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1路堤風(fēng)速流場縱向風(fēng)速變化模擬

路堤高度為12m時(shí)風(fēng)速變化幅度最小，曠野風(fēng)速為6m/s時(shí)，觀測區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)風(fēng)速均大于曠野風(fēng)速，在－2m處風(fēng)速最低值仍為6m/s，但與2m處風(fēng)速相比較，其風(fēng)速降低了3m/s;曠野風(fēng)速為8m/s時(shí)與風(fēng)速為6m/s時(shí)變化規(guī)律相同，但在－2m處出現(xiàn)的最低風(fēng)速值為5.72m/s，較2m處降低了1.23m/s;10m/s曠野風(fēng)速時(shí)，在迎風(fēng)側(cè)19m處風(fēng)速降至最低，為5.43m/s，最高風(fēng)速則出現(xiàn)在－33m處，為11.52m/s，此時(shí)路面則始終處于加速區(qū)內(nèi)3.4路堤風(fēng)速流場趨勢面分析經(jīng)計(jì)算4、8m和12m路堤在6m/s、8m/s、10m/s曠野風(fēng)速下的趨勢面擬合精度分別為70%、68%和62%。所以，可以采用分析趨勢面的變化規(guī)律，來揭示不同曠野風(fēng)速和不同路堤高度下的風(fēng)速流場變化趨勢。隨著路堤高度的增加，路堤風(fēng)速流場縱向風(fēng)速減小變化幅度呈先增大后減小的變化趨勢。4m高度路堤在曠野風(fēng)速為6m/s時(shí)，在路堤迎風(fēng)側(cè)(距離為正值，下同)風(fēng)速與曠野風(fēng)速基本保持一致，并在2m處風(fēng)速達(dá)到7.61m/s，而在背風(fēng)側(cè)(距離為負(fù)值，下同)－2m處風(fēng)速降低至6.47m/s，隨后在－8m處風(fēng)速達(dá)到最大值8m/s，而后降低至與曠野風(fēng)速基本相同;曠野風(fēng)速為8m/s時(shí)，在迎風(fēng)側(cè)風(fēng)速加速至13m處后開始降低，并在8m處風(fēng)速降低至最低為6.48m/s，風(fēng)速最高值則出現(xiàn)在－2m處，為11.81m/s，但在－8m處風(fēng)速較－2m處降低了2.67m/s，隨后恢復(fù)至最高風(fēng)速，并在－33m處風(fēng)速降低至?xí)缫帮L(fēng)速以下;曠野風(fēng)速為10m/s時(shí)在迎風(fēng)側(cè)風(fēng)速始終處于減速狀態(tài)，在8m處風(fēng)速降低至最低值為5m/s，在2m處恢復(fù)至?xí)缫帮L(fēng)速，而后在－2m處風(fēng)速降低了1.14m/s，在背風(fēng)側(cè)風(fēng)速保持在曠野風(fēng)速以下。路堤高度為8m時(shí)風(fēng)速變化幅度最大，在迎風(fēng)側(cè)風(fēng)速均呈加速狀態(tài)，6、8m/s和10m/s曠野風(fēng)速時(shí)風(fēng)速最大值均出現(xiàn)在2m處，分別為8.38、14.85m/s和11.53m/s，風(fēng)速最低值在－13m處，分別為1.9、1.9m/s和4.29m/s，其中，8m/s曠野風(fēng)速時(shí)風(fēng)速降低幅度最大。

2路堤的趨勢面變化規(guī)律

首先，趨勢面上下層偏差與路堤高度呈正相關(guān)，路堤高度在8m以下時(shí)，趨勢面上下層偏差以平緩趨勢增長，高度達(dá)到8m后，其在6m/s曠野風(fēng)速下由0.6迅速增長至2.3，8m/s曠野風(fēng)速下由0.2增長至1.2，而10m/s曠野風(fēng)速時(shí)則保持原變化趨勢，這說明高度在8m以下的路堤對氣流阻礙作用較弱，尤其是對低風(fēng)速的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于8m以上的路堤對于高風(fēng)速而言只有部分氣流被路堤阻斷，大部分氣流以加速抬升的方式越過路堤，并在路面和背風(fēng)側(cè)形成渦流。其次，從圖中還可以看出，在路堤高度以及其他參數(shù)一定的條件下，趨勢面上下層偏差與風(fēng)速值呈負(fù)相關(guān)，風(fēng)速越大，趨勢面上下層偏差值越小，路堤兩側(cè)的渦流區(qū)和弱風(fēng)區(qū)持續(xù)距離越短，路面流沙堆積的可能性越大。因此，在實(shí)際情況中，對路堤高度的改變并不能實(shí)現(xiàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和掌握易發(fā)生沙害路堤段的風(fēng)速變化規(guī)律，采取有效的防治措施是避免發(fā)生沙害的關(guān)鍵。隨著路堤高度和曠野風(fēng)速的變化，路堤風(fēng)速流場趨勢面的變化包括3種形式:一是越過路堤的走低趨勢;二是越過路堤的抬升趨勢;三是受路堤阻截停滯。除此以外，趨勢面上下層之間的偏差值也能夠反映路堤風(fēng)速流場趨勢面的變化規(guī)律。風(fēng)速流場趨勢面變化形式。趨勢面的變化受路堤高度和曠野風(fēng)速的影響很明顯，隨著路堤高度和曠野風(fēng)速的增加，路堤風(fēng)速流場趨勢面逐漸抬升。4m高度路堤的6m/s和8m/s風(fēng)速流場趨勢面呈下降趨勢，分別降至0.5m和1.16，10m/s風(fēng)速流場趨勢面則抬升至6m高處;8m高度路堤在6m/s曠野風(fēng)速下的風(fēng)速流場趨勢面呈下降趨勢，并降至3m高處，8m/s風(fēng)速流場趨勢面平緩抬升至9m高處，而10m/s風(fēng)速流場趨勢面抬升幅度最大，抬升至10m高處;12m高度路堤的6m/s和10m/s風(fēng)速流場趨勢面大幅度抬升，均抬升至14m高處，8m/s風(fēng)速流場趨勢面則保持平緩。通過以上對路堤風(fēng)速流場的縱向、垂向和趨勢面的變化進(jìn)行分析，得到風(fēng)速流場的縱向和垂向變化幅度越大，氣流受阻礙作用越強(qiáng)，背風(fēng)側(cè)渦流區(qū)和迎風(fēng)側(cè)加速區(qū)持續(xù)范圍越長，趨勢面上下層偏差越大。通過分析路堤高度、曠野風(fēng)速和趨勢面上下層偏差之間的變化規(guī)律，得到三者間的關(guān)系曲線，三者呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系，6m/s、8m/s和10m/s曠野風(fēng)速條件下的R2分別為0.9671、0.8515和0.9769，說明三者之間有著密切的聯(lián)系。

作者：姚立強(qiáng)左合君李鋼鐵劉寶河單位：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)