聚風(fēng)式防風(fēng)擋沙墻的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于工程風(fēng)沙防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種防風(fēng)擋沙設(shè)施，特別涉及一種聚風(fēng)式防風(fēng)擋沙墻。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)蝕和風(fēng)積是干旱和半干旱地區(qū)風(fēng)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(yán)重的威脅。如風(fēng)攜帶著沙物質(zhì)降低了大氣的能見度，影響交通運(yùn)輸，破壞植物和電線，磨損建筑物和機(jī)器，吹蝕土壤表層有機(jī)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(gè)重大環(huán)境問題，不僅給當(dāng)?shù)睾团彽貐^(qū)的居民生產(chǎn)生活帶來嚴(yán)重影響，而且嚴(yán)重威脅著道路交通運(yùn)輸。
[0003]針對風(fēng)沙的侵襲，學(xué)者們提出了不同的防沙措施，主要包括植物防沙和機(jī)械防沙。生物防沙是一種長久可靠的風(fēng)沙防護(hù)模式，植物防護(hù)林帶的培育，不僅能攔截過境風(fēng)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(yīng)用，具有地域局限性。而機(jī)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(dǎo)致其時(shí)效性也較短。
[0004]人們最早想到的是阻擋沙丘前進(jìn)的步伐。最古老的防護(hù)措施是在風(fēng)沙危害強(qiáng)烈的地方布設(shè)一道非透風(fēng)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(diǎn)，破壞沙障周圍風(fēng)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(fēng)沙流的作用，從而達(dá)到防沙的目的。但早期人們對風(fēng)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(jìn)，沒有考慮沙障對氣流的影響，導(dǎo)致防沙工程效率很低。隨著對風(fēng)沙流運(yùn)動規(guī)律的不斷認(rèn)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(qiáng)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(qiáng)區(qū)則可使沙粒加速躍過沙障，繼續(xù)隨氣流運(yùn)動，導(dǎo)致被保護(hù)區(qū)域沙害依然較為嚴(yán)重。為提高防沙工程的防沙效率，減少工程造價(jià)，近年來防沙工作者們開始嘗試采用透風(fēng)式沙障，并大面積應(yīng)用于工程實(shí)踐，取得了良好的效果，與非透風(fēng)式沙障相比，性價(jià)比大幅度提高。但上述工程只能應(yīng)用于沙害大于風(fēng)害的地區(qū)，在風(fēng)力強(qiáng)勁的荒漠地區(qū)(風(fēng)力可達(dá)60m/s以上)這些措施就顯得捉襟見肘，因?yàn)橄鄬τ谏澈Χ?，?qiáng)勁大風(fēng)對道路運(yùn)輸?shù)挠绊懹羞^而無不及。例如蘭新高速鐵路風(fēng)沙防護(hù)過程中就產(chǎn)生了一系問題，為了保證列車不被大風(fēng)吹翻，在路肩修建了非透風(fēng)式擋風(fēng)墻，但由于擋沙墻頂部存在氣流加強(qiáng)區(qū)，大部分沙粒躍過擋風(fēng)墻沉積在線路上，嚴(yán)重威脅著列車的安全運(yùn)行，而如果采用透風(fēng)式擋風(fēng)墻，雖然防沙效率大大提高，但列車被大風(fēng)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(fēng)式防風(fēng)擋沙墻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種既能防沙又能防風(fēng)的聚風(fēng)式防風(fēng)擋沙墻，在大風(fēng)荒漠區(qū)單獨(dú)采用一種設(shè)施就能有效兼顧防風(fēng)防沙的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種聚風(fēng)式防風(fēng)擋沙墻，包括并排設(shè)置的兩根立柱，兩根立柱之間設(shè)置聚風(fēng)板和擋風(fēng)板，聚風(fēng)板和擋風(fēng)板之間有空隙，立柱頂部、聚風(fēng)板頂部和擋風(fēng)板頂部相平齊，聚風(fēng)板下端面的位置高于擋風(fēng)板下端面的位置。
[0007]本實(shí)用新型防風(fēng)擋沙墻具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0008]1)可同時(shí)高效的兼顧防沙防風(fēng)，擺脫了原有防風(fēng)擋沙裝置不能同時(shí)高效兼顧防風(fēng)和防沙的缺點(diǎn)。
[0009]2)可借助自身的聚風(fēng)孔削弱擋沙墻頂部的氣流速度，減少沙粒躍過擋風(fēng)墻的數(shù)量，提尚防沙效率。
[0010]3)組裝式結(jié)構(gòu)、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(shí)用新型防風(fēng)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(shí)用新型防風(fēng)擋沙墻中聚風(fēng)板的示意圖。
[0015]圖5是圖4的左視圖。
[0016]圖6是風(fēng)沙流遇到本實(shí)用新型防風(fēng)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(fēng)墻頂部0.1m處沿程風(fēng)速變化趨勢和距本實(shí)用新型防風(fēng)擋沙墻頂部0.lm處沿程風(fēng)速變化趨勢對比圖。
[0018]圖中:1.立柱，2.聚風(fēng)板，3.擋風(fēng)板，4.聚風(fēng)板本體，5.斜面。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020]如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)用新型防風(fēng)擋沙墻，包括并排設(shè)置的兩根立柱1，兩根立柱1之間平行設(shè)置有聚風(fēng)板2和擋風(fēng)板3，聚風(fēng)板2和擋風(fēng)板3之間有空隙，該空隙為狹管形的聚風(fēng)孔;聚風(fēng)板2朝向立柱1的兩側(cè)分別與兩根立柱1相連接，擋風(fēng)板3朝向立柱1的兩側(cè)分別與兩根立柱1相連接;立柱1頂部、聚風(fēng)板2頂部和擋風(fēng)板3頂部相平齊，聚風(fēng)板2下端面的位置高于擋風(fēng)板3下端面的位置，擋風(fēng)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(shí)用新型防風(fēng)擋沙墻中的聚風(fēng)板2，包括長方體形的聚風(fēng)板本體4，聚風(fēng)板本體4朝向擋風(fēng)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(yù)制成整體，為了便于安裝擋風(fēng)板3和聚風(fēng)板2，制作立柱1時(shí)，在立柱1的一個(gè)側(cè)壁上平行設(shè)置兩條互不相連的卡槽，一條卡槽的長度與聚風(fēng)板2的高度相適配，另一條卡槽的長度與擋風(fēng)板3的高度相適配。擋風(fēng)板3為鋼筋混凝土預(yù)制成的長方體。聚風(fēng)板2為鋼筋混凝土預(yù)制板。
[0023]安裝本實(shí)用新型防風(fēng)擋沙墻時(shí)，在指定的安裝地點(diǎn)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(fēng)板2朝向迎風(fēng)側(cè)，擋風(fēng)板3位于背風(fēng)側(cè)，且擋風(fēng)板3下端面緊貼地面，見圖3。
[0024]氣流是風(fēng)沙流形成的動力條件，也是決定風(fēng)沙流運(yùn)動狀態(tài)的關(guān)鍵指標(biāo)。以初始條件為飽和狀態(tài)的風(fēng)沙流為例進(jìn)行說明:當(dāng)風(fēng)沙流中的氣流速度保持不變時(shí)，風(fēng)沙流呈非堆積搬運(yùn)狀態(tài)，即風(fēng)沙流中躍起的沙粒數(shù)量等于跌落的數(shù)量;當(dāng)氣流速度出現(xiàn)衰減時(shí)，氣流的攜沙能力下降，風(fēng)沙流呈風(fēng)積狀態(tài)，即風(fēng)沙流中躍起的沙粒小于跌落的數(shù)量，地面發(fā)生風(fēng)積現(xiàn)象；當(dāng)氣流速度出現(xiàn)加強(qiáng)時(shí)，氣流的攜沙能力提高，風(fēng)沙流呈風(fēng)蝕狀態(tài)，即風(fēng)沙流中躍起的沙粒大于跌落的數(shù)量，地面發(fā)生風(fēng)蝕現(xiàn)象。工程防沙就是利用沙障改變風(fēng)沙流的狀態(tài)來進(jìn)行防沙的。
[0025]如果采用現(xiàn)有的沙障，即用普通擋風(fēng)墻進(jìn)行工程防沙時(shí)，風(fēng)沙流途徑擋風(fēng)墻時(shí)，其速度重新分布，大致可分為三個(gè)區(qū)域:
[0026]1)減速區(qū)
[0027]形成部位:擋風(fēng)墻迎風(fēng)側(cè)1.5Η~3Η，Η為擋風(fēng)墻高度。
[0028]形成原因:擋風(fēng)墻的阻礙作用。
[0029]2)加速區(qū)
[0030]形成部位:擋風(fēng)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(qiáng)。
[0032]3)紊流區(qū)
[0033 ] 形成部位:擋風(fēng)墻背風(fēng)側(cè)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(dá)70?85%。擋風(fēng)墻一般設(shè)置在上風(fēng)向路肩處，線路處于紊流區(qū)，當(dāng)列車進(jìn)入風(fēng)區(qū)時(shí)，始終在紊流區(qū)運(yùn)行，擋風(fēng)墻的設(shè)置有效的解決了列車在風(fēng)區(qū)被大風(fēng)吹翻的難題。但在風(fēng)力強(qiáng)勁的荒漠區(qū)，大風(fēng)天氣極易形成強(qiáng)風(fēng)沙流，擋風(fēng)墻雖然可以削弱背風(fēng)側(cè)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(yùn)躍過擋沙墻進(jìn)入紊流區(qū)，在重力作用和風(fēng)力的作用下，沉積在線路上，由于積沙具有累積性，隨著時(shí)間推移，積沙將會掩埋道床，威脅列車的安全運(yùn)營。
[0036]與上述現(xiàn)有的擋風(fēng)墻相比，使用本實(shí)用新型防風(fēng)擋沙墻作為防風(fēng)擋沙設(shè)施時(shí):氣流碰到該防風(fēng)擋沙墻后，氣流分為兩部分(如圖6)，一部分氣流躍過防風(fēng)擋沙墻頂部(方向水平指向下風(fēng)向，簡稱氣流I);另一部分氣流(簡稱氣流Π)，即聚風(fēng)板2下方的水平氣流遇到擋風(fēng)板3的阻礙后，方向發(fā)生改變，氣流Π將會沿著擋風(fēng)板3豎直向上運(yùn)動，進(jìn)入聚風(fēng)孔，且該氣流Π經(jīng)過聚風(fēng)孔時(shí)，由于過流斷面減小，氣流被壓縮，此時(shí)，聚風(fēng)孔起到“狹管效應(yīng)”，使進(jìn)入聚風(fēng)孔的上升氣流的速度增大，從聚風(fēng)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(shí)，氣流的攜沙能力成倍下降，使得躍過防風(fēng)擋沙墻的沙粒量減小，防沙效率提高。圖7中的氣流的風(fēng)向水平向右，初始風(fēng)速為50m/s，圖7橫坐標(biāo)中距擋風(fēng)墻頂部的水平距離負(fù)值指在迎風(fēng)側(cè)，正值在背風(fēng)側(cè)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種聚風(fēng)式防風(fēng)擋沙墻，其特征在于，包括并排設(shè)置的兩根立柱(1)，兩根立柱(1)之間設(shè)置聚風(fēng)板(2)和擋風(fēng)板(3)，聚風(fēng)板(2)和擋風(fēng)板(3)之間有空隙，立柱(1)頂部、聚風(fēng)板(2)頂部和擋風(fēng)板(3)頂部相平齊，聚風(fēng)板(2)下端面的位置高于擋風(fēng)板(3)下端面的位置。2.如權(quán)利要求1所述的聚風(fēng)式防風(fēng)擋沙墻，其特征在于，聚風(fēng)板(2)朝向立柱(1)的兩側(cè)分別與兩根立柱(1)相連接，擋風(fēng)板(3)朝向立柱(1)的兩側(cè)分別與兩根立柱(1)相連接。3.如權(quán)利要求1或2所述的聚風(fēng)式防風(fēng)擋沙墻，其特征在于，所述的立柱(1)的一個(gè)側(cè)壁上設(shè)有兩條卡槽，立柱(1)通過該兩條卡槽分別與聚風(fēng)板(2)和擋風(fēng)板(3)連接。4.如權(quán)利要求3所述的聚風(fēng)式防風(fēng)擋沙墻，其特征在于，擋風(fēng)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(shí)用新型提供了一種聚風(fēng)式防風(fēng)擋沙墻，包括并排設(shè)置的兩根立柱，兩根立柱之間設(shè)置聚風(fēng)板和擋風(fēng)板，聚風(fēng)板和擋風(fēng)板之間有空隙，立柱頂部、聚風(fēng)板頂部和擋風(fēng)板頂部相平齊，聚風(fēng)板下端面的位置高于擋風(fēng)板下端面的位置。該防風(fēng)擋沙墻可同時(shí)高效兼顧防沙防風(fēng)，擺脫了原有防風(fēng)擋沙裝置不能同時(shí)高效兼顧防風(fēng)和防沙的缺點(diǎn)。可借助自身的聚風(fēng)空隙削弱擋沙墻頂部的氣流速度，減少沙粒躍過擋風(fēng)墻的數(shù)量，提高防沙效率。組裝式結(jié)構(gòu)、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(qiáng), 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(xué)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