活沙柳沙障技術(shù)對防護(hù)內(nèi)蒙古西南部沙漠地區(qū)鐵路綜合效益分析研究

范澤福

鄂爾多斯南部鐵路有限責(zé)任公司， 內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017200

0 引言

目前，我國相關(guān)方面積累了不少活沙柳沙障技術(shù)的經(jīng)驗，已經(jīng)取得了一定成果，廣泛應(yīng)用于內(nèi)蒙古西南部沙漠地區(qū)鐵路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)工作中，但是對活沙柳沙障技術(shù)的防風(fēng)治沙綜合效益分析研究明顯不夠深入。沙柳沙障的防護(hù)效果很大程度上取決于沙障的大小和形狀。如果處在同一個高度的沙障，它的防護(hù)效果反而會因為沙障規(guī)格變大呈現(xiàn)出遞減的趨勢，大大降低了單位面積成本。在滿足一定條件下，沙障防護(hù)效果會變得越來越差。這個條件是：沙障規(guī)格過大。為了沙障能夠起到更好地防護(hù)效果，沙障規(guī)格應(yīng)該控制在一定范圍之內(nèi)。

1 內(nèi)蒙古西南部沙漠地區(qū)鐵路與沙害

一般來說，植物不易在環(huán)境極其惡劣的沙漠地區(qū)生長。為此，內(nèi)蒙古西南部沙漠地區(qū)十分缺少地表植被，沙質(zhì)地層十分疏松，幾乎大面積的地表都是這樣的沙質(zhì)地層。對內(nèi)蒙古西南部沙漠地區(qū)鐵路造成沙害的主要原因是：在大風(fēng)的影響下，形成的沙地、沙丘和沙垅基本上半固定或者活動的較多。這些沙地、沙丘和沙垅沿著主導(dǎo)風(fēng)向每年都在向前緩慢的移動著。風(fēng)沙危害內(nèi)蒙古西南部沙漠地區(qū)鐵路設(shè)備和運營主要表現(xiàn)在以下兩點。第一，沙埋。堆狀、片狀和舌狀是沙埋的三種主要表現(xiàn)形態(tài)。發(fā)生中斷行車和列車脫軌事故的主要原因是：軌道被過于沉重的沙埋掩埋了。反之，沙埋過輕會促使鋼軌的受力狀態(tài)在一定程度上發(fā)生惡化，究其原因是道床缺乏彈性、板結(jié)。給鐵路養(yǎng)護(hù)工作帶來困擾的是道碴和積沙常常會混雜起來。第二，風(fēng)蝕。磨蝕、吹蝕和掏蝕是風(fēng)蝕的三種主要表現(xiàn)形態(tài)。導(dǎo)致路肩寬度不夠的原因是風(fēng)蝕，路肩寬度不足會加大開展鐵路養(yǎng)護(hù)工作的難度。如果風(fēng)蝕過于嚴(yán)重，可能導(dǎo)致枕木外露，無法保證列車行車安全。在大風(fēng)的作用下，火車及其相關(guān)設(shè)備會被能量較大的流沙磨蝕和撞擊，這使鐵路養(yǎng)護(hù)維修的費用大幅度增加了。

2 鐵路防沙技術(shù)措施

為了避免沙害越來越嚴(yán)重，我們應(yīng)該盡早防治鐵路沙害。在這個防治鐵路沙害的過程中，我們必須始終秉承因地制宜、整體規(guī)劃、綜合治理的原則。鐵路防沙技術(shù)措施主要包括以下四種類型：第一，“固沙”。例如：用一些相關(guān)的材料對沙地進(jìn)行壓埋。這些材料包括：爐渣、粘土和礫石等等。第二，“阻沙”或者“擋沙”。例如：種植一些有固沙作用的沙生植物和防沙林帶，修建一些防沙柵欄和沙障，筑起防沙堤等等。第三，“導(dǎo)沙”和“輸沙”。例如：可以運用導(dǎo)流堤、壓流堤、導(dǎo)流板、壓流板和修建無積沙路基斷面等等。第四，水利“拉沙”。例如：通過挖掘一些走向正確的渠道，進(jìn)行引水拉沙。另外，研究結(jié)果顯示，只有在沙障的保護(hù)之下，很多植物才能生長在流動的沙丘上。正常生長在流沙上的沙柳，既能夠起到治理流沙、讓生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步改善的作用，又能夠發(fā)揮出沙障防風(fēng)固沙的功能。

3 內(nèi)蒙古西南部沙漠地區(qū)修筑鐵路應(yīng)該重視的技術(shù)要點

內(nèi)蒙古西南部沙漠地區(qū)的特殊性是修筑鐵路的組織者必須考慮的要素，選擇像火車這樣的交通運輸工具必須適應(yīng)內(nèi)蒙古西南部沙漠地區(qū)；對于一些艱苦地區(qū)的鐵路建設(shè)者我們應(yīng)該給予必要的物質(zhì)保障。鐵路工程選線和地質(zhì)勘測必須注意以下幾個技術(shù)要點：第一，深入了解沙漠類型和沙漠地貌特征。第二，在少風(fēng)沙的地段、沙漠邊緣丘間低地處選定線路是較好的選擇。第三，熟悉內(nèi)蒙古西南部沙漠地區(qū)的動力風(fēng)速風(fēng)向圖。第四，對沙丘高度進(jìn)行準(zhǔn)確測量。第五，關(guān)注地表水文條件、地下水文地質(zhì)條件和沙地濕度等等。第六，注意周圍有沒有防沙材料。第七，深入研究路基結(jié)構(gòu)。另外，為了保證列車行車安全，我們應(yīng)該配備勞動保護(hù)用品、現(xiàn)代化通訊設(shè)備和保健醫(yī)生等等。

4 內(nèi)蒙古西南部沙漠地區(qū)鐵路周邊沙柳沙障防風(fēng)固沙綜合效益研究

我們在實踐中清楚的認(rèn)識到，控制風(fēng)沙危害最有效的措施之一是采用沙柳制作活沙障。沙柳灌叢能通過一定的途徑促使保護(hù)地表土壤的積極效應(yīng)產(chǎn)生。這個途徑是：對運動氣流的剪應(yīng)力進(jìn)行分解，讓氣流給地表帶來的吹蝕降到最低。為了實現(xiàn)防風(fēng)固沙的目標(biāo)，我們應(yīng)該設(shè)置活沙柳沙障，從而讓風(fēng)速變得更緩慢，地表粗糙度顯著提高，輸沙率大大降低。內(nèi)蒙古西南部沙漠地區(qū)鐵路周邊沙柳沙障防風(fēng)固沙綜合效益研究應(yīng)該包括以下幾個方面：對不在同一高度的風(fēng)速進(jìn)行測量、對不在同一高度的輸沙量進(jìn)行測量、對類型不一沙障內(nèi)部的植被恢復(fù)情況進(jìn)行觀測、對高度不同時風(fēng)速梯度受沙柳沙障的影響程度進(jìn)行比較分析、對風(fēng)速梯度粗糙度的影響程度進(jìn)行對比分析和活沙柳沙障固沙作用、效益等等。目前通過對內(nèi)蒙古西南部沙漠典型地區(qū)進(jìn)行輸沙量、風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)測試，以及對輸沙量和風(fēng)速變化情況進(jìn)行深入地對比，最終得出沙柳沙障阻沙的整體效果。另外，沙柳沙障的高度和最佳種植密度必須采用相應(yīng)的公式經(jīng)過仔細(xì)地計算，才能得出精確的值。

5 結(jié)論

綜上所述，活沙柳沙障技術(shù)對防護(hù)內(nèi)蒙古西南部沙漠地區(qū)鐵路綜合效益起到至關(guān)重要的作用。伴隨著風(fēng)速的變化，沙障內(nèi)輸沙率規(guī)格不一樣就會呈現(xiàn)出不一樣的變化趨勢。隨著風(fēng)速變化，沙障內(nèi)輸沙率規(guī)格較小時呈現(xiàn)的趨勢是對數(shù)曲線。由于風(fēng)速變化，沙障內(nèi)輸沙率規(guī)格較大時呈現(xiàn)的趨勢是指數(shù)曲線。沙柳沙障的規(guī)格不一樣，所取得的防護(hù)效益也是不一樣的。在風(fēng)力較大的時候，與較大規(guī)格的沙障相比，較小規(guī)格的沙障成本效益明顯要高出很多。在風(fēng)力較小的時候，規(guī)格較小的沙障的成本效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于規(guī)格較大沙障的成本效益。在內(nèi)蒙古西南部沙漠地區(qū)特定環(huán)境影響下，進(jìn)行沙障規(guī)格研究，尤其是深入研究沙障的成本效益和防護(hù)效益之比，具有極其重要的研究價值和意義。

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