物理工程治理沙漠、荒漠化土地和修复沙地的方法与流程

治理沙漠、荒漠化土地和修复沙地，进行生态建设，使部分原寸草不生的不毛之地沙漠、荒漠化土地和沙地，改变成郁郁葱葱的生态可持续发展之沃土。

背景技术：

中国工程院院士钱学森在1990年1月11日写给友人的信中，展望了治沙工程前景：“我想我国大约十多亿亩沙漠及半沙漠中，总有几亿亩是可以造林绿化的，可能有30万平方公里的大漠可以收回作林地田地。这是一项重要的地理建设。”

此前，钱学森院士于1984年6月28日在《内蒙古日报》发表了有关草产业的文章，首倡“草产业”。1984年7月27日在内蒙古《调研通讯》第24期上发表首篇”“沙产业、草产业”专论。

1990年1月11日钱学森院士对中国治理沙漠、荒漠化土地领域，提出了具有可操作性的地理数据、操作方法“地理建设”的展望。

本发明专利技术就是以“地理建设”的具体方法，分别对干旱、风害和盐碱化自然灾害形成的沙漠、荒漠化土地和沙地用不同技术方法进行有效治理和修复。

技术实现要素：

干旱、风害和土地盐碱化三大自然灾害，是沙漠形成的主要因素。

一、本发明专利用规阵(guizhenzhongguo)形成气象气漩，在欧亚大陆腹地中国西部干旱地区沙漠、荒漠化土地，将大西洋、印度洋、太平洋的水汽引过来，形成有效降雨；

二、用若干道人工山体(沙丘、风障)组成矩阵(juzhenzhongguo)，形成避风谷(港)地，有效防范风害。中国在治理沙漠、荒漠化领域，是全世界最为领先的国家之一，栽树种草的总量数据、全民的参与度、政府的重视和资金的投入、科研的投入和成果都是领先的。成绩如此巨大，但是时至今日，仅仅是在沙漠的边缘、沟沟坎坎栽树种草，即使是在沙漠的腹地，也是在自然状态下的低地栽树种草成功。而本发明专利用组成矩阵(juzhenzhongguo)的技术，是对沙漠边缘、腹地、包括远大沙丘一起治理的技术方案。有效固定流动沙丘，固定了流动沙丘就是解决了世界性难题。从投资资金额度比较，在流动沙丘沙漠建矩阵(juzhenzhongguo)比非流动沙丘沙漠建矩阵(juzhenzhongguo)更节省投资资金。原因在于流动沙丘沙漠的季风定向性更强，建矩阵(juzhenzhongguo)时充分利用风力，用半导风板技术，风力的可控性要好于非流动沙丘沙漠。

三、用地下排盐碱系统，使地下深层的高浓度盐碱即使在发生水漫地面的情况下，也不至于使地表水和地下水融合深层高浓度盐碱返到地表。在地下排盐碱系统的作用下，年复一年、日复一日，使地表的盐碱度逐渐降低。

附图说明

图1、规阵(guizhenzhongguo)俯视图。

(1)阵壁；(2)阵眼，其直径参考西太平洋登陆欧亚大陆东部(中国南海海岸地区)的飓风眼直径；(3)积风墙；(4)风池；(5)阵壁局部；(6)季风来袭方向。

图2、规阵(guizhenzhongguo)竖切截面图；(7)地面以下基础。

图3、阵壁局部俯视图。(8)阵壁小局部。

图4、阵壁局部正面图。(9)阵壁进风通道，通道四面是板结构；

图5、阵壁竖切截面图。(10)阵壁框架结构。

图6、阵壁小局部横切俯视图。(11)风池顺时针水平风向导风板；(12)阵壁内壁局部。(13)阵壁内部导风板水平改变风向转轴结构局部；(14)阵壁进风通道风向。

图7、阵壁小局部横切俯视图。(15)风池逆时针水平风向导风板。

图8、阵壁内壁局部俯视图。(16)阵壁内壁导风板(a端)水平导槽；(17)固定导风板凹槽。

图9、阵壁内壁导风板(a端)导轴竖切截面图。(18)导风板导轴；(19)导风板。

图10、阵壁内部导风板(b端)转轴和前后运动滑动槽俯视图(20)阵壁内部的导风板(b端)水平改变风向转轴前后运动滑动槽；(21)阵壁内部导风板(b端)水平改变风向转轴。

图11、阵壁内部导风板(b端)水平改变风向转轴前后运动滑动槽竖切截面图。

图12、进风通道口正面图。(22)折帘门受力扁条

图13、进风口通道竖切截面图。(23)折(卷)帘门；(24)折帘门提起收回的空间。

图14、小型规阵(guizhenzhongguo)俯视图。(25)沿虚线设置航空器引擎。

图15、小型规阵(guizhenzhongguo)竖切截面图。(26)航空器引擎固定构件。

图16、小型规阵(guizhenzhongguo)进风口正面图。(27)阻风板，与引风机一体，可作水平90度角转向；(28)引风机。

图17、小型规阵(guizhenzhongguo)进风口通道竖切截面图。

图18、小型规阵(guizhenzhongguo)进风口通道横切俯视图。(29)引风机90度角转向轨迹。

图19、流动沙丘截面图。(30)流动沙丘；(31)地面以下。

图20、人工山体(沙丘、风障)截面图。(32)季风来袭方向；(33)人工山体(沙丘、风障)；(34)人工建筑体截面图。(35)人工山体(沙丘、风障)和人工建筑体总高度参照值，高于居民楼数层以上；(36)风力发电涡轮机；(37)发电机涡轮机轴；(38)发电机。

图21、矩阵(juzhenzhongguo)截面图。(91)谷地。

图22、矩阵(juzhenzhongguo)俯视图。多组人工山体(沙丘、风障)构成矩阵(juzhenzhongguo)。

图23、半导风板迎风正面图。(39)半导风板闭合状态；(40)套管；(41)圆柱支架；

图24、半导风板圆柱支架向迎风方向倾斜侧面图。(42)有坡度的沙地地表；(43)半导风板圆柱支架与有坡度的沙地地表迎风角度为90度；(44)半导风板虚线，反面来风吹的半导风板扬起的位子，半导风板正面来风，半导风板闭合阻风，反面来凤，半导风板在虚线位置扬起通风，故称“半导风板”；(45)半导风板在无风时自然下垂状态。

图25、半导风板竖切处于闭合状态侧视图。

图26、半导风板单页侧视图。(46)半导风板；(47)半导风板一体轴。

图27、套管与轴眼一体截面图。(48)轴眼。

图28、半导风板和套管一体在圆柱支架外部可上下滑动侧视图。(49)套管与圆柱支架固定榫；(50)套管上下滑动方向。

图29、人工山体(沙丘、风障)多组半导风板圆柱支架向迎风方向倾斜截面图。(51)半导风板迎风闭合状态下疾风从半导风板下面风蚀沙地地表、风力推沙。

图30、延伸半导风板反风向通风原理的棚盖截面图。(52)半导风板框架支架；(53)竖立支架在不埋入地下时的竖立支架基脚。

图31、单页半导风板与框架支架侧视图。(54)防半导风板翻过度支脚；(55)半导风板恢复闭合原位拉簧。

图32、沙矩(shajuzhongguo)〖矩形立体框架〗仰视图。(56)板结构；(57)框架结构；(58)框架结合相交点。

图33、沙矩(shajuzhongguo)〖矩形立体框架〗正面图。

图34、沙矩(shajuzhongguo)〖矩形立体框架〗侧视图。

图35、沙矩(shajuzhongguo)〖锥堆体立体框架〗仰视图。

图36、沙矩(shajuzhongguo)〖锥堆体立体框架〗正面图。

图37、沙矩(shajuzhongguo)〖锥堆体立体框架〗侧视图。

图38、沙矩(shajuzhongguo)〖圆管体立体框架〗仰视图。(59)半圆管板结构。

图39、沙矩(shajuzhongguo)〖圆管体立体框架〗正面图。

图40、沙矩(shajuzhongguo)〖圆管体立体框架〗侧视图。

图41、沙矩(shajuzhongguo)〖多边形管体立体框架〗仰视图。(59)半圆管板结构。

图42、沙矩(shajuzhongguo)〖多边形管体立体框架〗正面图。

图43、沙矩(shajuzhongguo)〖多边形管体立体框架〗侧视图

图44、人工山体(沙丘、风障)截面图。

图45、人工山体(沙丘、风障)沙矩(shajuzhongguo水平结构护坡截面图。(60)水平面沙矩(shajuzhongguo)；(61)水平面沙矩(shajuzhongguo)内装有水平面的沙、土。

图46、人工山体(沙丘、风障)迎风面正面图。(62)积风涡；(63)涡轮机俯视图横切线位置；(64)积风涡俯视图横切线位置；(65)风力发电机组。

图47、涡轮机横切线位置俯视图。(66)圆壁形积风涡口；

图48、积风涡俯视图。(67)积风涡涡兜。

图49、积风涡分层次俯视图。从上至下：(68)椭圆壁形积风涡俯视图；(69)迎风面半敞开壁形积风涡俯视图。

图50、本发明专利人工山体(沙丘、风障)发电系统技术原理延伸，独立风力发电系统俯视图。(70)锥堆形主体；(71)风力发电系统智能迎风转动轨迹。

图51、独立风力发电系统侧视截面图。(72)圆环形轨道与轮子截面图。

图52、独立风力发电系统正面图。

图53、盐碱沙化土地地下排碱系统俯视图。(73)一级抽排水井；(74)二级枢纽井；(75)三级枢纽井；(76)渗水、人工或设备淘沙管道；(77)渗水地下水道。

图54、抽排水井、枢纽井竖切截面图。(78)渗水、人工或设备淘沙管道进水口；(79)渗水、人工或设备淘沙管道排水口。

图55、渗水地下水道截面图。(80)大石块；(81)中石块；(82)碎石；(83)粗纱。

图56、根据沙矩(shajuzhongguo)圆管体、多边形管体立体框架原理，防沙尘网俯视图。图为2层以上圆管体、多边形管体立体框架。(84)防沙尘网固定框架扁条；(85)圆管体、多边形管体立体框架。

图57、防沙尘网竖切截面侧视图。(86)下端直径大于上端直径的喇叭管沙尘吸附管道；(87)沙尘颗粒储藏室或吸尘机的沙尘颗粒储藏室。

图58、沙矩(shajuzhongguo)圆管体、多边形管体立体框架管壁竖切截面图。(88)管壁；(89)接沙尘颗粒板；(90)接沙尘颗粒板与邻近管壁的固定连接。

图59、接沙尘颗粒板与管壁连接俯视图。

图60、防沙尘网框架正面图。框架由扁条构成。

图61、防沙尘网框架侧视图。

具体实施方式

规阵(guizhenzhongguo)〖见图1、图2〗。规阵(guizhenzhongguo)有阵壁(1)、阵眼(2)、风池(4)、积风墙(3)和地下基础(7)组成。

阵壁为框架结构〖见图3至图5〗。有进风通道(9)，四壁是板结构，有可调整风向的导风板(11)，使阵壁外部的空气通过进风通道，进入阵壁内部风池形成顺时针或逆时针风向的气象气漩。进风通道的导风板水平改变风向结构〖见图6至图11〗。

阵眼直径参考西太平洋登陆欧亚大陆东部(中国南海海岸地区)的飓风眼直径，高度与阵壁相同。

阵壁与阵眼间的空间为风池。形成气象气漩。

积风墙，使阵壁外部的风更多地进入风池，加强气象气漩。

小型规阵(guizhenzhongguo)〖见图12至图18〗。除了有前述规阵(guizhenzhongguo)组成外，进风通道口有折帘门受力扁条(22)；折(卷)帘门(23)；折帘门提起收回的空间(24)；风池内有沿虚线设置的航空器引擎(25)；航空器引擎固定构件(26)；进风通道内部有与引风机(28)一体的阻风板(27)，可作水平90度角转向(29)。

小型规阵(guizhenzhongguo)与前述规阵(guizhenzhongguo)作用完全不同，前述规阵(guizhenzhongguo)无引风机系统，而小型规阵(guizhenzhongguo)主要作用是形成小范围气象气漩，消除雾霾，在龙卷风每年例行造成灾害的地区固定风力场，吸收龙卷风的风“力”。还可以形成小范围的降雨。

前述规阵(guizhenzhongguo)是被动地形成气象气漩，需要有自然形成的大风才能形成气象气漩。小型规阵(guizhenzhongguo)是主动地形成气象气漩，即使有自然形成的大风，因为有折(卷)帘门的设计，根据自然生态状况的需要可以选择是否形成气象气漩。并且可以根据自然生态状况的需要随时启动形成气象气漩，不必等自然界的大风。

小型规阵(guizhenzhongguo)的阵眼(2)最小直径使气象气漩形成后不允许气象气漩形成龙卷风的直径尺度。

矩阵(juzhenzhongguo)〖见图21、图22〗。用若干道人工山体(沙丘、风障)〖见图20〗组成矩阵(juzhenzhongguo)，形成避风谷(港)地(91)，有效防范风害。

人工山体(沙丘、风障)是人为地改变了流动沙丘〖见图20〗的形状、态势，故称作人工山体(沙丘、风障)。流动沙丘〖见图19〗在自然状态下形状、态势一旦形成，不需要6级以上的大风，即使是2级的微风，肉眼也可以观察到流沙在沙丘的顶端起烟状地流动。所以，本发明专利技术在人工山体(沙丘、风障)顶端设计了人工建筑体(34)，只要沙丘的顶端被人工建筑体强制性地固定住，整体人工山体(沙丘、风障)就不会移动，其截面结构、形状、高度、体积一致，再根据沙漠的长宽度，等宽、等长，从南到北、从东到西建有多道人工山体(沙丘、风障)，从而形成矩阵(juzhenzhongguo)。矩阵(juzhenzhongguo)内人工山体(沙丘、风障)可以建成直线型或弧线型。

半导风板〖见图23、图24〗。半导风板有半导风板(39)、半导风板用轴(47)与套管轴眼(48)连接为一体〖见图26至图28〗可以套在圆柱支架(41)上上下滑动(50)组合、套管与圆柱支架固定榫(49)构成。

半导风板迎风正面有风时，半导风板处于闭合状态(39)不通风，半导风板背面有风时(44)通风，故称做半导风板。

半导风板设置时，圆柱支架侧面与沙地地面角度(43)为90度。

多组半导风板〖见图29〗设置，半导风板迎风正面有风时，受阻的风力形成疾风从半导风板下方通过(51)风蚀沙地地表、风力推沙。

半导风板的主要作用是在建立人工山体(沙丘、风障)过程中，用其借助风力推沙、积沙。可以节省土方工程量60％以上的投资。人工山体(沙丘、风障)建成后，半导风板拆除。有了半导风板的技术使得建人工山体(沙丘、风障)有了可操作性。

延伸半导风板反风向通风原理的棚盖〖见图30、图31〗。该棚盖主要用途是遮阳。在沙漠中科学试验或施工时可以作为工作间隙休息时的遮阳棚，也可用于机械设备的防晒遮阳。其突出特点时不必耽心风力把棚盖吹跑。

该棚盖有半导风板、半导风板框架支架(52)、竖立支架(41)、竖立支架在不埋入地下时的竖立支架基脚(53)、防半导风板翻过头支脚(54)、半导风板恢复闭合状态原位拉簧(55)组成。

沙矩(shajuzhongguo)〖图32至图43〗是各种形状的立体框架。一致的主要特点是：上面无盖，下面无底，立面有一面或相邻的两个面，板结构封闭，其它的立面与上面无盖、下面无底为框架结构。

沙矩(shajuzhongguo)是人工山体(沙丘、风障)顶端的人工建筑体(34)、水平结构护坡〖见图45〗、水平面沙矩(shajuzhongguo)(60)、水平面沙矩(shajuzhongguo)内装有水平面的沙、土(61)的主要构件。

沙矩(shajuzhongguo)的特点：一是沙土进入其中，风力就没有将沙土吹出沙矩(shajuzhongguo)的可能；二是摆放结构可随时改变，即使工程结束若干年，也可以根据需要改变其摆放结构；三是可以重复使用。

依托人工山体(沙丘、风障)建设风力发电系统〖见图20、图46至图49〗。风力发电系统有风力发电涡轮机(36)、发电机涡轮机轴(37)、发电机(38)、积风涡(62)、圆壁形积风涡口(66)、积风涡涡兜(67)、椭圆壁形积风涡(68)、半敞开壁形积风涡(69)组成。

本发明专利人工山体(沙丘、风障)发电系统技术原理延伸，独立风力发电系统〖见图50至图52〗。独立风力发电系统有锥堆形主体(70)、风力发电系统主体智能迎风转动轨迹(71)、发电机组(65)、圆环形轨道与轮子(72)组成。

盐碱沙化土地地下排碱系统〖见图53〗。盐碱沙化土地地下排碱系统有一级抽排水井(73)、二级枢纽井(74)、三级枢纽井(75)、渗水、人工或设备淘沙管道(76)、渗水地下水道(77)组成。

渗水、人工或设备淘沙管道(76)，一级抽排水井(73)端要低于二级枢纽井(74)端；二级枢纽井(74)端要低于三级枢纽井(75)端；三级枢纽井(75)端要低于连接渗水地下水道(77)端。

渗水地下水道(77)，连接渗水、人工或设备淘沙管道(76)端要低于另一端。

抽排水井、枢纽井〖见图54〗。渗水、人工或设备淘沙管道进水口要高于排水口。进水口以下抽排水井、枢纽井的容水量(容积)，要根据不同地区的设计要求是一周时间内或一个月时间内，其水位不得超过进水口。

渗水地下水道〖见图55〗。渗水地下水道是有中心底层大石块(80)、然后是中石块(81)、再一层是碎石(82)、最外一层是粗纱(83)组成。

根据沙矩(shajuzhongguo)圆管体、多边形管体立体框架原理，设计出防沙尘网〖见图56〗。图为2层以上圆管体、多边形管体立体框架。每根圆管体、多边形管体立体框架设计有若干个倾斜的接沙尘颗粒板(89)〖见图57至图59〗，接沙尘颗粒板与本体连接并与邻近的圆管体、多边形管体立体框架连接(90)。倾斜的接沙尘颗粒板(89)低端有喇叭管上端口接入，喇叭管下端口接入到沙尘颗粒储藏室或吸尘机的沙尘颗粒储藏室(87)。每根圆管体、多边形管体立体框架，若干个倾斜的接沙尘颗粒板(89)共用一条喇叭管。防沙尘网固定框架用扁条(84)结为一体，防沙尘网正面(迎风面)的扁条用其窄面〖见图60〗，防沙尘网侧面的扁条用其宽面〖见图61〗。