鐵路沙害治理防護體系建設

郝才元

(呼和浩特鐵路局工務處，內蒙古 呼和浩特 010057)

?

鐵路沙害治理防護體系建設

郝才元

(呼和浩特鐵路局工務處，內蒙古 呼和浩特 010057)

鐵路沙害防護體系建設是多種防護措施的有機結合。鐵路沙害的防治工作貫穿到選線、設計、施工、運營全過程，特別是運營期間，為了確保列車的正常運行，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，鐵路沙害防治應綜合運用工程治沙、生物治沙技術，建立生物措施、工程防治措施相結合的綜合防治體系；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；防護體系；建設

鐵路沙害防護體系建設是多種防護措施的有機結合，防治工作應貫穿到選線、設計、施工、運營全過程。本文對不同地質條件的沙害防治體系進行了探討。

1 干草原地帶沙害防護體系

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，并且經常看到旱生灌木與之混生。該草本群落具有明顯的旱生結構，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，熱量充足，降水量為150～400 mm，多集中于夏季，春旱比較嚴重，冬季少雪；土壤以暗栗鈣土和淡栗褐土為主，腐殖質層可深達35 mm，肥力較強。

1.1.2 我國干草原分布

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，治理措施應以植物固沙為主，輔以工程固沙措施[2]。防護帶寬度取決于風沙危害程度，防護重點在迎風側，一般以多帶式組成防護體系。風沙危害由嚴重、一般到輕微，迎風側可設3帶、2帶到1帶，背風側設2到1帶。樹種選擇以灌為主，喬、灌、草結合。立地條件較差地段，建設初期應設置平鋪式、半隱蔽式、高立式沙障保護苗木，以后不需再設沙障。

1.2.1 樹種選擇

干草原地帶營造治沙防護林，樹種選擇與配置應綜合考慮氣候、土壤、立地條件、灌溉條件等因素。干草原地帶春季風大干旱，夏季短促降雨集中，冬季寒冷漫長，造林樹種應具有耐干旱、耐高溫、耐寒冷、耐風蝕、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。因此在選擇造林樹種時，應選擇耐瘠薄，喜鈣、根系發(fā)達、穿透力強的樹種。

通過多年實踐，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：小葉錦雞兒適應丘頂栽植，比其他灌木成活率高，生長穩(wěn)定；胡枝子耐風蝕，在迎風坡生長，能很快使沙面固定；黃柳喜沙埋，易繁殖，適宜于背風坡扦插，在被沙埋的莖干上發(fā)出大量的不定根，擴大其吸收水分、養(yǎng)分的功能，促進地上部分生長發(fā)育；丘間地及平沙地栽植白榆、楊樹，成活率高，生長快。

1.2.2 治理范圍

迎風側一般200～300 m，背風側100～200 m。并按沙害等級、風沙流強度等情況適當增減。迎風側一般200～300 m處、背風側100～200 m處設置網圍欄，實行禁牧，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。目前對半荒漠的認識，在地理學和植物學文獻中存在有不同之處。沙漠學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)強烈，植被缺乏、物理風化強烈、風力作用強勁、其蒸發(fā)量超過降水量數倍乃至數十倍的流沙、泥灘、戈壁分布的地區(qū)。

2.1.2 我國半荒漠的分布

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，是我國半荒漠集中分布區(qū)；北疆準葛爾盆地北部(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械沙障的保護下，才能成功。治理措施應采取植物固沙與工程固沙相結合，工程固沙見效快，植物固沙應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的半灌木，在設置沙障內生長茂盛，固沙作用強，花棒為當地流沙上的先鋒植物，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。檸條適應性強，在沙丘上生長穩(wěn)定，為優(yōu)良后期固沙植物種；黃柳適于背風坡腳扦插，因沙埋形成茂密的灌木叢；沙拐棗垂直根深達4 m以上，生長迅速，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。由于沙丘部位的立地條件差異，對不同固沙植物生長也不一樣，有的植物適宜在疏松的落沙坡腳沙埋部分生長，易促進植物根系的發(fā)育，如黃柳、沙拐棗及籽蒿等。有的則適于較緊密的迎風坡風蝕部位生長，如檸條、花棒和油蒿等。

植物種之間，也有合理配置問題，試驗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，沙層中的水分供應不足，致使植株死亡或生長不良，尤其遇到干旱年份死亡更多。且應帶狀栽植，帶間留一定距離，以擴大植株的營養(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

工程措施的配置應根據當地自然條件和風沙運動特點采取綜合措施，相互配合，發(fā)揮其最好效果。由于風速和風向的變化，工程防護措施都會遭到不同程度的破壞和沙埋，應做好定期維修養(yǎng)護。在路基兩側形成一個完整的防護工程體系，由近及遠分別設置草方格(HDPE)固沙帶(在方格內造林)和高立式沙障阻沙帶。高立式沙障的目的使風沙流中大部分沙粒在遠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，減少沙質地面對過境風沙流的沙源補給，并能阻擋部分風沙流活動。二者相互配合，有效地固定流沙，保證鐵路的安全運行。

2.2.1.4 治理范圍

防護帶寬度主要取決于當地風沙流活動狀況及鐵路需要保護的年限。防護帶過窄，不能有效防止風沙流對鐵路的危害；防護帶過寬，投資太多，多年實踐證明，主風向一側防護帶寬度300 m，背風向一側防護帶寬度200 m，線路無積沙。因此，只要在這個寬度范圍內進行強度經營，就能夠保護鐵路不積沙。

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，應采取植物治沙與工程治沙措施相結合，防護帶寬度取決于風沙危害程度，防護重點在迎風側，一般以多帶式組成防護體系。風沙危害由嚴重、一般到輕微，迎風側可設5帶、3帶到1帶，背風側設3帶、2帶到1帶。樹種選擇以灌為主，喬、灌、草結合。建設初期應設置平鋪式、半隱蔽式、高立式沙障保護苗木，以后根據沙害情況可不再增設沙障。

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，原來不適宜生長和生長不良的植物種，在灌溉條件下生長良好。通過多年栽培試驗，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的半灌木，在沙障內生長茂盛，固沙作用強；檸條適應性強，在沙丘上生長穩(wěn)定，為優(yōu)良的后期固沙植物種；花棒為當地流沙上的先鋒植物，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，生長迅速，為引進的優(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。在流沙上有灌溉條件造林，最好營造喬、灌帶狀混交林，喬木配置線路內側，灌木配置線路外側，影響阻擋風沙流對線路的危害。由于沙丘部位立地條件不同，對各固沙植物生長也不同。試驗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。

為了加速鐵路兩側流沙固定，可采用灌溉造林和非灌溉造林相結合的方式，在灌溉區(qū)外側按防護帶寬度設置草方格沙障，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

迎風側一般300～500 m，背風側200～300 m。并按沙害等級、風沙流強度等情況適當增減。迎風側一般300～500 m處、背風側200～300 m處設置網圍欄，實行禁牧，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類型，也是地帶性名詞術語，具有特定的地理區(qū)域和自然環(huán)境，并有相應的土壤和生物類型[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，風力強勁；地面物質以礫石和沙粒為主，并在風沙運動作用下形成風蝕、風積地貌形態(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，多為內陸河。

3.1.2 分布

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

行政區(qū)域：包括內蒙古西部、寧夏西北部、甘肅西北部、青海西北部、新疆5個省區(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)，柴達木盆地荒漠區(qū)，準葛爾盆地和伊犁-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。工程措施應阻沙與固沙措施相結合，才能有效防止風沙對鐵路的危害。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、粘土覆蓋、礫卵石沙障等。在路基兩側形成一個完整的防護工程體系，根據沙害嚴重程度，由近及遠分別設置HDPE網固沙帶和高立式沙障阻沙帶。設置不同配置方式。

高立式沙障主害風側距路基坡腳一般為100～150 m，次害風側為80～100 m設置。沙障應與主風向垂直或與線路平行，根據風沙流情況，設置1～2道高立式沙障。兩沙障距離20～30 m，積沙后在沙障背風側設置HDPE網格沙障、粘土覆蓋、礫卵石沙障，固定沙障流沙。

固沙措施HDPE網、粘土覆蓋、礫卵石沙障，根據風沙流情況，主害風側寬度一般為100～150 m，次害風側為50～80 m。

3.2.2 有灌溉條件防治措施

建立灌溉植物防護帶的防護帶寬度根據沙害嚴重程度確定，重點保護迎風側，建立多帶式防護林，由沙害嚴重、一般、輕微，在迎風側設置3帶至1帶，背風側設1帶防護林，帶寬30～50 m，帶距20～40 m。樹種喬灌結合，結構前緊后松。

3.2.2.1 植物種選擇

灌溉造林可選樹種較多，選擇適應當地自然環(huán)境生長的鄉(xiāng)土樹種二白楊、沙棗和檉柳，又引進了新疆楊、銀白楊、合作楊、酸刺、檸條、花棒、梭梭柴[4]。根據戈壁風沙流的特點，林帶配置以堵截風口、切斷沙源為目的，因此，阻截外來沙源為主的林帶應適當加寬，以降低風速，控制就地起沙的林帶酌量減窄。當地以偏西風為主，沙源又集中在上風側，在線路兩側營造防護林帶，重點應放在上風側，其次才是下風側，林帶寬度本著“因害設防”的原則設置。沙害嚴重地段，在迎風側設置2～3條防護林帶，背風側設置1條林帶，林帶寬度50～60 m。一般沙害地段，在迎風側設置1～2條防護林帶，背風側設置1條林帶，林帶寬度50～60 m。

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

3.2.2.2 造林方法

為促進幼林生長，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，根據植物生長需求和降水量、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

林帶阻止了風沙流對鐵路的危害，但林帶前緣的大量積沙，嚴重威脅著林木生長，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，采取多種防護措施，一是在林帶外側20 m以外，設置高立式沙障。利用檉柳平茬設置多排阻沙障，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，促進植被自然繁殖，以固定和阻攔部分流沙[4]。

4 結束語

鐵路防護體系建設是根據自然環(huán)境、防護需要，是由不同防護設施組合而成的統(tǒng)一體，鐵路沙害的防治應堅持“預防為主，防治結合”的原則，盡量把線路沙害的潛在威脅減少到最小程度，并防止沙害范圍擴大。沙漠地區(qū)自然條件復雜嚴酷，光熱充足，雖有利于植物生長發(fā)育，而干旱缺水，風沙活動、土地貧瘠等因素卻不利于植物生長和定居。風沙活動可以依靠工程措施進行解決，干旱缺水則是難以解決的問題。因此，鐵路沙害防護體系建設時，應根據不同立地條件和風沙危害的方式、原因，制定不同沙害治理方案。

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

[2] 治沙造林學編委會編.治沙造林學[M].北京：中國林業(yè)出版社,1984：111-112.

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

[4] 趙性存，潘必文，趙銘球，等.中國鐵路沙漠工程[M].北京：中國鐵道出版社,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，內蒙古托克托縣人，高級工程師，從事鐵路防沙治沙工作25年，負責全局綠化、治沙技術管理工作。

U216.41

B