草方格沙障防沙治沙原理

浅谈草方格沙障防沙治沙效果
荒漠化是当前人类面临的重大全球性环境问题,困扰着人类社会的生存和发展。

而风沙运动所引起的土壤风蚀是沙质荒漠化主要表现形式之一。

沙漠造成的危害，归根结底还在于风沙流的风蚀、搬运、堆积的作用。

为了防止沙丘的移动，首先应该控制沙丘表面疏松的沙粒不被风蚀吹扬，可以利用杂草、树枝以及其它材料，在沙丘上插设风障或覆盖在沙面上。

凡此一类的措施，都属于工程治理。

草方格沙障是一种防风固沙，涵养水分的治沙方法，用麦草，稻草，芦苇等材料在沙漠中扎成方格形状。

草方格沙障一是能使地面粗糙，减小风力，再一个可以截留水分，如雨水，提高沙层含水量，有利于固沙植物的存活。

目录
摘要 (1)
1 草方格沙障 (1)
1.1草方格沙障防风固沙的机理和作用 (2)
2 草方格沙障植护的方法 (2)
3草方格沙障植护的规格 (3)
4 草方格沙障对植物的影响 (3)
5草方格沙障对沙的影响 (2)
1草方格沙障
草方格沙障沙区群众把沙障统称为“风墙”，草方格沙障是用麦草、稻草、芦苇等材料，在流动沙丘上扎设成方格状的挡风墙，以削弱风力的侵蚀。

1.1草方格沙障防风固沙的机理和作用
在新设置的草方格沙障上，当气流或风沙流经沙障时，均有涡旋产生，并伴有积沙现象。

过充分蚀积，最后形成较为光滑凹曲面( 蚀积平衡的洼面) ，方格沙障沙区群众把沙障统称为“风墙”，草方格沙障是用麦草、稻草、芦苇等材料，在流动沙丘上扎设成方格状的挡风墙，以削弱风力的侵蚀。

1.1.1增大地表粗糙度，削弱近地面层风速。

地面扎制草方格改变了下垫面性质的第一个反映是加大了地面粗糙度。

转化风沙运动条件阻滞近地面层的风速。

1.2引起流场结构的变化，目前，学术界虽然对草方格的研究较多。

但对草方格工程布设后附近流场的结构变化至今还没有统一的看法，一般认为柔性草( 尤其草头部 ) 在风中的抖动。

能“ 击碎” 顶部流场。

使顶部加速区的能量聚集不起来。

1.3导致草方格沙障内气流场地和地表形态变化。

从沙丘上设置沙障地段的剖面来分析，在新设置的草方格沙障上，当风沙流经时，均有旋涡产生，有积沙现象。

经过充分蚀积作用，最终形成光滑而稳定的凹曲面。

由这种凹曲面组成的有规则纹状的下垫面，由于凹槽内回流的存在。

对其顶部气流具有一种升力作用，通常称为这种小型浅槽的“ 升力效应” 。

既能保证在强风时沙面自身不起沙。

又能使气流中挟带的少量外来沙物质被升气流搬运过境。

不产生流沙的堆积。

2 草方格沙障植护的方法
用麦秸草、稻草扎制草方格前需在材料上洒一些水,使之湿润,为的是提高材料的柔性,以免扎制时折断。

芦苇在扎制前要碾压,目标是将管状的芦苇压劈,改变为柔性材料。

扎制前将材料切成60cm长的段,整齐的堆放在事先计划好的地上,然后在沙丘迎风坡横对主风方向划出网络线,沿线平铺麦秸,扎制材料要垂直“线” 排放,并置中间位置于线上,用钝仞平头铁锹(防止切断材料)在草中部用力将其对折压入沙层内12～15cm ,出露高度13～15cm(偏差为±2cm) ,顶部宽度5～6cm ,再用脚将草带两侧的沙踩实,并用铁锨或刮沙板将中间的沙向草带下刮一刮,使草方格提前形成碟形凹槽,有利于沙障内地面稳定。

草方格沙障每10m布设一条“Z” 型防火通道,宽度1m ,通道内不埋设麦秸草。

3草方格沙障植护的规格
草方格沙障的规格要根据地区风力大小而定,草方格的形式为正方形,最常见的为1m× 1m。

实践证明,在地形起伏不大的沙面上1m ×1m草方格最为合理,在风能较小的平坦沙地可以灵活地放大草方格规格,在迎风坡,因地形的倾斜,沿等高线的草带要加密,原则上L ≤h/ sin α(L 为草带间距,h为草的出露高度, α为地形坡度) 。

草方格的用草量要适当,草量过少影响其防沙效益,太多造成材料的浪费,也增加施工难度,根据经验,1m×1m 的草方格设计植草量为0. 8kg(因为成片草方格每一个方格都与相邻方格有公用边,第一个方格按两个边计算用草量,即每米植草量0. 4kg) 。

4草方格沙障对植物的影响
4.1草方格沙障的固沙措施能增大地表的粗糙度,有效降低地表的风速,而无草方格固定的地面则处于风蚀状态。

4.2在草方格形成的风积环境条件下,细粒沙物质能够将落在沙表面的植物种子埋积起来,便于植物种子的萌发生长;
4.3草方格中细粒物质增多,使沙面紧实,能够将夜间空气中凝结水分和微弱的降水蓄积在沙层表面,不至于很快下渗到沙层的下部,一定程度上为浅根性的先锋植物种的生长提供了短暂的水分供应。

4.4细粒物质中多含有碳酸钙、二氧化硅和盐份,它们能溶解于水中并下渗,毛细作用可以将其带到沙表面,失水后将细粒物质胶结在一起,硬化而形成沙面结皮;草方格表层盐分含量明显比次表层高。

4.5随着植物在草方格中定居生长和进一步的演化,沙面趋向固定,生物结皮的厚度、硬度增大,有机质逐渐在沙层中积累。

虽然有机质含量很低,但随时间变化成正比,表层的含量明显比次表层高。

4.6草方格中的植物定居过程同自然条件下相同,首先是适于流沙环境的三芒草,接着是适于较稳定环境的沙蒿,再次是白梭梭,随着梭梭株体的增大,在梭梭林下出现短命植物层片。

4.7原始背景植被覆盖不同,影响植物种源和植物的定居速度。

5草方格沙障对沙的影响
5.1 草方格沙障的固沙措施能增大地表的粗糙度,有效降低地表的风速,而无草方格固定的地面则处于风蚀状态。

5.2 在草方格形成的风积环境条件下,细粒沙物质能够将落在沙表面的植物种子埋积起来,便于植物种子的萌发生长;草方格中细粒物质增多,使沙面紧实,能够将夜间空气中凝结水分和微弱的降水蓄积在沙层表面,不至于很快下渗到沙层的下部,一定程度上为浅根性的先锋植物种的生长提供了短暂的水分供应。

5.3 细粒物质中多含有碳酸钙、二氧化硅和盐分它们能溶解于水中并下渗,毛细作用可以将其带到沙表面,失水后将细粒物质胶结在一起,硬化而形成沙面结皮;草方格表层盐分含量明显比次表层高。

5.4 随着植物在草方格中定居生长和进一步的演化,沙面趋向固定,生物结皮的厚度、硬度增大,有机质逐渐在沙层中积累。

虽然有机质含量很低,但与时间变化成正比,表层的含量明显比次表层高。

5.5 虽然草方格沙障能在一定时期内起到固沙的作用，但随着时间的推移，草方格会腐朽损坏，所以需要定期更换，保证其固沙作用的正常发挥。

同时，应在采取机械固沙的基础上，配合生物固沙措施，及时恢复塔河沿岸的植被，以达到长久固沙的目的。

结论
在流沙固定中, 草方格沙障可以增加地表粗糙度, 改变其上的风速廓线, 从而减弱贴地面层风速, 降低实际风力作用, 有效地控制风速。

它主要是通过沙障工程增大地表粗糙度, 削弱近地面层风速, 引起流场结构和草方格沙障内气流场地和地表形态变化来实现固定流沙并阻止沙丘前移的。

因此, 草方格沙障在河西走廊干旱区风沙治理中具有良好的治沙固沙作用, 应在旱区大力推广。

然而, 在干旱风沙区应用草方格沙障固沙时, 其设定还应注意草方格效益与地表坡度关系、多行沙障和前沿阻沙带的作用及临界保护带宽度等几个方面的问题。