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1.
沙漠公路风沙土路基风蚀破坏试验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
以沙漠公路风沙土路基为研究对象,通过室内风蚀风洞试验研究路基的风蚀破坏规律,以及路基不同断面对风沙流运动的影响。以路基高度、路基边坡坡率和路基宽度作为路基断面主要设计参数,研究不同路基断面下风沙流扰动、增速、减速、恢复的过程,以及路基周围风速流场的变化特征,分析路基病害较未病害时路基周围流场的变化。试验结果表明：路基高度和边坡坡率对风沙流运动的影响较大。随路基高度增加,路基对风沙流流场扰动增强,迎风坡坡顶处吹蚀破坏和背风坡坡底处堆蚀破坏越显著,在确定的路基边坡坡率下,路基模型高度为250 mm较模型高度为60 mm时,迎风坡坡顶风速增加1.13倍,背风坡坡底风速减小2.53倍,建议沙漠公路路基高度宜小于2.5 m。进一步,在确定的路基高度下,比较不同的边坡坡率对路基沿程风速的影响,发现当路基边坡坡率为1:1.75时,路基沿程风速变化不明显,沙漠公路风沙土路基不宜被风蚀破坏。 相似文献
2.
基于Fluent气固两相流,运用 湍流模型,对风沙环境下沙漠路基的风蚀破坏规律进行数值模拟研究。分析路基不同横断面下风沙流扰动、增速、减速、恢复的过程,以及路基障碍物的存在对风沙流扰动后造成的风速减弱区和恢复区,总结路基坡面特征点的风速变化规律,与现场实测结果作比较,二者具有很好的一致性。研究结果表明,不同路基横断面下风速减弱区和恢复区的分布对路基高度变化敏感,受边坡坡率的影响较小,不同路基高度、不同边坡坡率下路基沿程风速变化明显不同。边坡坡率一定,随路基高度的增加,路基周围流场扰动被增强,迎风坡坡顶风速增大显著,背风坡坡底风速下降愈明显;路基高度一定时,边坡坡率越小,路基沿程风速变化越平缓。当边坡坡率为1:3时,路基模型高度由1m增加到3 m时,迎风坡坡顶风速增加12%,背风坡坡底风速降低约80%。建议为避免沙漠路基的风蚀破坏,路基高度不宜太大,边坡坡率较小为宜。 相似文献
3.
风流场对于局地条件下地-气能量交换过程与强度影响显著,同时也是多年冻土区对流调控类冷却路基的关键环境边界。结合现场监测与数值模拟,对高海拔冻土路基周边风流场进行特征区划研究并考察路基高度的影响。结果表明：坡前扰动区为低风速区,3 m路基高度条件下迎风坡坡脚0.5~2.0 m高度范围内风速约为环境风速的30%。路基上部为高风速区,迎风坡路肩风速明显大于环境、路面中部及背风坡风速。背风坡坡后扰动区为低风速区,靠近坡脚区域受气流辐散效应作用形成涡旋区,整体风速仅为环境风速的30%。涡旋区水平范围随路基高度增加呈线性增加,3 m路基高度条件下涡旋区水平范围约为12 m。分离式路基即两幅路基并行条件下,受前幅路基影响后幅路基坡前风速下降明显,以两幅路基坡前风速差值不超过环境风速的10%（0.35 m·s-1）为标准,3 m路基高度条件下两幅路基最小间距为60 m。因此,在路基工程的修建过程中为减少路基间的遮挡所造成的两幅路基间的对流换热强度差异,分离式对流换热类冷却路基的现场修建间距应不低于60 m。 相似文献
4.
针对干旱半干旱地区分布的黄土,利用室内路基模型通过冲刷试验,研究路基降雨冲刷破坏的过程,并利用PFC进行流-固耦合模拟,旨在研究黄土路基遭受水流侵蚀的坡面冲刷规律,找出适用路基抗雨水冲刷稳定性的边坡坡率。路基模型的边坡坡率为1∶0.50、1∶0.70、1∶1.00、1∶1.50、1∶1.75五个等级,模拟的降雨强度按4.0 mm/min、5.0 mm/min、7.0 mm/min、8.5 mm/min、10.0 mm/min五个等级,降雨历时30 min,进行室内降雨冲刷试验和PFC颗粒流模拟试验。获得不同降雨强度和边坡坡率条件下,降雨0 min、1 min、10 min、20 min、30 min的室内降雨冲刷坡面性状图片和PFC软件模拟的颗粒位移量,降雨30 min后坡面冲蚀的泥沙量。结果表明,不同的边坡坡率、降雨强度、降雨历时影响路基边坡坡面的冲刷量,适宜干旱半干旱地区黄土路基边坡坡率为1∶1.50~1∶1.75。 相似文献
5.
风蚀坑是沙质草原沙漠化的主要地貌响应和驱动,但目前我们对其形成演化的动力机制知之甚少。利用二维超声风速仪和积沙仪观测了共和盆地不同发育阶段风蚀坑表面气流和风沙流特征,研究其形态—动力反馈过程。结果表明:(1)风蚀斑与碗状坑内气流沿主风向先减速后加速,槽形坑内气流则先辐散减速—中部气流加速—积沙体迎风坡风速降低—背风坡风速有所恢复;且发育初期风蚀坑内风速与风速变异系数和风向稳定系数均呈负相关,而发育中期坑内风速与前者呈正相关,与后者呈负相关。(2)受坑体内的涡流影响,槽形坑内风速廓线不符合对数分布规律。(3)槽形坑内不同部位的输沙率随高度均呈指数式递减,但受气流—形态间的反馈作用,各部位输沙通量差异明显,坑底最低、积沙体迎风坡前端最大。风蚀坑内气流场与形态间存在反馈关系,坑体越大反馈效果越明显。 相似文献
6.
通过砾质戈壁风沙流野外实测数据的分析以及风洞模拟实验研究发现：戈壁风沙流结构具有与沙漠风沙流完全不同的风沙流特征,戈壁风沙地表的粗糙度随风速的增大而增加,其表面风沙流输沙量高度分布表现出独特的"象鼻"效应,在一定高度处呈现最大值,并随风速的增加而增高。该"象鼻"效应导致戈壁风沙流结构特征值λ远大于 1,不论风速多大,风沙流都处于未饱和状态的非堆积搬运状态。这种特殊性质比较清楚地解释了敦煌莫高窟千年来不被沙山埋没的谜底。并且在风沙防治工程实践中,采用砾石压沙措施,构造类似与砾质戈壁的下垫面,人工促使风沙流结构呈现"象鼻"形状,可使防沙工程达到理想的输导作用。 相似文献
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戈壁风沙流结构特性及其意义 总被引：31，自引：2，他引：29
通过砾质戈壁风沙流野外实测数据的分析以及风洞模拟实验研究发现：戈壁风沙流结构具有与沙漠风沙流完全不同的风沙流特征,戈壁风沙地表的粗糙度随风速的增大而增加,其表面风沙流输沙量高度分布表现出独特的“象鼻”效应,在一定高度处呈现最大值,并随风速的增加而增高。该“象鼻”效应导致戈壁风沙流结构特征值A远大于1,不论风速多大,风沙流都处于未饱和状态的非堆积搬运状态。这种特殊性质比较清楚地解释了敦煌莫高窟千年来不被沙山埋没的谜底。并且在风沙防治工程实践中,采用砾石压沙措施,构造类似与砾质戈壁的下垫面,人工促使风沙流结构呈现“象鼻”形状,可使防沙工程达到理想的输导作用。 相似文献
8.
青藏高原公路路基周边风场特征风洞实验研究 总被引：1，自引：1，他引：0
路基高度是影响冻土路基工程热力稳定性的一个重要指标。同时,不同高度的路基对其周边风场的扰动也将不同,进而影响到局地的地-气能量交换过程。为揭示不同高度路基对其周边风场特征的影响规律及程度,基于风洞实验,研究了3种环境风速条件下青藏高原典型高度公路路基周边风场分布特征,并进行了量化分区。结果表明：路基坡前为流场减速区,不同高度情况下路基坡前减速区水平范围差异显著。10 m·s-1环境风速条件下,3、4和5 m高路基坡前减速区水平范围约为1.8、2.2和2.5倍路基高度（H）。在路基坡前减速区0.3~1.1 m高度范围内,随环境风速增加,同一水平高度流场在靠近路基过程中风速的变化率呈下降趋势。路基上部为流场加速区,路肩处风速增长幅度与路基高度呈正相关。路基坡后为低速回流区,路基高度越大,低速回流区水平范围越大,10 m·s-1环境风速条件下,3、4和5 m高度路基坡后低速回流区水平范围分别约为2.0H、3.0H和4.1H。低速回流区后,流场逐渐恢复到初始运动状态,其消散恢复区水平范围与环境风速密切相关,但与路基高度关系不显著,10 m·s-1环境风速条件下,3、4和5 m高度路基坡后消散恢复区水平范围均约为9.8H。通过考虑路基高度对其周边风场分布的影响,可为块石、通风管、热管等冻土路基结构的设计和布局优化提供参考。 相似文献
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古尔班通古特沙漠生物结皮对地表风蚀作用影响的风洞实验 总被引：16，自引：2，他引：14
古尔班通古特沙漠4种类型生物结皮的风洞实验表明, 其对地表风蚀影响甚大, 且随结皮类型及其破损度不同而呈明显的变化. 在25～30 m·s-1的风速下, 未经扰动的4类生物结皮均未发现沙粒起动和地表风蚀现象. 相同破损率条件下, 起动风速以苔藓结皮最大、 地衣结皮次之、 藻结皮和藻类地衣结皮最小. 裸沙面在8.42 m·s-1的起沙风作用下, 风蚀强度为0.09 g·m-2·s-1, 25 m*s-1时为1214.82 g·m-2·s-1. 在同等风速吹蚀下, 4类结皮的风蚀率最大不超过裸沙面的8.95%. 随着破损率的增大和风速的加强, 风蚀强度显著增大. 在数量级和变化趋势上以苔藓和地衣结皮相似, 变化于0～23.67 g·m-2·s-1之间; 藻结皮和藻类地衣结皮相近, 变化于0～69.00 g·m-2·min-1之间. 根据该沙漠的风能环境分析和风洞实验结果, 为了不致产生风蚀, 人类放牧等经济活动应以不造成30%以上的地表结皮破损为宜, 特别是在春夏两季的强风盛行期更要谨慎处之. 相似文献
10.
内蒙古高原小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)灌丛沙丘:形态特征及表面气流 总被引：1，自引：0，他引：1
小叶锦鸡儿灌丛沙丘是内蒙古高原阴山北麓农牧交错带的主要风沙堆积类型.野外调查表明灌丛沙丘在该区主要分布在耕地、冲积扇下风侧和村落周围等人类活动频繁的地段.根据对耕地、冲积扇下风侧典型样地灌丛沙丘形态参数的详细测量和沙丘及丘间地气流的系统观测结果,发现灌丛沙丘覆盖度及风沙沉积量顺风向减小,近地面气流空气动力学粗糙度顺风向减小;在沙丘单体,风速廓线由迎风坡经丘顶至背风坡趋于复杂.在沙丘形态诸参数中,沙丘高度与水平尺度之间存在良好的幂函数相关,表明在目前风况和沙源环境中该区灌丛沙丘处在加积增高阶段,但其速率小于水平扩展.该区灌丛沙丘的规模主要受上风侧可供沙源有效性和灌丛生长状况的控制,灌丛沙丘的出现是该区土壤风蚀和土地退化的主要标志. 相似文献
11.
中国的沙漠和沙地部分或全部分布在季节冻土区， 研究沙丘的冻融过程是讨论季节冻结期间沙丘风蚀和形态演变规律的条件之一。以宁夏河东沙地流动沙丘和沙障固定沙丘为研究对象， 通过野外观测和室内控制实验， 分析了沙丘的冻融过程及其控制因素。结果显示： 沙丘的冻结期在11月中旬至3月上旬， 流动沙丘各地貌部位的冻结时长和冻结层厚度均存在较大差异（背风坡面>迎风坡面>丘顶）， 背风坡脚的冻深最大。在季节冻结期内沙丘表层始终不发生冻结， 未冻层厚度的阈值约为10 cm且具有保护冻结层的作用， 流动沙丘迎风坡中在未冻层风蚀后， 地表冻结层融化再被风蚀， 如此循环过程造成其冻结层厚度远小于沙障固定沙丘的冻结层厚度。流动沙丘丘顶和背风坡面的冻结层厚度分别受短时（32 h）和较长历时（15 d）平均气温的影响。野外观测和室内控制实验均证明水分含量低于1.6%的沙丘沙不发生冻结， 冻结层硬度随含水率的增加呈幂函数递增（P<0.001）， 随温度降低呈缓慢递增。 相似文献
12.
A wind tunnel simulation and field verification of desert dust deposition (Avdat Experimental Station, Negev Desert) 总被引：1，自引：0，他引：1
The deposition of natural dust in an area of 53 ha, situated in the northern Negev desert, is investigated in detail both in the wind tunnel (dust storm simulations over a topographic scale model) and in the field. The wind tunnel results and the field results show a high degree of agreement, indicating that scale-model simulation may be considered an important technique for future loess and desert research. More dust settles on windward slopes than on leeward slopes, which is in contradistinction with the widespread wind shadow concept. Air-flow separation zones immediately downwind of steep windward slopes have an important impact on dust deposition too. In the case of dust deposition on topographic scale models, a restricted height distortion of the model will not necessarily lead to serious problems. In addition, wind tunnel blockage percentages up to 13% may be allowed in order to obtain acceptable dust deposition patterns for the scale model. A mean gross dust deposition of about 200–250 g m?2 year?1 is calculated for the northern Negev desert for 1987. Thus, if the settled dust can be protected against erosion in the cultivated areas in the Negev, the dust content of the top soil will markedly increase with time. However, it has to be borne in mind that cultivation activities themselves may also contribute to a higher soil erosion and, hence, to a higher dust content in the atmosphere. At any rate, a higher dust content in the top soil will unquestionably have an important positive effect on agricultural yields. From the air dust concentration data and the dust deposition data, a deposition velocity of 4.7cms?1 can be calculated for Avdat dust. 相似文献
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The effect of unsteady winds on sediment transport on the stoss slope of a transverse dune, Silver Peak, NV, USA 总被引：5，自引：0，他引：5
Rapid (10 s) measurements of sediment transport and wind speed on the stoss slope of a transverse dune indicate that the majority of sand transported is associated with fluctuations in wind speed with a periodicity of 5–20 min duration. Increases in the sediment transport rate towards the dune crest are associated with a small degree of flow acceleration. The increase in wind speed is sufficient, however, to greatly increase values of the intermittency index ( γ ), so that the duration of saltation is extended in crestal regions of the dune. The pattern of sediment transport on the stoss slope and, therefore, the locus of areas of erosion and deposition change with the regional wind speed. Erosion of the crest occurs during wind speed events just above transport threshold, whereas periods of higher magnitude winds result in deposition of sand upwind of the crest, thereby increasing dune height. Although short-term temporal and spatial relations between sand transport and wind speed on the stoss slope are well understood, it is not clear how these relations affect dune morphology over longer periods of time. 相似文献
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陶鄂铁路路基填料主要采用风积沙,风积沙路基边坡在雨后极易遭到冲刷破坏。在分析边坡冲刷影响因素和冲刷破坏形成过程的基础上,本文重点对陶鄂铁路路基坡面防冲刷防护原则进行研究,针对不同的路基填筑高度,分别采用混凝土预制板、树枝沙障、混凝土六棱空心砖、骨架护坡等防护形式,可有效减少路基冲刷破坏,满足疏排水要求。 相似文献
15.
宁台温高速公路瑞安龙头至苍南分水关段第九合同段第2号工点是一傍山高陡填方软土路基。该工点地质条件特殊,半幅路基位于有一定斜坡的地质条件较好的山坡上,而另半幅路基位于海相沉积的水田内,上部有3.2m～7.2m的淤泥层,淤泥层底部横坡较大;边坡处最大填方高度约20m,存在横向滑动的趋势及不均匀沉降。为了解决路基的稳定及沉降问题,在该处路基设计中采用了锚索抗滑桩、反压护道及排水、分层铺设土工格栅等方法进行综合处治,通过近2年多的监测,傍山高陡软土路基的水平位移速率已经稳定,沉降也逐渐缓和。通车2 a多时间内,经受了多次台风暴雨袭击,路基一直处于稳定状态,充分说明本工点处理方案是成功的,达到了安全、稳定的目的。 相似文献