格库铁路芦苇把栅栏和大网格防沙体系防护效益

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00136

摘要/Abstract

摘要：

通过野外观测和数值模拟，对格库铁路米兰戈壁区段芦苇把栅栏和大网格防沙体系防护效益进行了研究。结果表明，单排芦苇把阻沙栅栏后2~14H（H，栅栏高度，2 m）范围内最大防风效率（风速衰减比）可达86%，阻沙效率（输沙通量衰减比）91.8%~96.8%；双排阻沙栅栏最大防风效率变化不大，但阻沙效率增大到98%，经大网格带后阻沙效率提高到99.7%。风沙流经防沙体系后，平均粒径显著减小，由240 μm变为72~109 μm，分选性趋于变好。实测和模拟得出，两道50%孔隙度芦苇把阻沙栅栏和两个大网格（4 m×4 m×0.8 m）组成的防沙体系能够起到较好的风沙防治效果，且工程造价相对较低。该防护体系适用于格库铁路戈壁大风区风沙危害防治。

关键词: 防沙体系, 芦苇把栅栏, 防护效益, 格库铁路

Abstract:

In this study， the evaluation of the sand control efficiency of the reed bundle sand control system in the gobi region of Milan section of Golmud-Korla Railway， Southern Xinjiang， China was carried out through field observation and numerical simulation. The results show that the sand-control systems consisting of two reed bundle fences and a 40 m long belt of large reed checkerboard （4 m×4 m×0.8 m） have a good effect on controlling damages caused by the gobi wind-blown sand. The maximum windproof efficiency （wind speed attenuation ratio） in the range of 2-14H （H， fence height， 2 m） after a single row reed bundle sand fence reached 86%， and the sand blocking efficiency （attenuation ratio of sand flux） ranged between 91.8% and 96.8%. The maximum wind protection efficiency of the double-row sand fence was almost unchangeable， and the sand blocking efficiency increased to 98%， while the sand blocking efficiency increased to 99.7% as wind-blown sand flux flowing over the belt of large reed checkerboard. Moreover， as the wind-blown sand flux flowed over the sand control system， the average particle size was significantly reduced from 240 μm to 72-109 μm， and the sorting tended to become better. The measured and simulated results show that the sand control system composed of two reed-bundle sand fences with 50% porosity and two large reed-bundle grids （4 m×4 m×0.8 m） can play a good role in sand control， the project cost is relatively low， and the protection system can be applied to the control of sand damage in the gobi wind area of Golmud-Korla Railway.

Key words: sand-control system, reed-bundle sand fence, protective effect, Golmud-Korla Railway

中图分类号:

P931.3

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图/表 9

图1 格库铁路新疆段示意图（A）及米兰戈壁区芦苇把防沙体系航拍图（B）和戈壁地表照片（C）

Fig.1 Schematic diagram of the Xinjiang section of the Golmud-Korla Railway （A）， aerial photograph of the reed-bundle sand control system （B） and gobi surface photo （C） in the gobi area of Milan along the Golmud-Korla Railway

图2 格库铁路米兰戈壁区芦苇把栅栏（A）和大网格（B）防沙体系断面流场和输沙率观测

Fig.2 Observation of the flow field and sand transport rate of reed-bundle sand fences （A） and large reed checkerboards （B） in Milan gobi area of the Golmud-Korla Railway

图3 数值模拟计算域及边界条件设置（A）、模型设置（B）与网格划分（C）

Fig.3 Numerical simulation domain and boundary condition setting （A）， model setting （B） and grid division （C）

图4 防风效应沿防沙体系观测断面变化1~2H和1~14H分别指第一道栅栏后2H和14H，2~2H和2~12H对应第二道栅栏后2H和12H

Fig.4 Variation of wind protection effect of sand control system along the observed section

图5 12 m·s-1和16 m·s-1入口风速下芦苇把防沙体系流场云图

Fig.5 Flow field cloud image of the reed-bundle sand control system under inlet wind speeds of 12 m·s-1 and 16 m·s-1

图6 12 m·s-1和16 m·s-1入口风速下芦苇把防沙体系风速衰减比

Fig.6 Wind speed reduction ratio of the reed-bundle sand control system under inlet wind speeds of 12 m·s-1 and 16 m·s-1

图7 数值模拟与实测0.2 m高度风速衰减比对比

Fig.7 Comparison of wind speed attenuation ratio at 0.2 m height between numerical simulation and observation

图8 输沙通量（A）和阻沙效率（B）沿防沙体系观测断面变化

Fig.8 Variation of the sand flux （A） and sand control efficiency （B） along the observed section of the sand control system

图9 风沙流沙粒粒度参数沿防沙体系观测断面变化

Fig.9 Variation of grain size parameters along the observed section of the sand control system

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