隔离封闭工程措施一般都是针对面积不大、高度较低的沙丘。因此,应尽可能对整片沙丘地进行全封闭。若只是封固前面的一小片,则几场风过后,未封固部分的来沙就会再把封闭层盖上,危害依旧存在。当然,在封闭较大面积后,如果能对被掩埋和破坏的已封闭区域及时补封,持之以恒,坚持以有限制无限,也能够达到预期目的。同时,封闭要严实,厚度要够,特别是边角的地方要加深加厚,以免被吹蚀和掏蚀破坏。再有,在封闭就地沙源时,最好把沙丘稍加整理,把沙丘推平或者降低其高度,使之成为盾状沙滩,变为良绕体,将来封闭后,就不会在沙堆前后积沙。否则,沙丘前后的堆积将会逐渐破坏已有封闭工程的效益。当然,封闭措施一半要与其他措施相配合才能起到更好的效果。 、设置草方格和粘土沙障等措施,以达到稳定边坡,固定地表和见面风蚀危害的目的。固定工程的力学作用原理,就是利用工程材料固定、保护地表,把输送分散颗粒组成的地表变为固定或受到保护的地表,即由动床变为半定床或者定床。定床由于床上颗粒结在一起,风力作用的对象不再是一颗颗小小的沙土,虽然气流和沙土颗粒仍然接触,但固气两相流体的速度比趋于零,面密度比趋于无穷大,不符合两相相干的条件。因此在两相界不产生沉积波,沙土颗粒不移动,不生成沙波纹,也就不会发生风蚀危害了。由于定床表面光滑,弹性好,过境风沙阻力小,弹跳高,利于风沙流输移。对于草方格、平铺草或粘土沙障等固定的半定床,其力学性质处于动床与定