NK-1型可移动式风蚀风洞洞体设计

针对土壤风蚀研究的需求,依据空气动力学要求设计了NK-1型可移动式风蚀风洞。该风洞由进气段、动力段、过渡段、转角段、稳定段、收缩段、实验段和扩散段组成,总高2456mm,全长15900mm,能量比0.41。该风洞主要特点为:进气口为双扭线形唇口;转角段为20°仰角设计;稳定段采用六角形蜂窝器和两层阻尼网组合设计;实验段风速为0.3～20m/s连续可调;尾部扩散段扩散角为20°。最后运用Fluent6.3流体模拟软件,对空风洞实验段纵截面的气流速率分布、静压分布进行了模拟,满足设计要求。

作物残茬与生物篱组合对减轻土壤风蚀的作用

为了探究中国北方农牧交错带冬春风蚀季节生物篱与作物残茬组合对间作裸露秋翻地的防护作用,采用风蚀圈和野外移动式风洞试验的方法对研究区土壤风蚀情况进行监测,利用PC-3型自动气象站进行风速测定。结果表明,油葵秆生物篱减小了间作裸地近地面风速,提高了地表粗糙度;从防风蚀效果看草谷子茬优于油葵秆生物篱;在距油葵秆生物篱或草谷子茬下风向裸地不同位置处,土壤风蚀量基本呈先增加后减小的单峰曲线变化趋势,在4m左右土壤风蚀量最大,在篱和茬的双重保护下,距茬5m处发生了风积现象;土壤风蚀量降低率基本呈"V"字型分布;土壤风蚀模数随风速增大而增加,在生物篱的保护下5～15m/s风速时土壤风蚀降低率为5.03%～20.53%。因此,油葵秆生物篱具有防风蚀作用,而且与草谷子残茬组合对间作裸地会起到更好的固土防蚀作用。

土壤风蚀量随残茬高度的变化规律研究

在内蒙古自治区武川县建立农田土壤风蚀试验区,采用内蒙古农业大学研制的移动式风蚀风洞和旋风分离式集沙仪,直接在农田上观测不同残茬高度条件下的农田风蚀土壤损失情况。试验结果表明:土壤风蚀量和扬起沙尘的高度随风速的增加而增加,随着作物秸秆残茬高度的增加而降低,且输沙量与高度变化符合指数函数关系,土壤颗粒主要集中在近地表层内运动。保护性耕作可明显地提高启沙风速,减少农田土壤损失,当秸秆高度为30 cm时,风蚀量仅为传统耕地的1/4左右。

作物残茬覆盖农田地表土壤抗风蚀效应试验

采用野外移动式风蚀风洞原位测试方法,对阴山北麓农牧交错区不同作物残茬覆盖的农田土壤抗风蚀效应进行了试验研究。结果表明:农田地表的风蚀量随地表作物残茬盖度的增大而减小;在高风速下随残茬盖度的增大,其抑制风蚀效果愈加显著。农田土壤的风蚀模数随风速的增大而增加,在12～18 m/s风速时保护性耕作农田风蚀模数比传统耕作农田降低40.42%～77.42%。风蚀模数随地表空气动力学粗糙度的增大而减小。保护性耕作带宽度达到5.25 m以后,具有更加显著的抗风蚀效果。

残茬高度对土壤风蚀量影响的试验研究

在内蒙古自治区武川县建立农田土壤风蚀试验区,采用内蒙古农业大学研制的移动式风蚀风洞和旋风分离式集沙仪,观测不同残茬高度条件下农田土壤的风蚀情况。试验结果表明:土壤风蚀量和扬起沙尘的高度随风速的增加而增加,随着作物秸秆残茬高度的增加而降低,且风蚀量与高度变化符合指数函数关系,土壤颗粒主要集中在近地表层内运动。保护性耕作可明显地提高起沙风速,减少农田土壤损失,当秸秆高度为30 cm时,风蚀量仅为传统耕地的1/4左右。

国内外移动式风洞在土壤风蚀试验中的应用

简要介绍了土壤风蚀研究的基本方法和国内外移动式风洞在风蚀研究中的应用状况;指出移动式风蚀风洞将成为土壤风蚀研究的重要工具,在风蚀研究中具有极大的重要性和经济价值。

作物残茬覆盖对农田土壤风蚀的影响

为定量评价干旱半干旱地区农田土壤抗风蚀效果,采用移动式风洞及其配套测试系统对内蒙古武川县上秃亥乡农田地表进行了原位测试研究。结果表明,不同风速下土壤风蚀量随作物残茬盖度的增加呈指数规律减少;40%以上残茬盖度可明显提高土壤颗粒起动风速并减少风蚀量;当风速为14~18 m/s时,地表作物残茬盖度为60%~80%具有较好的抗风蚀效果。

植被覆盖地表的空气动力学粗糙度及对土壤风蚀的影响

空气动力学粗糙度是影响植被覆盖土壤抗风蚀能力的重要因素。利用移动式风蚀风洞对试验区田地表进行原位测试,由风速廓线得到的空气动力学粗糙度,可有效地反映地表的空气动力学性质。测试结果表明:植被盖度愈大,空气动力学粗糙度愈大;土壤风蚀量随空气动力学粗糙度增大呈指数规律下降。

不同垄向带状留茬间作农田防风蚀能力的风洞试验

在内蒙古自治区武川县旱作农业区进行带状留茬间作农田防风蚀能力的风洞试验,主要讨论了不同带宽下的留茬带针对不同吹蚀风向的保护效果。试验表明:短带宽条件下,风向角为90°时收集的输沙量大于风向角为45°时收集的输沙量;在带宽大于2.5m条件下,风向角为45°时引起的输沙量大于90°的输沙量;且当带宽大于2.5m时,风向角为45°条件下试验段内的留茬带基本不具备保护性能。

植被盖度对沙丘风沙流结构及风蚀量的影响

以科尔沁沙地不同植被盖度沙丘为研究对象,采用野外可移动风洞进行原位测试,开展了沙丘植被盖度对风沙流输沙率影响的研究,探讨了地表风蚀量与风速及植被盖度的关系。结果表明:空气动力学粗糙度随植被盖度增加先平缓后剧烈,与植被盖度相关关系呈三次函数增长。在各植被盖度下各层输沙率均随高度增加而递减,随风速增加而递增。同一植被盖度下风蚀量随风速增加而增大,符合幂函数或二次函数关系,但二次函数相关性更高。同一风速下风蚀量随植被盖度的增加呈阶梯式降低,在盖度小于27%时风蚀量平缓下降,盖度27%~43%时风蚀量急剧下降,盖度43%以上时风蚀量下降重新趋于平缓。相对截留率随风速增大而减小,随植被盖度增加而增大,沙丘草本植被盖度43%以上时具有较好的防风固沙效果,此时平均截留率达88.02%。