利用Fluent軟件對(duì)植物壩覆蓋區(qū)域流場(chǎng)的數(shù)值模擬

劉 鋒,邱秀云,周 著

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)發(fā)展規(guī)劃處,新疆烏魯木齊 830052;2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院,新疆烏魯木齊 830052)

1995年,畢慈芬、李桂芬和于倬德針對(duì)我國(guó)砒砂巖地區(qū)水土流失對(duì)溝道徑流產(chǎn)粗沙以及暴雨洪水侵蝕單一的特點(diǎn),提出采用沙棘植物“柔性壩”來(lái)攔截溝壑粗沙[1]。歷經(jīng)數(shù)年,已將其部分粗沙固于溝壑,減少了進(jìn)入黃河的粗沙,同時(shí)也使這些地區(qū)的生態(tài)環(huán)境得以改善。所謂沙棘植物“柔性壩”(以下簡(jiǎn)稱(chēng)植物壩)就是在溝道或河渠主槽內(nèi),按一定的株距和行距種植一定數(shù)量的沙棘植物。經(jīng)調(diào)查,砒砂巖在新疆普遍存在,而且因其生存環(huán)境惡劣,產(chǎn)生的粗沙相對(duì)較多,因此更迫切需要解決。

植物壩的研究為西部地區(qū),尤其為新疆地區(qū)的防沙、治沙和水土流失治理工作提供了新思路。新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院水工實(shí)驗(yàn)室于2002年和2003年進(jìn)行了植物壩研究的室內(nèi)水槽清水模型試驗(yàn),分別探討了植物壩在行列對(duì)齊及交錯(cuò)布置方式下,不同種植密度對(duì)河渠水流的影響[1-2]。為了進(jìn)一步研究植物壩的固沙機(jī)理,筆者所在的課題組進(jìn)行了室內(nèi)水槽渾水模型試驗(yàn),并利用Fluent軟件對(duì)植物壩覆蓋區(qū)域的流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。

1 物理試驗(yàn)簡(jiǎn)介

1.1 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院水工實(shí)驗(yàn)室的活動(dòng)玻璃水槽內(nèi)進(jìn)行(圖1)。水槽長(zhǎng)22m,寬0.4m,高0.5m,槽首設(shè)有進(jìn)水閥門(mén)和靜水池,靜水池中設(shè)消能柵板,用于穩(wěn)定水流。水槽末端設(shè)有可調(diào)節(jié)尾門(mén),水流經(jīng)尾門(mén)后跌入水箱。……