草方格沙障在高速公路防風(fēng)固沙中的應(yīng)用探究

孫玉帥 程丹江 艾源

摘要：風(fēng)沙地區(qū)的高速公路是連接各個(gè)沙漠城鎮(zhèn)的紐帶，但是由于常年的風(fēng)沙環(huán)境，高速公路會(huì)受到沙埋和風(fēng)蝕等危害。草方格沙障是一種生態(tài)綠色的治沙方式，被廣泛應(yīng)用到沙漠地帶的防風(fēng)治沙中。本文主要分析研究了草方格在高速公路中防風(fēng)固沙的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：草方格;高速公路;防風(fēng)固沙

中國(guó)現(xiàn)在的沙漠總面積達(dá)到一百三十多萬平方公里，這些沙漠廣泛分布在中國(guó)西北部，并且不成片的沙漠被很多城鎮(zhèn)隔開，所以在我國(guó)廣袤的沙漠地區(qū)依然居住著很多人群。為了帶動(dòng)這些城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，西北地區(qū)的很多高速路段都會(huì)經(jīng)過沙漠地帶。通常情況下，沙漠地區(qū)的風(fēng)沙會(huì)給高速公路帶來各種影響，這一點(diǎn)也引起了廣大研究人員的關(guān)注，本篇論文從草方格的特點(diǎn)和風(fēng)沙對(duì)高速公路的危害入手，分析探索了草方格沙障在沙漠高速公路防風(fēng)固沙中的應(yīng)用。

一、草方格沙障

上個(gè)世紀(jì)五十年代我國(guó)鐵路技術(shù)工作者在修建包蘭鐵路時(shí)，意外地發(fā)現(xiàn)了草方格治沙的方法，并且這個(gè)方法很快在全球范圍內(nèi)的沙漠地區(qū)被廣泛應(yīng)用，后來這種方法被譽(yù)為中國(guó)“魔方”治沙法。

（一）草方格的制作

首先將需要鋪設(shè)草方格的沙地根據(jù)當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向合理規(guī)劃成一個(gè)個(gè)的正方形區(qū)域（一般正方形的尺寸為1×1m）;然后挑選優(yōu)質(zhì)干燥的麥草或其他植物，并將這些麥草整齊均勻地碼放在規(guī)劃好的正方形上，具體放置方式如圖1所示（麥草鋪放的方向垂直于正方形的邊）;最后用鐵鍬或其他工具將麥草按照正方形的邊壓入沙土中。這里需要注意的是麥草鋪放的厚度要合適，并且保證壓好的麥草露出地面的高度在10～20厘米之內(nèi)[1]。

（二）草方格治沙的原理

插入沙地中的麥草具有一定的高度，所以草方格可以降低風(fēng)的運(yùn)動(dòng)，具有一定的擋風(fēng)性。并且在沙地中鋪設(shè)大量的草方格降低沙漠表面的光滑度，可以進(jìn)一步改變沙漠表面沙子的運(yùn)動(dòng)，從而降低了風(fēng)速。這樣就降低了沙子的流動(dòng)性，起到了防風(fēng)固沙的作用。另外當(dāng)風(fēng)沙吹過草方格時(shí)，由于氣流作用可以使風(fēng)沙順利過境，就可以避免草方格周圍出現(xiàn)流沙堆積。并且沙漠邊緣鋪設(shè)的草方格還可以有效阻止沙丘前移，避免沙漠?dāng)U張。

通過在沙漠地帶鋪設(shè)草方格可以增加沙地的含水量，這是因?yàn)椴莘礁窨梢詼p少沙地水分的蒸發(fā)，并且可以鎖住外來的水分。草方格可以小范圍地改善沙漠環(huán)境，沙地水分增多，就可以使草方格周圍的植物更好的生長(zhǎng)，長(zhǎng)此以往，草方格周圍的沙土就會(huì)被更好的固定。另外草方格還有改善沙漠土壤的作用，草方格鋪設(shè)四到五年左右，沙面以下的麥草等植物會(huì)逐漸腐爛，這就可以為沙漠土壤增加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和微生物，進(jìn)一步促進(jìn)了沙漠綠化植物的生長(zhǎng)。由此可見，在沙漠中鋪設(shè)草方格，就會(huì)在沙漠中形成一個(gè)小的生態(tài)體系，可以更好地實(shí)現(xiàn)沙漠治理和造林綠化的目標(biāo)[2]。

二、風(fēng)沙對(duì)高速公路的危害及草方格的應(yīng)用

四通八達(dá)的高速公路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，不僅可以更好地促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，還是貼近群眾的基礎(chǔ)建設(shè)。所以我國(guó)每年會(huì)投入大量的資金建設(shè)和養(yǎng)護(hù)高速公路。沙漠地區(qū)的高速公路長(zhǎng)期處于風(fēng)沙環(huán)境中，經(jīng)常會(huì)受到各種危害，這些危害不僅會(huì)影響行駛在高速公路上的車輛，還會(huì)對(duì)高速公路及附屬建筑造成嚴(yán)重的損害，下面將簡(jiǎn)單介紹風(fēng)沙對(duì)高速公路的危害。

（一）沙埋危害及草方格應(yīng)用

沙埋是一種在沙漠地區(qū)最常見的危害，沙土隨著風(fēng)的運(yùn)動(dòng)不斷移動(dòng)，當(dāng)風(fēng)力減弱或消失后，大量的沙土又會(huì)落到地面，這些沙土就會(huì)掩埋田地、公路、房屋等建筑。并且沙子隨風(fēng)的運(yùn)動(dòng)會(huì)使沙漠的面積逐漸擴(kuò)大，使更多的土地被沙漠吞噬，所以沙埋給沙漠及周邊地區(qū)的人民帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，甚至威脅到他們的生命安全。通常情況下，根據(jù)積沙形狀的不同可以將沙漠地區(qū)公路的沙埋分為堆狀、片狀以及舌狀沙埋三種形式。沙埋不僅會(huì)給高速公路帶來更多養(yǎng)護(hù)和清掃的支出，還會(huì)影響高速公路中車輛的行駛。所以說沙埋是沙漠高速公路面臨的最大危害，如果不及時(shí)處理和防治，公路可能會(huì)被沙土徹底掩埋，就只能面臨重建或廢棄。

為了避免沙漠地區(qū)的高速公路受到沙埋的危害，一般都會(huì)修建各種防風(fēng)沙的設(shè)施，草方格就是其中最常見的一種。和其他防沙設(shè)施相比草方格沙障的應(yīng)用具有很多優(yōu)勢(shì)。在高速公路周圍鋪設(shè)草方格，可以將沙土很好地固定，減少沙土隨風(fēng)流動(dòng)，有效避免了沙埋的發(fā)生。

（二）風(fēng)蝕危害及草方格應(yīng)用

沙漠地區(qū)常年都伴隨強(qiáng)烈的風(fēng)沙天氣，所以風(fēng)沙會(huì)對(duì)沙漠里的各種建筑造成風(fēng)蝕，根據(jù)風(fēng)對(duì)物體的侵蝕方式不同，風(fēng)蝕一般會(huì)分為兩種，分別是磨蝕和吹蝕。風(fēng)沙對(duì)高速公路的磨蝕主要是因?yàn)樯衬貛У娘L(fēng)中會(huì)裹挾大量沙子，而這些沙子就會(huì)對(duì)高速公路及附屬建筑進(jìn)行磨損，危害最大的就是對(duì)高速公路路基和路面的磨蝕。吹蝕主要是因?yàn)楦咚俟返冉ㄖL(zhǎng)期受到風(fēng)吹日曬，公路建筑逐漸松散，風(fēng)就會(huì)帶走建筑中沙土質(zhì)的建筑材料，當(dāng)高速公路的方向和當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向平行時(shí)，吹蝕現(xiàn)象就會(huì)更加嚴(yán)重，一般受損部位主要集中在高速公路的兩側(cè)路肩和邊坡的上方。沙漠地帶的高速公路在通常情況下都是受到磨蝕和吹蝕的共同作用。和沙埋對(duì)高速公路的危害相比，風(fēng)蝕的危害在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)太明顯也不會(huì)帶來嚴(yán)重的后果，但是沙漠地區(qū)的高速公路長(zhǎng)期受到風(fēng)蝕的作用，就會(huì)出現(xiàn)路基變窄變低，路肩和坡面被吹空吹散，甚至?xí)l(fā)生坍塌。風(fēng)蝕的日積月累為高速公路的養(yǎng)護(hù)造成了大量的經(jīng)濟(jì)支出，并且如果不從根源上做好防風(fēng)固沙，這個(gè)危害將無法消除[3]。

要想減少并消除風(fēng)沙地帶高速公路的風(fēng)蝕危害，就需要將關(guān)注點(diǎn)放在防風(fēng)上。在高速公路周圍鋪設(shè)草方格可以增加沙地的粗糙度，使高速公路周圍的風(fēng)速降低，起到了擋風(fēng)防風(fēng)的作用，減少了風(fēng)沙對(duì)路面和路基的磨蝕，還可以將草方格應(yīng)用到路基防護(hù)上，就可以避免風(fēng)沙對(duì)路基的吹蝕。另外由于草方格可以增加鋪設(shè)地點(diǎn)沙土的含水量，改善了高速公路周圍沙地的生物環(huán)境，可以在高速公路周圍栽種更多的植物，這樣就可以從根源上起到防風(fēng)固沙的作用。

（三）草方格沙障施工要點(diǎn)

草方格沙障所使用的材料比較常見，多為蘆葦、稻草和麥稈等，這些材料要不能出現(xiàn)霉變等問題。在施工前期階段，需要在這些材料上灑一些水使其保持濕潤(rùn)，從而將材料的柔韌性提升。根據(jù)施工范圍和風(fēng)沙侵?jǐn)_現(xiàn)狀在周圍地區(qū)合理的規(guī)劃好網(wǎng)格具體位置，待完成草方格位置規(guī)劃以后，需要將材料進(jìn)行裁剪，一般的要使得的材料長(zhǎng)度保持在50厘米左右，將其沿著位線均勻且合理的擺放完好，利用平頭鐵鍬將材料插入到沙土內(nèi)，插入沙土的深度一般保持在10厘米到20厘米左右的深度即可。待完成草方格沙障施工以后，施工人員要利用設(shè)備或者人工將材料根部位置的沙土壓實(shí)，另外應(yīng)用鐵鍬扒出草方格沙障中心的沙子，使得草方格整體性成為一個(gè)潛弧形洼地。材料漏出來的高度要保持在10厘米到20厘米左右，每個(gè)草方格當(dāng)中使用的材料重量基本保持在3千克左右。

草方格沙障內(nèi)的材料在進(jìn)行栽植的時(shí)候，需要保持其疏密相間，同時(shí)要保障其連續(xù)性和均勻性。修正平順草方格栽植范圍內(nèi)的地面，栽植的草方格沙障要具有良好的防護(hù)效果和外觀。完成草方格栽植以后必須要對(duì)其根部位置壓實(shí)，避免受到風(fēng)沙影響而出現(xiàn)連根拔起的現(xiàn)象，不僅造成防風(fēng)沙效果下降，還會(huì)增加施工難度，草方格內(nèi)部的沙土不能出現(xiàn)虛散現(xiàn)象。草方格栽植要按照軸線方向完成，由于草方格沙障的材料比較干燥，所以要每間隔30米到40米的距離設(shè)置隔離火源的防火帶，防火帶的寬度控制1米左右。在施工期間，更要杜絕火種。

結(jié)語

通過分析草風(fēng)格治沙特點(diǎn)和沙漠高速公路面臨的危害，我們可以看出在高速公路周圍鋪設(shè)草風(fēng)格沙障不僅可以實(shí)現(xiàn)高速公路防風(fēng)固沙的要求，還可以改善高速公路周圍的沙漠生態(tài)環(huán)境，為沙漠治理作出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧時(shí)容. 基于草方格沙障與微生物巖土技術(shù)的治沙方法[J]. 科技風(fēng)，2018，No.358（26）：220.

[2]謝虎雄，馬發(fā)躍，武生智. 風(fēng)沙環(huán)境中公路風(fēng)沙災(zāi)害的數(shù)值模擬[J]. 中國(guó)沙漠，2019，39（02）：154-160.

[3]鄧佳源，曲湘云. 草方格沙障在防風(fēng)固沙中的應(yīng)用[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2019，No.419（21）：213-215.