郝才元

(呼和浩特鐵路局工務(wù)處，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010057)

1 沙害區(qū)劃

臨策鐵路位于中國西北內(nèi)陸干旱區(qū)，線路大部分區(qū)域通過烏蘭布和沙漠、雅瑪雷克沙漠、巴丹吉林沙漠和廣袤的巖漠、礫漠(戈壁)分布區(qū)，是我國北方沙漠化強烈發(fā)生地區(qū)。根據(jù)臨策線地形地貌，沙害劃分為烏蘭布和、雅瑪雷克、巴丹吉林沙漠區(qū)、山前洪積平原區(qū)、巴彥淖爾－阿拉善剝蝕平原區(qū)、巖漠、礫漠(戈壁)分布區(qū)。

1.1 烏蘭布和、雅瑪雷克、巴丹吉林沙漠區(qū)

臨策線穿越烏蘭布和、雅瑪雷克、巴丹吉林沙漠邊緣區(qū)，具體地段為:k67+500－k78+500穿越烏蘭布和沙漠邊緣，k209－k221穿越雅瑪雷克沙漠邊緣，k651－k680穿越巴丹吉林沙漠邊緣。穿越沙漠邊緣區(qū)，植被稀少，風(fēng)沙活動劇烈，線路積沙嚴(yán)重。

1.2 山前洪積平原區(qū)

臨策線k55－k91線路，處于黃河河套平原的后緣山前地段，地勢北高南低，地形略有起伏，地面高程1 030～1 335 m，植被覆蓋率一般為10%～30%，主要生長植物為梭梭柴、紅柳等灌木。沿線地表風(fēng)積沙現(xiàn)象較為嚴(yán)重，主要呈現(xiàn)為半固定沙地、半固定沙丘等地貌景觀。在線路北側(cè)山前、溝口多見大型洪積扇，并殘留有一、二級階地，多呈平臺狀。

1.3 巴彥淖爾－阿拉善剝蝕平原區(qū)

臨策線k91－k325線路，在巴彥淖爾－阿拉善剝蝕平原區(qū)中夾雜分布有低山丘陵、山間洼地。地形相對較為平緩，略呈波狀起伏，局部地段起伏較大。該地貌單元較為復(fù)雜，主要以剝蝕地貌為主，其間包含有低山丘陵、山間洼地、湖積平原、沖洪積傾斜平原、沙漠戈壁、風(fēng)積沙丘等地貌。剝蝕丘陵多呈低矮渾圓狀，湖積平原區(qū)可見少量硬鹽殼和龜裂地，山間洼地中受風(fēng)沙影響可見固定、半固定沙丘、沙地，戈壁平原平坦、開闊，地面微起伏，植被稀少，零星生長梭梭、白刺、檸條等灌木。

1.4 巖漠、礫漠(戈壁)分布區(qū)

臨策線k325－k651線路，為廣袤的巖漠、礫漠(戈壁)分布區(qū)，沿線植被稀少，主要以植被類型低矮灌木叢為主。由于氣候干旱，且暴雨集中，致使水土流失較為嚴(yán)重。該地段風(fēng)力強勁、風(fēng)沙活動劇烈，線路沙害嚴(yán)重。

2 沙害成因

2.1 自然因素

2.1.1 臨策線連續(xù)不斷穿越烏蘭布和沙漠、雅瑪雷克沙漠、巴丹吉林沙漠和廣袤的巖漠、礫漠(戈壁)分布區(qū)，鐵路沿線沙源豐富，這為風(fēng)沙運動提供了豐富的沙源基礎(chǔ)。因此，臨策線在風(fēng)力的作用下發(fā)生沙害是必然的。

2.1.2 由于臨策鐵路沿線其他路段沙源雖然不是很豐富，但是地處內(nèi)蒙古高原，風(fēng)速較大，年平均風(fēng)速2.1～4.7 m/s，最大風(fēng)速27.0 m/s，平均年大風(fēng)日數(shù)61.1 d，浮塵、揚沙、沙塵暴出現(xiàn)的日數(shù)也較多，伴隨著沙塵天氣的出現(xiàn)，經(jīng)常會發(fā)生鐵路沙害。

2.1.3 沙物質(zhì)來源

臨策鐵路沿烏蘭布和沙漠北部邊緣至狼山腳下進入內(nèi)蒙古高原阿拉善臺地，再沿巴丹吉林沙漠北部邊緣與中蒙邊境線之間的戈壁荒漠行進，且其戈壁段為剝蝕丘陵區(qū)。從地質(zhì)分布上為其提供了極其豐富的沙來源。

2.1.4 風(fēng)力情況

此段鐵路沿線年均風(fēng)速為3.2 m/s，最大風(fēng)速25 m/s，(≥8級)日數(shù)為38.4 d，沙塵暴日數(shù)為10.7 d，揚沙日數(shù)為48.6 d。四季盛行西風(fēng)、西北風(fēng)，其次為東風(fēng)及東南風(fēng)，最多風(fēng)向為W、WNW，頻率為11%［1］。

此段為內(nèi)陸寒潮性大風(fēng)，當(dāng)來自西伯利亞的冷重空氣強度達到一定的程度，冷空氣沿蒙古高原向南沖出，形成大風(fēng)天氣，同時，由于這些地區(qū)的特殊地形地貌(北高南低、植被稀少)，氣流直下，流速不斷加快，形成大風(fēng)。在戈壁中由于白天增熱快，熱空氣上升，冷空氣來補償，夜晚沙漠中降溫快，形成低壓，這樣就容易形成局部強對流天氣。此地區(qū)地表相對穩(wěn)定、風(fēng)力強勁、起沙風(fēng)速高是該地區(qū)的主要特點，強風(fēng)造成地表失穩(wěn)及上風(fēng)區(qū)地表被破壞是形成該地區(qū)強風(fēng)沙流的主要原因。

2.2 人為因素

在修建臨策鐵路時，鐵路兩側(cè)植被破壞嚴(yán)重，使脆弱的生態(tài)環(huán)境，雪上加霜;沿線牧區(qū)，冬季草場載畜量低，草地沒有休養(yǎng)生息的機會，退化程度進一步加劇。

2.3 鐵路自身結(jié)構(gòu)的障礙作用

鐵路線本身就是風(fēng)沙流運動中的一道障礙物。沿線鐵路線有許多的高路基和深路塹，高路基和深路塹的存在，降低和改變了風(fēng)沙流運動的速度和方向，沙物質(zhì)必然會在線路附近堆積，日積月累形成沙害。

當(dāng)風(fēng)沙流遇到鐵路路基時，平坦的輸沙場遭到破壞，風(fēng)沙流受到鐵路路基的阻擋，其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)都將發(fā)生變化，風(fēng)速降低，攜沙能力下降，形成超飽和風(fēng)沙流，在線路附近的弱風(fēng)區(qū)發(fā)生卸載，形成積沙，造成線路沙害。當(dāng)風(fēng)沙流越過路塹時，由于附面層發(fā)生分離，部分沙粒下沉，造成路塹積沙。

3 沙害特征

3.1 沙害的普遍性

因為任何地方的風(fēng)成沙都會在風(fēng)力的作用下形成風(fēng)沙流，在風(fēng)沙流發(fā)育及其形成的路徑上發(fā)生遷移，而鐵路的建設(shè)則形成了對風(fēng)沙流的阻礙，如同在風(fēng)沙流的前進方向上設(shè)置了不透風(fēng)障礙物，使得風(fēng)沙流遷移受阻而堆積。臨策線鐵路穿越烏蘭布和沙漠、雅瑪雷克沙漠、巴丹吉林沙漠和廣袤的巖漠、礫漠(戈壁)分布區(qū)，沙源豐富，全線都受到不同程度的風(fēng)沙危害。

3.2 沙害的陣發(fā)性

鐵路沙害并非每一時刻均在發(fā)生，而是只有風(fēng)速達到起沙風(fēng)后，才能形成風(fēng)沙流，并在運動過程中發(fā)生動態(tài)的蝕積搬運。風(fēng)具有明顯的脈動性和陣發(fā)性和地域上的不均勻性，在斷續(xù)的風(fēng)力作用下，風(fēng)沙流也具有陣發(fā)性，從而形成風(fēng)沙流時強時弱的特性，由此而形成風(fēng)沙流每一時刻堆積的大小、規(guī)模、面積、厚度的不同。

3.3 影響因素的多樣性

鐵路沙害受多因素影響，其影響因子有鐵路本身的斷面形式、路域范圍的沙丘高度、密度、類型、活動性、距鐵路距離、沙丘表面溫度、濕度等沙丘特性、植被特征、防護體系寬度及其有效性、風(fēng)沙流特性、風(fēng)速大小、強度、主風(fēng)方向及主風(fēng)與鐵路路基斷面的夾角、人為因素等。這些因素的綜合作用共同作用于風(fēng)沙流形成鐵路沙害。這就使得穿越沙害嚴(yán)重區(qū)的鐵路沙害很難做到因害設(shè)防而是需要全面設(shè)防。

4 沙害治理

臨策鐵路沙害治理堅持治標(biāo)與治本相結(jié)合，預(yù)防與整治相結(jié)合的原則，采取“清、阻、固、造(播)、封、禁”相結(jié)合的綜合治理措施，因地制宜、因害設(shè)防，建立完整的防沙治沙體系。

4.1 烏蘭布和、雅瑪雷克、巴丹吉林沙漠區(qū)

4.1.1 設(shè)置圍欄防護。迎風(fēng)側(cè)200～300 m，背風(fēng)側(cè)100～150 m進行圍欄封育，設(shè)置刺線圍欄防護，并積極協(xié)調(diào)當(dāng)?shù)卣诜庥秶鷥?nèi)禁牧。

4.1.2 播種沙生植物。在封育范圍內(nèi)，采用飛播、撒播等手段，雨前適播種沙生植物種，增加植被蓋度，達到阻沙、固沙的目的。植物種:籽蒿、花棒、沙拐棗、小葉錦雞兒、梭梭等。

4.1.3 營造鐵路防護林。樹種選擇堅持適地適樹的原則，以灌為主，喬、灌、草結(jié)合。樹種有:檉柳、沙棗、梭梭、檸條、籽蒿、花棒、沙拐棗、小葉錦雞兒、楊柴、小葉楊等，造林密度:闊葉喬木2 m× 3 m、灌木2 m×2 m。灌溉方式根據(jù)水源情況，采取節(jié)水灌溉技術(shù)，灌溉周期應(yīng)根據(jù)植物需水量、降水量及蒸發(fā)量確定。

防護林結(jié)構(gòu)采用窄帶多帶、帶狀混交，防護林間留空帶，使喬灌草植物防護效益互補，充分發(fā)揮自然植被作用［2］。

4.1.4 設(shè)置高立式沙障。在鐵路兩側(cè)適當(dāng)距離設(shè)置高立式沙障，以阻止和延緩風(fēng)沙前移速度，使沙粒在障礙物前后堆積，避免線路遭受沙埋。

高立式沙障距線路不宜過近，主害風(fēng)側(cè)距路基坡腳100～150 m，次害風(fēng)側(cè)100～120 m。設(shè)置沙障應(yīng)綜合考慮風(fēng)向，一般應(yīng)與主風(fēng)向垂直，或與線路平行。風(fēng)向復(fù)雜(多風(fēng)向)應(yīng)設(shè)置成折線線。根據(jù)風(fēng)沙流情況，設(shè)置1～2道高立式沙障。兩沙障距離20～30 m，積沙后，在沙障上可加高，增加阻沙效果。

4.1.5 固定地表流沙。在流動沙丘、半固定沙丘地段采取工程措施固定地表流沙，設(shè)置土工網(wǎng)格、粘土或砂夾石覆蓋。在土工網(wǎng)格、粘土或砂夾石覆蓋范圍內(nèi)播種沙生植物，增加植被蓋度。

4.2 山前洪積平原區(qū)

4.2.1 設(shè)置圍欄防護。在沙害嚴(yán)重地段，迎風(fēng)側(cè)200～300 m，背風(fēng)側(cè)100～150 m進行圍欄封育，并積極協(xié)調(diào)當(dāng)?shù)卣诜庥秶鷥?nèi)禁牧。

4.2.2 播種沙生植物。在封育范圍內(nèi)，雨前適時播種沙生植物種，增加植被蓋度。植物種:籽蒿、花棒、沙拐棗、小葉錦雞兒等。

4.2.3 固定地表流沙。在流動沙丘、半固定沙丘地段采取工程措施固定地表流沙，設(shè)置土工網(wǎng)格、粘土或砂夾石覆蓋。

4.3 巴彥淖爾－阿拉善剝蝕平原區(qū)

4.3.1 設(shè)置圍欄防護。在沙害嚴(yán)重地段，迎風(fēng)側(cè)200～300 m，背風(fēng)側(cè)100～150 m進行圍欄封育，并積極協(xié)調(diào)當(dāng)?shù)卣诜庥秶鷥?nèi)禁牧。

4.3.2 播種沙生植物。在封育范圍內(nèi)，雨前適時播種沙生植物種，增加植被蓋度。植物種:籽蒿、花棒、沙拐棗、小葉錦雞兒等。

4.3.3 設(shè)置高立式沙障。在鐵路兩側(cè)適當(dāng)距離設(shè)置高立式沙障，以阻止和延緩風(fēng)沙前移速度，使沙粒在障礙物前后堆積，避免線路遭受沙埋。

4.3.4 固定地表流沙。在流動沙丘、半固定沙丘地段采取工程措施固定地表流沙，設(shè)置土工網(wǎng)格、粘土或砂夾石覆蓋。

4.4 巖漠、礫漠(戈壁)分布區(qū)

4.4.1 設(shè)置圍欄防護。迎風(fēng)側(cè)200～300 m，背風(fēng)側(cè)100～150 m進行圍欄封育，設(shè)置刺線圍欄防護，并積極協(xié)調(diào)當(dāng)?shù)卣诜庥秶鷥?nèi)禁牧。

4.4.2 營造鐵路防護林。有水源條件地段，營造鐵路防護林。樹種選擇堅持適地適樹的原則，以超旱生灌木為主，灌、草結(jié)合。樹種有:檉柳、梭梭、檸條、白茨、紅紗、小葉錦雞兒等，造林密度:灌木2 m×3 m。灌溉方式根據(jù)水源情況，采取節(jié)水灌溉技術(shù)，灌溉周期應(yīng)根據(jù)植物需水量、降水量及蒸發(fā)量確定。

4.4.3 設(shè)置高立式沙障。設(shè)置方法同上。

4.4.4 固定地表流沙。在鐵路兩側(cè)，采取工程措施固定地表流沙，設(shè)置土工網(wǎng)格、粘土或砂夾石覆蓋。在土工網(wǎng)格、粘土或砂夾石覆蓋范圍內(nèi)播種沙生植物，增加植被蓋度。

5 結(jié)束語

臨策線沙害治理由于受沙害影響區(qū)段長，涉及面廣，沿線多為固定沙丘、半固定沙丘、山地、沙地和戈壁灘，降雨量少、人煙稀少，交通不便，立地條件差，治理難度大，所需人力、資金投入較大，依靠鐵路自身力量很難完成，需要依托國家項目資金支持，運用鐵路和地方政府成熟的防沙治沙實用技術(shù)，依靠各級政府的大力支持與配合，臨策鐵路的沙害是完全可以得到治理的。建議:將臨策鐵路沿線生態(tài)建設(shè)納入西部大開發(fā)、國家“十二五”生態(tài)建設(shè)規(guī)劃實施。

［1］ 中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司.新建臨策線烏蘭敖包至策克段初步設(shè)計［R］.2006.

［2］ 趙性存，潘必文，趙銘球，等.中國鐵路沙漠工程［M］.北京:中國鐵道出版社，1988.

［3］ 郝才元.臨策鐵路沙害現(xiàn)狀及治理途徑［J］.鐵路節(jié)能環(huán)保與安全衛(wèi)生，2011，1(2):93－96.