沙地插草切削阻力的研究及试验测定

发布时间：2020-05-16 19:25

【摘要】：沙漠环境治理之中,固沙装备铺设草方格治沙最为科学有效,但是在装备研制过程中大多依靠经验,并没有成熟的理论支撑,进行固沙装备的实地试验也会受到季节性和环境制约。本文旨在研究沙障铺设过程中插入阻力和牵引的大小和影响因素,通过受力分析和沙槽试验台装置的设计,完成插入阻力和牵引力实际测量,为固沙装备铺设系统和牵引动力系统设计提供理论参数。主要研究工作和创新点如下:对刀盘在沙地中插草过程进行了参数化建模,分析了刀盘各运动状态下的受力因素,并进行了参数化计算和公式推导,建立了不同运动状态下插入阻力和牵引力平衡方程。对沙槽试验台进行了机械结构和调速系统设计,其结构主要包括刀盘、沙槽、支架、升降滑轨、测力装置、驱动装置等。驱动装置选用步进电机作为动力源,通过绳索牵引带动升降滑轨装置水平移动,其中升降滑轨可实现插入深度100nm的调节,测力装置通过两端铰接实现拉压传感器的安装和试验数据获取。对调速系统进行了参数化计算和驱动原理图设计,通过步进电机调频和细分实现铺设速度可调节。进行了试验前的准备和调试工作,完成了沙土制备、含水率和密度的测量,对铺设的沙障材料稻草进行了分析和定量处理。组装试验台对调速和测量系统进行调试,完成了不同试验因素下的初步测量,分析实验结果的合理性,提出了本文的试验数据处理方法和试验方案设计。进行沙地插草的单因素试验和正交试验,对试验结果进行极差和显著性分析,得出一定条件下铺设速度对插入阻力和牵引力没有影响,而插入深度和铺设厚度对其影响显著。通过回归拟合最终得到插入阻力、牵引力与插入深度、铺设厚度之间的二次回归模型,进行试验验证了模型的合理性和准确性。
【图文】：

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最终发现通过草方格治沙是最为科学有效的方法，它能够将生物治沙和工程治逡逑沙的优点相结合，快速解决沙地侵蚀和沙漠治理（刘大为，２０１３）。逡逑草方格一种固定式的沙障（图１－２为甘肃民勤沙漠地带草沙障铺设实物图），逡逑在沙漠地带可以阻碍沙体流动，适用于风向多变的沙区。草方格沙障的尺寸有多种逡逑（ｌｍＸｌｍ、２ｉｎＸ２ｍ等），研究发现ｌｉｎＸｌｍ的沙障固沙效果最佳，草方格沙障露出逡逑地表高度１５０？２００ｍｍ，沙土表面的风速能够减弱２０％？４０％邋（刘姝颖，２０１４）。逡逑２逡逑

草方格

丨５：Ａ逦二逡逑图１－１中国土地沙漠化分布现状逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｄｅｓｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ｉｎ邋Ｃｈｉｎａ逡逑中国沙漠化严重的地域主要分布西北地区和内蒙古自治区。内蒙古区域属于逡逑干旱、半干旱的温带气候区，主要是风力作用导致土壤侵蚀进而加剧荒漠化，其中逡逑八大沙漠和四大沙地对生态环境的影响较为严重。八大沙漠包括了巴丹吉林沙漠、逡逑库布齐沙漠、腾格里沙漠、库木塔格沙漠、塔克拉玛干沙漠、古尔班通古特沙漠、逡逑乌兰布和沙漠、毛乌素沙漠；同时，科尔沁沙地、呼伦贝尔沙地、浑善达克沙地、逡逑松嫩沙地这四大沙地是我国主要的沙源地（杨根生，２００１；王涛，２０１５）。西北地逡逑域地形复杂，存在平原、山脉、盆地等多种地貌，而且气候多变、气象要素分布不逡逑均，容易发生水土流失，，导致土壤贫瘠和生态环境脆弱。逡逑我国对荒漠环境治理和防风固沙工作高度重视，出台了邋一系列环境保护法规逡逑以及沙漠环境治理扶持对策。早在１９５９年，中国科学院在兰州设立固沙团队开展逡逑沙化环境治理研宄
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S776

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