什么是防护林的透风结构、稀疏结构、紧密结构?

防风林(wind break forest)是防御寒风、旱风或暴风侵袭的森林或林带,可以减低风速,防止急速降温和强烈蒸发。常见的防风林根据林带的透风系数(林带背面1m处林带高度范围内平均风速与空旷地相应高度范围内平均风速之比)与疏透度(林带纵断面透光空隙的面积与纵断面积之比)可分为透风结构、稀疏结构、紧密结构三种(图6-2)。

图6-2 防护林的结构类型

1. 透风结构(ventilating structure)

林带由主要树种、辅助树种或灌木组成2层或1层林冠,上部为林冠层,有较小而均匀的透光孔隙,或紧密而不透光;下层为树干层,有均匀的栅栏状大透光孔隙,风遇到林带,一部分从下层通过,一部分从林带上面绕行,下层穿过的风由于文丘里(venture)效应,风速有时比旷野还要大,到了背风面林缘开始减弱,在较远处才出现弱风区。之后,风速逐渐恢复。透风系数>0.6,疏透度>60%。最小弱风区出现在背风面3~5倍树高处。此结构防风效能不强。

2. 稀疏结构(sparse structure)

由主要树种、辅助树种或灌木组成的3层或2层林冠,林带的整个纵断面透风透光。从上部至下部结构不太紧密,透光孔隙分布均匀。透风系数为0.4~0.5,疏透度为30%~50%,有50%的气流从林带内部透过。风遇到林带分成两部分:一部分通过林带,如同从筛网中筛过一样,在背风面林缘形成许多小旋涡;另一部分气流从上面绕过。因此,在背风面林缘附近形成一个弱风区,随着远离林带,风速逐渐增强。最小弱风区在背风面3~10倍树高处,有效防风距离为树高的25倍左右。

3. 紧密结构(tight structure)

林带是由主要树种、辅助树种和灌木组成的3层林冠,上下紧密,一般风通过面积<5%。林带较宽,中等风力遇到林带时,基本上不能通过,大部分空气由其上部越过。在背风林缘附近形成静风区或弱风区,之后风速很快恢复至旷野风速,防风距离较短。透风系数<0.3,疏透度<20%。有效防风距离为树高的10~15倍,距15倍树高处风速达80%,20倍树高处风速>100%,20~30倍处为高风速区。

总体而言,防风林带宜采用深根性、材质坚韧、叶面积小、抗风力强的树种。防风林带的结构以稀疏结构为最佳,林带上下均匀,能使大部分气流穿过,使气流的能量大量消耗掉。当林带过密和过稀时,气流受到的阻力小,防风效能低。林带的防风效能还与风向和林带的夹角有关,一般与主导风向成90°或不低于45°。防风林带的高度在透风系数以及其他特征相同的条件下,林带的防风距离与林带树高呈正相关。防风林带宽度对防风效能有影响,但不是林带越宽越好。紧密结构的林带防风效能随其宽度减少而增加,但防风距离相应减少。

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