物理工程治理沙漠、荒漠化土地和修復沙地的方法與流程

2023-06-21 02:03:51 1

治理沙漠、荒漠化土地和修復沙地，進行生態建設，使部分原寸草不生的不毛之地沙漠、荒漠化土地和沙地，改變成鬱鬱蔥蔥的生態可持續發展之沃土。

背景技術：

中國工程院院士錢學森在1990年1月11日寫給友人的信中，展望了治沙工程前景：「我想我國大約十多億畝沙漠及半沙漠中，總有幾億畝是可以造林綠化的，可能有30萬平方公裡的大漠可以收回作林地田地。這是一項重要的地理建設。」

此前，錢學森院士於1984年6月28日在《內蒙古日報》發表了有關草產業的文章，首倡「草產業」。1984年7月27日在內蒙古《調研通訊》第24期上發表首篇」「沙產業、草產業」專論。

1990年1月11日錢學森院士對中國治理沙漠、荒漠化土地領域，提出了具有可操作性的地理數據、操作方法「地理建設」的展望。

本發明專利技術就是以「地理建設」的具體方法，分別對乾旱、風害和鹽鹼化自然災害形成的沙漠、荒漠化土地和沙地用不同技術方法進行有效治理和修復。

技術實現要素：

乾旱、風害和土地鹽鹼化三大自然災害，是沙漠形成的主要因素。

一、本發明專利用規陣(guizhenzhongguo)形成氣象氣漩，在歐亞大陸腹地中國西部乾旱地區沙漠、荒漠化土地，將大西洋、印度洋、太平洋的水汽引過來，形成有效降雨；

二、用若干道人工山體(沙丘、風障)組成矩陣(juzhenzhongguo)，形成避風谷(港)地，有效防範風害。中國在治理沙漠、荒漠化領域，是全世界最為領先的國家之一，栽樹種草的總量數據、全民的參與度、政府的重視和資金的投入、科研的投入和成果都是領先的。成績如此巨大，但是時至今日，僅僅是在沙漠的邊緣、溝溝坎坎栽樹種草，即使是在沙漠的腹地，也是在自然狀態下的低地栽樹種草成功。而本發明專利用組成矩陣(juzhenzhongguo)的技術，是對沙漠邊緣、腹地、包括遠大沙丘一起治理的技術方案。有效固定流動沙丘，固定了流動沙丘就是解決了世界性難題。從投資資金額度比較，在流動沙丘沙漠建矩陣(juzhenzhongguo)比非流動沙丘沙漠建矩陣(juzhenzhongguo)更節省投資資金。原因在於流動沙丘沙漠的季風定向性更強，建矩陣(juzhenzhongguo)時充分利用風力，用半導風板技術，風力的可控性要好於非流動沙丘沙漠。

三、用地下排鹽鹼系統，使地下深層的高濃度鹽鹼即使在發生水漫地面的情況下，也不至於使地表水和地下水融合深層高濃度鹽鹼返到地表。在地下排鹽鹼系統的作用下，年復一年、日復一日，使地表的鹽鹼度逐漸降低。

附圖說明

圖1、規陣(guizhenzhongguo)俯視圖。

(1)陣壁；(2)陣眼，其直徑參考西太平洋登陸歐亞大陸東部(中國南海海岸地區)的颶風眼直徑；(3)積風牆；(4)風池；(5)陣壁局部；(6)季風來襲方向。

圖2、規陣(guizhenzhongguo)豎切截面圖；(7)地面以下基礎。

圖3、陣壁局部俯視圖。(8)陣壁小局部。

圖4、陣壁局部正面圖。(9)陣壁進風通道，通道四面是板結構；

圖5、陣壁豎切截面圖。(10)陣壁框架結構。

圖6、陣壁小局部橫切俯視圖。(11)風池順時針水平風嚮導風板；(12)陣壁內壁局部。(13)陣壁內部導風板水平改變風向轉軸結構局部；(14)陣壁進風通道風向。

圖7、陣壁小局部橫切俯視圖。(15)風池逆時針水平風嚮導風板。

圖8、陣壁內壁局部俯視圖。(16)陣壁內壁導風板(a端)水平導槽；(17)固定導風板凹槽。

圖9、陣壁內壁導風板(a端)導軸豎切截面圖。(18)導風板導軸；(19)導風板。

圖10、陣壁內部導風板(b端)轉軸和前後運動滑動槽俯視圖(20)陣壁內部的導風板(b端)水平改變風向轉軸前後運動滑動槽；(21)陣壁內部導風板(b端)水平改變風向轉軸。

圖11、陣壁內部導風板(b端)水平改變風向轉軸前後運動滑動槽豎切截面圖。

圖12、進風通道口正面圖。(22)折簾門受力扁條

圖13、進風口通道豎切截面圖。(23)折(卷)簾門；(24)折簾門提起收回的空間。

圖14、小型規陣(guizhenzhongguo)俯視圖。(25)沿虛線設置航空器引擎。

圖15、小型規陣(guizhenzhongguo)豎切截面圖。(26)航空器引擎固定構件。

圖16、小型規陣(guizhenzhongguo)進風口正面圖。(27)阻風板，與引風機一體，可作水平90度角轉向；(28)引風機。

圖17、小型規陣(guizhenzhongguo)進風口通道豎切截面圖。

圖18、小型規陣(guizhenzhongguo)進風口通道橫切俯視圖。(29)引風機90度角轉向軌跡。

圖19、流動沙丘截面圖。(30)流動沙丘；(31)地面以下。

圖20、人工山體(沙丘、風障)截面圖。(32)季風來襲方向；(33)人工山體(沙丘、風障)；(34)人工建築體截面圖。(35)人工山體(沙丘、風障)和人工建築體總高度參照值，高於居民樓數層以上；(36)風力發電渦輪機；(37)發電機渦輪機軸；(38)發電機。

圖21、矩陣(juzhenzhongguo)截面圖。(91)谷地。

圖22、矩陣(juzhenzhongguo)俯視圖。多組人工山體(沙丘、風障)構成矩陣(juzhenzhongguo)。

圖23、半導風板迎風正面圖。(39)半導風板閉合狀態；(40)套管；(41)圓柱支架；

圖24、半導風板圓柱支架向迎風方向傾斜側面圖。(42)有坡度的沙地地表；(43)半導風板圓柱支架與有坡度的沙地地表迎風角度為90度；(44)半導風板虛線，反面來風吹的半導風板揚起的位子，半導風板正面來風，半導風板閉合阻風，反面來鳳，半導風板在虛線位置揚起通風，故稱「半導風板」；(45)半導風板在無風時自然下垂狀態。

圖25、半導風板豎切處於閉合狀態側視圖。

圖26、半導風板單頁側視圖。(46)半導風板；(47)半導風板一體軸。

圖27、套管與軸眼一體截面圖。(48)軸眼。

圖28、半導風板和套管一體在圓柱支架外部可上下滑動側視圖。(49)套管與圓柱支架固定榫；(50)套管上下滑動方向。

圖29、人工山體(沙丘、風障)多組半導風板圓柱支架向迎風方向傾斜截面圖。(51)半導風板迎風閉合狀態下疾風從半導風板下面風蝕沙地地表、風力推沙。

圖30、延伸半導風板反風向通風原理的棚蓋截面圖。(52)半導風板框架支架；(53)豎立支架在不埋入地下時的豎立支架基腳。

圖31、單頁半導風板與框架支架側視圖。(54)防半導風板翻過度支腳；(55)半導風板恢復閉合原位拉簧。

圖32、沙矩(shajuzhongguo)〖矩形立體框架〗仰視圖。(56)板結構；(57)框架結構；(58)框架結合相交點。

圖33、沙矩(shajuzhongguo)〖矩形立體框架〗正面圖。

圖34、沙矩(shajuzhongguo)〖矩形立體框架〗側視圖。

圖35、沙矩(shajuzhongguo)〖錐堆體立體框架〗仰視圖。

圖36、沙矩(shajuzhongguo)〖錐堆體立體框架〗正面圖。

圖37、沙矩(shajuzhongguo)〖錐堆體立體框架〗側視圖。

圖38、沙矩(shajuzhongguo)〖圓管體立體框架〗仰視圖。(59)半圓管板結構。

圖39、沙矩(shajuzhongguo)〖圓管體立體框架〗正面圖。

圖40、沙矩(shajuzhongguo)〖圓管體立體框架〗側視圖。

圖41、沙矩(shajuzhongguo)〖多邊形管體立體框架〗仰視圖。(59)半圓管板結構。

圖42、沙矩(shajuzhongguo)〖多邊形管體立體框架〗正面圖。

圖43、沙矩(shajuzhongguo)〖多邊形管體立體框架〗側視圖

圖44、人工山體(沙丘、風障)截面圖。

圖45、人工山體(沙丘、風障)沙矩(shajuzhongguo水平結構護坡截面圖。(60)水平面沙矩(shajuzhongguo)；(61)水平面沙矩(shajuzhongguo)內裝有水平面的沙、土。

圖46、人工山體(沙丘、風障)迎風面正面圖。(62)積風渦；(63)渦輪機俯視圖橫切線位置；(64)積風渦俯視圖橫切線位置；(65)風力發電機組。

圖47、渦輪機橫切線位置俯視圖。(66)圓壁形積風渦口；

圖48、積風渦俯視圖。(67)積風渦渦兜。

圖49、積風渦分層次俯視圖。從上至下：(68)橢圓壁形積風渦俯視圖；(69)迎風面半敞開壁形積風渦俯視圖。

圖50、本發明專利人工山體(沙丘、風障)發電系統技術原理延伸，獨立風力發電系統俯視圖。(70)錐堆形主體；(71)風力發電系統智能迎風轉動軌跡。

圖51、獨立風力發電系統側視截面圖。(72)圓環形軌道與輪子截面圖。

圖52、獨立風力發電系統正面圖。

圖53、鹽鹼沙化土地地下排鹼系統俯視圖。(73)一級抽排水井；(74)二級樞紐井；(75)三級樞紐井；(76)滲水、人工或設備淘沙管道；(77)滲水地下水道。

圖54、抽排水井、樞紐井豎切截面圖。(78)滲水、人工或設備淘沙管道進水口；(79)滲水、人工或設備淘沙管道排水口。

圖55、滲水地下水道截面圖。(80)大石塊；(81)中石塊；(82)碎石；(83)粗紗。

圖56、根據沙矩(shajuzhongguo)圓管體、多邊形管體立體框架原理，防沙塵網俯視圖。圖為2層以上圓管體、多邊形管體立體框架。(84)防沙塵網固定框架扁條；(85)圓管體、多邊形管體立體框架。

圖57、防沙塵網豎切截面側視圖。(86)下端直徑大於上端直徑的喇叭管沙塵吸附管道；(87)沙塵顆粒儲藏室或吸塵機的沙塵顆粒儲藏室。

圖58、沙矩(shajuzhongguo)圓管體、多邊形管體立體框架管壁豎切截面圖。(88)管壁；(89)接沙塵顆粒板；(90)接沙塵顆粒板與鄰近管壁的固定連接。

圖59、接沙塵顆粒板與管壁連接俯視圖。

圖60、防沙塵網框架正面圖。框架由扁條構成。

圖61、防沙塵網框架側視圖。

具體實施方式

規陣(guizhenzhongguo)〖見圖1、圖2〗。規陣(guizhenzhongguo)有陣壁(1)、陣眼(2)、風池(4)、積風牆(3)和地下基礎(7)組成。

陣壁為框架結構〖見圖3至圖5〗。有進風通道(9)，四壁是板結構，有可調整風向的導風板(11)，使陣壁外部的空氣通過進風通道，進入陣壁內部風池形成順時針或逆時針風向的氣象氣漩。進風通道的導風板水平改變風向結構〖見圖6至圖11〗。

陣眼直徑參考西太平洋登陸歐亞大陸東部(中國南海海岸地區)的颶風眼直徑，高度與陣壁相同。

陣壁與陣眼間的空間為風池。形成氣象氣漩。

積風牆，使陣壁外部的風更多地進入風池，加強氣象氣漩。

小型規陣(guizhenzhongguo)〖見圖12至圖18〗。除了有前述規陣(guizhenzhongguo)組成外，進風通道口有折簾門受力扁條(22)；折(卷)簾門(23)；折簾門提起收回的空間(24)；風池內有沿虛線設置的航空器引擎(25)；航空器引擎固定構件(26)；進風通道內部有與引風機(28)一體的阻風板(27)，可作水平90度角轉向(29)。

小型規陣(guizhenzhongguo)與前述規陣(guizhenzhongguo)作用完全不同，前述規陣(guizhenzhongguo)無引風機系統，而小型規陣(guizhenzhongguo)主要作用是形成小範圍氣象氣漩，消除霧霾，在龍捲風每年例行造成災害的地區固定風力場，吸收龍捲風的風「力」。還可以形成小範圍的降雨。

前述規陣(guizhenzhongguo)是被動地形成氣象氣漩，需要有自然形成的大風才能形成氣象氣漩。小型規陣(guizhenzhongguo)是主動地形成氣象氣漩，即使有自然形成的大風，因為有折(卷)簾門的設計，根據自然生態狀況的需要可以選擇是否形成氣象氣漩。並且可以根據自然生態狀況的需要隨時啟動形成氣象氣漩，不必等自然界的大風。

小型規陣(guizhenzhongguo)的陣眼(2)最小直徑使氣象氣漩形成後不允許氣象氣漩形成龍捲風的直徑尺度。

矩陣(juzhenzhongguo)〖見圖21、圖22〗。用若干道人工山體(沙丘、風障)〖見圖20〗組成矩陣(juzhenzhongguo)，形成避風谷(港)地(91)，有效防範風害。

人工山體(沙丘、風障)是人為地改變了流動沙丘〖見圖20〗的形狀、態勢，故稱作人工山體(沙丘、風障)。流動沙丘〖見圖19〗在自然狀態下形狀、態勢一旦形成，不需要6級以上的大風，即使是2級的微風，肉眼也可以觀察到流沙在沙丘的頂端起煙狀地流動。所以，本發明專利技術在人工山體(沙丘、風障)頂端設計了人工建築體(34)，只要沙丘的頂端被人工建築體強制性地固定住，整體人工山體(沙丘、風障)就不會移動，其截面結構、形狀、高度、體積一致，再根據沙漠的長寬度，等寬、等長，從南到北、從東到西建有多道人工山體(沙丘、風障)，從而形成矩陣(juzhenzhongguo)。矩陣(juzhenzhongguo)內人工山體(沙丘、風障)可以建成直線型或弧線型。

半導風板〖見圖23、圖24〗。半導風板有半導風板(39)、半導風板用軸(47)與套管軸眼(48)連接為一體〖見圖26至圖28〗可以套在圓柱支架(41)上上下滑動(50)組合、套管與圓柱支架固定榫(49)構成。

半導風板迎風正面有風時，半導風板處於閉合狀態(39)不通風，半導風板背面有風時(44)通風，故稱做半導風板。

半導風板設置時，圓柱支架側面與沙地地面角度(43)為90度。

多組半導風板〖見圖29〗設置，半導風板迎風正面有風時，受阻的風力形成疾風從半導風板下方通過(51)風蝕沙地地表、風力推沙。

半導風板的主要作用是在建立人工山體(沙丘、風障)過程中，用其藉助風力推沙、積沙。可以節省土方工程量60％以上的投資。人工山體(沙丘、風障)建成後，半導風板拆除。有了半導風板的技術使得建人工山體(沙丘、風障)有了可操作性。

延伸半導風板反風向通風原理的棚蓋〖見圖30、圖31〗。該棚蓋主要用途是遮陽。在沙漠中科學試驗或施工時可以作為工作間隙休息時的遮陽棚，也可用於機械設備的防曬遮陽。其突出特點時不必耽心風力把棚蓋吹跑。

該棚蓋有半導風板、半導風板框架支架(52)、豎立支架(41)、豎立支架在不埋入地下時的豎立支架基腳(53)、防半導風板翻過頭支腳(54)、半導風板恢復閉合狀態原位拉簧(55)組成。

沙矩(shajuzhongguo)〖圖32至圖43〗是各種形狀的立體框架。一致的主要特點是：上面無蓋，下面無底，立面有一面或相鄰的兩個面，板結構封閉，其它的立面與上面無蓋、下面無底為框架結構。

沙矩(shajuzhongguo)是人工山體(沙丘、風障)頂端的人工建築體(34)、水平結構護坡〖見圖45〗、水平面沙矩(shajuzhongguo)(60)、水平面沙矩(shajuzhongguo)內裝有水平面的沙、土(61)的主要構件。

沙矩(shajuzhongguo)的特點：一是沙土進入其中，風力就沒有將沙土吹出沙矩(shajuzhongguo)的可能；二是擺放結構可隨時改變，即使工程結束若干年，也可以根據需要改變其擺放結構；三是可以重複使用。

依託人工山體(沙丘、風障)建設風力發電系統〖見圖20、圖46至圖49〗。風力發電系統有風力發電渦輪機(36)、發電機渦輪機軸(37)、發電機(38)、積風渦(62)、圓壁形積風渦口(66)、積風渦渦兜(67)、橢圓壁形積風渦(68)、半敞開壁形積風渦(69)組成。

本發明專利人工山體(沙丘、風障)發電系統技術原理延伸，獨立風力發電系統〖見圖50至圖52〗。獨立風力發電系統有錐堆形主體(70)、風力發電系統主體智能迎風轉動軌跡(71)、發電機組(65)、圓環形軌道與輪子(72)組成。

鹽鹼沙化土地地下排鹼系統〖見圖53〗。鹽鹼沙化土地地下排鹼系統有一級抽排水井(73)、二級樞紐井(74)、三級樞紐井(75)、滲水、人工或設備淘沙管道(76)、滲水地下水道(77)組成。

滲水、人工或設備淘沙管道(76)，一級抽排水井(73)端要低於二級樞紐井(74)端；二級樞紐井(74)端要低於三級樞紐井(75)端；三級樞紐井(75)端要低於連接滲水地下水道(77)端。

滲水地下水道(77)，連接滲水、人工或設備淘沙管道(76)端要低於另一端。

抽排水井、樞紐井〖見圖54〗。滲水、人工或設備淘沙管道進水口要高於排水口。進水口以下抽排水井、樞紐井的容水量(容積)，要根據不同地區的設計要求是一周時間內或一個月時間內，其水位不得超過進水口。

滲水地下水道〖見圖55〗。滲水地下水道是有中心底層大石塊(80)、然後是中石塊(81)、再一層是碎石(82)、最外一層是粗紗(83)組成。

根據沙矩(shajuzhongguo)圓管體、多邊形管體立體框架原理，設計出防沙塵網〖見圖56〗。圖為2層以上圓管體、多邊形管體立體框架。每根圓管體、多邊形管體立體框架設計有若干個傾斜的接沙塵顆粒板(89)〖見圖57至圖59〗，接沙塵顆粒板與本體連接並與鄰近的圓管體、多邊形管體立體框架連接(90)。傾斜的接沙塵顆粒板(89)低端有喇叭管上埠接入，喇叭管下埠接入到沙塵顆粒儲藏室或吸塵機的沙塵顆粒儲藏室(87)。每根圓管體、多邊形管體立體框架，若干個傾斜的接沙塵顆粒板(89)共用一條喇叭管。防沙塵網固定框架用扁條(84)結為一體，防沙塵網正面(迎風面)的扁條用其窄面〖見圖60〗，防沙塵網側面的扁條用其寬面〖見圖61〗。