錫二鐵路沙害成因及治理途徑

郝才元

(中國(guó)鐵路呼和浩特鐵路局集團(tuán)有限公司 工務(wù)處，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010057)

錫二鐵路位于內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟境內(nèi)，東起錫林浩特北站，途徑阿巴嘎旗、蘇尼特左旗，西至集二線西里站，正線全長(zhǎng)375.8 km[1]。該線東段通過(guò)錫林浩特連接錫烏線、錫多線，西端通過(guò)西里站連接二連國(guó)際口岸。錫二鐵路開(kāi)通后，K234—K362間線路沙害嚴(yán)重情況，組織相關(guān)人員對(duì)集二線、臨哈線沙害治理地段進(jìn)行了調(diào)研，邀請(qǐng)專(zhuān)家對(duì)編制的“錫二鐵路沙害治理(DK234—DK362)施工圖”進(jìn)行了審查，同時(shí)開(kāi)展沙害治理征地、打井等相關(guān)前期工作，雖經(jīng)過(guò)大量工作但征地問(wèn)題尚未解決，鐵路沿線沙害日趨嚴(yán)重。因此，如何借鑒我國(guó)鐵路沙害治理的成功經(jīng)驗(yàn)[2-6]，研究錫二鐵路沙害治理途徑、保證運(yùn)輸安全有序是亟需解決的問(wèn)題。

1 錫二鐵路沿線自然特征

1.1 地形地貌

鐵路沿線按地貌形態(tài)特征劃分為低山丘陵、高平原區(qū)；按草原劃分為荒漠草原和半荒漠草原。

1.2 水文地質(zhì)

(1)地表水。沿線地表水系不發(fā)育，無(wú)地表河流及淖爾分布，沿線低洼處雨季可形成小型季節(jié)性積水洼地。

(2)地下水。①松散堆積層空隙水主要分布在低山丘陵區(qū)的低洼處，水量較小且隨季節(jié)性變化明顯，排泄途徑主要為蒸發(fā)或補(bǔ)給基巖裂隙水[1]。②基巖裂隙水主要分布在丘陵地段，賦存于膠結(jié)較差的第三系砂礫石和古生界砂巖、灰?guī)r，以及花崗巖的節(jié)理、裂隙中，沿線大氣降水少且集中。富水條件差，水位埋深不穩(wěn)定，水量貧乏[1]。

1.3 氣象

錫二鐵路沿線屬中溫帶亞干旱區(qū)，地處中緯度內(nèi)陸，受蒙古高壓大陸性氣團(tuán)控制[1]，經(jīng)常遭受寒冷、干燥氣團(tuán)侵襲，春季風(fēng)大干旱，夏季短促降雨集中，冬季寒冷漫長(zhǎng)，為典型的中溫帶大陸性季風(fēng)氣候。

年平均氣溫3.3～4.0 ℃，極端最高氣溫41.5 ℃，最熱月平均氣溫21.2～23.6 ℃，最冷月平均氣溫-18.3～23.5 ℃。大于等于10℃有效積溫2 200～3 300 ℃，無(wú)霜期平均為118天，早霜9月上旬至11月下旬，晚霜3月上旬至5月下旬。

干燥度在2～4之間。雨季多集中在每年的7至8月，年降水量115.9～165.9 mm，年最大降水量322 mm，年最少降雨量39.7 mm，年平均蒸發(fā)量2 016～2 838 mm。

年平均風(fēng)速3.5～3.6 m/s，主導(dǎo)方向WNW(西北西)、WSW(西南西)、WS(西南)等，蘇尼特左旗歷年最大風(fēng)速22.4 m/s，年平均大風(fēng)日數(shù)(≥8級(jí))37天，土壤最大季節(jié)凍土深度283 cm；二連浩特歷年最大風(fēng)速21.9 m/s，年平均大風(fēng)日數(shù)(≥8級(jí))27.8天，土壤最大季節(jié)凍土深度235 cm。

2 錫二鐵路沿線沙害現(xiàn)狀及成因

2.1 沙害現(xiàn)狀

錫二鐵路沙害主要集中在蘇尼特左旗至二連浩特地段，里程為K234—K362，個(gè)別地段線路積沙超過(guò)軌面或與軌面平，其他地段積沙掩埋道床，設(shè)置高立式沙障處所積沙掩埋防護(hù)圍欄，路基坡腳至防護(hù)圍欄、路塹地段積沙嚴(yán)重。

2.2 沙害成因

(1)自然因素。錫二鐵路地處荒漠草原地帶，生態(tài)環(huán)境極其脆弱。年氣溫在-36.6～41.5 ℃，瞬時(shí)最高風(fēng)速28 m/s，年降水量39.7～322 mm。近年來(lái)由于連續(xù)干旱少雨，大風(fēng)、沙塵暴頻發(fā)，草原沙化嚴(yán)重。

(2)人為因素。在修建錫二鐵路時(shí)，鐵路兩側(cè)植被受到影響，使脆弱的生態(tài)環(huán)境雪上加霜；沿線牧民過(guò)度放牧，草地沒(méi)有休養(yǎng)生息的機(jī)會(huì)，退化程度進(jìn)一步加劇。2016年至2017年組織施工單位在沙害嚴(yán)重地段設(shè)置了部分PE網(wǎng)格及高立式沙障。由于受地界限制，設(shè)置的高立式沙障距離線路近，PE網(wǎng)格距路肩1～3 m，沙障處積沙，侵害路基。

(3)鐵路結(jié)構(gòu)的影響。沿線鐵路線有許多高路基和深路塹，高路基和深路塹降低和改變了風(fēng)沙流運(yùn)動(dòng)的速度和方向，沙物質(zhì)會(huì)在線路附近堆積，日積月累形成沙害。當(dāng)風(fēng)沙流遇鐵路路基時(shí)，平坦的輸沙場(chǎng)遭到破壞，風(fēng)沙流受到鐵路路基的阻擋，其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)都將發(fā)生變化，風(fēng)速降低，攜沙能力下降，形成超飽和風(fēng)沙流，在線路附近的弱風(fēng)區(qū)發(fā)生卸載，形成積沙，造成線路沙害。當(dāng)風(fēng)沙流越過(guò)路塹時(shí)，由于附面層發(fā)生分離，部分沙粒下沉，造成路塹積沙[7]。

3 錫二鐵路沙害治理對(duì)策與建議

3.1 統(tǒng)一規(guī)劃，共同實(shí)施

鐵路防沙治沙工程是一項(xiàng)跨部門(mén)、跨行業(yè)的綜合性系統(tǒng)工程，同時(shí)又是一項(xiàng)社會(huì)性、群眾性、公益性很強(qiáng)的事業(yè)，需要各級(jí)政府的支持與配合。

傳統(tǒng)的制造企業(yè)結(jié)構(gòu)相對(duì)固定，產(chǎn)品類(lèi)型單一，管理方式落后，這種管理模式已經(jīng)不能適應(yīng)目前個(gè)性化、小批量的市場(chǎng)要求[1]。數(shù)控機(jī)床作為離散型企業(yè)制造車(chē)間中最基礎(chǔ)也是最重要的制造單元[2]，與現(xiàn)代制造企業(yè)的運(yùn)營(yíng)有著極其密切的聯(lián)系，其性能對(duì)于整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)效率有著重要的影響?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床是集成了機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、傳感器、信息處理等多種技術(shù)的一種靈活的、通用的自動(dòng)化制造設(shè)備[3]，對(duì)車(chē)間中數(shù)控機(jī)床進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控管理，對(duì)于整個(gè)制造車(chē)間乃至整個(gè)企業(yè)的管理具有重要意義。

一是建議將鐵路沿線生態(tài)環(huán)境建設(shè)納入內(nèi)蒙古自治區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)、“三北”防護(hù)林工程、京津風(fēng)沙源治理工程和國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)規(guī)劃。

二是依托國(guó)家“退牧還草”工程，在風(fēng)沙鐵路區(qū)段，鐵路兩側(cè)1～2 km范圍內(nèi)實(shí)施全面禁牧，保護(hù)和恢復(fù)自然植被。

三是錫二鐵路沿線為荒漠草原及草原沙化地段，自然環(huán)境惡劣，植被覆蓋度低，需要進(jìn)行治理，建議將鐵路沿線兩側(cè)300～500 m荒漠化、沙化土地交由鐵路部門(mén)負(fù)責(zé)治理，設(shè)置治沙設(shè)施，保護(hù)和恢復(fù)植被，人工造林種草，改善鐵路沿線生態(tài)環(huán)境。

3.2 建立完整的防護(hù)體系

堅(jiān)持“預(yù)防為主，防治結(jié)合，因地制宜，因害設(shè)防”的原則，采取植物固沙與工程固沙相結(jié)合的綜合措施，種植沙生灌木和草本植物，進(jìn)行圍欄封育，增加植被蓋度。建立完整的鐵路沙害防護(hù)體系，確保行車(chē)安全和運(yùn)輸暢通，方便沿線牧民出行，帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展?？梢越梃b集二線沙害治理經(jīng)驗(yàn)，采取“清、阻、固、造、封”相結(jié)合的綜合防護(hù)措施。

3.2.1 清沙

清除線路積沙是保證鐵路運(yùn)輸暢通和行車(chē)安全的必要手段。在其他工程措施和生物措施實(shí)施前，或在實(shí)施過(guò)程中防護(hù)林帶沒(méi)有形成防護(hù)能力時(shí)，及時(shí)清除線路積沙才能保證鐵路運(yùn)輸暢通和行車(chē)安全。清沙作業(yè)流程如圖1所示。

圖1 清沙作業(yè)流程圖

3.2.2 阻沙

3.2.3 固沙

固沙措施的目的是固定地面流沙，防止吹蝕，降低地面風(fēng)速，提高起動(dòng)風(fēng)速，減少輸沙量。固沙工程措施有草方格沙障、HDPE網(wǎng)格、粘土覆蓋及化學(xué)固沙等。

3.2.4 造林

植樹(shù)造林是治理沙害的根本途徑，它不僅能夠削弱風(fēng)速，改變流沙的性質(zhì)，達(dá)到長(zhǎng)期固沙的目的，而且能夠調(diào)節(jié)氣候、美化環(huán)境，具有多方面的效果[8]。造林樹(shù)種選擇檸條、沙棗等；為節(jié)約成本和水資源，灌溉采用滴灌技術(shù)。

3.2.5 封育

鐵路兩側(cè)300～500 m的沙化土地范圍設(shè)置防護(hù)圍欄，進(jìn)行圍欄封育，發(fā)揮自然植被的防風(fēng)固沙作用。在封育范圍內(nèi)，雨前適時(shí)播種沙生植物，增加植被覆蓋度。種子選擇一年生和多年生種子混播，豆科和禾本科混播，草種包括燕麥、黑燕麥、披堿草、羊草、冰草等。

3.2.6 防護(hù)體系

鐵路治沙防護(hù)體系，在有條件地段，以生物治沙為主、工程治沙為輔，生物治沙與工程治沙相結(jié)合。錫二鐵路沿線為荒漠草原和半荒漠草原，具備生物治沙條件，應(yīng)采取以生物治沙為主、工程治沙為輔，生物治沙與工程治沙相結(jié)合的綜合治理措施，如圖2所示。在防護(hù)林帶未形成防護(hù)能力前，采取工程措施固沙阻沙，保證運(yùn)輸暢通和行車(chē)安全，經(jīng)過(guò)3～5年自然植被得到恢復(fù)，防護(hù)林帶形成防護(hù)能力后，不需要再設(shè)置工程措施。今后防護(hù)林帶以灌為主，喬灌草結(jié)合形成穩(wěn)定的防護(hù)林帶。

圖2 錫二鐵路沙害綜合治理防護(hù)圖

4 結(jié)束語(yǔ)

鐵路沙害治理需要建立完整的防護(hù)體系，通過(guò)人工造林、播種沙生植物和工程治沙綜合治理，改善鐵路沿線生態(tài)環(huán)境，確保鐵路運(yùn)輸暢通和行車(chē)安全。目前，影響錫二鐵路沙害治理的關(guān)鍵是鐵路治沙工程所需的土地，受鐵路建設(shè)用地限制，在鐵路地界內(nèi)難以建立沙害防護(hù)體系，在將來(lái)的沙害治理過(guò)程中，需要進(jìn)一步取得地方政府的支持。