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防护林在防风固沙方面有着不可或缺的作用。目前，对林带防护效益的研究方法主要有实地观测法、风洞实验法和数值模拟法。其中，风洞实验的林带模型包括实物模型和物理模型两种。实践中，树种以及林带结构是防护模式的重要组成部分，林带的防护效应则是计算林带建成后防风阻沙效应及其生态和经济效益，存在的相关问题是理论研究和实验手段不能满足实际应用的需求。随着研究的深入，单纯由绿色植被组成的生物防护体系逐渐向由物理、化学和生物等多种措施共同组成的综合防护体系发展。
首先，选用物理模型进行风洞实验。研究了不同风速下，疏透度、林带高度、及其类型等对防风效应、有效防护距离和加速率的影响。其次，选用爬地柏、小叶黄杨和云杉等小叶实物模型对有叶单行林带防风效应进行风洞模拟。同时，选用梭梭进行无叶单行林带防风效应的研究，并与有叶期防风效应进行对比，得出无叶期单行林带防风效应较弱，冬春季节对林带下风向保护对象保护作用较弱。第三，研究双行林带乔木+乔木品字型配置、乔木+乔木直线型配置下防风效应、有效防护距离和加速率的变化，得出品字型配置模式综合防护效果较好的结论。并针对林带底部由于绕流现象而产生的加速区域，设计了乔木+灌木和灌木+乔木两种配置模式。研究表明，灌木+乔木配置模式能够减少林带底部绕流，防风效应较强，有效防护距离较长。
另外，为验证和补充室内风洞实验结论，本文对野外多行单排林带和多行双排林带进行实地观测。研究表明，野外观测与室内风洞实验流场存在相似性，且双排防护林综合防护效果较单排林好。
并且，本文在野外观测和室内风洞实验基础上，使用数值模拟方法模拟林带间距对防风效应的影响，并与野外实地观测流场进行比对分析。