專利名稱：：一種風(fēng)沙阻擋方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種風(fēng)沙阻擋方法和裝置，屬于風(fēng)沙防治
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：風(fēng)是自然界空氣中氣流不穩(wěn)定形成的一種自然現(xiàn)象。風(fēng)在其流動過程中帶動地表沙粒形成風(fēng)沙。風(fēng)沙的組成包括風(fēng)和沙。風(fēng)是原動力，是形成風(fēng)沙的基礎(chǔ)；沙是參與物，風(fēng)沙的治理是指對風(fēng)沙危害的治理。能夠引起危害的風(fēng)沙，需要具備一定的風(fēng)速。大氣層氣流流動過程中作用于地面物質(zhì)，當(dāng)風(fēng)力逐漸增大到臨界值時，沙粒便獲得足夠的動量而擺脫靜止?fàn)顟B(tài)，即是形成風(fēng)沙的最小風(fēng)速，也是形成風(fēng)沙危害的臨界條件。當(dāng)風(fēng)速大于臨界風(fēng)速時，才會有風(fēng)沙危害形成。近年來，風(fēng)沙災(zāi)害日益頻繁，危害加劇，全國沙害每年造成的損失達(dá)五百四十億元，約占全球荒漠化造成損失的百分之十六。沙漠地區(qū)的天氣變化無常，特別是大風(fēng)帶動沙塵時常把公路掩埋。從而無數(shù)次的破壞道路運輸。與此同時，由海浪、潮流、強風(fēng)等復(fù)雜自然因素引起的海岸風(fēng)沙災(zāi)害也是全球面臨的生態(tài)課題。風(fēng)沙災(zāi)害的主要危害有蠶食可利用土地，新中國成立以來，全國已有一千萬畝耕地、三千五百二十五萬畝草地和九千五百八十五萬畝林地與灌草地沙化，全國土地沙化面積已達(dá)一百六十一萬平方公里，且每年以二千四百六十平方公里的速度擴延；掩埋村舍，全國有二點四萬多個村莊，一千四百公里鐵路、三萬公里公路和五萬多公里灌渠常年遭受沙害威脅；造成人員傷亡和損失。為了治理風(fēng)沙，國家花費了大量的人力物力，但效果并不理想。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種有效阻擋風(fēng)沙的方法。本發(fā)明要解決的第二個技術(shù)問題是提供一套有效阻擋風(fēng)沙的裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種阻擋風(fēng)沙的方法，在距離目標(biāo)地點3米以外的位置，迎風(fēng)沙前進(jìn)方向設(shè)置至少兩排風(fēng)沙阻擋單元，相鄰兩排風(fēng)沙阻擋單元呈交錯排布，同排風(fēng)沙阻擋單元相靠近的兩個端點間隔小于1.2米，相鄰兩排風(fēng)沙阻擋單元間的距離小于3米。本發(fā)明中的距離是根據(jù)風(fēng)沙阻擋單元的高度和橫截面的邊長而定的，如果阻擋單元的體積有所改變，該距離也隨之縮小或者擴大。阻擋風(fēng)沙的裝置，由若干個風(fēng)沙阻擋單元組成，風(fēng)沙阻擋單元具有下列一種或多種結(jié)構(gòu)(1)風(fēng)沙阻擋單元為三棱柱，其橫截面為邊長0.3-l米的三角形，柱高l-5米；(2)風(fēng)沙阻擋單元為柱體，橫截面為三邊形，底邊為0.3-l米的直線，兩側(cè)邊為圓心角45-90度的圓弧，柱高l-5米。(3)沙阻擋單元為圓柱體，橫截面為圓形，直徑為0.3-l米，柱高l-5米。所述三角形為等腰三角形、等邊三角形或直角三角形。所述兩側(cè)邊的圓心角度數(shù)相等。風(fēng)沙阻擋單元可采用金屬材料鑄造制成，表面設(shè)有防腐蝕涂層結(jié)構(gòu)。風(fēng)沙阻擋單元還可采用混凝土或水泥制造。使用時埋設(shè)將底部埋設(shè)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。不同排的風(fēng)沙阻擋單元可以組合使用，但是每一排內(nèi)的風(fēng)沙阻擋單元的結(jié)構(gòu)一般是統(tǒng)一的。其頂點的位置正對或者朝向風(fēng)沙襲來的方向，便于將其分解。相鄰的兩排風(fēng)沙阻擋單元中間形成相對負(fù)壓區(qū)域，從而降低風(fēng)力。本發(fā)明可以有效解決風(fēng)沙掩埋公路的現(xiàn)象，其原理如下發(fā)明人長期研究風(fēng)能過程中發(fā)現(xiàn)風(fēng)的運動具有一定的方向性、運動性和隨意性規(guī)律。風(fēng)壓的方向性可產(chǎn)生多方向力學(xué)效應(yīng)，風(fēng)壓的運動性可產(chǎn)生風(fēng)壓的變化，形成驅(qū)動力。風(fēng)壓的隨意性可以通過功能管道，產(chǎn)生運動平衡力。風(fēng)沙刮起時風(fēng)沙運動不穩(wěn)定，風(fēng)頭不一定為一個方向。因此，在沙漠中常見到大小不一，錯落分布的沙丘。見風(fēng)沙正壓分解示意圖(圖l)。利用這種風(fēng)沙正壓分解現(xiàn)象，采用人工裝置，使風(fēng)沙在前進(jìn)過程中一股風(fēng)中包含的不同大小的風(fēng)壓得以分解，風(fēng)力隨之下降，同時引導(dǎo)風(fēng)沙的運動方向朝向不影響人們生產(chǎn)生活的方向推進(jìn)。本發(fā)明的優(yōu)點是實驗證明，利用風(fēng)壓技術(shù)，通過設(shè)計的人工幾何裝置，將風(fēng)壓引起的多向力、平衡力、阻滯力用于風(fēng)沙的治理。風(fēng)頭的風(fēng)速經(jīng)過阻滯攔截裝置后，增大了風(fēng)沙流動的運動阻力，風(fēng)壓被逐步分解，并使風(fēng)壓降低，低壓區(qū)域促使風(fēng)速變小，達(dá)到了擋風(fēng)阻沙的效果。本發(fā)明利用風(fēng)壓技術(shù)，通過風(fēng)沙阻擋裝置，使沙漠中風(fēng)沙有效阻擋和物理分解，使得風(fēng)沙中的沙塵含量有效降低，風(fēng)速減緩。用路欄設(shè)施阻止沙塵，保證沙漠中的公路不被沙塵掩埋；本發(fā)明填補了國內(nèi)外風(fēng)沙防治研究的空白，便于實施、效果顯著，在海岸線和臺風(fēng)登陸處也有著廣闊的推廣前景；有望在青藏鐵路、南疆鐵路和莫高窟等重點工程風(fēng)沙防治中得到成功應(yīng)用。下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，并非對本發(fā)明的限定，依照本領(lǐng)域公知的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的實施方式并不限于此，因此凡依照本發(fā)明公開內(nèi)容所作出的本領(lǐng)域的等同替換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖1為風(fēng)沙正壓分解示意圖。圖2為實施例1的第一種風(fēng)沙阻擋單元結(jié)構(gòu)圖。圖3為實施例1的第二種風(fēng)沙阻擋單元結(jié)構(gòu)圖。圖4為實施例1的使用狀態(tài)參考圖。圖5為實施例2的實驗擺放圖。圖6為實施例2中經(jīng)三棱柱體阻擋和圓柱體阻擋后的風(fēng)沙阻擋率比較圖。具體實施例方式實施例1:阻擋風(fēng)沙的裝置參閱圖2和圖3，風(fēng)沙阻擋單元組成，風(fēng)沙阻擋單元分別具有下列兩種結(jié)構(gòu)(1)風(fēng)沙阻擋單元為三棱柱，其橫截面為邊長0.3-l米的三角形(等腰三角形、等邊三角形或直角三角形)，柱高l-5米；(2)風(fēng)沙阻擋單元為柱體，橫截面為三邊形，底邊為0.3-l米的直線，兩側(cè)邊為圓心角45-90度的圓弧，兩側(cè)邊的圓心角度數(shù)相等，柱高l-5米；風(fēng)沙阻擋裝置由上述風(fēng)沙阻擋單元組成，使用時在距離目標(biāo)地點3米以外的位置，迎風(fēng)沙前進(jìn)方向設(shè)置至少兩排風(fēng)沙阻擋單元，相鄰兩排風(fēng)沙阻擋單元呈交錯排布，同排風(fēng)沙阻擋單元相靠近的兩個端點間隔小于2米，相鄰兩排風(fēng)沙阻擋單元間的水平距離小于2米。圖4為一條公路兩側(cè)風(fēng)沙阻擋裝置的使用狀態(tài)。實施例2:模擬阻擋試驗一.試驗材料及設(shè)備1.試驗材料(1)自制石膏三棱柱體直角三棱柱體(直角邊15cm、12cm;斜邊19cm;高25cm)X8等腰三棱柱體(腰15cm、15cm;底邊12cm;高25cm)X8(2)自制石膏圓柱體(直徑15cm;高25cm)X8以石膏粉為原料，加水?dāng)嚢杈鶆虺尚?，陰干備用。鹽粒(過50目標(biāo)準(zhǔn)篩，備用)、面粉、有機玻璃罩、紙張。2.試驗設(shè)備軸流風(fēng)扇、八公斤空氣壓縮機GB24型、風(fēng)速測定儀AR826型、天平ANDGF-300型。二.試驗步驟1.自重抗風(fēng)壓比較將各種模型距風(fēng)源風(fēng)頭30cm處依次迎風(fēng)單排擺放，開啟軸流風(fēng)扇，比較各模型抗風(fēng)壓能力，并分別記錄不同的模型耐受風(fēng)力的時間(見表l)。風(fēng)源風(fēng)頭的風(fēng)速為4.4m/s。2.風(fēng)速分解比較(1)三棱柱體三棱柱體阻擋物分四排擺放，水平間隔12cm、垂直間隔12cm，風(fēng)頭的平均風(fēng)速為4.1m/s，直接吹向阻擋物，記錄各排阻擋物后面的風(fēng)速(見表2)。(2)圓柱體圓柱體體阻擋物分四排擺放，水平間隔12cm、垂直間隔12cm，風(fēng)頭的平均風(fēng)速為4.3m/s，直接吹向阻擋物，記錄各排阻擋物后面的風(fēng)速(見表3)。(3)風(fēng)沙阻擋比較實驗三棱柱體分四排交錯擺放(圖5)。一、二排為等腰三棱柱體，每排四個，水平間隔12cm、垂直間隔12cm;三、四排為直角三棱柱體，每排四個，兩兩一組，組間水平間隔12cm、垂直間隔12cm、組內(nèi)間隔5cm。圓柱體分四排交錯擺放。每排四個，水平垂直間隔同上。以有機玻璃罩圍出實驗區(qū)域。以鹽粒代替沙粒。在各排柱體垂直間隔處放置寬為12cm的紙張，確定收集鹽粒的區(qū)域。稱取一定量的鹽粒，置于距風(fēng)源約10cm處。用空氣壓縮機迅速吹起沙粒，風(fēng)頭風(fēng)速為4.7m/s，均勻吹向阻擋物，待鹽粒全部飛出后，停止送風(fēng)。稱取以紙張分割的各個部分的鹽粒質(zhì)量，記錄數(shù)據(jù)(表4和表5)，并計算阻擋率。在相鄰兩排阻擋物中央位置測定風(fēng)速，最后一排測定兩組阻擋物間隔位置向后6厘米處的風(fēng)速。二.試驗結(jié)果1.自重抗風(fēng)壓比較圓柱體和兩種三棱柱體相對穩(wěn)固，在規(guī)定的2分鐘時間內(nèi)，除圓柱體有輕微晃動，其余均未傾倒。表l模型耐受風(fēng)力時間<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>現(xiàn)象柱體未晃動柱體輕微晃動未傾倒柱體未晃動2.風(fēng)速分解比較(1)三棱柱體風(fēng)經(jīng)過三棱柱體雙側(cè)面時，風(fēng)速被分解，風(fēng)迅速前移，再遇阻擋物時，風(fēng)速繼續(xù)分解，雙側(cè)風(fēng)繼續(xù)前移。由于風(fēng)的不斷前移，同時風(fēng)速不斷被阻擋分解，風(fēng)的流動性引起區(qū)域變化。風(fēng)速越快，風(fēng)壓越大，風(fēng)速越緩，風(fēng)壓越小，所以形成低風(fēng)壓區(qū)域。經(jīng)過數(shù)排擺放的阻擋物后，風(fēng)速被反復(fù)分解、擴散，最終表現(xiàn)為風(fēng)速降低。表2三棱柱體對風(fēng)速的分解率排數(shù)風(fēng)頭風(fēng)速m/s分解率％14.1-22.636.631.856.141.173.2(2)圓柱體風(fēng)延圓柱體切面方向運動，繞至阻擋物后側(cè)時，雙側(cè)風(fēng)速向中間擴散，使風(fēng)速降低。經(jīng)過數(shù)排擺放的阻擋物后，風(fēng)速被分解、擴散，最終表現(xiàn)為風(fēng)速降低。表3圓柱體對風(fēng)速的分解率排數(shù)平均風(fēng)頭風(fēng)速m/s《1V，騰14.3-22.834.92.444.241.369.83.三棱柱體沙粒阻擋結(jié)果(1)三棱柱體沙粒遇到阻擋物后，部分直接被攔截，而其余通過風(fēng)速的帶動，漏過前排，沖撞下一排阻擋物。隨著風(fēng)速不斷被分解，風(fēng)速降低，沙粒被阻擋物有效攔截。表4三棱柱體對風(fēng)沙的阻擋率排數(shù)收集鹽粒質(zhì)量g鹽粒實際質(zhì)量g阻擋率％163.204195.56767.68242.886195,56778.07323,736195.56787.86410.000195.56799.49(2)圓柱體沙粒遇到阻擋物后，部分直接被攔截，而其余通過風(fēng)速的帶動，漏過前排，沖撞下一排阻擋物。隨著風(fēng)速不斷被分解，風(fēng)速降低，沙粒被阻擋物有效攔截。表5圓柱體對風(fēng)沙的阻擋率排數(shù)收集鹽粒質(zhì)量g鹽粒實際質(zhì)量g阻擋率％1101.981184.70244.79254.170184.70270.6720.760184.70288.7647.791184.70295.78權(quán)利要求1.一種阻擋風(fēng)沙的方法，其特征在于在距離目標(biāo)地點3米以外的位置，迎風(fēng)沙前進(jìn)方向設(shè)置至少兩排風(fēng)沙阻擋單元，相鄰兩排風(fēng)沙阻擋單元呈交錯排布，同排風(fēng)沙阻擋單元相靠近的兩個端點間隔小于1.2米，相鄰兩排風(fēng)沙阻擋單元間的距離小于3米。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的阻擋風(fēng)沙的方法，其特征在于所述風(fēng)沙阻擋單元具有下列一種或多種結(jié)構(gòu)-(1)風(fēng)沙阻擋單元為三棱柱，其橫截面為邊長0.3-l米的三角形，柱高l-5米；(2)風(fēng)沙阻擋單元為柱體，橫截面為三邊形，底邊為0.3-l米的直線，兩側(cè)邊為圓心角45-90度的圓弧，柱高l-5米；(3)沙阻擋單元為圓柱體，橫截面為圓形，直徑為0.3-l米，柱高l-5米。3.—種阻擋風(fēng)沙的裝置，其特征在于由若干個風(fēng)沙阻擋單元組成，風(fēng)沙阻擋單元具有下列一種或多種結(jié)構(gòu)(1)風(fēng)沙阻擋單元為三棱柱，其橫截面為邊長0.3-l米的三角形，柱高l-5米；(2)風(fēng)沙阻擋單元為柱體，橫截面為三邊形，底邊為0.3-l米的直線，兩側(cè)邊為圓心角45-90度的圓弧，柱高l-5米；(3)沙阻擋單元為圓柱體，橫截面為圓形，直徑為0.3-l米，柱高l-5米。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的阻擋風(fēng)沙的裝置，其特征在于所述三角形為等腰三角形、等邊三角形或直角三角形。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的阻擋風(fēng)沙的裝置，其特征在于所述兩側(cè)邊的圓心角度數(shù)相等。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的阻擋風(fēng)沙的裝置，其特征在于所述風(fēng)沙阻擋單元表面設(shè)有防腐蝕涂層結(jié)構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的阻擋風(fēng)沙的裝置，其特征在于所述風(fēng)沙阻擋單元采用金屬材料鑄造制成。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的阻擋風(fēng)沙的裝置，其特征在于所述風(fēng)沙阻擋單元采用混凝土或水泥制成。全文摘要本發(fā)明公開了一種阻擋風(fēng)沙的方法和裝置，屬于風(fēng)沙防治領(lǐng)域。一種阻擋風(fēng)沙的方法在距離目標(biāo)地點3米以外的位置，迎風(fēng)沙前進(jìn)方向設(shè)置至少兩排風(fēng)沙阻擋單元，相鄰兩排風(fēng)沙阻擋單元呈交錯排布，同排風(fēng)沙阻擋單元相靠近的兩個端點間隔小于1.2米，相鄰兩排風(fēng)沙阻擋單元間的距離小于3米。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明利用風(fēng)壓技術(shù)，通過風(fēng)沙阻擋裝置，使沙漠中風(fēng)沙有效阻擋和物理分解，使得風(fēng)沙中的沙塵含量有效降低，風(fēng)速減緩。用路欄設(shè)施阻止沙塵，保證沙漠中的公路不被沙塵掩埋。本發(fā)明填補了國內(nèi)外風(fēng)沙防治研究的空白，便于實施、效果顯著，有著廣闊的推廣前景；有望在青藏鐵路、南疆鐵路和莫高窟等重點工程風(fēng)沙防治中得到成功應(yīng)用。文檔編號E01F7/00GK101307592SQ20071016524公開日2008年11月19日申請日期2007年11月1日優(yōu)先權(quán)日2007年5月16日發(fā)明者柴玉生申請人:中國藥品生物制品檢定所