一种防风挡沙装置
技术领域
本发明涉及一种为高立式沙障结构，特别是一种用于防护风沙对铁路等设施影响或破坏的防风挡沙墙，属工程防沙领域中的阻沙技术措施。本发明由埋设于地面上的立柱、其上设置有通孔的挡风墙构成。
背景技术
风蚀是沙漠地区风沙活动的基本表现形式，它不仅形成了沙漠地区的地表形态，而且给人们的生产和生活带来了严重的威胁。如风携带着沙物质降低了大气的能见度，影响交通运输，破坏植物和电线，磨损建筑物和机器，吹蚀土壤表层有机质，降低土壤营养元素等。由于全球气候变暖和人类活动加剧，越来越多的土地成为裸露地，从而加剧了干旱和半干旱地区的沙漠化过程。土地沙漠化与沙尘暴是影响我国北方地区的重大环境问题，给当地和毗邻地区的居民生产生活带来严重影响。
面对风沙的袭击，人们最早想到的是阻挡沙丘前进的步伐。最古老的方法是在风沙危害强烈的地方建一道挡沙土墙，阻止流沙的前移。后期随着对风沙运动认识的不断深入，治沙技术也取得了巨大的进步。工程防沙措施主要有固沙和阻沙措施，现有的高立式沙障主要有岩土结构沙障、枕木结构沙障、土工合成沙障、植物枝条沙障、植物防护林带等。岩土结构沙障主要有截沙沟、防风挡沙墙等，它们基本都是不透风沙障。当携沙气流经过沙障时，在障前被迫抬升，越过沙障后又急剧下降，这样就在沙障前后产生了强烈的涡旋，消耗了风能，减弱了气流携沙能力，于是在沙障前后形成沙粒的堆积；但其缺点是：施工较为复杂，阻沙效果一般，同时这种沙障还较易被掩埋。枕木沙障主要是利用废弃枕木，直接竖向埋设枕木或先设置混凝土基座再插入枕木来阻沙的一种高立式沙障；这种沙障是废弃的枕木重新利用，但因原料有限，不能大量推广使用，同时枕木随时间的迁移，易腐烂，不适宜长期使用。土工合成材料沙障是一种新型沙障，其结构简单，施工速度快，但抗紫外线辐射能力较差，易损坏。植物枝条结构沙障主要有树枝栅栏、芦苇栅栏等，它们易破损，需及时修补，同时在沙害较为频繁的地区，植被等生物资源较为缺乏，有一定的地域局限性。植物防护林带在阻沙的同时，还能起到改变当地生态环境的作用，是一种长久可靠的方案，但它对自然环境要求较为苛刻；所以在自然环境相对较好的地区，适宜采用该种方法。针对上述问题，我们提出了一种新型高效的半柔性防风挡沙墙，它不仅结构简单，施工速度快，使用寿命也较长，适宜不同地区工程防沙的应用。
中国专利200710050818.4公开的铁路线防风导沙墙，通过在铁路路基迎风的一侧距钢轨2m处的地面设置钢质立柱，在立柱迎风的一侧固定钢质挡风板，挡风板由上、下两部分且互成135度夹角的钢板焊接而成，挡风板向迎风一侧凸起，挡风板下沿与地面的距离为墙体高度的2/5，上沿与列车顶部高度一致，挡风板上、下部分的宽度比例为1∶1。该专利虽然能在一定程度上起到挡风防沙的作用，但却不能避免砂石掩埋铁路。
中国实用新型专利01213319.1公开的一种防风固沙装置是由带有大小不一，排列有序圆孔的各类板材，支撑架及固定螺栓进行组合，而构筑成的一个个墙体形状物，由n个这样的墙形状物，按农田防护林网一样分布，与穿插其间人工培植防护林一起，组合成综合防护体系。这种组合型防风固沙装置，同样存在前述专利存在的不足。
中国实用新型专利200720101199.2公开一种防风栅墙，包括框架，在框架内平行设有至少两个曲面栅板，曲面栅板上开有通风孔。曲面栅板弯曲为C形、S形、Ω形。其中曲面的方向可以为同向也可以交替反向排列。将迎面来处于湍流状态的风分割为多个不同角度的气流并使其相互干扰，这样就充分利用了来风的动力和能量，使其自身的湍动尺度和风压减小，风速降低，从而在栅墙的背风侧形成一个低风速的平流区域，避免了大气环流对栅墙背风侧一定区域范围内的干扰。
前述两实用新型专利同样存在前述200710050818.4专利存在的不足。
发明内容
本发明提供一种可克服现有技术不足的防风挡沙装置。
本发明防风挡沙装置，由埋设于地面上的立柱、其上设置有通孔的挡风墙构成，其中的立柱上固定有防锈蚀钢丝网，在钢丝网上固定有挡风墙。
本发明的防风挡沙装置中，挡风墙由多个挡风单体组合构成，其中的挡风单体为矩形的由迎风面和背风面构成的双面夹层结构，其中中空夹层厚度为5～15cm，挡风单体的迎风面和背风面上各分别对称开设有至少一个通孔，且单体的迎风面上的孔与背风面上的孔不在同一条轴线上，迎风面上的孔的直径与背风面上孔的直径比为8∶1～1∶1，迎风面与背风面间用支柱隔开。
本发明的防风挡沙装置的实施例中，其挡风单体的迎风面的外表面设置有向外的凸起物。
本发明的防风挡沙装置的实施例中，其挡风单体的迎风面上水平开设有4个等直径且相互对称布置的通孔，背风面上开设有4个等直径的通孔，背风面上的孔与迎风面上的孔间隔布置，且背风面上的孔的轴线与水平面间呈135℃夹角，迎风面上的孔的直径与背风面上孔的直径比为4∶1。
本发明的防风挡沙装置的实施例中，其挡风单体迎风面上开设的孔与背风面上开设的孔间隔布置，且在迎风面与背风面上相对应位置开设有用于固定的螺钉孔。
本发明的防风挡沙装置的挡风单体可采用多种材料制备，如采用水泥材料，或采用再生塑料等高分子材料。本发明推荐的最佳实施方式是采用经烧制的陶粒材料制做。
本发明的防风挡沙装置的实施例中，其挡风单体的下部背风面下与地面间设置有高度为20cm～40cm的其上不开设有孔的挡沙板。
本发明的防风挡沙装置的背风面下与地面间设置有高度为30cm的其上不开设有孔的挡沙板，这一挡沙板可以是单独设置于下部挡风单体之下，也可制做为下部的挡风单体砖体背风侧部分的延伸。而这种挡沙板同样可以采用经炼制的陶粒材料制做。
本发明的防风挡沙装置是一种柔性的透风高立式沙障，其结构稳定，所使用的构件能实现产业化生产，使用时防沙效果好、维护方便，具有如下优点：
1、产品生产制造和装卸运输都十分方便，组件安装简单实用。
2、本发明的防风挡沙装置在使用时，当携沙气流经过防风挡沙墙时，防风挡沙墙背部的钢丝网因受力会发生一定的形变，以此来消解部分风能，减低了风对挡风单体的作用力。
3、悬挂的挡风单体的背风面开有排气孔，能有效防止防风挡沙墙背风侧的负压问题，这是现有技术普遍存在的一个不足。同时这一结构也可使风作用于挡风单晶体和立柱力在一定程度上降低。
4、本发明可大大降低气流的携沙能力。这是因为设于迎风面和背风面的中间夹层的空间远远大于进气孔的截面积，这就使得进入沙障夹层的携沙气流速度迅速降低，沙粒逐渐沉淀下来，并从陶粒砖中空的下部排出，而经背风面的孔携带的沙量极低，基本上不会影响使位于背风面的设备，如铁路线等，受到影响。使用本发明时，每隔一段时间适当的对沙障进行维护及清理，就能保证沙障的长期稳定运行。
6、相比现有技术所使用的挡风墙材料，本发明的挡风单体采用经烧制成型的陶质材料时，可使挡风墙有更长的使用寿命，这也是现有技术所不具有的优点。
7、由于本发明的挡风单单体的迎风面表面还设有一些不规则的前凸物，这样就能有效地降低沙粒对砖体表面的磨蚀，延长沙障的使用寿命。
附图说明
图1安装好的本发明的半柔性防风挡沙墙正面结构示意图。
图2本发明的立柱与钢丝网结构示意图，如此形成半柔性的结构。
图3挡风单体正面结构示意图。
图4挡风单体侧面示意图，即图3的右视图。
图5挡风单体与设于其下部的不开孔挡沙板正面结构示意图。
图6挡风单体与设于其下部的不开孔挡沙板侧面结构示意图。
图7挡风单体俯视位置示意图，即图3和图5的俯视图。
上述图中各标号说明：1-钢筋混凝土立柱，2-位于下面位置的一个挡风单体，3-耐锈蚀的钢丝网，4-设于迎风面上的进气孔，5-设于背风面上排气孔，6-设置于迎风面与背风面间的夹层间的支柱，7-挡风单体上的固定孔，8-位于上面位置的一个挡风单体，9-挡沙板。
具体实施方式
附图为本发明的实施例。以下结合附图解说。
参见图1和图2，本发明由钢筋混凝土立柱1、耐锈蚀的钢丝网3、悬挂固定的多个由下面的挡风单体2和上面的挡风单体8及位于2与8之间挡风单体组成一防风挡沙墙。本发明的实施例中，钢筋混凝土立柱1高2.2m，埋入地下0.5m，上端露出地表1.7m，横截面为0.2×0.2m的正方形，混凝土立柱1间距1.6～2.1m；悬挂的挡风单体的表面为正方形，边长为0.5m；挡风单体砖的厚度为0.2m，夹层中空0.1m，迎风面侧进气孔的直径为8.0cm，砖体夹层的四角为等腰直角三角形，边长为0.1m，在其上侧分别设有一个1.0cm的固定孔7。在下层陶粒砖2的下部背风侧增加了一个无孔的0.5×0.2×0.05m的陶粒挡沙板9，用于防治风沙对沙障下部的掏蚀作用。
本发明的挡风单体可以是一个由迎风面、背风面和中空夹层构成的整块砖体，也可是由两个单独的迎风砖块、背风砖块和单独设置于迎风砖块和背风砖块间的支柱和放置于四角的四个单独三角块构成。显然后一种结构烧制时较为容易，但组装时需多一点工时。
参见图3，挡风单体通过固定孔7，用防锈钢丝固定在钢丝网3上；其排列方式呈平行行列分布，单体间的距离约为1～2cm左右。以在铁路外侧使用为例，在具体使用中将迎风面放置于铁路线之外，而将背风面置于铁路线旁。使防风挡沙墙垂直于携沙气流的前进方向，当携沙气流经过防风挡沙墙时，防风挡沙墙背部的钢丝网会被迫发生一定的形变，以此来消解部分风能，减缓气流的前进速度，以此来降低其携沙能力；而中间夹层的空间远远大于进气孔的面积，这就使得由进气孔进入防风挡沙墙夹层的携沙气流速度大大降低，当气流抬升时，沙粒就逐渐沉淀下来，最终从陶粒砖中空的下部排出，以此达到挡沙阻沙的效果。