活沙柳沙障技術對防護內蒙古西南部沙漠地區鐵路綜合效益分析研究

范澤福

鄂爾多斯南部鐵路有限責任公司， 內蒙古鄂爾多斯 017200

0 引言

目前，我國相關方面積累了不少活沙柳沙障技術的經驗，已經取得了一定成果，廣泛應用于內蒙古西南部沙漠地區鐵路建設和養護工作中，但是對活沙柳沙障技術的防風治沙綜合效益分析研究明顯不夠深入。沙柳沙障的防護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，它的防護效果反而會因為沙障規格變大呈現出遞減的趨勢，大大降低了單位面積成本。在滿足一定條件下，沙障防護效果會變得越來越差。這個條件是：沙障規格過大。為了沙障能夠起到更好地防護效果，沙障規格應該控制在一定范圍之內。

1 內蒙古西南部沙漠地區鐵路與沙害

一般來說，植物不易在環境極其惡劣的沙漠地區生長。為此，內蒙古西南部沙漠地區十分缺少地表植被，沙質地層十分疏松，幾乎大面積的地表都是這樣的沙質地層。對內蒙古西南部沙漠地區鐵路造成沙害的主要原因是：在大風的影響下，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風向每年都在向前緩慢的移動著。風沙危害內蒙古西南部沙漠地區鐵路設備和運營主要表現在以下兩點。第一，沙埋。堆狀、片狀和舌狀是沙埋的三種主要表現形態。發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在一定程度上發生惡化，究其原因是道床缺乏彈性、板結。給鐵路養護工作帶來困擾的是道碴和積沙常常會混雜起來。第二，風蝕。磨蝕、吹蝕和掏蝕是風蝕的三種主要表現形態。導致路肩寬度不夠的原因是風蝕，路肩寬度不足會加大開展鐵路養護工作的難度。如果風蝕過于嚴重，可能導致枕木外露，無法保證列車行車安全。在大風的作用下，火車及其相關設備會被能量較大的流沙磨蝕和撞擊，這使鐵路養護維修的費用大幅度增加了。

2 鐵路防沙技術措施

為了避免沙害越來越嚴重，我們應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、整體規劃、綜合治理的原則。鐵路防沙技術措施主要包括以下四種類型：第一，“固沙”。例如：用一些相關的材料對沙地進行壓埋。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，“導沙”和“輸沙”。例如：可以運用導流堤、壓流堤、導流板、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，進行引水拉沙。另外，研究結果顯示，只有在沙障的保護之下，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、讓生態環境進一步改善的作用，又能夠發揮出沙障防風固沙的功能。

3 內蒙古西南部沙漠地區修筑鐵路應該重視的技術要點

內蒙古西南部沙漠地區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內蒙古西南部沙漠地區；對于一些艱苦地區的鐵路建設者我們應該給予必要的物質保障。鐵路工程選線和地質勘測必須注意以下幾個技術要點：第一，深入了解沙漠類型和沙漠地貌特征。第二，在少風沙的地段、沙漠邊緣丘間低地處選定線路是較好的選擇。第三，熟悉內蒙古西南部沙漠地區的動力風速風向圖。第四，對沙丘高度進行準確測量。第五，關注地表水文條件、地下水文地質條件和沙地濕度等等。第六，注意周圍有沒有防沙材料。第七，深入研究路基結構。另外，為了保證列車行車安全，我們應該配備勞動保護用品、現代化通訊設備和保健醫生等等。

4 內蒙古西南部沙漠地區鐵路周邊沙柳沙障防風固沙綜合效益研究

我們在實踐中清楚的認識到，控制風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地表土壤的積極效應產生。這個途徑是：對運動氣流的剪應力進行分解，讓氣流給地表帶來的吹蝕降到最低。為了實現防風固沙的目標，我們應該設置活沙柳沙障，從而讓風速變得更緩慢，地表粗糙度顯著提高，輸沙率大大降低。內蒙古西南部沙漠地區鐵路周邊沙柳沙障防風固沙綜合效益研究應該包括以下幾個方面：對不在同一高度的風速進行測量、對不在同一高度的輸沙量進行測量、對類型不一沙障內部的植被恢復情況進行觀測、對高度不同時風速梯度受沙柳沙障的影響程度進行比較分析、對風速梯度粗糙度的影響程度進行對比分析和活沙柳沙障固沙作用、效益等等。目前通過對內蒙古西南部沙漠典型地區進行輸沙量、風速的標準測試，以及對輸沙量和風速變化情況進行深入地對比，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的公式經過仔細地計算，才能得出精確的值。

5 結論

綜上所述，活沙柳沙障技術對防護內蒙古西南部沙漠地區鐵路綜合效益起到至關重要的作用。伴隨著風速的變化，沙障內輸沙率規格不一樣就會呈現出不一樣的變化趨勢。隨著風速變化，沙障內輸沙率規格較小時呈現的趨勢是對數曲線。由于風速變化，沙障內輸沙率規格較大時呈現的趨勢是指數曲線。沙柳沙障的規格不一樣，所取得的防護效益也是不一樣的。在風力較大的時候，與較大規格的沙障相比，較小規格的沙障成本效益明顯要高出很多。在風力較小的時候，規格較小的沙障的成本效益遠遠小于規格較大沙障的成本效益。在內蒙古西南部沙漠地區特定環境影響下，進行沙障規格研究，尤其是深入研究沙障的成本效益和防護效益之比，具有極其重要的研究價值和意義。

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