第七届青年地学论坛

植物沙障通过降低风速和抑制地表起沙，从而广泛应用于控制土壤风蚀，因此对于植物沙障的优化配置开展系统研究很有必要。在本研究中，基于风洞试验的缩放比例，我们设计了接近野外真实植物的沙蒿、沙柳沙障的几何模型，利用SST k-ω湍流模型开展了CFD三维数值模拟研究，对于沙障周围的风速流场进行了模拟，并基于此对其最佳配置进行了优化。首先，我们与风洞实验数据对比，验证了数值模拟的靠性性。然后，我们基于风速削减因子(Rc(x,z))和沙障有效防护指数(BEI)提出了两个新的防风效益评价指标(mRc 和 mBEI)对沙障的防护效益进行了评价。分别对植物沙障的结构性参数、配置方案进行了系统的优化研究，并得出以下结论：1）对于沙蒿沙障来说，最佳行间距为2.5-3倍沙蒿高度；对于沙柳沙障来说，最佳行间距为1-1.5倍沙柳高度；2）在仅考虑防风效益的情况下，三行植物沙障优于双行植物沙障；3）在低风速下，沙蒿沙障和沙柳沙障采用双行配置即可满足防沙要求；在中风速下，沙蒿沙障和沙柳沙障均应采用两行一带的配置方案，最佳带间距分别为8倍沙蒿高度和10倍沙柳高度；在高风速下，沙蒿沙障和沙柳沙障均应采用三行一带的配置方案，最佳带间距分别为16倍的沙蒿高度和16倍的沙柳高度；4)错开排列的植物沙障防风效益要优于对齐排列的植物沙障，共生植物沙障要优于非共生植物沙障。本文在植物沙障参数优化配置的基础上，对防沙治沙的最佳野外实践方案提出合理建议，这对于干旱半干旱区防沙工程具有实践意义。
 

三维数值模拟 植物沙障 结构参数 排列方式