郝才元

(呼和浩特鐵路局工務(wù)處，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010057)

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鐵路沙害治理防護(hù)體系建設(shè)

郝才元

(呼和浩特鐵路局工務(wù)處，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010057)

鐵路沙害防護(hù)體系建設(shè)是多種防護(hù)措施的有機(jī)結(jié)合。鐵路沙害的防治工作貫穿到選線、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)全過程，特別是運(yùn)營(yíng)期間，為了確保列車的正常運(yùn)行，必須采取積極有效的措施。鐵路沙害一般發(fā)生在干草原、半荒漠、荒漠地帶，鐵路沙害防治應(yīng)綜合運(yùn)用工程治沙、生物治沙技術(shù)，建立生物措施、工程防治措施相結(jié)合的綜合防治體系；在自然條件惡劣地區(qū)，不具備采用生物措施的情況下，工程治沙措施是防沙治沙的主要措施。

鐵路沙害；防護(hù)體系；建設(shè)

鐵路沙害防護(hù)體系建設(shè)是多種防護(hù)措施的有機(jī)結(jié)合，防治工作應(yīng)貫穿到選線、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)全過程。本文對(duì)不同地質(zhì)條件的沙害防治體系進(jìn)行了探討。

1 干草原地帶沙害防護(hù)體系

干草原在半干旱氣候條件下，以旱生的多年生草本植物占優(yōu)勢(shì)組的草原植被稱干草原，又稱典型草原[1]。它們主要分布在草甸草原的干燥地區(qū)，草層郁閉較差，物種成分單一，并且經(jīng)?？吹胶瞪嗄九c之混生。該草本群落具有明顯的旱生結(jié)構(gòu)，并以針茅屬和窄葉禾本科的物種為其主要的物種成分。

1.1 自然特征及分布

1.1.1 自然特征

干草原區(qū)為寒冷、干旱的大陸性氣候，常刮旱風(fēng)，熱量充足，降水量為150～400 mm，多集中于夏季，春旱比較嚴(yán)重，冬季少雪；土壤以暗栗鈣土和淡栗褐土為主，腐殖質(zhì)層可深達(dá)35 mm，肥力較強(qiáng)。

1.1.2 我國(guó)干草原分布

主要分布包頭至鹽池一線以東區(qū)域(賀蘭山以東，白城、康平一線以西，彰武、多倫、商都、橫山、景泰以北，國(guó)境線以南的廣大地區(qū))[1]。

1.2 防治措施

在干草原地帶，線路沙害往往是由破壞植被所造成的，治理措施應(yīng)以植物固沙為主，輔以工程固沙措施[2]。防護(hù)帶寬度取決于風(fēng)沙危害程度，防護(hù)重點(diǎn)在迎風(fēng)側(cè)，一般以多帶式組成防護(hù)體系。風(fēng)沙危害由嚴(yán)重、一般到輕微，迎風(fēng)側(cè)可設(shè)3帶、2帶到1帶，背風(fēng)側(cè)設(shè)2到1帶。樹種選擇以灌為主，喬、灌、草結(jié)合。立地條件較差地段，建設(shè)初期應(yīng)設(shè)置平鋪式、半隱蔽式、高立式沙障保護(hù)苗木，以后不需再設(shè)沙障。

1.2.1 樹種選擇

干草原地帶營(yíng)造治沙防護(hù)林，樹種選擇與配置應(yīng)綜合考慮氣候、土壤、立地條件、灌溉條件等因素。干草原地帶春季風(fēng)大干旱，夏季短促降雨集中，冬季寒冷漫長(zhǎng)，造林樹種應(yīng)具有耐干旱、耐高溫、耐寒冷、耐風(fēng)蝕、耐沙埋和喜日光的特性。土壤條件是限制造林樹種選擇的另一重要因子。土壤瘠薄、鈣積層巨厚是該區(qū)域的主要特點(diǎn)。因此在選擇造林樹種時(shí)，應(yīng)選擇耐瘠薄，喜鈣、根系發(fā)達(dá)、穿透力強(qiáng)的樹種。

通過多年實(shí)踐，草原地帶主要優(yōu)良樹種有小葉錦雞爾、白榆、黃柳、差巴嘎蒿、胡枝子、樟子松、小葉楊、沙棗等。不同沙丘部位樹種的配置一般為：小葉錦雞兒適應(yīng)丘頂栽植，比其他灌木成活率高，生長(zhǎng)穩(wěn)定；胡枝子耐風(fēng)蝕，在迎風(fēng)坡生長(zhǎng)，能很快使沙面固定；黃柳喜沙埋，易繁殖，適宜于背風(fēng)坡扦插，在被沙埋的莖干上發(fā)出大量的不定根，擴(kuò)大其吸收水分、養(yǎng)分的功能，促進(jìn)地上部分生長(zhǎng)發(fā)育；丘間地及平沙地栽植白榆、楊樹，成活率高，生長(zhǎng)快。

1.2.2 治理范圍

迎風(fēng)側(cè)一般200～300 m，背風(fēng)側(cè)100～200 m。并按沙害等級(jí)、風(fēng)沙流強(qiáng)度等情況適當(dāng)增減。迎風(fēng)側(cè)一般200～300 m處、背風(fēng)側(cè)100～200 m處設(shè)置網(wǎng)圍欄，實(shí)行禁牧，防止人為破壞干擾，充分發(fā)揮天然植被的固沙作用。

2 半荒漠地帶沙害防護(hù)體系

在草原與荒漠相連接地帶，生物氣候條件具有草原與荒漠過渡性特征的生態(tài)地理區(qū)域，即為半荒漠。目前對(duì)半荒漠的認(rèn)識(shí)，在地理學(xué)和植物學(xué)文獻(xiàn)中存在有不同之處。沙漠學(xué)把草原中自然條件較差的荒漠草原亞帶與荒漠中自然條件較好的草原化荒漠亞帶合稱為半荒漠，或稱草原與荒漠的過渡帶[3]。

2.1 自然特征及分布

2.1.1 自然特征

半荒漠氣候干燥、降水極少、蒸發(fā)強(qiáng)烈，植被缺乏、物理風(fēng)化強(qiáng)烈、風(fēng)力作用強(qiáng)勁、其蒸發(fā)量超過降水量數(shù)倍乃至數(shù)十倍的流沙、泥灘、戈壁分布的地區(qū)。

2.1.2 我國(guó)半荒漠的分布

東界至蘇尼特左旗-溫都爾廟-百靈廟-包頭-杭錦旗-鄂托克旗-鹽池一線，向西直到賀蘭山西麓及祁連山東北麓，是我國(guó)半荒漠集中分布區(qū)；北疆準(zhǔn)葛爾盆地北部(阿爾泰山南麓山前)和南部(天山北麓山前)，也有零星分布；此外，在荒漠地帶的山地也分布有半荒漠。半荒漠的自然地區(qū)屬溫帶干旱區(qū)。行政區(qū)域包括內(nèi)蒙古中西部、寧夏北部、甘肅河西走廊東南端和青海北部、東部及新疆北部[3]。

2.2 防治措施

2.2.1 無灌溉條件防治措施

在半荒漠地帶，降水量少且不穩(wěn)定，植物固沙見效慢，植物固沙初期必須在機(jī)械沙障的保護(hù)下，才能成功。治理措施應(yīng)采取植物固沙與工程固沙相結(jié)合，工程固沙見效快，植物固沙應(yīng)以灌木和草本植物為主。

2.2.1.1 植物種選擇

油蒿是半荒漠地區(qū)固定和半固定沙丘上天然生長(zhǎng)的半灌木，在設(shè)置沙障內(nèi)生長(zhǎng)茂盛，固沙作用強(qiáng)，花棒為當(dāng)?shù)亓魃成系南蠕h植物，在流沙逐步固定后，便趨向衰退，因而在固沙過程中，需要混交和更替部分后期植物種。檸條適應(yīng)性強(qiáng)，在沙丘上生長(zhǎng)穩(wěn)定，為優(yōu)良后期固沙植物種；黃柳適于背風(fēng)坡腳扦插，因沙埋形成茂密的灌木叢；沙拐棗垂直根深達(dá)4 m以上，生長(zhǎng)迅速，為優(yōu)良的固沙植物種。

2.2.1.2 固沙植物的配置

固沙植物種確定后，還要做到配置合理，密度適宜，才有利于林木的生長(zhǎng)。由于沙丘部位的立地條件差異，對(duì)不同固沙植物生長(zhǎng)也不一樣，有的植物適宜在疏松的落沙坡腳沙埋部分生長(zhǎng)，易促進(jìn)植物根系的發(fā)育，如黃柳、沙拐棗及籽蒿等。有的則適于較緊密的迎風(fēng)坡風(fēng)蝕部位生長(zhǎng)，如檸條、花棒和油蒿等。

植物種之間，也有合理配置問題，試驗(yàn)證明最適宜的配置是灌木與半灌木混交，即檸條與油蒿或花棒與油蒿混交，油蒿根系的密集層在20 cm左右，而花棒的根系層分布在20-80 cm，檸條的根系分布在40-90 cm，采用不同根系分布深度的植物種混交，就能有效的利用各沙層的水分和養(yǎng)分，有利于植物的生長(zhǎng)發(fā)育。

在栽植方面密度不宜過密。如果栽植過密，沙層中的水分供應(yīng)不足，致使植株死亡或生長(zhǎng)不良，尤其遇到干旱年份死亡更多。且應(yīng)帶狀栽植，帶間留一定距離，以擴(kuò)大植株的營(yíng)養(yǎng)面積。適宜的密度隨植物種而異，花棒2 m×2 m或2 m×4 m，檸條1 m×2 m或2 m×3 m。

2.2.1.3 工程措施的配置

工程措施的配置應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件和風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)采取綜合措施，相互配合，發(fā)揮其最好效果。由于風(fēng)速和風(fēng)向的變化，工程防護(hù)措施都會(huì)遭到不同程度的破壞和沙埋，應(yīng)做好定期維修養(yǎng)護(hù)。在路基兩側(cè)形成一個(gè)完整的防護(hù)工程體系，由近及遠(yuǎn)分別設(shè)置草方格(HDPE)固沙帶(在方格內(nèi)造林)和高立式沙障阻沙帶。高立式沙障的目的使風(fēng)沙流中大部分沙粒在遠(yuǎn)離線路的無害地帶堆積；草方格(HDPE)沙障在于穩(wěn)定沙面，抑制吹揚(yáng)，減少沙質(zhì)地面對(duì)過境風(fēng)沙流的沙源補(bǔ)給，并能阻擋部分風(fēng)沙流活動(dòng)。二者相互配合，有效地固定流沙，保證鐵路的安全運(yùn)行。

2.2.1.4 治理范圍

防護(hù)帶寬度主要取決于當(dāng)?shù)仫L(fēng)沙流活動(dòng)狀況及鐵路需要保護(hù)的年限。防護(hù)帶過窄，不能有效防止風(fēng)沙流對(duì)鐵路的危害；防護(hù)帶過寬，投資太多，多年實(shí)踐證明，主風(fēng)向一側(cè)防護(hù)帶寬度300 m，背風(fēng)向一側(cè)防護(hù)帶寬度200 m，線路無積沙。因此，只要在這個(gè)寬度范圍內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)度經(jīng)營(yíng)，就能夠保護(hù)鐵路不積沙。

2.2.2 有灌溉條件防治措施

有灌溉條件半荒漠地帶鐵路沙害治理，應(yīng)采取植物治沙與工程治沙措施相結(jié)合，防護(hù)帶寬度取決于風(fēng)沙危害程度，防護(hù)重點(diǎn)在迎風(fēng)側(cè)，一般以多帶式組成防護(hù)體系。風(fēng)沙危害由嚴(yán)重、一般到輕微，迎風(fēng)側(cè)可設(shè)5帶、3帶到1帶，背風(fēng)側(cè)設(shè)3帶、2帶到1帶。樹種選擇以灌為主，喬、灌、草結(jié)合。建設(shè)初期應(yīng)設(shè)置平鋪式、半隱蔽式、高立式沙障保護(hù)苗木，以后根據(jù)沙害情況可不再增設(shè)沙障。

2.2.2.1 植物種選擇

流沙得到灌溉后，增加了沙地水分，降低了地面溫度，改變了流沙的粒度成分和養(yǎng)分條件，生態(tài)環(huán)境得到了很大改善，原來不適宜生長(zhǎng)和生長(zhǎng)不良的植物種，在灌溉條件下生長(zhǎng)良好。通過多年栽培試驗(yàn)，目前適宜的植物種有：油蒿是本區(qū)固定和半固定沙丘上天然生長(zhǎng)的半灌木，在沙障內(nèi)生長(zhǎng)茂盛，固沙作用強(qiáng)；檸條適應(yīng)性強(qiáng)，在沙丘上生長(zhǎng)穩(wěn)定，為優(yōu)良的后期固沙植物種；花棒為當(dāng)?shù)亓魃成系南蠕h植物，在流沙逐步固定后便趨向衰退，在固沙過程中，需要混交和更替后期植物種；沙拐棗垂直根4 m以上，生長(zhǎng)迅速，為引進(jìn)的優(yōu)良植物種[4]。

2.2.2.2 固沙植物的配置

固沙樹種確定后，還要做到合理配置，密度適宜，才有利于林木生長(zhǎng)。在流沙上有灌溉條件造林，最好營(yíng)造喬、灌帶狀混交林，喬木配置線路內(nèi)側(cè)，灌木配置線路外側(cè)，影響阻擋風(fēng)沙流對(duì)線路的危害。由于沙丘部位立地條件不同，對(duì)各固沙植物生長(zhǎng)也不同。試驗(yàn)證明最適宜的配置方式是灌木與半灌木混交，即檸條與油蒿或花棒與油蒿混交。

為了加速鐵路兩側(cè)流沙固定，可采用灌溉造林和非灌溉造林相結(jié)合的方式，在灌溉區(qū)外側(cè)按防護(hù)帶寬度設(shè)置草方格沙障，在非灌溉條件下栽植或播種旱生固沙植物，減少供水范圍，節(jié)約投資。

2.2.2.3 治理范圍

迎風(fēng)側(cè)一般300～500 m，背風(fēng)側(cè)200～300 m。并按沙害等級(jí)、風(fēng)沙流強(qiáng)度等情況適當(dāng)增減。迎風(fēng)側(cè)一般300～500 m處、背風(fēng)側(cè)200～300 m處設(shè)置網(wǎng)圍欄，實(shí)行禁牧，防止人為破壞干擾，充分發(fā)揮天然植被的固沙作用。

3 荒漠地帶沙害防護(hù)體系

荒漠系指氣候干燥，降水稀少，蒸發(fā)量大，植被貧乏的地方。因此，荒漠是生物氣候帶的一個(gè)類型，也是地帶性名詞術(shù)語，具有特定的地理區(qū)域和自然環(huán)境，并有相應(yīng)的土壤和生物類型[3]。

3.1 自然特征及分布

3.1.1 自然特征

氣候干燥，降水量稀少，蒸發(fā)量大，光照充足，溫差較大，風(fēng)力強(qiáng)勁；地面物質(zhì)以礫石和沙粒為主，并在風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)作用下形成風(fēng)蝕、風(fēng)積地貌形態(tài)；成土作用微弱，貧瘠、鹽化，以灰漠土、棕漠土、灰棕漠土為主；天然植物稀疏，植株矮小，以旱生、超旱生和沙生、鹽生植物為主；地表徑流缺乏，多為內(nèi)陸河。

3.1.2 分布

界線：中國(guó)荒漠屬于地形荒漠，界線是從內(nèi)蒙古巴彥淖爾市烏拉特中旗靠近中蒙國(guó)境線準(zhǔn)索倫(109°E)為東界起點(diǎn)，向南至巴音前達(dá)門，穿越狼山、河套平原和庫(kù)布齊沙漠西段，沿鄂爾多斯西北部的沙日摩林和，再經(jīng)新召山及都斯圖河，通過賀蘭山分水嶺向西轉(zhuǎn)入中衛(wèi)、干塘，沿祁連山北麓(或經(jīng)河西走廊)，向南進(jìn)入青海、經(jīng)柴達(dá)木盆地南部，向西和西北進(jìn)入新疆，沿塔里木盆地南部向西和西北止于中國(guó)國(guó)境線[3]。

行政區(qū)域：包括內(nèi)蒙古西部、寧夏西北部、甘肅西北部、青海西北部、新疆5個(gè)省區(qū)。

荒漠區(qū)或帶：塔里木盆地荒漠區(qū)和東疆、河西走廊西部荒漠區(qū)，柴達(dá)木盆地荒漠區(qū)，準(zhǔn)葛爾盆地和伊犁-塔城荒漠區(qū)，中部戈壁荒漠區(qū)，阿拉善荒漠區(qū)。

3.2 防治措施

3.2.1 無灌溉條件防治措施

荒漠地區(qū)大都沒有灌溉條件，只能依靠工程措施。工程措施應(yīng)阻沙與固沙措施相結(jié)合，才能有效防止風(fēng)沙對(duì)鐵路的危害。阻沙措施有高立式沙障、截沙溝擋沙壩、廢舊軌枕墻等，固沙措施有HDPE網(wǎng)、粘土覆蓋、礫卵石沙障等。在路基兩側(cè)形成一個(gè)完整的防護(hù)工程體系，根據(jù)沙害嚴(yán)重程度，由近及遠(yuǎn)分別設(shè)置HDPE網(wǎng)固沙帶和高立式沙障阻沙帶。設(shè)置不同配置方式。

高立式沙障主害風(fēng)側(cè)距路基坡腳一般為100～150 m，次害風(fēng)側(cè)為80～100 m設(shè)置。沙障應(yīng)與主風(fēng)向垂直或與線路平行，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，積沙后在沙障背風(fēng)側(cè)設(shè)置HDPE網(wǎng)格沙障、粘土覆蓋、礫卵石沙障，固定沙障流沙。

固沙措施HDPE網(wǎng)、粘土覆蓋、礫卵石沙障，根據(jù)風(fēng)沙流情況，主害風(fēng)側(cè)寬度一般為100～150 m，次害風(fēng)側(cè)為50～80 m。

3.2.2 有灌溉條件防治措施

建立灌溉植物防護(hù)帶的防護(hù)帶寬度根據(jù)沙害嚴(yán)重程度確定，重點(diǎn)保護(hù)迎風(fēng)側(cè)，建立多帶式防護(hù)林，由沙害嚴(yán)重、一般、輕微，在迎風(fēng)側(cè)設(shè)置3帶至1帶，背風(fēng)側(cè)設(shè)1帶防護(hù)林，帶寬30～50 m，帶距20～40 m。樹種喬灌結(jié)合，結(jié)構(gòu)前緊后松。

3.2.2.1 植物種選擇

灌溉造林可選樹種較多，選擇適應(yīng)當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境生長(zhǎng)的鄉(xiāng)土樹種二白楊、沙棗和檉柳，又引進(jìn)了新疆楊、銀白楊、合作楊、酸刺、檸條、花棒、梭梭柴[4]。根據(jù)戈壁風(fēng)沙流的特點(diǎn)，林帶配置以堵截風(fēng)口、切斷沙源為目的，因此，阻截外來沙源為主的林帶應(yīng)適當(dāng)加寬，以降低風(fēng)速，控制就地起沙的林帶酌量減窄。當(dāng)?shù)匾云黠L(fēng)為主，沙源又集中在上風(fēng)側(cè)，在線路兩側(cè)營(yíng)造防護(hù)林帶，重點(diǎn)應(yīng)放在上風(fēng)側(cè)，其次才是下風(fēng)側(cè)，林帶寬度本著“因害設(shè)防”的原則設(shè)置。沙害嚴(yán)重地段，在迎風(fēng)側(cè)設(shè)置2～3條防護(hù)林帶，背風(fēng)側(cè)設(shè)置1條林帶，林帶寬度50～60 m。一般沙害地段，在迎風(fēng)側(cè)設(shè)置1～2條防護(hù)林帶，背風(fēng)側(cè)設(shè)置1條林帶，林帶寬度50～60 m。

林帶配置為條帶(多行式)混交林，外側(cè)以防沙為主，栽植檉柳、梭梭等灌木，內(nèi)側(cè)以防風(fēng)栽植二白楊、沙棗等喬木。

3.2.2.2 造林方法

為促進(jìn)幼林生長(zhǎng)，戈壁造林必須注意立地條件和樹種特性，并采取客土造林。常用的方法是提前一年開溝積沙，蓄滿后挖穴造林，這樣可以提高土壤肥力，并使土壤含水量增加。

3.2.2.3 灌溉方法

戈壁滲水快，要少灌勤灌，采用節(jié)水灌溉方法，根據(jù)植物生長(zhǎng)需求和降水量、蒸發(fā)量確定灌溉周期和澆水量。

3.2.2.4 林帶前緣積沙防護(hù)

林帶阻止了風(fēng)沙流對(duì)鐵路的危害，但林帶前緣的大量積沙，嚴(yán)重威脅著林木生長(zhǎng)，積沙埋壓幼樹，林木干枝、枯頂，甚至死亡。為防止林帶前緣積沙，采取多種防護(hù)措施，一是在林帶外側(cè)20 m以外，設(shè)置高立式沙障。利用檉柳平茬設(shè)置多排阻沙障，效果顯著。此外，利用冬季灌溉余水，或引洪漫灌林帶前緣土地，促進(jìn)植被自然繁殖，以固定和阻攔部分流沙[4]。

4 結(jié)束語

鐵路防護(hù)體系建設(shè)是根據(jù)自然環(huán)境、防護(hù)需要，是由不同防護(hù)設(shè)施組合而成的統(tǒng)一體，鐵路沙害的防治應(yīng)堅(jiān)持“預(yù)防為主，防治結(jié)合”的原則，盡量把線路沙害的潛在威脅減少到最小程度，并防止沙害范圍擴(kuò)大。沙漠地區(qū)自然條件復(fù)雜嚴(yán)酷，光熱充足，雖有利于植物生長(zhǎng)發(fā)育，而干旱缺水，風(fēng)沙活動(dòng)、土地貧瘠等因素卻不利于植物生長(zhǎng)和定居。風(fēng)沙活動(dòng)可以依靠工程措施進(jìn)行解決，干旱缺水則是難以解決的問題。因此，鐵路沙害防護(hù)體系建設(shè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同立地條件和風(fēng)沙危害的方式、原因，制定不同沙害治理方案。

[1] 朱震達(dá)，劉恕.中國(guó)北方地區(qū)的沙漠化過程及其治理區(qū)劃[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社,1981：48-49.

[2] 治沙造林學(xué)編委會(huì)編.治沙造林學(xué)[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社,1984：111-112.

[3] 馬世威，馬玉明，姚洪林，等.沙漠學(xué)[M].呼和浩特：內(nèi)蒙古人民出版社，1988：88-92.

[4] 趙性存，潘必文，趙銘球，等.中國(guó)鐵路沙漠工程[M].北京：中國(guó)鐵道出版社,1988：166-173.

Construction of Sand Calamity Controlling and Protection System on Railway

HAO Caiyuan

(TheRailwayPermanentWayDepartmentofHohhotRailwayAdministration，Hohhot010057,China)

Construction of sand calamity controlling and protection system on railway can be considered an organism combination of various protective measures. Sand calamity controlling is the key step to ensure the normal operation of the train，and it needs lots of attention in railway line location，design，construction and operation. In general，sand calamity often take place in dry grassland，semi-desert and desert zone，and we need to combine the engineering prevention measure and biological prevention measure of sand control which construct the sand calamity controlling and protection system. And in the areas that has poor natural conditions，which cannot perform the biological protection strategy，the engineering measure of sand control is the main technique to control sand.

sand calamity on railway;protection system;construction

2095-1671(2015)05-0199-05

2015-07-16；

2015-07-21

郝才元(1963—)，男，內(nèi)蒙古托克托縣人，高級(jí)工程師，從事鐵路防沙治沙工作25年，負(fù)責(zé)全局綠化、治沙技術(shù)管理工作。

U216.41

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