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嫩江佰大街防浪林消浪机理物理实验研究

王远明 张方煜 杨学春 王立海 董增川

王远明, 张方煜, 杨学春, 王立海, 董增川. 嫩江佰大街防浪林消浪机理物理实验研究[J]. 北京林业大学学报, 2019, 41(10): 121-127. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180035
引用本文: 王远明, 张方煜, 杨学春, 王立海, 董增川. 嫩江佰大街防浪林消浪机理物理实验研究[J]. 北京林业大学学报, 2019, 41(10): 121-127. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180035
Wang Yuanming, Zhang Fangyu, Yang Xuechun, Wang Lihai, Dong Zengchuan. Wave elimination mechanism of wavebreak forest by physical experiments in Baidajie Dike, Nenjiang River of northeastern China[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2019, 41(10): 121-127. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180035
Citation: Wang Yuanming, Zhang Fangyu, Yang Xuechun, Wang Lihai, Dong Zengchuan. Wave elimination mechanism of wavebreak forest by physical experiments in Baidajie Dike, Nenjiang River of northeastern China[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2019, 41(10): 121-127. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180035

嫩江佰大街防浪林消浪机理物理实验研究

doi: 10.13332/j.1000-1522.20180035
基金项目: 黑龙江省应用技术研究与开发计划(GZ16B031、GZ16B035)
详细信息
    作者简介:

    王远明,博士生。主要研究方向:林业工程管理。Email:107810430@qq.com 地址:150040黑龙江省哈尔滨市香坊区哈平路159号

    责任作者:

    杨学春,博士,教授。主要研究方向:林业工程。Email:yangxco@hfuu.edu.cn 地址:230601 安徽省合肥市锦绣大道158号合肥学院经济与管理学院

  • 中图分类号: S727.2

Wave elimination mechanism of wavebreak forest by physical experiments in Baidajie Dike, Nenjiang River of northeastern China

  • 摘要: 目的以嫩江佰大街堤防为研究对象,研究不同因素对嫩江干流防浪林消浪效果的影响以及合理设计防浪林优化布局。方法根据重力相似准则,通过合理的比尺缩放将研究区防浪林缩小至实验室水槽中,构建合适的防浪林物理模型,模拟防浪林植被与波浪的作用过程。其中波浪由造波机生成,防浪林采用模型树模拟。物理模型的实施方案,主要采用控制变量法,即通过单因素变化的方法,选取防浪林林带宽度、排列方式、密度、树型、滩地波高作为消浪影响因素,进行分组实验,模拟某一因素变化下,防浪林消浪效果的变化,确定各个影响因素对防浪林消浪效果的影响;并根据实验结果,综合一些较为复杂的影响因素,提出防浪林优化设计方案。结果实验结果表明:合理的防浪林树型条件下,30 ~ 40 m的防浪林林带宽度的消浪系数在30%以上,继续增大防浪林林带宽度,消浪系数增加并不显著。考虑到经济合理等因素,40 m的防浪林带宽度较为合理;等边三角形的排列方式的防浪林消浪效果相对较优,并且能满足更大的行株距,更适于防浪林生长的光照条件。植被密度的增加能够提高消浪系数,但当防浪林密度大于0.17株/m2时,消浪系数提高不显著,当防浪林密度采用0.17株/m2时能够充分的保证行株距,更有利于林带的生长。同时防浪林树冠部分的消浪效果最佳,并且当波高处于树冠位置时,波高越大,消浪效果越好。结论因此,在合理的树型条件下,研究区防浪林林带宽度采用40 m,排列方式为等边三角形,密度为0.17株/m2左右时为防浪林优化布局。

     

  • 图  1  佰大街堤防示意图

    Figure  1.  Schematic map of Baidajie Dike

    图  2  人工模型树

    Figure  2.  Artificial model tree

    图  3  实验布置

    Figure  3.  Experimental layout

    图  4  实验实景图

    Figure  4.  Experimental real scenery

    图  5  等边三角形排列布置图

    Figure  5.  Equilateral triangle arrangement layout

    图  7  梅花形排列布置图

    Figure  7.  Plum blossom arrangement layout

    图  8  不同排列方式规则波沿程消浪系数

    Figure  8.  Regular wave dissipation coefficient along the path of different arrangements

    图  9  不同排列方式不规则波沿程消浪系数

    Figure  9.  Irregular wave dissipation coefficient along the path of different arrangements

    图  6  正方形排列布置图

    Figure  6.  Square arrangement layout

    图  10  不同密度不规则波沿程消浪系数

    Figure  10.  Irregular wave dissipation coefficient along the path of different densities

    图  11  不同树型规则波沿程消浪系数

    Figure  11.  Regular wave dissipation coefficient along the path of different tree types

    图  12  不同树型不规则波沿程消浪系数

    Figure  12.  Irregularwave dissipation coefficient along the path of different tree types

    图  13  不同波高规则波沿程消浪系数

    Figure  13.  Regular wave dissipation coefficient along the path of different wave heights

    图  14  不同波高不规则波沿程消浪系数

    Figure  14.  Irregular wave dissipation coefficient along the path of different wave heights

    表  1  树型尺寸

    Table  1.   Tree size

    项目
    Item
    树型1
    Tree type 1
    树型2
    Tree type 2
    树型3
    Tree type 3
    树型4
    Tree type 4
    树干高度
    Trunk height/m
    0.260.260.260.16
    树干半径
    Trunk radius/m
    0.025 0.015 0.015 0.007
    树冠高度
    Crown height/m
    0.350.350.350.08
    树冠直径
    Crown radius/m
    0.250.250.170.13
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-01-24
  • 修回日期:  2018-10-14
  • 网络出版日期:  2019-08-31
  • 刊出日期:  2019-10-01

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