防沙工程有关问题研究ppt课件

防沙工程有关问题研究,铁道第一勘察设计院2005年11月,1,提纲,一、防沙工程典型个例二、目前存在的主要问题三、研究取得的一些结果四、今后工作设想,2,荣获国家科技进步特等奖,一、防沙工程典型个例,包兰铁路沙坡头段防沙体系,3,1.流动沙漠2.草方格固沙3.种植沙生植物,4.人工植被形成5.苔藓类6.草本植物,一、防沙工程典型个例,流沙固定过程,4,塔里木石油公路工程防沙体系,一、防沙工程典型个例,5,二、目前存在的主要问题,1、戈壁风沙流防治相对薄弱2、草方格固沙障尺度仍存在分歧。3、目前防沙工程材料成本高、非环保、寿命短及施工难。,6,三、研究取得的某些结果,1、戈壁风沙流结构特征的发现及其工程意义2、草方格固沙的基本原理3、防护体系宽度确定4、防沙新材料新工艺研究进展,7,1、戈壁风沙流结构特征的发现及其工程意义,野外观测场,8,过境戈壁风沙流结构的象鼻效应,1、戈壁风沙流结构特征的发现及其工程意义,野外实测,9,输沙率随高度分布的野外实测结果,戈壁风沙流结构风洞实验,1、戈壁风沙流结构特征的发现及其工程意义,10,戈壁风沙流结构的风洞实验结果,1、戈壁风沙流结构特征的发现及其工程意义,11,莫高窟顶鸣沙山动态,鸣沙山高程变化纵断面,1、戈壁风沙流结构特征的发现及其工程意义,12,窟顶阻沙栅栏,防沙墙,1、戈壁风沙流结构特征的发现及其工程意义,13,莫高窟月风向极点图,1、戈壁风沙流结构特征的发现及其工程意义,14,敦煌莫高窟风沙危害综合防护体系布局,1、戈壁风沙流结构特征的发现及其工程意义,15,敦煌莫高窟崖顶防沙栅栏设置及其保护效益监测断面的平面配置图（1：2000）,尼龙网沙障导沙功能,传统的阻沙沙障,1、戈壁风沙流结构特征的发现及其工程意义,16,栅栏防护体系不同部位的积沙形态,1、戈壁风沙流结构特征的发现及其工程意义,17,莫高窟洞窟栈道积沙量月际变化,1、戈壁风沙流结构特征的发现及其工程意义,18,沙山前沿阻沙、平沙地固沙、戈壁输沙综合防护体系,1、戈壁风沙流结构特征的发现及其工程意义,19,与沙漠风沙流不同，戈壁风沙流输沙量随高度分布表现出独特的“象鼻”效应；与沙漠风沙流不同，戈壁风沙流结构特征值远大于1，不论风速多大，风沙流都处于未饱和状态的非堆积搬运状态；戈壁地带实际上成为鸣沙山及其前缘沙丘向莫高窟移动的天然输沙场，抑制了鸣沙山前缘沙丘的前移，从而解释了敦煌莫高窟千年来不被沙山埋没的谜底。提出了适用于莫高窟地区的以输为主、固阻结合的综合防沙体系。在风沙防治工程实践中，采用砾石压沙措施，构造类似与砾质戈壁的下垫面，人工促使风沙流结构呈现“象鼻”形状，可使防沙工程达到理想的输导作用。,1、戈壁风沙流结构特征的发现及其工程意义,20,2、草方格固沙的基本原理,野外观测场,21,0.50.5m2沙障防沙过程观测,2、草方格固沙的基本原理,22,1.01.0m2沙障防沙过程观测,2、草方格固沙的基本原理,23,后期,初期,中期,2、草方格固沙的基本原理,2.02.0m2沙障防沙过程观测,24,1.01.0m2,1.51.5m2,2.02.0m2,不同规格的格状沙障凹曲面的形成,2、草方格固沙的基本原理,25,0.50.5m2,1.01.0m2,2.02.0m2,麦草格状沙障的蚀积量变化,2、草方格固沙的基本原理,26,H/S=13.3/100（1:7.52),H/S=12.3/100（1:8.1),2、草方格固沙的基本原理,27,H/S=13.4/100（1:7.5),2、草方格固沙的基本原理,28,格障沙障凹曲面示意图,2、草方格固沙的基本原理,29,2、草方格固沙的基本原理,不同规格草方格角大小,30,格状沙障防沙的主要机理在于障内形成较为稳定的凹曲面。这些凹曲面组成的有规则的波纹状下垫面，起着一种小型浅槽的升力作用,使过境风沙流可以顺利通过。格状沙障所形成稳定凹曲面其深度和宽度比基本上保持在1/71/8之间。分析表明，这种比例关系的形成与沙子休止角有关。从各种规格沙障的蚀积量变化来看，1.01.0m2沙障蚀积量变化范围不大,既有堆积也有风蚀;2.02.0m2的格状沙障以风蚀为主;而0.50.5m2的沙障以积沙为主，而且由于沙埋很快失去防护功能。,2、草方格固沙的基本原理,31,3、防护体系宽度的确定,32,防护体系宽度是防沙实践中一个敏感问题，由于受沙源分布特征、下垫面性质、沙害类型、防沙措施等影响，目前仍没有好的办法来解决。但工程建设又急需要给一个估算。从能流物流原理出发，我们运用最大可能输沙量的概念解决这一难题。,3、防护体系宽度的确定,33,Q=8.95(V-Vt)1.9Vt=5.0m/sQN=QN-QS+(QNE+QNW-QSE-QSE)cos45+(QNNE+QNNW-QSSE-QSSW)cos22.5+(QENE+QWNW-QESE-QWSW)cos67.5QW=QW-QE+(QNW+QSW-QNE-QSE)cos45+(QWNW+QWSW-QENE-QESE)cos22.5+(QNNW+QSSW-QNNW-QSSE)cos67.5,防沙体系宽度确定过程,3、防护体系宽度的确定,34,研究表明，腾格里沙漠南缘包兰铁路沙坡头段风沙危害主要来自格状沙丘副梁，沙丘主梁移动缓慢，根据最大可能输沙量计算副梁最大可能平均移动速度为0.527m/a。因此，包兰铁路沙坡头段按100年防护年限计算。防沙体系最小宽度应为52.7m。,3、防护体系宽度的确定,35,4、防沙新材料新工艺研究进展,海防前线风沙危害,36,在特定风速（10m/s）下不同孔隙度经编塑料方格网沙障的防沙效益实验,4、防沙新材料新工艺研究进展,37,孔隙度3040经编塑料方格网沙障流场,草方格流场,4、防沙新材料新工艺研究进展,38,H/S=13.36/100（1:7.4),H/S=13.2/100（1:7.6),4、防沙新材料新工艺研究进展,经编塑料方格网沙障凹面形成过程,39,经编塑料方格网沙障在海军某基地的应用,4、防沙新材料新工艺研究进展,海岸武器装备防沙工程,40,HDPE风沙障在沙坡头地区的应用,4、防沙新材料新工艺研究进展,41,HDPE风沙障在民勤地区的应用,4、防沙新材料新工艺研究进展,42,防浪固沙障（海岸军事装备）,4、防沙新材料新工艺研究进展,43,草方格流场,防浪固沙障流场,4、防沙新材料新工艺研究进展,44,4、防沙新材料新工艺研究进展,青藏铁路风沙危害及防治现状,45,4、防沙新材料新工艺研究进展,青藏铁路风沙危害及防治现状,46,4、防沙新材料新工艺研究进展,青藏铁路风沙危害及防治现状,47,4、防沙新材料新工艺研究进展,青藏铁路风沙危害及防治现状,48,4、防沙新材料新工艺研究进展,青藏铁路风沙危害及防治现状,49,4、防沙新材料新工艺研究进展,青藏铁路风沙危害及防治现状,50,4、防沙新材料新工艺研究进展,青藏铁路风沙危害及防治现状,51,4、防沙新材料新工艺研究进展,青藏铁路风沙危害及防治现状,52,4、防沙新材料新工艺研究进展,青藏铁路风沙危害及防治现状,53,改性多孔固沙石