CN107700915B - 一种戈壁挡风墙及施工方法 - Google Patents

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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Abstract

一种戈壁挡风墙及施工方法，挡风墙布置在目标土壤改良区域的前方，左半部分自左向右由引风墙、消能墙和分流墙组成以及右半部分自左向右由分流墙、消能墙和引风墙共六部分组成，左半部分与右半部分关于对称轴对称；方法为：墙体材料以砾石、沙子、黏土为材料，压制成W型，左半部分引风墙俯视结构为直角三角形，一直角边长度为5‑20m，另一直角边长度为0.5‑1.5m，其墙体厚度由自左向右0‑0.5m均匀增加；消能墙俯视结构为扇环，内环半径为2‑3m，外环半径2.5‑4.5m，圆心角为110°‑130°，墙厚度为0.5‑1.5m；分流墙俯视结构轴线与竖直方向夹角为25°‑35°，内侧边长为2‑10m。

Description

一种戈壁挡风墙及施工方法
技术领域
本发明涉及戈壁土壤改良防风技术，具体涉及戈壁挡风墙技术。
背景技术
戈壁荒漠形成的最主要原因在于风这一生态因子，在风的作用下，土壤水分蒸发加速，促使土壤含水量降低，导致戈壁荒漠植物稀少。由于全球气温上升，未来几年风暴的严重程度和频率逐渐增加，因此戈壁地区的防风工程已经刻不容缓。专利201611121144.8介绍了一种人字形柔性挡风墙，主要应用在沿海地区，起降低建筑物处台风风速作用。该装置虽然可以有效降低目标建筑物处的风速，但其高韧聚丙烯无纺土工布上的通气孔仍有部分气流通过，且达不到防沙的功效，尤其在西北戈壁、荒漠沙量大的地区就更加难以发挥功效。在土地荒漠化、沙化现象日益严重的形势下，采取有效措施对戈壁、荒漠土地进行有效利用是一条新出路。
发明内容
本发明的目的是既能防沙又对风进行消能，有效降低土壤改良区域的风速，进而减少土壤改良区域的水分蒸发。
本发明是一种戈壁挡风墙及施工方法，戈壁挡风墙，布置在目标土壤改良区域7的前方，其特征在于左半部分16自左向右由第一引风墙1、第一消能墙2和第一分流墙3组成，右半部分17自左向右由第二分流墙4、第二消能墙5和第二引风墙6共六个部分组成，且自左向右平滑连接为一整体；左半部分16与右半部分17关于对称轴15对称，呈W型布置在目标土壤改良区域7的前方，墙体高度h高于水平风力F作用点高度H。
戈壁挡风墙的施工方法，墙体材料以就地取材为原则，以砾石、沙子、黏土为材料，按预设比例配合经模具压制成W型，其中左半部分的第一引风墙（1）的俯视结构为直角三角形，一直角边长度为5-20m，另一直角边长度为0.6-1.5m，其墙体厚度由自左向右应呈线性关系增加；第一消能墙2的俯视结构为扇环，内环半径为2~3m，外环半径2.5~4.5m，圆心角为110°~130°，墙厚度为0.6~1.5m；第一分流墙3的俯视结构轴线与竖直方向夹角为25°~35°，内侧边长为2~10m，外侧边长为2.5~12m；与左半部分同样，右半部分与左半部分关于对称轴对称为相同结构，按照左半部分一样进行施工。
本发明的有益效果是：本发明的戈壁挡风墙结构简单、造价低廉，挡风墙的材料成本低廉且对当地生态环境不会造成影响。当戈壁地区强风来袭时，可以有效降低目标土壤改良区域的风速，解决了戈壁及沙漠地区大风作用下导致沙表土壤移动的问题，既防风、又防沙，从而提高了目标土壤改良区域作物成活率。
附图说明
图1为本发明的俯视结构示意图，图2为本发明的俯视结构尺寸示意图，图3为本发明的立体结构示意图，图4为本发明左侧视图，附图标记及对应名称为：第一引风墙1，第一消能墙2，第一分流墙3，第二分流墙4，第二消能墙5，第二引风墙6，目标土壤改良区域7，第一引风墙1一直角边8，9、第一引风墙1与扇环光滑连接处墙面内侧与外侧距离9，扇环外侧半径10，11、第一消能墙1的内侧半径11，对称轴处第一分流墙3内侧与外侧之间的距离12，第一分流墙3底边内侧13，第一分流墙3底边外侧14，对称轴15，左半部分16，右半部分17，墙体纵高18， 墙体外侧19，墙体内侧20。
具体实施方式
本发明是一种戈壁挡风墙及施工方法，戈壁挡风墙，布置在目标土壤改良区域7的前方，其特征在于左半部分16自左向右由第一引风墙1、第一消能墙2和第一分流墙3组成，右半部分17自左向右由第二分流墙4、第二消能墙5和第二引风墙6共六个部分组成，且自左向右平滑连接为一整体；左半部分16与右半部分17关于对称轴15对称，呈W型布置在目标土壤改良区域7的前方，墙体高度h高于水平风力F作用点高度H。
以上所述的戈壁挡风墙，确定出水平风力F作用点高点H是至关重要的：
（1）风速与风力之间的关系；
A为挡风墙受风面积，v为风速，Cd为阻力系数，ρ为空气密度；
（2）挡风墙上风速随挡风墙高度变化函数为；
μ为摩阻速度，h为墙高，为地表粗糙度，为地表沙砾平均直径；
（3）挡风墙所受的力；为风压随高度变化函数，为挡风墙与地面接触的向风侧长度和；
（4）水平风力F作用点高度；
故倾覆挡风墙的力矩；挡风墙正对西北地区的年间主风向，该墙纵向宽L与消能墙外径之比为3.5-5.0，墙厚应与墙高h相匹配，以达到墙体强度要求。
本发明的工作机理为：当强风吹向“W”型挡风墙时，气流经引风墙引入气流到“W”型挡风墙区域内，经分流墙a、分流墙b的作用分为两部分，一部分气流吹向左半部分消能墙a，与沿引流墙的气流和直接吹向消能墙的气流汇合进行消能，另一部分气流吹向右半部分消能墙b，同理，对气流进行消能，从而大幅降低目标土壤改良区域的风速，对目标土壤改良区域土壤水分起到防护作用。在此发明中防挡风墙的高度有利于在其前方形成涡流进而形成风速减速区，减小了种植区域地表风速，为植物的生长创造了有利的环境。
以上所述的戈壁挡风墙，挡风墙高度设为2.5m~3.25m，鉴于戈壁地区最大瞬时风速为60m/s，故挡风墙高度设为3m，墙体厚度设为0.6-1.5m，鉴于戈壁地区一年中刮风天气占三分之二，其中最大风力超过12级下限为32.7m/s，故将墙体厚度设为0.8m为宜。
以上所述的戈壁挡风墙的施工方法，墙体材料以就地取材为原则，以砾石、沙子、黏土为材料，按预设比例配合经模具压制成W型，其中左半部分的第一引风墙（1）的俯视结构为直角三角形，一直角边长度为5-20m，另一直角边长度为0.6-1.5m，其墙体厚度由自左向右应呈线性关系增加；第一消能墙2的俯视结构为扇环，内环半径为2~3m，外环半径2.5~4.5m，圆心角为110°~130°，墙厚度为0.6~1.5m；第一分流墙3的俯视结构轴线与竖直方向夹角为25°~35°，内侧边长为2~10m，外侧边长为2.5~12m；与左半部分同样，右半部分与左半部分关于对称轴对称为相同结构，按照左半部分一样进行施工。
实施例：戈壁挡风墙，布置在目标土壤改良区域7的前方，左半部分16自左向右由第一引风墙1、第一消能墙2和第一分流墙3组成以及右半部分17自左向右由第二分流墙4、第二消能墙5和第二引风墙6共六部分组成，且自左向右平滑连接为一整体；左半部分16与右半部分17关于对称轴15对称，呈“W”型布置在目标土壤改良区域7前方，墙体整体纵高18以改良区域7所种植的作物而定，以枸杞为例，墙体纵高18为2m，墙体材料以就地取材为原则，以砾石、沙子、黏土为材料，按预设比例混合后经模具压制成W型挡风装置，其中左半部分16的第一引风墙1俯视结构为直角三角形，直角边8长度为8m，直角边9长度为0.6m，墙体厚度自左向右为0-0.6m均匀增加；第一消能墙2俯视结构为扇环，内环半径10为2.4m，外环半径11为3m，圆心角为120°，墙厚度为0.6m，扇环弧长为；分流墙a3与对称轴15夹角为30°，边13长度为4m，边14长为5m，对称轴处15处墙体外侧19与内侧20之间距离12为1m，墙体厚度为0.6m；同理，右半部分17与左半部分16关于对称轴15对称为相同结构。
当强风吹向W型挡风墙时，气流经第一引风墙1与第二引风墙6引入气流到“W”型挡风墙区域内，经第一分流墙3、第二分流墙4的作用分为两部分，一部分气流吹向左半部分16的第一消能墙2，与沿引流墙的气流和直接吹向消能墙的气流汇合进行消能，另一部分气流吹向右半部分17的第二消能墙5，同理，对气流进行消能，从而大幅降低目标土壤改良区域7的风速，对目标土壤改良区域7的土壤水分起到防护作用。

Claims (1)

1.一种戈壁挡风墙，布置在目标土壤改良区域（7）的前方，其特征在于左半部分（16）自左向右由第一引风墙（1）、第一消能墙（2）和第一分流墙（3）组成，右半部分（17）自左向右由第二分流墙（4）、第二消能墙（5）和第二引风墙（6）共六个部分组成，且自左向右平滑连接为一整体；左半部分（16）与右半部分（17）关于对称轴（15）对称，呈W型布置在目标土壤改良区域（7）的前方，墙体高度h高于水平风力F作用点高度H；挡风墙正对西北地区的年间主风向，该墙纵向宽L与消能墙外径之比为3.5-5.0，墙厚应与墙高h相匹配，以达到墙体强度要求；挡风墙高度设为2.5m~3.25m，消能墙墙体厚度0.6-1.5m；墙体材料以就地取材为原则，以砾石、沙子、黏土为材料，按预设比例配合经模具压制成W型，其中左半部分的第一引风墙（1）的俯视结构为直角三角形，一直角边长度为5-20m，另一直角边长度为0.6-1.5m，其墙体厚度由自左向右应呈线性关系增加；第一消能墙（2）的俯视结构为扇环，内环半径为2~3m，外环半径2.5~4.5m，圆心角为110°~130°，墙厚度为0.6~1.5m；第一分流墙（3）的俯视结构轴线与竖直方向夹角为25°~35°，内侧边长为2~10m，外侧边长为2.5~12m；与左半部分同样，右半部分与左半部分关于对称轴对称为相同结构，按照左半部分一样进行施工。
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