1路堤风速流场纵向风速变化模拟

路堤高度为12m时风速变化幅度最小，旷野风速为6m/s时，观测区域内各点风速均大于旷野风速，在－2m处风速最低值仍为6m/s，但与2m处风速相比较，其风速降低了3m/s;旷野风速为8m/s时与风速为6m/s时变化规律相同，但在－2m处出现的最低风速值为5.72m/s，较2m处降低了1.23m/s;10m/s旷野风速时，在迎风侧19m处风速降至最低，为5.43m/s，最高风速则出现在－33m处，为11.52m/s，此时路面则始终处于加速区内3.4路堤风速流场趋势面分析经计算4、8m和12m路堤在6m/s、8m/s、10m/s旷野风速下的趋势面拟合精度分别为70%、68%和62%。所以，可以采用分析趋势面的变化规律，来揭示不同旷野风速和不同路堤高度下的风速流场变化趋势。随着路堤高度的增加，路堤风速流场纵向风速减小变化幅度呈先增大后减小的变化趋势。4m高度路堤在旷野风速为6m/s时，在路堤迎风侧(距离为正值，下同)风速与旷野风速基本保持一致，并在2m处风速达到7.61m/s，而在背风侧(距离为负值，下同)－2m处风速降低至6.47m/s，随后在－8m处风速达到最大值8m/s，而后降低至与旷野风速基本相同;旷野风速为8m/s时，在迎风侧风速加速至13m处后开始降低，并在8m处风速降低至最低为6.48m/s，风速最高值则出现在－2m处，为11.81m/s，但在－8m处风速较－2m处降低了2.67m/s，随后恢复至最高风速，并在－33m处风速降低至旷野风速以下;旷野风速为10m/s时在迎风侧风速始终处于减速状态，在8m处风速降低至最低值为5m/s，在2m处恢复至旷野风速，而后在－2m处风速降低了1.14m/s，在背风侧风速保持在旷野风速以下。路堤高度为8m时风速变化幅度最大，在迎风侧风速均呈加速状态，6、8m/s和10m/s旷野风速时风速最大值均出现在2m处，分别为8.38、14.85m/s和11.53m/s，风速最低值在－13m处，分别为1.9、1.9m/s和4.29m/s，其中，8m/s旷野风速时风速降低幅度最大。

2路堤的趋势面变化规律

首先，趋势面上下层偏差与路堤高度呈正相关，路堤高度在8m以下时，趋势面上下层偏差以平缓趋势增长，高度达到8m后，其在6m/s旷野风速下由0.6迅速增长至2.3，8m/s旷野风速下由0.2增长至1.2，而10m/s旷野风速时则保持原变化趋势，这说明高度在8m以下的路堤对气流阻碍作用较弱，尤其是对低风速的影响要远远小于8m以上的路堤对于高风速而言只有部分气流被路堤阻断，大部分气流以加速抬升的方式越过路堤，并在路面和背风侧形成涡流。其次，从图中还可以看出，在路堤高度以及其他参数一定的条件下，趋势面上下层偏差与风速值呈负相关，风速越大，趋势面上下层偏差值越小，路堤两侧的涡流区和弱风区持续距离越短，路面流沙堆积的可能性越大。因此，在实际情况中，对路堤高度的改变并不能实现，及时发现和掌握易发生沙害路堤段的风速变化规律，采取有效的防治措施是避免发生沙害的关键。随着路堤高度和旷野风速的变化，路堤风速流场趋势面的变化包括3种形式:一是越过路堤的走低趋势;二是越过路堤的抬升趋势;三是受路堤阻截停滞。除此以外，趋势面上下层之间的偏差值也能够反映路堤风速流场趋势面的变化规律。风速流场趋势面变化形式。趋势面的变化受路堤高度和旷野风速的影响很明显，随着路堤高度和旷野风速的增加，路堤风速流场趋势面逐渐抬升。4m高度路堤的6m/s和8m/s风速流场趋势面呈下降趋势，分别降至0.5m和1.16，10m/s风速流场趋势面则抬升至6m高处;8m高度路堤在6m/s旷野风速下的风速流场趋势面呈下降趋势，并降至3m高处，8m/s风速流场趋势面平缓抬升至9m高处，而10m/s风速流场趋势面抬升幅度最大，抬升至10m高处;12m高度路堤的6m/s和10m/s风速流场趋势面大幅度抬升，均抬升至14m高处，8m/s风速流场趋势面则保持平缓。通过以上对路堤风速流场的纵向、垂向和趋势面的变化进行分析，得到风速流场的纵向和垂向变化幅度越大，气流受阻碍作用越强，背风侧涡流区和迎风侧加速区持续范围越长，趋势面上下层偏差越大。通过分析路堤高度、旷野风速和趋势面上下层偏差之间的变化规律，得到三者间的关系曲线，三者呈指数函数关系，6m/s、8m/s和10m/s旷野风速条件下的R2分别为0.9671、0.8515和0.9769，说明三者之间有着密切的联系。

作者：姚立强左合君李钢铁刘宝河单位：内蒙古农业大学