聚風式防風擋沙墻的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于工程風沙防護技術領域，涉及一種防風擋沙設施，特別涉及一種聚風式防風擋沙墻。
【背景技術】
[0002]風蝕和風積是干旱和半干旱地區(qū)風沙活動的基本表現(xiàn)形式，它不僅塑造了沙漠地區(qū)的地表形態(tài)，而且給人們的生產(chǎn)和生活帶來了嚴重的威脅。如風攜帶著沙物質(zhì)降低了大氣的能見度，影響交通運輸，破壞植物和電線，磨損建筑物和機器，吹蝕土壤表層有機質(zhì)，降低土壤營養(yǎng)元素等。由于全球氣候變暖和人類活動加劇，越來越多的土地成為裸露地，加劇了干旱和半干旱地區(qū)的沙漠化過程。土地沙漠化與沙塵暴是影響我國北方地區(qū)的一個重大環(huán)境問題，不僅給當?shù)睾团彽貐^(qū)的居民生產(chǎn)生活帶來嚴重影響，而且嚴重威脅著道路交通運輸。
[0003]針對風沙的侵襲，學者們提出了不同的防沙措施，主要包括植物防沙和機械防沙。生物防沙是一種長久可靠的風沙防護模式，植物防護林帶的培育，不僅能攔截過境風沙流，防治就地起沙，還能改良小區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，但它對自然環(huán)境要求較為苛刻，只能在植物可以生存的地方應用，具有地域局限性。而機械防沙則沒有地域限制，可以在任何地方使用，但由于積沙具有累積性，導致其時效性也較短。
[0004]人們最早想到的是阻擋沙丘前進的步伐。最古老的防護措施是在風沙危害強烈的地方布設一道非透風式阻沙沙障，阻止流沙前移。其阻沙原理就是利用沙障周圍氣流速度重新分布的特點，破壞沙障周圍風沙流的平衡狀態(tài)，使部分沙粒沉積在沙障周圍，起到凈化風沙流的作用，從而達到防沙的目的。但早期人們對風沙流活動規(guī)律研究很少，只是單純利用擋沙堤阻擋沙粒前進，沒有考慮沙障對氣流的影響，導致防沙工程效率很低。隨著對風沙流運動規(guī)律的不斷認識，防沙工作者們逐漸意識到沙障周圍氣流速度分布既有衰減區(qū)，也有加強區(qū)，沙障高度范圍內(nèi)的速度衰減區(qū)可以使沙粒沉積，但頂部的速度加強區(qū)則可使沙粒加速躍過沙障，繼續(xù)隨氣流運動，導致被保護區(qū)域沙害依然較為嚴重。為提高防沙工程的防沙效率，減少工程造價，近年來防沙工作者們開始嘗試采用透風式沙障，并大面積應用于工程實踐，取得了良好的效果，與非透風式沙障相比，性價比大幅度提高。但上述工程只能應用于沙害大于風害的地區(qū)，在風力強勁的荒漠地區(qū)(風力可達60m/s以上)這些措施就顯得捉襟見肘，因為相對于沙害而言，強勁大風對道路運輸?shù)挠绊懹羞^而無不及。例如蘭新高速鐵路風沙防護過程中就產(chǎn)生了一系問題，為了保證列車不被大風吹翻，在路肩修建了非透風式擋風墻，但由于擋沙墻頂部存在氣流加強區(qū)，大部分沙粒躍過擋風墻沉積在線路上，嚴重威脅著列車的安全運行，而如果采用透風式擋風墻，雖然防沙效率大大提高，但列車被大風吹翻概率急劇上升。針對上述問題，我們提出了一種新型高效聚風式防風擋沙墻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是提供一種既能防沙又能防風的聚風式防風擋沙墻，在大風荒漠區(qū)單獨采用一種設施就能有效兼顧防風防沙的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術方案是:一種聚風式防風擋沙墻，包括并排設置的兩根立柱，兩根立柱之間設置聚風板和擋風板，聚風板和擋風板之間有空隙，立柱頂部、聚風板頂部和擋風板頂部相平齊，聚風板下端面的位置高于擋風板下端面的位置。
[0007]本實用新型防風擋沙墻具有如下優(yōu)點:
[0008]1)可同時高效的兼顧防沙防風，擺脫了原有防風擋沙裝置不能同時高效兼顧防風和防沙的缺點。
[0009]2)可借助自身的聚風孔削弱擋沙墻頂部的氣流速度，減少沙粒躍過擋風墻的數(shù)量，提尚防沙效率。
[0010]3)組裝式結構、安裝速度快、施工簡便、可批量生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是本實用新型防風擋沙墻的主視圖。
[0012]圖2是圖1的俯視圖。
[0013]圖3是圖1的A-A剖視圖。
[0014]圖4是本實用新型防風擋沙墻中聚風板的示意圖。
[0015]圖5是圖4的左視圖。
[0016]圖6是風沙流遇到本實用新型防風擋沙墻后產(chǎn)生的兩部分氣流合成為合氣流的氣流合成圖。
[0017]圖7是距現(xiàn)有的擋風墻頂部0.1m處沿程風速變化趨勢和距本實用新型防風擋沙墻頂部0.lm處沿程風速變化趨勢對比圖。
[0018]圖中:1.立柱，2.聚風板，3.擋風板，4.聚風板本體，5.斜面。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0020]如圖1、圖2和圖3所示，本實用新型防風擋沙墻，包括并排設置的兩根立柱1，兩根立柱1之間平行設置有聚風板2和擋風板3，聚風板2和擋風板3之間有空隙，該空隙為狹管形的聚風孔;聚風板2朝向立柱1的兩側分別與兩根立柱1相連接，擋風板3朝向立柱1的兩側分別與兩根立柱1相連接;立柱1頂部、聚風板2頂部和擋風板3頂部相平齊，聚風板2下端面的位置高于擋風板3下端面的位置，擋風板3下端面的位置高于立柱1下端面的位置。
[0021]如圖4和圖5所示，本實用新型防風擋沙墻中的聚風板2，包括長方體形的聚風板本體4，聚風板本體4朝向擋風板3端面下端的中部加工有斜面5。
[0022]立柱1由鋼筋混凝土預制成整體，為了便于安裝擋風板3和聚風板2，制作立柱1時，在立柱1的一個側壁上平行設置兩條互不相連的卡槽，一條卡槽的長度與聚風板2的高度相適配，另一條卡槽的長度與擋風板3的高度相適配。擋風板3為鋼筋混凝土預制成的長方體。聚風板2為鋼筋混凝土預制板。
[0023]安裝本實用新型防風擋沙墻時，在指定的安裝地點開鑿立柱1安裝坑，然后，將立柱1下端澆筑于該安裝坑內(nèi)，使聚風板2朝向迎風側，擋風板3位于背風側，且擋風板3下端面緊貼地面，見圖3。
[0024]氣流是風沙流形成的動力條件，也是決定風沙流運動狀態(tài)的關鍵指標。以初始條件為飽和狀態(tài)的風沙流為例進行說明:當風沙流中的氣流速度保持不變時，風沙流呈非堆積搬運狀態(tài)，即風沙流中躍起的沙粒數(shù)量等于跌落的數(shù)量;當氣流速度出現(xiàn)衰減時，氣流的攜沙能力下降，風沙流呈風積狀態(tài)，即風沙流中躍起的沙粒小于跌落的數(shù)量，地面發(fā)生風積現(xiàn)象；當氣流速度出現(xiàn)加強時，氣流的攜沙能力提高，風沙流呈風蝕狀態(tài)，即風沙流中躍起的沙粒大于跌落的數(shù)量，地面發(fā)生風蝕現(xiàn)象。工程防沙就是利用沙障改變風沙流的狀態(tài)來進行防沙的。
[0025]如果采用現(xiàn)有的沙障，即用普通擋風墻進行工程防沙時，風沙流途徑擋風墻時，其速度重新分布，大致可分為三個區(qū)域:
[0026]1)減速區(qū)
[0027]形成部位:擋風墻迎風側1.5Η~3Η，Η為擋風墻高度。
[0028]形成原因:擋風墻的阻礙作用。
[0029]2)加速區(qū)
[0030]形成部位:擋風墻頂部0.ln^lm。
[0031 ]形成原因:過流斷面減小，氣流被壓縮，速度得到加強。
[0032]3)紊流區(qū)
[0033 ] 形成部位:擋風墻背風側15H-20H.
[0034]形成原因:過流斷面增大，氣流發(fā)生分離，形成渦旋。
[0035]一般情況，減速區(qū)和紊流區(qū)屬于氣流速度衰減區(qū)，尤其是紊流區(qū)，氣流速度衰減幅度可達70?85%。擋風墻一般設置在上風向路肩處，線路處于紊流區(qū)，當列車進入風區(qū)時，始終在紊流區(qū)運行，擋風墻的設置有效的解決了列車在風區(qū)被大風吹翻的難題。但在風力強勁的荒漠區(qū)，大風天氣極易形成強風沙流，擋風墻雖然可以削弱背風側紊流區(qū)的氣流速度，但擋沙墻頂部存在氣流加速區(qū)，部分沙粒會被加速氣流搬運躍過擋沙墻進入紊流區(qū)，在重力作用和風力的作用下，沉積在線路上，由于積沙具有累積性，隨著時間推移，積沙將會掩埋道床，威脅列車的安全運營。
[0036]與上述現(xiàn)有的擋風墻相比，使用本實用新型防風擋沙墻作為防風擋沙設施時:氣流碰到該防風擋沙墻后，氣流分為兩部分(如圖6)，一部分氣流躍過防風擋沙墻頂部(方向水平指向下風向，簡稱氣流I);另一部分氣流(簡稱氣流Π)，即聚風板2下方的水平氣流遇到擋風板3的阻礙后，方向發(fā)生改變，氣流Π將會沿著擋風板3豎直向上運動，進入聚風孔，且該氣流Π經(jīng)過聚風孔時，由于過流斷面減小，氣流被壓縮，此時，聚風孔起到“狹管效應”，使進入聚風孔的上升氣流的速度增大，從聚風孔上端噴出，對氣流I產(chǎn)生阻礙作用;使得氣流I和氣流Π合成的合氣流的速度出現(xiàn)衰減，如圖7所示，此時，氣流的攜沙能力成倍下降，使得躍過防風擋沙墻的沙粒量減小，防沙效率提高。圖7中的氣流的風向水平向右，初始風速為50m/s，圖7橫坐標中距擋風墻頂部的水平距離負值指在迎風側，正值在背風側。
【主權項】
1.一種聚風式防風擋沙墻，其特征在于，包括并排設置的兩根立柱(1)，兩根立柱(1)之間設置聚風板(2)和擋風板(3)，聚風板(2)和擋風板(3)之間有空隙，立柱(1)頂部、聚風板(2)頂部和擋風板(3)頂部相平齊，聚風板(2)下端面的位置高于擋風板(3)下端面的位置。2.如權利要求1所述的聚風式防風擋沙墻，其特征在于，聚風板(2)朝向立柱(1)的兩側分別與兩根立柱(1)相連接，擋風板(3)朝向立柱(1)的兩側分別與兩根立柱(1)相連接。3.如權利要求1或2所述的聚風式防風擋沙墻，其特征在于，所述的立柱(1)的一個側壁上設有兩條卡槽，立柱(1)通過該兩條卡槽分別與聚風板(2)和擋風板(3)連接。4.如權利要求3所述的聚風式防風擋沙墻，其特征在于，擋風板(3)下端面的位置高于立柱(1)下端面的位置。
【專利摘要】本實用新型提供了一種聚風式防風擋沙墻，包括并排設置的兩根立柱，兩根立柱之間設置聚風板和擋風板，聚風板和擋風板之間有空隙，立柱頂部、聚風板頂部和擋風板頂部相平齊，聚風板下端面的位置高于擋風板下端面的位置。該防風擋沙墻可同時高效兼顧防沙防風，擺脫了原有防風擋沙裝置不能同時高效兼顧防風和防沙的缺點?？山柚陨淼木埏L空隙削弱擋沙墻頂部的氣流速度，減少沙粒躍過擋風墻的數(shù)量，提高防沙效率。組裝式結構、安裝速度快、施工簡便、可批量生產(chǎn)。
【IPC分類】E01F7/02
【公開號】CN205134213
【申請?zhí)枴緾N201520922711
【發(fā)明人】石龍, 蔣富強, 李凱崇, 薛春曉, 鄭靜, 熊志文, 張芳, 孔令偉, 李曉軍
【申請人】中鐵西北科學研究院有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月18日