北京至拉薩高速公路烏海段風(fēng)積沙沙阻病害的治理

1、    北京至拉薩高速公路烏海段風(fēng)積沙沙阻病害的治理     摘要：通過對北京一拉薩高速公路烏海段風(fēng)積沙治理設(shè)置擋沙板工程實藍(lán)后良好效果的分析，肯定了沙漠公路 防沙治沙的必要性和可行性，并對進(jìn)一步防沙治沙提出了新的設(shè)計思想。 1烏海地區(qū)自然概況     北京一拉薩高速公路烏海市巴新麻段位于黃河?xùn)|岸，桌子山側(cè)山前平原，屬于干旱荒漠地區(qū)，均為流動沙丘。由于其所處的地理位置受地貌影響，四季干旱，少雨雪天氣，而且風(fēng)沙較大，管養(yǎng)路段又缺少植被保護(hù)，部分路段出現(xiàn)不同程度沙阻現(xiàn)象，嚴(yán)重路段甚至影響行

2、車安全。年平均風(fēng)速4147 m/s，最大風(fēng)速為28 ms。其中58 m/s的風(fēng)速占667，7515 ms風(fēng)速占324，1520 m/s的風(fēng)速占09，沙粒粒徑以細(xì)粒，極細(xì)粒為主。全年8級以上大風(fēng)天數(shù)為1532 d，最多52 d，411月以東南風(fēng)為主，1l3月以 西北風(fēng)為主，年平均沙塵暴256次，揚沙519次，以春季為主。該地區(qū)年平均降雨量152mm年蒸發(fā)量3 481 mm，東南風(fēng)、西北風(fēng)盛行，沙丘運動具有往復(fù)式前進(jìn)的特點，這決定了該路段一年四季都有出現(xiàn)沙害的可能。該路域風(fēng)沙運動總體呈現(xiàn)向東移動，容易造成路基、路面沙埋。 2風(fēng)積沙沙阻病害治理現(xiàn)狀 21擋沙板設(shè)計結(jié)構(gòu)   

3、60; 2005年12月在北京一拉薩高速公路巴新麻段K1054+000一K1054+200段設(shè)置擋沙板，長度為200m，高度為2O m。對K1064處長度40 m，高為15 m的擋沙板，兩段擋沙板斜支撐一端焊接于立柱，另一端焊接于防撞護(hù)欄立柱，每20 m預(yù)埋一根63#槽型鋼板立柱，立柱基礎(chǔ)采用50 cm×50 cm×50 cm預(yù)制混凝土塊。上部中間預(yù)留45 cm深的立柱插孔，槽型鋼板立柱插入后用水泥混凝土灌注固定柱與柱之間為5#角鋼框架，5#角鋼框架內(nèi)用4#角鋼橫豎連接。兩邊及每隔20 m處設(shè)斜支撐一處，以增加強(qiáng)度，為防止鋼材銹蝕，表面涂刷綠色油漆。 22擋沙板效果

4、60;   在北京一拉薩高速公路烏海段K1054和K1064兩處設(shè)置擋沙板，并派專人觀測擋沙板工程實施后的治沙效果，詳細(xì)記錄。     在k1054、k1064兩處未設(shè)置擋沙板，風(fēng)速為1015 ms時，風(fēng)沙從路基北側(cè)護(hù)坡上路。3040 min后，厚度為5cm長為180 m風(fēng)積沙已覆蓋全部路面，約為11475 m3,嚴(yán)重影響了車輛的安全通行。在K1054、K1064兩處設(shè)置擋沙板后，風(fēng)速為1015 ms時，絕大部分風(fēng)沙被擋沙板擋住。只有少數(shù)風(fēng)沙從擋沙板預(yù)留3鋤的縫隙中穿過，3040 min后，全長200 m的風(fēng)積沙路段僅有575 m3風(fēng)積沙，對車

5、輛的安全行駛已無影響。     通過對北京一拉薩高速公路烏海段K1054和K1064兩處的觀測，發(fā)現(xiàn)擋沙板阻沙效果顯著。為使公路防沙治沙由被動轉(zhuǎn)向主動，穩(wěn)定提高公路防沙治沙生態(tài)效益，引進(jìn)“新材料、新工藝、新技術(shù)、新成果”科學(xué)合理化的防沙治沙，對風(fēng)積沙治理提出新的設(shè)計思想。 3風(fēng)積沙治理前景 31機(jī)械沙障固沙阻沙工程 311公路兩側(cè)機(jī)械沙障固沙性能     沙障固沙即用障礙物固定流沙，也稱為機(jī)械沙障固沙，其作用原理是采用柴、草、樹枝、粘土、卵石、板條等材料，在沙面上設(shè)置各種形式的障礙物，以此控制風(fēng)沙流動的方向、速度、結(jié)構(gòu)，改變蝕積狀況，

6、達(dá)到防風(fēng)、阻沙、固沙等目的。     按防沙原理和設(shè)置方法的不同，機(jī)械沙障可分為平鋪式沙障和直立式沙障兩大類。平鋪式沙障又分為帶狀鋪設(shè)式和全面鋪設(shè)式，平鋪式沙障是固沙型沙障，利用柴、草、卵石、粘土等物質(zhì)鋪設(shè)在沙地上，隔絕風(fēng)與沙表的接觸，達(dá)到風(fēng)雖過而沙不起的作用，就地固定流沙，其缺點是對過境風(fēng)沙流中的沙粒截阻作用不大。直立式沙障按地上高度的不同分為高立式沙障(高出沙面50100 cm)、低立式沙障(高出沙面2050 cm，也叫半隱蔽式沙障)及隱蔽式沙障，隱蔽式沙障幾乎全部埋入與沙面平齊，或稍露障頂。直立式沙障按透風(fēng)程度的不同又分為透風(fēng)式、緊密式、不透風(fēng)式三種形式。直

7、立式沙障大多是積沙型沙障，風(fēng)沙流遇到沙障的阻擋，風(fēng)速就會降低，所帶沙子的一部分就會沉積在沙障周圍，起到防治風(fēng)沙危害的作用。透風(fēng)結(jié)構(gòu)沙障，風(fēng)沙流經(jīng)過沙障時摩擦阻力加大，互相碰撞，消耗了動能，使風(fēng)速減弱，載沙能力降低，在沙障后形成積沙，前積沙少，沙障不易沙埋，在沙障后面，積沙范圍延伸較遠(yuǎn)，沙堆平緩地縱向伸展，因而積沙時間長，積沙量大。不透風(fēng)或緊密結(jié)構(gòu)沙障，風(fēng)沙流經(jīng)過沙障，在障前被迫抬升，而越過沙障后又急劇下降，在沙障前后產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦動，消耗了風(fēng)速動能，減弱了載沙能力，于是在沙障前后形成沙粒的堆積。隱蔽式沙障是埋在沙層中的立式沙障，障頂與沙面平或稍露出沙面，對地上風(fēng)沙流影響不大，主要是制止地表嚴(yán)重風(fēng)

8、蝕，起控制風(fēng)蝕基準(zhǔn)面的作用，風(fēng)蝕到一定程度即停止，不會使地形發(fā)生變化。     修建高立式沙障，要選用枝條、芨芨草、蘆葦、板條和高桿作物。把材料做成70130 cm的高度，在沙丘上劃好線，沿線2030cm深的溝，將材料基部插入溝底，下部加些稍頭，兩側(cè)培沙，扶正踏實，培沙要高出沙面10 cm，好在降雨后施工。這種沙障防沙效果較好，適合于沙源距被保護(hù)區(qū)較遠(yuǎn)、量較多的地段使用。但要注意被保護(hù)對象，像房屋附近不要采用這類沙障，設(shè)置后還必須注意維修。     修建半隱蔽式草沙障，要選用麥桿、稻草、蘆葦、軟稈雜草，先在沙丘上劃線，將材料均勻橫鋪在

9、絲道上，用平頭鍬沿線壓在平鋪草條的中段用力下踩至沙層15 cm左右，然后從兩側(cè)培沙踩實，這種沙障取材方便，施工簡單，固沙效果好。粘土沙障的材料是粘土，根據(jù)設(shè)計劃線，沿線堆放粘土，形成高1520 cM的土埂，斷面呈三角形，注意一定不要有缺口。粘土沙障成本低，可就地取材，有較強(qiáng)的保水能力，對植物生長有利，受地區(qū)限制，也易影響降雨入滲。修建平鋪式沙障，要選用柴草、粘土、礫石等，將其均勻覆蓋在沙丘表面。厚度可靈活掌握，一般510cm。粘土不要打碎，鋪礫石要緊密排列，不可留較大空洞，防止掏蝕。帶狀平鋪按要求留出空帶。 312機(jī)械沙障固沙的主要指標(biāo) 孔隙度。通常，我們把沙障孔隙面積與沙障總面積之比叫作沙障

10、孔隙度，用它衡量沙障的透風(fēng)性能。一般孔隙度在25時，障前積沙范圍為障高的2倍，障后積沙范圍為障高的78倍。而孔隙度達(dá)到50時，障前沒有積沙障后積沙范圍約為障高的1213倍。設(shè)計的候，孔隙度一定要在2550之間。不然，孔隙度越小，積沙范圍越窄，沙障很快被沙埋，就失去作用了。相反，孔隙度過大，也起不到固沙作用。 高度。理論上，當(dāng)沙地部位和沙障孔隙度相同時，積沙量與沙障高度的平方成正比。根據(jù)風(fēng)沙運動規(guī)律，沙障高度一般設(shè)3040 cm，最高1 m。 方向。沙障設(shè)置應(yīng)和主風(fēng)方向垂直，通常在沙丘迎風(fēng)坡設(shè)置。設(shè)置的時候，先順主風(fēng)方向在沙丘中部劃一道軸線作為基準(zhǔn)，由于沙丘中部的風(fēng)較兩側(cè)強(qiáng)，因此沙障與軸線的夾角

11、要稍大于90°。而不超過100°?？墒股城鹬胁康娘L(fēng)向兩側(cè)順出。若沙障與主風(fēng)的夾角小于90°，氣流易趨中部使沙障掏蝕破壞。 配置形式。配置形式有行列式、格狀式等等形式。行列式配置，多用于單向或反向起沙風(fēng)為主的地區(qū)，在沙丘迎風(fēng)坡設(shè)置時，丘頂要留空一段，劃出一道設(shè)沙障的最上范圍線，然后自該線起，按所需間距向兩翼劃出設(shè)障線道，使沙障線微呈弧形。格狀式配置在多風(fēng)向的沙區(qū)或地段采用。生產(chǎn)上大量應(yīng)用的是1 m見方的草方格沙障。 間距。沙障間距即相鄰兩條沙障之間的距離。距離過大，風(fēng)蝕嚴(yán)重，距離過小，浪費材料，因此，必須確定好沙障的行間距離。沙障間距與沙障高度、沙面坡度、風(fēng)力強(qiáng)弱有

12、關(guān)，沙障高度大，障間距應(yīng)大，反之亦然。沙面坡度大的，障間距應(yīng)小，坡度小的，間距要大。 風(fēng)力弱間距可大，風(fēng)力強(qiáng)間距要小。坡度小于4°的平緩沙地上，障間距應(yīng)為障高的15倍左右。坡度較大處應(yīng)遵循頂?shù)紫嗾盏脑瓌t，即下一排沙障頂部與上一排沙障底部相平或略高些。 材料。一般用的是麥草、板條、礫石、粘土、稻草、蘆葦、高稈草、條芭、秸桿等材料，這6項指標(biāo)在設(shè)計時都要考慮到。設(shè)計好后，要準(zhǔn)備材料、施工。 3.2化學(xué)固沙阻沙工程     利用天然或人工合成的有機(jī)或無機(jī)膠凝材料固沙面，達(dá)到防止沙粒移動、保墑集水、改變土壤結(jié)構(gòu)、改變地表溫度等目的的技術(shù)被稱為化學(xué)固沙技術(shù)。通常的

13、做法是在流沙表面噴灑化學(xué)膠結(jié)物質(zhì)，使沙粒固結(jié)在一起，形成一層抗風(fēng)蝕的膜或殼，隔斷風(fēng)力對沙面的直接作用。 3.3工程措施與生物措施相結(jié)合的固沙阻沙工程     在采用工程阻沙、固沙、封沙的同時，又根據(jù)不同沙地類型，選擇當(dāng)?shù)氐倪m宜草樹種，進(jìn)行人工撒播，且根據(jù)各樹種的生物學(xué)、生態(tài)學(xué)特性及公路林的特殊要求，引進(jìn)適宜沙生，且生長快、繁殖容易的各種喬灌樹種進(jìn)行科學(xué)配置，形成多層次的植物群體，抵御風(fēng)沙功 效大，生長穩(wěn)定。 3.4應(yīng)用滴灌技術(shù)結(jié)合固沙阻沙工程     將滴灌技術(shù)和工程治沙相結(jié)合，在迎風(fēng)坡23以上及沙丘頂部采用滴灌造林，其保存宰可達(dá)70

14、80%以上，與工程措施相結(jié)合，其成活辜達(dá)95100，保存率達(dá)96左右。滴灌造林2 a后生長穩(wěn)定，發(fā)揮了防風(fēng)固沙作用。滴灌技術(shù)，為沙漠公路綠化建設(shè)的高起點、高速度、高效益、多功能提供了保障條件： 4防沙治沙工程的生態(tài)效益     林木是陸地上最大的生態(tài)系統(tǒng)，它的消長對氣候有重大影響。據(jù)測定沙漠綠地相對溫度比非綠地區(qū)高出3060，氣溫比無林區(qū)低6l0。l hm2喬灌混交林，一天能吸收093 t CO2，放出062 t o2。除此之外還能吸附大氣中的飄塵、粒塵、二氧化硫、氟化物等有害物質(zhì)，凈化了大氣層，改善了人類生存條件。林地能將降水量的35貯存在沙地中，涵養(yǎng)水源的能力為無林沙地的7倍。林木根系增加沙地的粗孔晾度，比無林沙地提高20，還利于降雨向土壤中滲透，減少地表逕流，