硬质地HDPE沙障防风效益的风洞试验

【目的】研究硬质地HDPE网沙障防风效能。【方法】按照1:10的比例制作不同高度(1、2和3 cm)、不同边长(10、15和20 cm)、不同孔隙度(0.5和0.6)的硬质地HDPE网沙障模型,通过布设测点模拟出不同配置模式下沙障网格纵截面流场图及风速稳定后沙障网格内水平流场图,并运用地统计学的方法进行空间自相关分析。【结果】空间自相关分析中18种不同配置模式的沙障有16种符合高斯模型,2种符合球状模型,且所有模型R2均高于0.97,空间相关度小于25%,变程大于测点间距,表明不同沙障网格都具有强烈的空间自相关性,且测点间距合理。气流在通过沙障时可顺畅的从沙障孔隙中穿过,不会造成气流的抬升加速作用,因此障后近地表及沙障上方的风速均低于相同高度处的对照风速。硬质地HDPE沙障防风效能在本研究设置的变量梯度范围内与高度呈正相关关系,与边长和孔隙度呈负相关关系,高度和孔隙度对防风效能的影响较大。【结论】硬质地HDPE材料性质稳定,不会产生塑性变形,抗老化能力强,且防风效果较好,应用前景较好。

酒额铁路不同沙障防沙性能对比

风积沙害是风沙地区铁路安全运营的重要隐患,合理选择高效的沙障是减轻铁路沙害的关键。基于现场测试和数值模拟结果,对比分析了酒额铁路沿线竹排式沙障和HDPE板沙障的防沙性能。研究结果表明:数值模拟与现场测试结果基本一致,验证了数值模型的可靠性;两种沙障有效防护区面积和背风侧大循环泡的面积与来流风速呈负相关,说明随着风速的增加沙障的防沙效率呈递减趋势;与HDPE板沙障相比,竹排式沙障的风速衰减能力更强,有效防护区面积和循环泡面积更大,表明后者的防沙性能更优;两种沙障对粗颗粒的拦截效率明显高于细颗粒,但竹排式沙障拦截细颗粒的效率更高。

南疆戈壁区HDPE板沙障风沙防护机理及效果评价

依托格库铁路风沙防护工程,通过不同类型风沙防护措施前后流场和输沙率的测定,研究新型HDPE板沙障风沙防治机理及效果。结果表明:风沙流途经HDPE板沙障后,会在障后的0.5～10倍沙障高度范围内形成1个明显的绝对低速区,其1/2障高处的最大风力消减率可达94.4%;在沙障高度范围内,阻沙率呈现一定的正态分布,最大阻沙率出现在1/2障高附近;风速与阻沙率呈负相关性,风速越高,阻沙率越低;风速在0～16 m·s^(-1)范围内,单道HDPE板沙障的总阻沙率超过70%;当2道沙障的布设间距为5～15倍沙障高度范围内时,沙障的布设间距与整体阻沙率呈一定的负相关性,但整体差异不明显。

HDPE网沙障布设角度对风沙流结构特征的影响

研究目的:HDPE网沙障作为一种常见的阻沙措施,被广泛地应用于公路铁路等风沙灾害防护领域,能起到较好的效果。本文主要依托现场调研和风洞试验等手段,探讨HDPE网沙障布设角度对风沙流结构特征的影响,并分析其布设方式对整体防护效果的贡献,为后期风沙防护工程设计和施工提供借鉴或参考。研究结论:(1)在0°～90°范围内,HDPE网沙障和风向夹角的大小与其平均风力消减效果呈正相关变化,在18 m/s风速下,30°夹角沙障的风力消减率为61.4%,60°为70.2%,90°时可达到75.8%;(2)沙障阻沙率随夹角的大小呈现一定的不规则变化,在近地表,角度越大,阻沙率越高;之后随着高度的增加,夹角大小对阻沙率的影响不大;(3)沙障夹角大小与障后低速区长度呈正相关变化,在90°时其障后低速区(风速<7 m/s)的长度可达24H(H为沙障高度),之后随着角度的减小,低速区长度呈现急剧下降趋势;(4)沙障夹角大小与障后积沙量呈现明显的正相关变化,90°时障后积沙范围和积沙量最多,风沙防护效果最优;(5)本研究结果对于铁路公路等领域的风沙灾害防治工程具有一定的借鉴指导意义。

高密度聚乙烯(HDPE)蜂巢式沙障对土壤水分的影响

先以机械沙障固沙、再进行生物固沙,是常见的治沙模式。近年来传统材料沙障与新型材料沙障的固沙效果差异一直引人关注。用中子水分仪分别测定流沙、高密度聚乙烯(HDPE)蜂巢式沙障和半隐蔽草方格沙障内的土壤含水量,通过对比流沙和两种机械沙障铺设下的土壤含水量、土壤蓄水量对降雨的响应关系以及在植物不同生长时期下的不同土层土壤含水量变化,评价其固沙效果。结果表明:(1)两种机械沙障对土壤水分都有较好的蓄积效果,且HDPE蜂巢式沙障蓄水量高于草方格沙障(P<0.001);(2)在较长的干旱时间里,草方格沙障的土壤蓄水量变化比新型HDPE蜂巢式沙障滞后;(3)HDPE蜂巢式沙障和草方格沙障都有较好的保水效果,但HDPE蜂巢式沙障因高度持久的优势,保水效果更高;(4)HDPE蜂巢式沙障60~110 cm土层的土壤含水量明显高于草方格沙障土壤含水量且固沙时间越长效果越明显,从铺设中期开始HDPE蜂巢式沙障60~110 cm土层土壤含水量为7%的情况连续出现,有时部分土层会出现土壤含水量在8%以上的情况;(5)HDPE蜂巢式沙障对植物个体生长的间接作用比草方格沙障大。