库布齐沙漠穿沙公路工程防沙体系维护技术_左合君

第19卷第3期干旱区资源与环境Vo.l19No.3 2005年5月Journal o fA ri d Land Resources and Env ironm ent M ay.2005

文章编号:1003-7578(2005)03-166-05

库布齐沙漠穿沙公路工程防沙体系维护技术*

左合君1,刘力2,董智1,高永1

(1.内蒙古农业大学生态环境学院内蒙古呼和浩特010019; 2.内蒙古水利科学研究院内蒙古呼和浩特市010020)

提要:库布齐沙漠穿沙公路两侧现有工程防沙体系破损情况日趋严重。调查显示,工程防沙体系破损的主要形式是风蚀、沙埋和材料的腐烂,体系破损具有不等时性、不等量性、不均

匀性和效益的残留性。在此基础上,制定了防沙体系风蚀、沙埋破损程度的鉴别标准,并针对

体系不同的破损形式、原因、程度提出了相应的维护技术,供公路养护部门参考。

关键词:库布齐沙漠;穿沙公路;防沙体系;维护技术

中图分类号:S727.23文献标识码:A

公路工程防沙体系是在路域范围内,为减少和控制公路风蚀和沙埋危害,利用柴草、树枝、木板、粘土、石块、化学物质、高分子材料等无生命物质,在沙面上设置带状、网状、格状或平铺状等各种形式的障碍物,构建阻沙、固沙、输沙、导沙功能带,以此固结和覆盖沙面,控制风沙流活动的速度、强度、结构和蚀积状况等,达到防风固沙、改变风沙运动状况和地貌形态等目的的各种工程防沙设施的总称。

库布齐沙漠穿沙公路南起杭锦旗锡尼镇,北止于乌拉特前旗乌拉山镇,全长115km。公路沿线气候干燥,风力强劲,植被稀疏,风沙地貌类型复杂多样,沙丘流动性强,尤其是巴音乌素镇至独贵特拉镇之间,有51.4km的路段穿越库布齐沙漠高大沙丘密集区,风沙活动十分强烈,所孕育的风沙危害对公路构成了巨大威胁,特别是公路两侧的防沙体系,随着时间的推移,防护作用正逐渐减弱,沙害形势日趋严峻。

公路沙害从本质上讲是在风力作用下,地面沙物质在侵蚀、搬运和堆积过程中对公路及其防护体系造成的损害。沙漠公路是一个纵向延伸很长、横向尺度不大的线形工程,其工程防沙体系的/阻、固0功能是否丧失、使用寿命是否降低不可避免地对沙害的程度造成影响。本文在对库布齐沙漠穿沙公路全线范围工程防沙体系的调查和典型地段定点观测的基础上,结合公路沿线地形地貌和风况资料,分析工程防沙体系的破损形式、原因,提出工程防沙体系维护技术,为已建沙漠公路工程防沙体系的维护提供理论和技术依据。

1工程防沙体系的破损形式和原因

1.1阻沙功能带

库布齐沙漠穿沙公路工程防沙体系阻沙功能带由3-5列沙柳高立式机械沙障组成。调查表明,高立式机械沙障的破损形式与其所处的地貌部位有关。高大沙丘区的破损形式主要是沙埋,其次是风蚀倒伏;河谷低地、丘间低地、平缓沙丘区首先是材料腐烂,次为风蚀倒伏(见表1)。表1库布齐沙漠穿沙公路沙柳高立式沙障破损形式调查表T ab.1D am age s it uations o f higher sari x

barrier along t he kubuq i desert h i gh w ay

地貌类型腐烂(轻度)腐烂(重度)沙埋风蚀倒伏

高大沙丘10%2%56%32%

河谷低地27%30%10%33%

丘间低地31%21%11%37%

平缓沙丘28%22%〗20%30%

注:防沙体系1998年建设,2002年10月调查

1.2固沙功能带

库布齐沙漠穿沙公路工程防沙体系固沙功能带主要由半隐蔽式沙柳方格沙障、麦草方格沙障,全面平铺式沙柳沙障、格状平铺式沙柳沙障等组成。

*收稿日期:2004-06-07。

基金项目:国家自然科学基金资助项目(编号30360088)。

作者简介:左合君(1971-),男,甘肃渭源,硕士,讲师,主要从事荒漠化防治研究。

库布齐沙漠穿沙公路工程防沙体系调查表明,半隐蔽式沙障的破损形式比高立式沙障的破损形式复杂(表2、表3),腐烂的沙障主要出现于河谷低地、丘间地、平缓沙丘和高大沙丘的中下部,风蚀倒伏主要出现在高大沙丘迎风坡中上部到丘顶,沙埋主要出现在高大沙丘背风坡中下部。半隐蔽式沙障的破损形式既与使用的年限有关,又与所处的地貌部位有关。在同等条件下,沙柳沙障要比麦草沙障耐用。

表2

库布齐沙漠穿沙公路半隐蔽式沙柳方格沙障破损形式调查表

Tab .3D a mage sit uati on of lo wer sar i x barrier al ong t he kubuqi desert hi gh w ay

路段

地貌类型腐烂(轻度)腐烂(重度)

沙埋

风蚀倒伏K90高大沙丘迎风坡3%2%

10%38%K87高大沙丘背风坡

5%3%28%13%K84丘间低地12%9%7%2%K82+200m 丘间低地10%14%5%3%K79+200m 河谷低地8%19%3%0K76+200m 平缓沙丘7%4%13%9%K73+200m 河谷低地6%15%6%4%K70+200m

平缓沙丘

13%

7%

9%

10%

注:防沙体系1998年建设,2002年10月调查

表3库布齐沙漠穿沙公路半隐蔽式方格沙障破损形式比较

T ab .3D a m age sit uati ons of d ifferent barrier along the kubuq i desert highway

沙障类型腐 烂沙 埋风蚀倒伏使用时间麦草沙障35.4%17.9%13.7%4年沙柳沙障21.5%11.2%7.7%4年麦草沙障20.6%12.0%11.5%2年沙柳沙障12.6%4.3% 2.3%2年麦草沙障9.7%10.7%8.5%1年沙柳沙障

4.6%

2.4%

1.5%

1年

注:防沙体系1998年建设,2002年10

月调查

图1沙柳方格沙障风蚀破损率与沙障规格的关系

F i g .1The rel a ti onshi p bet ween t he barri er da m age rates and t he barri er g a uges

平铺式沙障比较省工,但是使用材料多,与其它类型的沙障比较平铺式沙障易遭受风蚀、沙埋、腐烂,从而降低了沙障的使用年限,尤其是麦草沙障。

格状粘土沙障的破损形式以风蚀为主,其风蚀程度与沙障的规格有直接关系,规格越小,破损程度越小;带状粘土沙障的破损形式兼有风蚀和沙埋,其破损程度与沙障的带间距大小、沙障和主风向的夹角大小有关,带间距、夹角越小,破损程度越小;全面平铺式粘土沙障的破损形式以水蚀和沙障外围沙源造成的沙埋为主。

2工程防沙体系破损的特点

2.1 体系破损的不等时性

工程防护体系破损随时都在进行,但破损的程度与使用年限和材料有关。防护体系使用时间越长,破

损程度越严重。以库布齐沙漠穿沙公路沙柳沙障防护体系为例,三年的破损率为15)25%,四年为35)45%,五年为60)70%。沙障的耐腐烂程度与原材料有关,稻草沙障使用时间为1-2年,麦草为3-4年,芦苇为3-5年,沙柳为4-5年。2.2 体系破损的不等量性

工程防护体系破损程度随地形、地貌的变化而变化。从沙丘个体来看,迎风坡和丘顶以风蚀破损为主,背风坡以沙埋为主,而材料腐烂先从丘间低地开始,逐步发展到沙丘的各个部位;从整体来看,沙丘高大、密集区,工程防沙体系受风蚀、沙埋破坏最为严重。平缓沙丘区防沙体系受损程度相对较低。对同样的材料、相同使用时间的沙障来说,沙丘顶部、迎风坡中上部风蚀破损严重,背风坡中下部沙埋严重。2.3 体系破损的不均匀性

沙障的规格越大越容易破损,特别是风蚀造成的沙障倒伏表现最为明显。库布齐沙漠穿沙公路沙柳方格沙障防护体系风蚀破损情况调查显示,体系破损率与沙障规格呈线形关系(见图1),2m @2m 以下规格的沙柳方格沙障的风蚀破损以轻度为主,2m @2m 以上规格的沙柳方格沙障的风蚀破损以中度、重度、极重度为主。

2.4 破损体系效益的残留性

#

167#第3期左合君等 库布齐沙漠穿沙公路工程防沙体系维护技术