CN103069080B - 三棱柱体的新用途 - Google Patents

Abstract

一种分阻流体的三棱柱体，包括排列成单排或多排的三棱柱体（1），在三棱柱体（1）中种植植物。还提供了该分阻流体的三棱柱体在防风、清淤、护堤、阻挡海啸、阻挡沙丘移动中的应用和一种包括该分阻流体的三棱柱体的种植系统。

Description

三棱柱体的新用途

技术领域

本发明涉及三棱柱体在流体力学上的应用，具体涉及三棱柱体在防风、清淤、护堤、阻挡海啸、阻挡沙丘移动中的应用。

背景技术

目前，沙漠环境正在恶化，我国北方时有沙尘暴发生，严重影响了人们生活和经济发展。为改善环境，防治沙漠迁移，人们为之付出了艰辛的劳动。然而效果并不明显。

现有的防风方法主要包括种植防风林、拉防风网、建防风墙等方法。种植防风林主要是种植杨树、枣树等树种，然而其生长缓慢，周期较长，见效慢，另外沙漠环境恶劣，成活率不高。拉防风网和防风墙等方法，虽然短期起作用，但使用寿命短，建设工程量大，成本高。

河流涉及灌溉、航运、饮用水等众多经济利益和社会利益。由于河流上游不断有泥沙冲刷下来，在河道中形成淤积，特别是在码头、桥梁等处容易形成淤积，造成河道不畅，河床不断被垫高，甚至使得某些河成为了悬河。容易造成决堤，下游断流等严重问题。另外也严重影响了航运。现有技术通常采用高压泵对淤积处进行冲刷，然而效果较差，而且工作量大。另外，也有采用掘淤的方法将淤泥运走，这种方式工作量更大、不灵活，难以广泛使用。

堤坝是防止洪水泛滥的主要手段，每年在护堤上投入了大量的人力物力，然而，每次洪水泛滥的时候，决堤事件时有发生，造成了良田淹没、房屋冲毁等重大经济损失，并且严重威胁了广大受灾群众的生命和健康。决堤主要是由于堤坝经长期冲刷，使得堤坝脆弱，但洪水来临时超过其所能承受的临界压力，从而一溃千里，造成决堤。目前常采用的护堤方式是对堤坝直接加固，例如用水泥、石材等加固堤坝，或者是在堤坝上种植草皮树种以减缓水流对堤坝冲刷造成的水土流失。这些方式均是从堤坝本身入手，前者造价颇高，后者效果较差。

海啸一般由水下地震、火山爆发或水下塌陷和滑坡等大地活动引起。当地震发生于海底，因震波的动力而引起海水剧烈的起伏，形成强大的波浪，向前推进，将沿海地带淹没。目前对待海啸的方法主要是通过预测及时躲避。然而，许多海啸并不能准确预测，即使预测准确也仍会造成严重的后果。

发明内容

本发明基于流体力学的原理，通过提供一种三棱柱体的新用途来解决上述问题。

本发明的第一个目的是提供一种三棱柱体分阻流体，用于减弱流体流速。

本发明的第二个目的在于提供上述三棱柱体分阻流体的用途。

本发明首先提供三棱柱体在流体分流和/或阻流中的应用。

其中，所述流体可以是气流、沙流或水流。所述三棱柱体较佳地为等边三棱柱体。

所述三棱柱体可以是多个，排列成一排或多排，其中第一排正对着流向。

并且，所述三棱柱体可以是为中空或实心三棱柱体。另外，还可以在中空三棱柱体中种植植物。

本发明提供的三棱柱体分阻流体，为排列成单排或多排三棱柱体，其中第一排三棱柱体的一角正对着流向。优选该三棱柱体排列成多排时，前后多排三棱柱体迎风的一边形成扇形结构，或者各排三棱柱体的位置呈交叉排列。优选所述三棱柱体为等边三棱柱体。所述流向包括气体流向，例如空气；液体流向，例如水；固体流向，例如沙尘。

上述三棱柱体通过改变流体的走向，达到削弱流速的目的。呈扇形排列时，当流体经过第一个三棱柱体时，流体被沿着三棱柱体的两边分向两侧，紧接着后面的三棱柱体又改变其风向使得风沿着扇形方向行进，直至风被弱化抵消。呈交叉排列时，当流体经过第一个三棱柱体时，流体被沿着三棱柱体的两边分向两侧，到达第二排三棱柱体时继续被分到两侧，风在行进中受阻，并相互抵消削弱。

上述三棱柱体之间的间隔距离可以设置在1~5个三棱柱体的边长长度之间。当然，并不限于这种间隔距离。

本发明三棱柱体分阻流体可用于防风、清淤、护堤、阻挡海啸、阻挡沙丘移动等等方面。

在防风应用时，尤其是适用于沙漠防风。三棱柱体的边长和高度可以根据当地的具体环境调整。一般三棱柱体边长为3~10cm，高为0.10~2m。优选三棱柱体的边长为6~8cm，高为30~50cm。对于经常发生台风的地方可以将三棱柱体做得比较高大和坚固，例如可以做成高5~20m、边长5~10m。所述三棱柱体可以是中空的，其底部埋至沙漠的湿沙层，内部填充沙子。这样可以节省成本。根据当地风速大小，可以选择不同材料制成的三棱柱体，可以是废弃塑料、木材、纸板、水泥、钢材等等。在防风的同时，还能有效阻却沙丘移动。

进一步，上述三棱柱体还可以用于种植植物。此时，三棱柱体可以设置成中空或半中空模式，在该三棱柱体中种植植物。其底部埋至沙漠的湿沙层，内部填充沙子或栽培基质，在该三棱柱体中种植植物。种植植物时，宜将植物的根部达到湿沙层。此外，在播种植物时，种子应当位于湿沙层处。采用该三棱柱体种植植物，种子发芽后可以在三棱柱体中避开大风的侵害，另外还可以有效抵御干旱和高温，使得种子容易发芽生长。一般用于种植的三棱柱体，其高度宜为10~50cm，较佳地为30~50cm，三棱柱体中的沙子填充到与外面干沙相平即可，这样内部有一定适合幼苗生长的空间。

在用于种植时，可以使用单个的三棱柱体进行种植，也可以使用若干三棱柱体形成种植群。

在流体除污中应用时，三棱柱体的一角正对着流体流向，三棱柱体的底部与淤积物相接或埋于淤积物中。当流体沿着三棱柱体的两边分流时，流体流过的空间被压缩，使得流体沿着三棱柱体向上和向下涌动，并且在流体通过三棱柱体之间的流速加快，从而将三棱柱体底部或两侧的淤积物冲刷而起，并随着流体的流动被带走。若流体流速过低或静止时，也可以通过辅助设备使流体流动起来，例如用涡轮使流体流动起来。

这种清淤的方式尤其适用于河道泥沙淤积的清理，如在码头、桥墩等处淤泥的清理。三棱柱体的下端可以埋入泥沙中0.15~0.35cm处。

三棱柱体之间可以用绳索、钢丝（索）相连接成排，以方便操作和加固，所述各排三棱柱体两端可用固定桩固定。该固定桩可进一步固定在移动装置上，以方便移动作业。此外，固定桩在移动装置上可以实现上下、左右、前后等多方向的移动，以便调整三棱柱体的位置以及插入河床的深度。

在应用于护堤时，三棱柱体固定在邻接堤坝处的河床上。固定方法可以是锚定在河床上，或者是给三棱柱体提供相应支架，以便于固定。

在应用于阻挡海啸时，三棱柱体固定在常发生海啸的海岸上。三棱柱体宜采用高强度的材料制成，并且宜高大深埋，以便抵御海啸时的海浪冲击。

本发明还提供一种种植系统，包括以上所述的三棱柱体分阻流体，在所述三棱柱体中种植植物。该种植系统可以用于沙漠或者戈壁。在沙漠中种植时，三棱柱体的墙壁可以就地取材，例如主要由沙砌成（沙通过粘合剂砌成沙墙）。这种种植系统所用三棱柱体高可以为5~100m、边长可以为20~100m，例如做成高30m、内边长48.056m，可种植面积达到1000m²。

在上述种植系统的三棱柱体中具有储水池。所述三棱柱体的外部缠绕一圈或多圈接水槽，接水槽的低端与储水池相通，雨水通过接水槽导入到储水池中。

此外，所述种植系统中的三棱柱体顶部具有可闭合的透明封顶。

并且，通过热泵技术调节三棱柱体中的温度；通过温差发电，为系统提供电能，温差发电是利用昼夜温差或地表与地下温差。

本发明基于流体力学的原理，借边使力，简单易行，成本低，效果好，为当前沙漠风沙治理、河流泥沙清理疏通、护堤以及抵御海啸提供了有效途径。此外，本发明的种植体系，通过三棱柱体的分阻流作用，可以实现治理沙尘暴、调整大气环流，进而能够调整环境干湿度、减少旱涝，是环境改善和沙漠治理良好的工具。

附图说明

图1是扇形三棱柱体分阻流体俯视示意图，箭头表示的是流向；

图2是交叉型三棱柱体分阻流体俯视示意图；

图3是单排三棱柱体分阻流体示意图；

图4是在三棱柱体中种植植物的示意图；

图5是沙漠综合栽培利用的示意图；

图6是连接成排用于清淤的三棱柱体；

图7是在沙漠中铺设的三棱柱体分阻流体；

图8显示的是生长出的幼苗；

图9显示的是成片生长出的植物；

图中，1为三棱柱体，11为第一排三棱柱体，12为第二排三棱柱体，13为第三排三棱柱体，14为第四排三棱柱体，2为植物种子，3为干沙层，4为湿沙层，5为绳索，6为道路，7为小型三棱柱体，8为大型三棱柱体，9为生活区，10为种植区。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1三棱柱体分阻流体（扇形）

如图1所示，本例中三棱柱体分阻流体有四排，第一排三棱柱体的一角正对着流向，第1~4排三棱柱体的a面形成了一个扇形。

三棱柱体为等边三棱柱体，每边长10cm，高1m。底部埋于沙漠中15cm。两个三棱柱体之间间隔为10cm。

在起风时，当风经过分阻流体后，风速显著减弱，沙的流动很小。经测量，初始风速为8.3m/s气流，经过分阻流体后风速降至6.4m/s。

实施例2三棱柱体分阻流体（交叉）

如图2所示，本例中三棱柱体分阻流体有三排，第一排的一角正对着流体向，两个三棱柱体之间的间隔为30cm，第二排三棱柱体位于第一排两个三棱柱体之间，第三排三棱柱体位于第一排与第二排三棱柱体在行上的投影的中间，三排三棱柱体之间的行距为2个三棱柱体的边长。三棱柱体高2m，边长为10cm。

沙漠中在起风时，当风经过分风桩后，风速显著减弱，沙的流动很小。经测量，初始风速为9.6m/s气流，经过分阻流体后风速降至7.9m/s。

实施例3三棱柱体分阻流体（单排）

如图3所示，本例中三棱柱体分阻流体排列为单排，一角正对着流向。在沙漠中起风时，当风经过分风桩后，风速有所减弱，沙的流动较小。

实施例4三棱柱体分阻流体（沙漠植物栽培）

本例中，三棱柱体排列结构与实施例1相同。

三棱柱体边长为6cm，高30cm，其中下端15cm埋于沙中，达至湿沙层，在三棱柱体底部种入植物种子西瓜，上面填入沙子，与外侧沙子齐平（如图4），正常浇水施肥。结果1000粒种子种植后发芽率达到99%，植物生长良好，幼苗基本无枯死（存活率达到96%）。而相同条件下种植的对照组（未在三棱柱体中种植），则全部死亡。

相同方法，用不同边长（3cm，5cm，8cm）和高度（20cm，30cm，40cm）的三棱柱体用于种植植物，均取得了类似的效果。

这种效果的实现主要得益于三棱柱体的烟筒效应，通过烟筒效应可以将沙漠的地气向上提升，从而使种植环境的温度、水分均得到改善。

实施例5三棱柱体分阻流体（沙漠植物综合栽培）

利用三棱柱体可以实现沙漠植物的综合栽培。在沙漠上以三棱柱体形成一个矩形，矩形的各边具有两排交错排列的三棱柱体，三棱柱体的一角，实现阻流的目的，减弱矩形内部的风速。各边的三棱柱体的高度为30米（7米埋于地下），边长为48.056米，在这种大的三棱柱体（称之为沙大棚）中进行种植。

在三棱柱体矩形结构的中间，可以进行各种类别植物的种植，形成生态园。并在可以在此基础上开发旅游业。

此外，在三棱柱体内设有蓄水池，在三棱柱体的外墙上缠绕接水槽，接水槽低端通到蓄水池（可采用密闭式）中。由于在沙漠上本身的降雨量可以达到100毫米，通过收集降水，进一步提高了储水量，解决了用水问题。

沙漠地下20~50米得深处一般温度恒定在28℃，有些地方1m以下的温度可在20℃以下，而地表温度在白天可以达到70~90℃，因此通过沙漠地表和地底的温差，可以实现将热能转化为电能，解决用电的问题。另外，可以通过地底温度来调节沙大棚（三棱柱体）的温度问题。这里主要用于热泵技术和温差发电技术，将沙漠的能量进行有效利用。事实上，沙漠本身是一个大的储能体，其所蕴含的能量非常充足。通过热泵技术，可以利用沙漠表面或地下的热能来调节三棱柱体中的温度，并且还可以将热能转化为其他形式的能量。通过温差发电技术，利用沙漠地表和地下的巨大温差，进行发电，供应整个种植系统。并且，通过温差发电所获得的能量还可以用于调整或补充光源，以利于植物生长。

上述综合种植结构，三棱柱体的高度可以设置成5~100米不等，边长可以设置成20~100米不等，四边可以是一排或多排三棱柱体。三棱柱体也可以排列成诸如圆形、椭圆型、三角形或多边形等等形状，也可以因地制宜，设置成不规则形状。

另外，如图5还可以在四周使用多排小型三棱柱体7围成一圈（主要其分流阻风作用），在主迎风面设置多个大型三棱柱体8（如前述的沙大棚），在大型三棱柱体8得后面设置功能区，例如生活区9和种植区10等。

在沙漠中进行植物种植具有无污染、日照充足、温差变化大、水源纯净、干湿度均衡、天然资源利用率高等等优点，是开发高质量农业产品、药用产品优良途径。此外，通过三棱柱体的分阻流作用，可以实现治理沙尘暴、调整大气环流，进而能够调整环境干湿度、减少旱涝，是环境改善和沙漠治理良好的工具。

实施例6三棱柱体分阻流体（河道清淤）

如图6所示，将三棱柱体用钢丝连接成排，三棱柱体的一条边与排线保持平行，其相对的角正面朝外，两个三棱柱体之间间隔1个三棱柱体边长的长度。

将该连接成排的三棱柱体置于河流中堵塞淤积的泥沙上，其排列垂直于水流的流向，使得三棱柱体朝外的一角正对着水流的流向。三棱柱体在分流的同时，将对堵的淤沙也随水流分走，随着泥沙逐渐被水流带走，堆堵的泥沙不断降低其高度，三棱柱体也随之降低其高度，以使其底部与泥沙相接触。这样可以加快淤积的泥沙的清理。

实施例7三棱柱体分阻流体（护堤）

分别将实施例1、2和3的分阻流体固定在常被波浪冲刷的堤坝处（与堤坝邻接的河床上），结果冲刷堤坝的波浪力度明显减弱，并且其减弱程度与三棱柱体分阻流体的排数成正比。与未采用三棱柱体分阻流体防护的堤坝相比，堤坝被冲刷损坏的程度显著减弱。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (24)

1.一种三棱柱体分阻流体，其包括排列成单排或多排的三棱柱体，其中第一排三棱柱体的一角正对着流向，所述三棱柱体为等边三棱柱体；

该三棱柱体排列成多排时，各排三棱柱体的位置呈交叉排列，前后多排三棱柱体迎风的一边形成扇形结构，三棱柱体之间的间隔距离为1～5个三棱柱体的边长长度，所述三棱柱体为三棱柱形建筑物。

2.权利要求1所述三棱柱体分阻流体在防风、清淤、护堤、阻挡海啸、阻挡沙丘移动中的应用。

3.如权利要求2所述的应用，其特征在于，所述分阻流体用于沙漠防风。

4.如权利要求2或3所述的应用，其特征在于，所述三棱柱体为中空三棱柱体。

5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，在所述中空三棱柱体中种植植物。

6.如权利要求5所述的应用，其特征在于，所述三棱柱体为中空体，其底部埋至沙漠的湿沙层，内部填充沙子或栽培基质，在该三棱柱体中种植植物。

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，在种植植物时，使植物的根部达到湿沙层。

8.如权利要求2所述的应用，其特征在于，在用于清淤时，三棱柱体的底部与淤积物相接或埋入淤积物中。

9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，其应用于河道泥沙淤积的清理。

10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述各排三棱柱体之间用绳索连接成排。

11.如权利要求10所述的应用，其特征在于，所述各排三棱柱体两端用固定桩固定。

12.如权利要求11所述的应用，其特征在于，所述固定桩固定在移动装置上。

13.如权利要求2所述的应用，其特征在于，当应用于护堤时，三棱柱体固定在邻接堤坝处的河床上。

14.如权利要求2所述的应用，其特征在于，应用于阻挡海啸时，三棱柱体固定在海岸上。

15.一种种植系统，包括权利要求1所述的三棱柱体分阻流体，在所述三棱柱体中种植植物。

16.如权利要求15所述的种植系统，其特征在于，该种植系统位于沙漠。

17.如权利要求16所述的种植系统，其特征在于，所述三棱柱体主要由沙砌成。

18.如权利要求16所述的种植系统，其特征在于，所述三棱柱体高为5～100m、边长为20～100m。

19.如权利要求15～18任一项所述的种植系统，其特征在于，所述三棱柱体中具有储水池。

20.如权利要求19所述的种植系统，其特征在于，所述三棱柱体的外部缠绕一圈或多圈接水槽，接水槽的底端与储水池相通，雨水通过接水槽导入到储水池中。

21.如权利要求15～18任一项所述的种植系统，其特征在于，所述三棱柱体顶部具有可闭合的透明封顶。

22.如权利要求15～18任一项所述的种植系统，其特征在于，通过热泵技术调节三棱柱体中的温度。

23.如权利要求22所述的种植系统，其特征在于，通过温差发电，为系统提供电能。

24.如权利要求23所述的种植系统，其特征在于，所述温差发电是利用昼夜温差或地表与地下温差。