仿真固沙灌木防风积沙效应的风洞模拟研究

仿真固沙灌木是一种由抗老化的高分子化合物聚合而成并具有与油蒿、沙蒿等沙生灌木相似外部形状的新型防风固沙材料。在风洞内对不同疏透度(β)的仿真固沙灌木,在7,9,12,15m/s的实验风速下进行模拟研究,测定其防风与积沙效应,探讨输沙量与风速和疏透度之间的关系。结果表明:仿真固沙灌木在不同风速条件下,整个风速流场过程可分为灌木前部、灌木内部、灌木后部3个区域,形成6个减速区和4个加速区,共10个新能区。其中,障前H、0.5H区域和障后0.5H～3H区域为主要的风速削减区。不同疏透度的仿真固沙灌木在不同风速条件下其水平风速降低趋势一致,平均降幅在35%～46%之间,其中,枝条数20根、疏透度(β)为36%～41%的仿真固沙灌木降幅最大。不同疏透度仿真固沙灌木障后输沙量随风速增加而增大,但其阻沙效益差异显著,疏透度(β)为36%～41%的仿真植物在不同风速下阻沙效益稳定,表现好。从仿真植物的构型设计与生产成本、防护效应及实际设置等方面综合考虑,初步确定仿真固沙灌木最佳疏透度(β)应在30%～40%之间,枝条数量在16～20根之间较为合适。

两种仿真固沙灌木防风效应的野外观测

仿照沙旱生灌木构型制成无叶和有叶两种仿真固沙灌木,在野外观测了这两种仿真固沙灌木对风速变化的影响。结果表明,当风速为2.2~5.5m/s时,40cm高度的仿真固沙灌木削弱风速率随风速增大而增加。仿真固沙灌木平均风速削减率小于沙蒿,但统计分析差异不显著。无叶仿真固沙灌木平均降低风速率小于有叶仿真固沙灌木。仿真固沙灌木是结合多种植物优势组合而成,是对植物治沙措施的优化,具有显著的防风效应。

仿真固沙灌木林与塑料网方格沙障防风固沙效能比较

干旱区的水资源限制了植物治沙应用范围，将仿真固沙灌木加入退化梭梭林，比较仿真固沙灌木＋梭梭的灌木林与塑料网方格沙障防风固沙效能，为仿真固沙灌木应用提供参考。在野外相同条件下观测比较仿真固沙灌木林与塑料网方格沙障内风速，结果显示：仿真固沙灌木＋梭梭灌木林的风速削减率与塑料网方格沙障的差异不显著；随着风速增大，仿真固沙灌木降低风速率与塑料网方格沙障降低风速率差异变小；在风速为8.1~8.9 m s-1时，仿真固沙灌木降低风速率达塑料方格沙障的80%；仿真固沙灌木＋梭梭灌木林的输沙率随高度变化为指数递减，是裸沙地的35%；仿真固沙灌木林的建立不受气候条件影响，可重复应用，与灌木搭配可增强防风固沙效能。

干旱沙区退化防风固沙林恢复及仿真固沙灌木林配置研究与示范

该项目针对干旱区防风固沙林体系衰败、植物固沙困难、沙障材料单一的现实,将仿真固沙灌木应用到退化防风固沙林恢复,形成适合干旱区雨养退化梭梭林功能恢复模式,提出流动沙地“两行一带”防风固沙林是较稳定的灌木林结构的参数,确定风沙流强度与适宜性布设沙障类型关系,建立沙障非均匀设置模式,研发7种新型沙障,建立防风固沙林建设和退化固沙林功能恢复示范区,为干旱区防风固沙林设计和建植提供了新型材料和模式。