治沙造林学课程设计

《治沙造林学》课程设计学院：AAA班级：BBB学号：CCC姓名：DDD敦煌莫高窟风沙危害综合防护体系防护工程设计摘要：敦煌莫高窟位于河西走廊西端，地处鸣沙山与三危山之间的大泉河谷。

延绵1600米的石窟群开凿在大泉河谷西岸。

在西北、东北及西南风作用下，洞窟长期受到风沙的危害。

早在五代十国时期，风沙就已危及洞窟的安全，有清沙功德碑为证。

本世纪40年代，石窟最底层大部分都埋在沙中。

究其原因，是限于当时对本地区多风向及沙源差异供给状况下的风沙运动规律认识不足，采取的防沙措施单一。

虽然部分防沙工程在短期内起到了一定的防护效应，但随后因积沙量增大，相继很快失效。

虽然治沙工作受到一些挫折，但莫高窟的治沙工作一直没有间断，风沙对石窟文物的危害依然存在，且十分严重。

通过对敦煌莫高窟防沙历史的综合总结和分析, 利用科学的方法创造一个良好的旅游生态环境及文物保护工作环境。

根据风沙环境特征, 提出了莫高窟防护体系建立的主导思想是: 以防治西北、西南主害风为主,，采取以固为主, 固、阻、输、导相结合的防护原则, 以切断或削弱鸣沙山沙源和固定流沙, 并消除沙砾质戈壁面的就地起沙为目的, 建立一个由工程措施、植物措施、化学措施组成的多层次、多功能的综合防护体系, 从根本上消除风沙活动对莫高窟的危害。

从而有效的保护敦煌绿洲。

关键词：敦煌莫高窟风沙危害防护林体系风沙环境主导思想建设原则目录1总体概述 (1)2发展现状 (1)3项目仅设条件的分析 (1)3.1地貌 (1)3.2土壤、植被 (2)3.3气候 (2)3.4风沙环境 (2)4技术措施 (3)4.1治沙的方法 (3)4.1.1高立式栅栏 (3)4.1.2草方格沙障 (4)4.1.3砾石铺压 (5)4.1.4植物固沙 (6)5项目的组织管理和技术管理 (7)6结论 (8)【参考文献】 (9)1总体概述敦煌莫高窟地区主要以防治西北、西南主害风为主,根据鸣沙山、砂(砾)质戈壁、窟顶崖面等不同地带的具体风沙运动规律,采取以固为主,固、阻、输、导相结合的防护原则,以切断或削弱鸣沙山沙源和固定流沙,并消除沙砾质戈壁面的就地起沙为目的,建立一个由工程、生物、化学措施组成的多层次、多功能的综合防护体系。

2发展现状敦煌莫高窟是我国著名的四大石窟之一，也是世界上现存规模最宏大，保存最完好的佛教艺术宝库。

敦莫高窟外观煌是古代丝绸之路上的重镇，敦煌莫高窟所珍藏艺术珍品是中外交流的瑰宝，人们都把莫高窟称为甘肃中的一颗明珠。

为了防止风蚀和沙埋的破坏与影响，积极开展了防风治沙工程，积极利用数字化技术和其他技术来加强保护工作。

同时，由于呼吸产生的二氧化碳对壁画会产生潜在性的破坏，近年造访莫高窟人数增加，因此对日常参观人数应该加以限制。

3项目仅设条件的分析3.1地貌莫高窟位于甘肃敦煌市东南25公里处，开凿在鸣沙山东麓断崖上。

南北长约1600多米，上下排列五层、高低错落有致、鳞次栉比，形如蜂房鸽舍，壮观异常，相对高对为10~45米。

石窟岩体为砂砾岩，主要有上更新统洪积戈壁砂砾石层和中更新洪积中积酒泉组半胶结砾岩组成。

酒泉组是构成崖面的主体。

窟顶沙山系鸣沙山的东段，相对高度100~170米，为一覆盖在基岩低山上的高大复合型沙丘，沙丘类型以沙垄、金字塔沙丘、复合型沙丘为主。

莫高窟顶地貌可划分为砾质戈壁、砂砾质戈壁、平坦沙地和沙山等几个单元。

3.2土壤、植被莫高窟顶为棕色的荒漠土，地表浅层1~2米的砾砂粒配全部表现为双峰型。

窟区前土壤质地在垂直分布上较为复杂，为不同时期洪水冲击形成的沉积层。

窟顶的天然植被有胡杨、沙拐枣、梭梭、白刺、白沙蒿和羽毛三毛草等。

据了解，此带在1956年以前有较好的植被，后经气候的变化和人为的破坏，成现在这种状况。

人工植被有红柳、花棒和柠条等。

窟前主要栽植新疆杨、银白、榆树、白蜡树和侧柏等。

3.3气候由于地处西北内陆腹地，位于塔克拉马干沙漠东部边缘，青藏高原北麓和蒙古高原南侧，属于典型的大陆性荒漠气候。

由于常年受蒙古高压的影响，具有气候极端干旱、降水量少、变率大、蒸发强烈、温度变化大和沙活动频繁等特性。

本区的主要气候特点：热量丰富而寒暑巨变，降水稀少，分配不均且不稳定，同时年蒸发量也大。

3.4风沙环境研究区是一个多风向的地区，冬季受蒙古高压的影响，而夏季随亚热带副高压的北移，西风受到帕米尔高原的阻挡，一支气流通过准格尔盆地和天山东部进入塔里木盆地。

在莫高窟地区，气流呈现东北向。

因此，本区冬季盛行偏西风，春、夏盛行东北风、西北风。

据资料显示，莫高窟顶具有稳定的三组风向，是一个多风向地区，多年风况呈明显的偏南风、偏西北和偏东北三组风向。

输沙量都有随风增大而迅速增大的趋势，随风速及沙源的差异还是变化。

戈壁风沙流于沙地风沙流结构显著不同，戈壁风沙流中，风沙流高度远大于流沙地表。

莫高窟因独特风沙场，沙丘整体运动速度相当缓慢，多年来平均移动量仅为0.77~1.08米。

4技术措施4.1治沙的方法从本区的实际情况出发，固定流沙与防治戈壁风沙流具有重要的意义。

因此，坚持以机械措施为主，因地制宜的实施高立式栅栏、草方格沙障、砾石铺压等措施。

而生物措施是工程措施的补充和延续，随着高立式栅栏、草方格沙障的年久失修，生物固沙措施从而代替了工程措施成为保护洞窟的绿色屏障。

4.1.1高立式栅栏选用当地廉价的干枯的作物秸秆，枝条，蒿草，或泥土作材料设置而成。

这种沙障较植物沙障起作用时间短，也不能提高沙地肥力。

但它不与障间林木争水争肥，不受季节限制，而且材料来源广泛，目前比较普遍采用。

大约有以下几种形式：①立式沙障材料直立，沿沙坡隔一定距离水平开沟，埋入20—100厘米，露出沙面50—100厘米的②高立式沙障，20—30厘米的叫低立式沙障，也叫半隐蔽式沙障。

为保护幼林而设置的沙障，宜采用疏透结构(孔隙度为30—60％)。

因为这种沙障附近，风蚀较轻，并有少量积沙，有利于幼林正常生长。

用可以繁殖的植物枝条或苗栽子作材料设置的沙障。

它既能起到机械阻沙的作用，成活后又能达到长久固沙的目的。

一般常用的有沙蒿沙障和杨柳沙障两种。

前者是用3—4年生野生沙万栽植而成。

一般沿沙丘迎风坡坡脚以上三分之二或二分之一处等高开沟，沟距4—6米，深30—40厘米，宽20厘米。

然后将黑沙蒿苗靠沟的下缘均匀放入，上露10—15厘米，填入湿沙，分层踏实。

后者用2—3年生的沙柳或1—2年生的早柳、小叶杨的枝条插植而成。

以沙柳条作材料的，可从沙丘迎风坡脚设置至迎风坡中部，以旱柳，小叶杨枝条作材料的，只设置在含水率较高的沙丘迎风坡下部。

其余与黑沙蒿沙障相同。

4.1.2草方格沙障草方格沙障是用麦草、稻草、芦苇等材料，将草插入沙层内，直立于沙丘上，在流沙上扎设成方格状的半隐蔽式沙障。

草埋入沙中的深度约为15—20cm，上露地面高度约20—30cm，草方格的边厚5cm左右，用铁锹壅沙踏实使之牢固。

沙障高度是由气流中沙粒的分布高程决定的。

由于风沙流中90％以上的沙量是在离地表30cm的高度内通过的，因此采用高出沙面20—30cm的沙障，就足以控制沙丘表面风沙流的活动。

沙障防风固沙的空气动力学原理，乃是流动沙丘上设置草方格沙障后，增加了地面粗糙度，增大了对风的阻力。

设1X1米草方格沙障，形成草障植物带。

在半荒漠干旱区又无灌溉条件下，这是最主要的固沙带。

1X1米草方格沙障是治沙前期固定流沙，植物发育，促使人工植被形成的最关键的技术和措施，一次可延续1—5年，更新2—3次后，可由人工植被或继后的人工——天然植被所代替。

筛选确定了优良乡土固沙树种——花棒、柠条、沙拐枣、梭梭；成功地引进了外埠固沙树种——黄柳、锦鸡儿。

这些树种耐瘠薄，不苛求肥力、水分，适应流沙水土条件，种植后在草障植物带内8—10年即可形成密度较好的人工植被，覆盖率可达30％。

这一覆盖率可作为半荒漠干旱区域植物固沙的上限指标。

达到这一覆盖率后，沙层中下部含水量会逐渐下降到1％左右，灌木类植被趋向衰枯，而油蒿和微生物群落将不断更新繁衍，向人工——天然生态系统演替。

在固沙带主风向外侧设置高1米、孔度为4％的折形高立式栅栏进行前沿阻沙，可阻截外缘流沙向草障植物带的侵袭，有效地保护植物固沙带。

据观测，在无阻沙设施的情况下，外缘流沙每年都会压埋掉宽约10—20米的固沙植物带，而设置前沿阻沙带控制后，可使外缘流沙大量积累在阻沙栅栏两侧，逐步形成高大沙堤，使流沙移动减缓，侵入速度可降至每年5米以下。

4.1.3砾石铺压半干旱地区由砾石覆盖的砂田独具特色。

砾石覆盖层具有保水保墒、增加地温和保持地力的效果,在雨养条件下一般能保证作物丰产。

在其它工程建设中砾石覆盖也得到广泛应用, 它能有效地防止路基侵蚀, 提高边坡稳定性, 并是沙漠地区流沙固定。

砾石铺压防护带，位于莫高窟顶北部，防护带总体布局上呈不规则倒梯形，靠近鸣沙山边东缘至窟顶1000~1500米长的范围，对于含沙量较高的沙砾地表，采用砾石铺压方法，保护地表下的细沙物质免遭风蚀，并阻截西北、西南气流从鸣沙山携带的一小部分沙物质，同时可使少量进入戈壁带的沙粒，再不饱和气流的作用下进行输导，不至于形成风沙沉积。

砾石的风蚀抑制机制是通过砾石吸收地表风动能来降低可蚀床面上的剪切力，从而达到抑制风蚀的效果。

莫高窟顶砾石、砂砾质戈壁都含有一定数量的沙物质，并且主要0.125~0.063mm 极细沙范围内，表明砾石对极细沙具有一定的防护作用。

砾石空白带是由砾质戈壁组成的，主要分布在窟顶崖面附近，砾石覆盖度达60%以上，为一相对较高的台地。

由于砾质戈壁不易起沙，且在大风状况下的防护功能较为明显。

经过高立式栅栏带、草方格沙障带、植物固沙带及砾石铺压带的层层设防，绝大多数的沙物质被阻截，仅仅很小一部分沙物质进入砾质戈壁区。

砾质戈壁的面积相对较小，砾石多为大于10mm的块状砾石。

此带可以视为基本达到稳定状态的床面，且偏东风对窟顶崖面的积沙具有反向搬运能力。

因此，保持其自然输沙场，无论从经济上还是从防沙效益上都是可行的。

4.1.4植物固沙植物治沙，包括了沙漠地区天然植被的管护抚育和更新利用，以及人工种植乔、灌木和草本植物，巩固和扩大沙漠地区植被覆盖度，就可减免风蚀，控制流沙移动，防治风沙危害；同时，充分发挥和提高土地生产潜力、生产木料、燃料、饲料、肥料和其它副产品，使地尽其利，达到除害与兴利相结合，还能改善自然条件，改变自然界的生态平衡，保护和美化环境，所以植物治沙是经济有效而又持久的措施也是改造利用沙漠的主要途径。

而植树造林则是防治流沙改造利用沙漠的根本途径，也是沙区保护农牧业生产条件和林业建设的重点工作。

沙漠地区自然条件严酷，干旱缺水，一般又是土地贫瘠而含盐量高，植物成活生长的生境很差。

在这种情况下，需加强植物治沙的科技含量，对固沙造林树种进行优化选择，引进或者培育优良品种；选择适当的造林季节，提高造林成活率；固沙造林的方法注重科学性，造林治沙措施相互配置，乔灌结合，以灌为主；封育的大面积沙地采用飞播的办法，提高植被盖度。