活沙柳沙障技术对防护内蒙古西南部沙漠地区铁路综合效益分析研究

范泽福

鄂尔多斯南部铁路有限责任公司， 内蒙古鄂尔多斯 017200

0 引言

目前，我国相关方面积累了不少活沙柳沙障技术的经验，已经取得了一定成果，广泛应用于内蒙古西南部沙漠地区铁路建设和养护工作中，但是对活沙柳沙障技术的防风治沙综合效益分析研究明显不够深入。沙柳沙障的防护效果很大程度上取决于沙障的大小和形状。如果处在同一个高度的沙障，它的防护效果反而会因为沙障规格变大呈现出递减的趋势，大大降低了单位面积成本。在满足一定条件下，沙障防护效果会变得越来越差。这个条件是：沙障规格过大。为了沙障能够起到更好地防护效果，沙障规格应该控制在一定范围之内。

1 内蒙古西南部沙漠地区铁路与沙害

一般来说，植物不易在环境极其恶劣的沙漠地区生长。为此，内蒙古西南部沙漠地区十分缺少地表植被，沙质地层十分疏松，几乎大面积的地表都是这样的沙质地层。对内蒙古西南部沙漠地区铁路造成沙害的主要原因是：在大风的影响下，形成的沙地、沙丘和沙垅基本上半固定或者活动的较多。这些沙地、沙丘和沙垅沿着主导风向每年都在向前缓慢的移动着。风沙危害内蒙古西南部沙漠地区铁路设备和运营主要表现在以下两点。第一，沙埋。堆状、片状和舌状是沙埋的三种主要表现形态。发生中断行车和列车脱轨事故的主要原因是：轨道被过于沉重的沙埋掩埋了。反之，沙埋过轻会促使钢轨的受力状态在一定程度上发生恶化，究其原因是道床缺乏弹性、板结。给铁路养护工作带来困扰的是道碴和积沙常常会混杂起来。第二，风蚀。磨蚀、吹蚀和掏蚀是风蚀的三种主要表现形态。导致路肩宽度不够的原因是风蚀，路肩宽度不足会加大开展铁路养护工作的难度。如果风蚀过于严重，可能导致枕木外露，无法保证列车行车安全。在大风的作用下，火车及其相关设备会被能量较大的流沙磨蚀和撞击，这使铁路养护维修的费用大幅度增加了。

2 铁路防沙技术措施

为了避免沙害越来越严重，我们应该尽早防治铁路沙害。在这个防治铁路沙害的过程中，我们必须始终秉承因地制宜、整体规划、综合治理的原则。铁路防沙技术措施主要包括以下四种类型：第一，“固沙”。例如：用一些相关的材料对沙地进行压埋。这些材料包括：炉渣、粘土和砾石等等。第二，“阻沙”或者“挡沙”。例如：种植一些有固沙作用的沙生植物和防沙林带，修建一些防沙栅栏和沙障，筑起防沙堤等等。第三，“导沙”和“输沙”。例如：可以运用导流堤、压流堤、导流板、压流板和修建无积沙路基断面等等。第四，水利“拉沙”。例如：通过挖掘一些走向正确的渠道，进行引水拉沙。另外，研究结果显示，只有在沙障的保护之下，很多植物才能生长在流动的沙丘上。正常生长在流沙上的沙柳，既能够起到治理流沙、让生态环境进一步改善的作用，又能够发挥出沙障防风固沙的功能。

3 内蒙古西南部沙漠地区修筑铁路应该重视的技术要点

内蒙古西南部沙漠地区的特殊性是修筑铁路的组织者必须考虑的要素，选择像火车这样的交通运输工具必须适应内蒙古西南部沙漠地区；对于一些艰苦地区的铁路建设者我们应该给予必要的物质保障。铁路工程选线和地质勘测必须注意以下几个技术要点：第一，深入了解沙漠类型和沙漠地貌特征。第二，在少风沙的地段、沙漠边缘丘间低地处选定线路是较好的选择。第三，熟悉内蒙古西南部沙漠地区的动力风速风向图。第四，对沙丘高度进行准确测量。第五，关注地表水文条件、地下水文地质条件和沙地湿度等等。第六，注意周围有没有防沙材料。第七，深入研究路基结构。另外，为了保证列车行车安全，我们应该配备劳动保护用品、现代化通讯设备和保健医生等等。

4 内蒙古西南部沙漠地区铁路周边沙柳沙障防风固沙综合效益研究

我们在实践中清楚的认识到，控制风沙危害最有效的措施之一是采用沙柳制作活沙障。沙柳灌丛能通过一定的途径促使保护地表土壤的积极效应产生。这个途径是：对运动气流的剪应力进行分解，让气流给地表带来的吹蚀降到最低。为了实现防风固沙的目标，我们应该设置活沙柳沙障，从而让风速变得更缓慢，地表粗糙度显著提高，输沙率大大降低。内蒙古西南部沙漠地区铁路周边沙柳沙障防风固沙综合效益研究应该包括以下几个方面：对不在同一高度的风速进行测量、对不在同一高度的输沙量进行测量、对类型不一沙障内部的植被恢复情况进行观测、对高度不同时风速梯度受沙柳沙障的影响程度进行比较分析、对风速梯度粗糙度的影响程度进行对比分析和活沙柳沙障固沙作用、效益等等。目前通过对内蒙古西南部沙漠典型地区进行输沙量、风速的标准测试，以及对输沙量和风速变化情况进行深入地对比，最终得出沙柳沙障阻沙的整体效果。另外，沙柳沙障的高度和最佳种植密度必须采用相应的公式经过仔细地计算，才能得出精确的值。

5 结论

综上所述，活沙柳沙障技术对防护内蒙古西南部沙漠地区铁路综合效益起到至关重要的作用。伴随着风速的变化，沙障内输沙率规格不一样就会呈现出不一样的变化趋势。随着风速变化，沙障内输沙率规格较小时呈现的趋势是对数曲线。由于风速变化，沙障内输沙率规格较大时呈现的趋势是指数曲线。沙柳沙障的规格不一样，所取得的防护效益也是不一样的。在风力较大的时候，与较大规格的沙障相比，较小规格的沙障成本效益明显要高出很多。在风力较小的时候，规格较小的沙障的成本效益远远小于规格较大沙障的成本效益。在内蒙古西南部沙漠地区特定环境影响下，进行沙障规格研究，尤其是深入研究沙障的成本效益和防护效益之比，具有极其重要的研究价值和意义。

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