专利名称：：一种风沙阻挡方法和装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种风沙阻挡方法和装置，属于风沙防治
技术领域：
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背景技术：
：风是自然界空气中气流不稳定形成的一种自然现象。风在其流动过程中带动地表沙粒形成风沙。风沙的组成包括风和沙。风是原动力，是形成风沙的基础；沙是参与物，风沙的治理是指对风沙危害的治理。能够引起危害的风沙，需要具备一定的风速。大气层气流流动过程中作用于地面物质，当风力逐渐增大到临界值时，沙粒便获得足够的动量而摆脱静止状态，即是形成风沙的最小风速，也是形成风沙危害的临界条件。当风速大于临界风速时，才会有风沙危害形成。近年来，风沙灾害日益频繁，危害加剧，全国沙害每年造成的损失达五百四十亿元，约占全球荒漠化造成损失的百分之十六。沙漠地区的天气变化无常，特别是大风带动沙尘时常把公路掩埋。从而无数次的破坏道路运输。与此同时，由海浪、潮流、强风等复杂自然因素引起的海岸风沙灾害也是全球面临的生态课题。风沙灾害的主要危害有蚕食可利用土地，新中国成立以来，全国已有一千万亩耕地、三千五百二十五万亩草地和九千五百八十五万亩林地与灌草地沙化，全国土地沙化面积已达一百六十一万平方公里，且每年以二千四百六十平方公里的速度扩延；掩埋村舍，全国有二点四万多个村庄，一千四百公里铁路、三万公里公路和五万多公里灌渠常年遭受沙害威胁；造成人员伤亡和损失。为了治理风沙，国家花费了大量的人力物力，但效果并不理想。
发明内容本发明要解决的第一个技术问题是提供一种有效阻挡风沙的方法。本发明要解决的第二个技术问题是提供一套有效阻挡风沙的装置。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案一种阻挡风沙的方法，在距离目标地点3米以外的位置，迎风沙前进方向设置至少两排风沙阻挡单元，相邻两排风沙阻挡单元呈交错排布，同排风沙阻挡单元相靠近的两个端点间隔小于1.2米，相邻两排风沙阻挡单元间的距离小于3米。本发明中的距离是根据风沙阻挡单元的高度和横截面的边长而定的，如果阻挡单元的体积有所改变，该距离也随之縮小或者扩大。阻挡风沙的装置，由若干个风沙阻挡单元组成，风沙阻挡单元具有下列一种或多种结构(1)风沙阻挡单元为三棱柱，其横截面为边长0.3-l米的三角形，柱高l-5米；(2)风沙阻挡单元为柱体，横截面为三边形，底边为0.3-l米的直线，两侧边为圆心角45-90度的圆弧，柱高l-5米。(3)沙阻挡单元为圆柱体，横截面为圆形，直径为0.3-l米，柱高l-5米。所述三角形为等腰三角形、等边三角形或直角三角形。所述两侧边的圆心角度数相等。风沙阻挡单元可采用金属材料铸造制成，表面设有防腐蚀涂层结构。风沙阻挡单元还可采用混凝土或水泥制造。使用时埋设将底部埋设在地面以下保持直立即可。地面以上的高度一般不少于0.7米。不同排的风沙阻挡单元可以组合使用，但是每一排内的风沙阻挡单元的结构一般是统一的。其顶点的位置正对或者朝向风沙袭来的方向，便于将其分解。相邻的两排风沙阻挡单元中间形成相对负压区域，从而降低风力。本发明可以有效解决风沙掩埋公路的现象，其原理如下发明人长期研究风能过程中发现风的运动具有一定的方向性、运动性和随意性规律。风压的方向性可产生多方向力学效应，风压的运动性可产生风压的变化，形成驱动力。风压的随意性可以通过功能管道，产生运动平衡力。风沙刮起时风沙运动不稳定，风头不一定为一个方向。因此，在沙漠中常见到大小不一，错落分布的沙丘。见风沙正压分解示意图(图l)。利用这种风沙正压分解现象，采用人工装置，使风沙在前进过程中一股风中包含的不同大小的风压得以分解，风力随之下降，同时引导风沙的运动方向朝向不影响人们生产生活的方向推进。本发明的优点是实验证明，利用风压技术，通过设计的人工几何装置，将风压引起的多向力、平衡力、阻滞力用于风沙的治理。风头的风速经过阻滞拦截装置后，增大了风沙流动的运动阻力，风压被逐步分解，并使风压降低，低压区域促使风速变小，达到了挡风阻沙的效果。本发明利用风压技术，通过风沙阻挡装置，使沙漠中风沙有效阻挡和物理分解，使得风沙中的沙尘含量有效降低，风速减缓。用路栏设施阻止沙尘，保证沙漠中的公路不被沙尘掩埋；本发明填补了国内外风沙防治研究的空白，便于实施、效果显著，在海岸线和台风登陆处也有着广阔的推广前景；有望在青藏铁路、南疆铁路和莫高窟等重点工程风沙防治中得到成功应用。下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明，并非对本发明的限定，依照本领域公知的现有技术，本发明的实施方式并不限于此，因此凡依照本发明公开内容所作出的本领域的等同替换，均属于本发明的保护范围。图1为风沙正压分解示意图。图2为实施例1的第一种风沙阻挡单元结构图。图3为实施例1的第二种风沙阻挡单元结构图。图4为实施例1的使用状态参考图。图5为实施例2的实验摆放图。图6为实施例2中经三棱柱体阻挡和圆柱体阻挡后的风沙阻挡率比较图。具体实施例方式实施例1:阻挡风沙的装置参阅图2和图3，风沙阻挡单元组成，风沙阻挡单元分别具有下列两种结构(1)风沙阻挡单元为三棱柱，其横截面为边长0.3-l米的三角形(等腰三角形、等边三角形或直角三角形)，柱高l-5米；(2)风沙阻挡单元为柱体，横截面为三边形，底边为0.3-l米的直线，两侧边为圆心角45-90度的圆弧，两侧边的圆心角度数相等，柱高l-5米；风沙阻挡装置由上述风沙阻挡单元组成，使用时在距离目标地点3米以外的位置，迎风沙前进方向设置至少两排风沙阻挡单元，相邻两排风沙阻挡单元呈交错排布，同排风沙阻挡单元相靠近的两个端点间隔小于2米，相邻两排风沙阻挡单元间的水平距离小于2米。图4为一条公路两侧风沙阻挡装置的使用状态。实施例2:模拟阻挡试验一.试验材料及设备1.试验材料(1)自制石膏三棱柱体直角三棱柱体(直角边15cm、12cm;斜边19cm;高25cm)X8等腰三棱柱体(腰15cm、15cm;底边12cm;高25cm)X8(2)自制石膏圆柱体(直径15cm;高25cm)X8以石膏粉为原料，加水搅拌均匀成型，阴干备用。盐粒(过50目标准筛，备用)、面粉、有机玻璃罩、纸张。2.试验设备轴流风扇、八公斤空气压縮机GB24型、风速测定仪AR826型、天平ANDGF-300型。二.试验步骤1.自重抗风压比较将各种模型距风源风头30cm处依次迎风单排摆放，开启轴流风扇，比较各模型抗风压能力，并分别记录不同的模型耐受风力的时间(见表l)。风源风头的风速为4.4m/s。2.风速分解比较(1)三棱柱体三棱柱体阻挡物分四排摆放，水平间隔12cm、垂直间隔12cm，风头的平均风速为4.1m/s，直接吹向阻挡物，记录各排阻挡物后面的风速(见表2)。(2)圆柱体圆柱体体阻挡物分四排摆放，水平间隔12cm、垂直间隔12cm，风头的平均风速为4.3m/s，直接吹向阻挡物，记录各排阻挡物后面的风速(见表3)。(3)风沙阻挡比较实验三棱柱体分四排交错摆放(图5)。一、二排为等腰三棱柱体，每排四个，水平间隔12cm、垂直间隔12cm;三、四排为直角三棱柱体，每排四个，两两一组，组间水平间隔12cm、垂直间隔12cm、组内间隔5cm。圆柱体分四排交错摆放。每排四个，水平垂直间隔同上。以有机玻璃罩围出实验区域。以盐粒代替沙粒。在各排柱体垂直间隔处放置宽为12cm的纸张，确定收集盐粒的区域。称取一定量的盐粒，置于距风源约10cm处。用空气压縮机迅速吹起沙粒，风头风速为4.7m/s，均匀吹向阻挡物，待盐粒全部飞出后，停止送风。称取以纸张分割的各个部分的盐粒质量，记录数据(表4和表5)，并计算阻挡率。在相邻两排阻挡物中央位置测定风速，最后一排测定两组阻挡物间隔位置向后6厘米处的风速。二.试验结果1.自重抗风压比较圆柱体和两种三棱柱体相对稳固，在规定的2分钟时间内，除圆柱体有轻微晃动，其余均未倾倒。表l模型耐受风力时间<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>现象柱体未晃动柱体轻微晃动未倾倒柱体未晃动2.风速分解比较(1)三棱柱体风经过三棱柱体双侧面时，风速被分解，风迅速前移，再遇阻挡物时，风速继续分解，双侧风继续前移。由于风的不断前移，同时风速不断被阻挡分解，风的流动性引起区域变化。风速越快，风压越大，风速越缓，风压越小，所以形成低风压区域。经过数排摆放的阻挡物后，风速被反复分解、扩散，最终表现为风速降低。表2三棱柱体对风速的分解率排数风头风速m/s分解率％14.1-22.636.631.856.141.173.2(2)圆柱体风延圆柱体切面方向运动，绕至阻挡物后侧时，双侧风速向中间扩散，使风速降低。经过数排摆放的阻挡物后，风速被分解、扩散，最终表现为风速降低。表3圆柱体对风速的分解率排数平均风头风速m/s《1V，騰14.3-22.834.92.444.241.369.83.三棱柱体沙粒阻挡结果(1)三棱柱体沙粒遇到阻挡物后，部分直接被拦截，而其余通过风速的带动，漏过前排，冲撞下一排阻挡物。随着风速不断被分解，风速降低，沙粒被阻挡物有效拦截。表4三棱柱体对风沙的阻挡率排数收集盐粒质量g盐粒实际质量g阻挡率％163.204195.56767.68242.886195,56778.07323,736195.56787.86410.000195.56799.49(2)圆柱体沙粒遇到阻挡物后，部分直接被拦截，而其余通过风速的带动，漏过前排，冲撞下一排阻挡物。随着风速不断被分解，风速降低，沙粒被阻挡物有效拦截。表5圆柱体对风沙的阻挡率排数收集盐粒质量g盐粒实际质量g阻挡率％1101.981184.70244.79254.170184.70270.6720.760184.70288.7647.791184.70295.78权利要求1.一种阻挡风沙的方法，其特征在于在距离目标地点3米以外的位置，迎风沙前进方向设置至少两排风沙阻挡单元，相邻两排风沙阻挡单元呈交错排布，同排风沙阻挡单元相靠近的两个端点间隔小于1.2米，相邻两排风沙阻挡单元间的距离小于3米。2.根据权利要求l所述的阻挡风沙的方法，其特征在于所述风沙阻挡单元具有下列一种或多种结构-(1)风沙阻挡单元为三棱柱，其横截面为边长0.3-l米的三角形，柱高l-5米；(2)风沙阻挡单元为柱体，横截面为三边形，底边为0.3-l米的直线，两侧边为圆心角45-90度的圆弧，柱高l-5米；(3)沙阻挡单元为圆柱体，横截面为圆形，直径为0.3-l米，柱高l-5米。3.—种阻挡风沙的装置，其特征在于由若干个风沙阻挡单元组成，风沙阻挡单元具有下列一种或多种结构(1)风沙阻挡单元为三棱柱，其横截面为边长0.3-l米的三角形，柱高l-5米；(2)风沙阻挡单元为柱体，横截面为三边形，底边为0.3-l米的直线，两侧边为圆心角45-90度的圆弧，柱高l-5米；(3)沙阻挡单元为圆柱体，横截面为圆形，直径为0.3-l米，柱高l-5米。4.根据权利要求3所述的阻挡风沙的装置，其特征在于所述三角形为等腰三角形、等边三角形或直角三角形。5.根据权利要求3所述的阻挡风沙的装置，其特征在于所述两侧边的圆心角度数相等。6.根据权利要求3所述的阻挡风沙的装置，其特征在于所述风沙阻挡单元表面设有防腐蚀涂层结构。7.根据权利要求3所述的阻挡风沙的装置，其特征在于所述风沙阻挡单元采用金属材料铸造制成。8.根据权利要求3所述的阻挡风沙的装置，其特征在于所述风沙阻挡单元采用混凝土或水泥制成。全文摘要本发明公开了一种阻挡风沙的方法和装置，属于风沙防治领域。一种阻挡风沙的方法在距离目标地点3米以外的位置，迎风沙前进方向设置至少两排风沙阻挡单元，相邻两排风沙阻挡单元呈交错排布，同排风沙阻挡单元相靠近的两个端点间隔小于1.2米，相邻两排风沙阻挡单元间的距离小于3米。本发明的优点是本发明利用风压技术，通过风沙阻挡装置，使沙漠中风沙有效阻挡和物理分解，使得风沙中的沙尘含量有效降低，风速减缓。用路栏设施阻止沙尘，保证沙漠中的公路不被沙尘掩埋。本发明填补了国内外风沙防治研究的空白，便于实施、效果显著，有着广阔的推广前景；有望在青藏铁路、南疆铁路和莫高窟等重点工程风沙防治中得到成功应用。文档编号E01F7/00GK101307592SQ20071016524公开日2008年11月19日申请日期2007年11月1日优先权日2007年5月16日发明者柴玉生申请人:中国药品生物制品检定所