[发明专利]一种用于风沙防治的三角形防沙堤

说明书

 

技术领域

本发明属于风沙防治技术领域，具体地说是一种防沙堤拦阻和输导风沙流的三角形防沙堤。

背景技术

随着国民经济持续、稳定、高速发展，国家加大了对西部大开发的力度，交通运输的发展水平成为促进区域发展的重要因素。兰新第二双线是国家“八横八纵”铁路网主骨架中陆桥通道的主要部分，建成后将大大缩短西北地区与中东部和西南地区的时空距离，对提高运营企业的运输组织效率、带动区域经济发展和提高人民生活质量具有重要意义。但铁路线路跨度大，所经部分自然区域环境气候复杂，自然灾害频发。河西走廊区段的风沙流对路基及车体的侵蚀是对铁路营运危害之一。是困扰我国沙区道路建设和安全运营的主要因素。因此，防沙新技术、新材料和新工艺的应用是风沙工程学的重要研究课题之一。

发明内容

    针对河西走廊戈壁地区风沙危害规律及地貌环境条件,本发明提供一种用于风沙防治的三角形防沙堤。为了证实三角形防沙堤的有效性，本发明开展了防沙效应的野外监测和风洞实验、FLUENT数值模拟研究，探讨了其防沙机理，从而为三角形防沙堤的结构优化设计及其应用提供理论与实践依据。

本发明的目的是通过以下措施来实现：

一种用于风沙防治的三角形防沙堤，将其布置在被防护物的上风向，其特征是堤身断面为倾角40°的等腰三角形，堤身高度H为6.0-7.5m，堤身长L与被防护物体长度S相当，被防护物体与三角形防沙堤的最大间距为防沙堤高度的17倍。

本发明的优点和产生的有益效果是：

1、防沙堤作为一种新型防沙技术具有受自然因素的限制少、堤身牢固不易破坏、便于施工等优点，能够达到较理想的防护效果。尤其在高寒及干旱地区生物防护措施难以实施，或者其他诸如阻沙栅栏、高立式大网格阻沙固沙障等工程措施易在强风被破坏的情况下，修筑防沙堤是最好的选择。以上优点使其在工矿、交通及文物古迹等行业的风沙灾害防治中具有广泛的应用前景。

2、本发明的设计是基于河西走廊戈壁地区风沙流的特征及地貌环境条件而产生的。戈壁地区平坦开阔，沙砾丰富，为防沙堤的修筑提供了便利的前提条件；堤身与被防护物体的最大间距不超过堤身高度的17倍，此间距范围内为有效的风速削弱区，而且风速在此距离内尚没有完全恢复，为被防护物设立了一道屏障，避免了背风侧的积沙，使被防护物受到保护。

3、本发明因地制宜、就地取材，交通线路防护可以选用道路修筑时的弃土和弃石，戈壁和流沙地区则利用挖掘截沙沟的材料修筑防沙堤,能够在背风侧形成更大的有效防护距离。为沙砾质戈壁风沙流的防治和我国交通线路维护、重要文物古迹及经济设施的保护提供了成功的经验。

4、本发明研究结果表明，倾角为40°三角形防沙堤在各类风速下对被防护物体均形成最大的有效防护距离，使被防护物免受风沙流的危害，为沙砾质戈壁风沙流的防治提供了成功的经验。

 

附图说明

图1为本发明示意图。

图2 是野外防沙堤流场图。

图3 为8m/s风速下三角形防沙堤流场图。

图4 为10m/s风速下三角形防沙堤流场图。

图5 为12m/s风速下三角形防沙堤流场图。

图6 为16m/s风速下三角形防沙堤流场图。

图7 为不同倾角三角形防沙堤的流场结构三维图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明技术方案再作进一步的说明：

河西走廊风沙灾害严重, 多年来一直未能有效地阻止流沙的危害。 为确保该区域内交通线路的顺畅运行，免受风沙危害, 本发明实施一种风沙防治的三角形防沙堤。

如图1所示，一种用于风沙防治的三角形防沙堤，将其布置在被防护物的上风向，其特征是堤身断面为倾角40°的等腰三角形1，堤身高度H为6.0-7.5m，堤身长L与被防护物体2长度S相当，被防护物体2与三角形防沙堤1的最大间距为防沙堤高度的17倍。

在实际布置过程中三角形防沙堤应根据当地的风沙危害规律及地貌特点，合理调整间距。

为了验证三角形防沙堤的可行性，本发明从野外监测和风洞模拟实验、数值模拟三方面出发，我们研究了倾角为40°的三角形防沙堤在防护河西走廊地区交通线路免受风沙危害的效果，并将其与其他类型防沙堤的防护效益进行比较，得出结论。

1       三角形防沙堤防护效益的野外监测

1.1 观测方法