铁路沙害治理防护体系建设

郝才元

(呼和浩特铁路局工务处，内蒙古 呼和浩特 010057)



铁路沙害治理防护体系建设

郝才元

(呼和浩特铁路局工务处，内蒙古 呼和浩特 010057)

铁路沙害防护体系建设是多种防护措施的有机结合。铁路沙害的防治工作贯穿到选线、设计、施工、运营全过程，特别是运营期间，为了确保列车的正常运行，必须采取积极有效的措施。铁路沙害一般发生在干草原、半荒漠、荒漠地带，铁路沙害防治应综合运用工程治沙、生物治沙技术，建立生物措施、工程防治措施相结合的综合防治体系；在自然条件恶劣地区，不具备采用生物措施的情况下，工程治沙措施是防沙治沙的主要措施。

铁路沙害；防护体系；建设

铁路沙害防护体系建设是多种防护措施的有机结合，防治工作应贯穿到选线、设计、施工、运营全过程。本文对不同地质条件的沙害防治体系进行了探讨。

1 干草原地带沙害防护体系

干草原在半干旱气候条件下，以旱生的多年生草本植物占优势组的草原植被称干草原，又称典型草原[1]。它们主要分布在草甸草原的干燥地区，草层郁闭较差，物种成分单一，并且经常看到旱生灌木与之混生。该草本群落具有明显的旱生结构，并以针茅属和窄叶禾本科的物种为其主要的物种成分。

1.1 自然特征及分布

1.1.1 自然特征

干草原区为寒冷、干旱的大陆性气候，常刮旱风，热量充足，降水量为150～400 mm，多集中于夏季，春旱比较严重，冬季少雪；土壤以暗栗钙土和淡栗褐土为主，腐殖质层可深达35 mm，肥力较强。

1.1.2 我国干草原分布

主要分布包头至盐池一线以东区域(贺兰山以东，白城、康平一线以西，彰武、多伦、商都、横山、景泰以北，国境线以南的广大地区)[1]。

1.2 防治措施

在干草原地带，线路沙害往往是由破坏植被所造成的，治理措施应以植物固沙为主，辅以工程固沙措施[2]。防护带宽度取决于风沙危害程度，防护重点在迎风侧，一般以多带式组成防护体系。风沙危害由严重、一般到轻微，迎风侧可设3带、2带到1带，背风侧设2到1带。树种选择以灌为主，乔、灌、草结合。立地条件较差地段，建设初期应设置平铺式、半隐蔽式、高立式沙障保护苗木，以后不需再设沙障。

1.2.1 树种选择

干草原地带营造治沙防护林，树种选择与配置应综合考虑气候、土壤、立地条件、灌溉条件等因素。干草原地带春季风大干旱，夏季短促降雨集中，冬季寒冷漫长，造林树种应具有耐干旱、耐高温、耐寒冷、耐风蚀、耐沙埋和喜日光的特性。土壤条件是限制造林树种选择的另一重要因子。土壤瘠薄、钙积层巨厚是该区域的主要特点。因此在选择造林树种时，应选择耐瘠薄，喜钙、根系发达、穿透力强的树种。

通过多年实践，草原地带主要优良树种有小叶锦鸡尔、白榆、黄柳、差巴嘎蒿、胡枝子、樟子松、小叶杨、沙枣等。不同沙丘部位树种的配置一般为：小叶锦鸡儿适应丘顶栽植，比其他灌木成活率高，生长稳定；胡枝子耐风蚀，在迎风坡生长，能很快使沙面固定；黄柳喜沙埋，易繁殖，适宜于背风坡扦插，在被沙埋的茎干上发出大量的不定根，扩大其吸收水分、养分的功能，促进地上部分生长发育；丘间地及平沙地栽植白榆、杨树，成活率高，生长快。

1.2.2 治理范围

迎风侧一般200～300 m，背风侧100～200 m。并按沙害等级、风沙流强度等情况适当增减。迎风侧一般200～300 m处、背风侧100～200 m处设置网围栏，实行禁牧，防止人为破坏干扰，充分发挥天然植被的固沙作用。

2 半荒漠地带沙害防护体系

在草原与荒漠相连接地带，生物气候条件具有草原与荒漠过渡性特征的生态地理区域，即为半荒漠。目前对半荒漠的认识，在地理学和植物学文献中存在有不同之处。沙漠学把草原中自然条件较差的荒漠草原亚带与荒漠中自然条件较好的草原化荒漠亚带合称为半荒漠，或称草原与荒漠的过渡带[3]。

2.1 自然特征及分布

2.1.1 自然特征

半荒漠气候干燥、降水极少、蒸发强烈，植被缺乏、物理风化强烈、风力作用强劲、其蒸发量超过降水量数倍乃至数十倍的流沙、泥滩、戈壁分布的地区。

2.1.2 我国半荒漠的分布

东界至苏尼特左旗-温都尔庙-百灵庙-包头-杭锦旗-鄂托克旗-盐池一线，向西直到贺兰山西麓及祁连山东北麓，是我国半荒漠集中分布区；北疆准葛尔盆地北部(阿尔泰山南麓山前)和南部(天山北麓山前)，也有零星分布；此外，在荒漠地带的山地也分布有半荒漠。半荒漠的自然地区属温带干旱区。行政区域包括内蒙古中西部、宁夏北部、甘肃河西走廊东南端和青海北部、东部及新疆北部[3]。

2.2 防治措施

2.2.1 无灌溉条件防治措施

在半荒漠地带，降水量少且不稳定，植物固沙见效慢，植物固沙初期必须在机械沙障的保护下，才能成功。治理措施应采取植物固沙与工程固沙相结合，工程固沙见效快，植物固沙应以灌木和草本植物为主。

2.2.1.1 植物种选择

油蒿是半荒漠地区固定和半固定沙丘上天然生长的半灌木，在设置沙障内生长茂盛，固沙作用强，花棒为当地流沙上的先锋植物，在流沙逐步固定后，便趋向衰退，因而在固沙过程中，需要混交和更替部分后期植物种。柠条适应性强，在沙丘上生长稳定，为优良后期固沙植物种；黄柳适于背风坡脚扦插，因沙埋形成茂密的灌木丛；沙拐枣垂直根深达4 m以上，生长迅速，为优良的固沙植物种。

2.2.1.2 固沙植物的配置

固沙植物种确定后，还要做到配置合理，密度适宜，才有利于林木的生长。由于沙丘部位的立地条件差异，对不同固沙植物生长也不一样，有的植物适宜在疏松的落沙坡脚沙埋部分生长，易促进植物根系的发育，如黄柳、沙拐枣及籽蒿等。有的则适于较紧密的迎风坡风蚀部位生长，如柠条、花棒和油蒿等。

植物种之间，也有合理配置问题，试验证明最适宜的配置是灌木与半灌木混交，即柠条与油蒿或花棒与油蒿混交，油蒿根系的密集层在20 cm左右，而花棒的根系层分布在20-80 cm，柠条的根系分布在40-90 cm，采用不同根系分布深度的植物种混交，就能有效的利用各沙层的水分和养分，有利于植物的生长发育。

在栽植方面密度不宜过密。如果栽植过密，沙层中的水分供应不足，致使植株死亡或生长不良，尤其遇到干旱年份死亡更多。且应带状栽植，带间留一定距离，以扩大植株的营养面积。适宜的密度随植物种而异，花棒2 m×2 m或2 m×4 m，柠条1 m×2 m或2 m×3 m。

2.2.1.3 工程措施的配置

工程措施的配置应根据当地自然条件和风沙运动特点采取综合措施，相互配合，发挥其最好效果。由于风速和风向的变化，工程防护措施都会遭到不同程度的破坏和沙埋，应做好定期维修养护。在路基两侧形成一个完整的防护工程体系，由近及远分别设置草方格(HDPE)固沙带(在方格内造林)和高立式沙障阻沙带。高立式沙障的目的使风沙流中大部分沙粒在远离线路的无害地带堆积；草方格(HDPE)沙障在于稳定沙面，抑制吹扬，减少沙质地面对过境风沙流的沙源补给，并能阻挡部分风沙流活动。二者相互配合，有效地固定流沙，保证铁路的安全运行。

2.2.1.4 治理范围

防护带宽度主要取决于当地风沙流活动状况及铁路需要保护的年限。防护带过窄，不能有效防止风沙流对铁路的危害；防护带过宽，投资太多，多年实践证明，主风向一侧防护带宽度300 m，背风向一侧防护带宽度200 m，线路无积沙。因此，只要在这个宽度范围内进行强度经营，就能够保护铁路不积沙。

2.2.2 有灌溉条件防治措施

有灌溉条件半荒漠地带铁路沙害治理，应采取植物治沙与工程治沙措施相结合，防护带宽度取决于风沙危害程度，防护重点在迎风侧，一般以多带式组成防护体系。风沙危害由严重、一般到轻微，迎风侧可设5带、3带到1带，背风侧设3带、2带到1带。树种选择以灌为主，乔、灌、草结合。建设初期应设置平铺式、半隐蔽式、高立式沙障保护苗木，以后根据沙害情况可不再增设沙障。

2.2.2.1 植物种选择

流沙得到灌溉后，增加了沙地水分，降低了地面温度，改变了流沙的粒度成分和养分条件，生态环境得到了很大改善，原来不适宜生长和生长不良的植物种，在灌溉条件下生长良好。通过多年栽培试验，目前适宜的植物种有：油蒿是本区固定和半固定沙丘上天然生长的半灌木，在沙障内生长茂盛，固沙作用强；柠条适应性强，在沙丘上生长稳定，为优良的后期固沙植物种；花棒为当地流沙上的先锋植物，在流沙逐步固定后便趋向衰退，在固沙过程中，需要混交和更替后期植物种；沙拐枣垂直根4 m以上，生长迅速，为引进的优良植物种[4]。

2.2.2.2 固沙植物的配置

固沙树种确定后，还要做到合理配置，密度适宜，才有利于林木生长。在流沙上有灌溉条件造林，最好营造乔、灌带状混交林，乔木配置线路内侧，灌木配置线路外侧，影响阻挡风沙流对线路的危害。由于沙丘部位立地条件不同，对各固沙植物生长也不同。试验证明最适宜的配置方式是灌木与半灌木混交，即柠条与油蒿或花棒与油蒿混交。

为了加速铁路两侧流沙固定，可采用灌溉造林和非灌溉造林相结合的方式，在灌溉区外侧按防护带宽度设置草方格沙障，在非灌溉条件下栽植或播种旱生固沙植物，减少供水范围，节约投资。

2.2.2.3 治理范围

迎风侧一般300～500 m，背风侧200～300 m。并按沙害等级、风沙流强度等情况适当增减。迎风侧一般300～500 m处、背风侧200～300 m处设置网围栏，实行禁牧，防止人为破坏干扰，充分发挥天然植被的固沙作用。

3 荒漠地带沙害防护体系

荒漠系指气候干燥，降水稀少，蒸发量大，植被贫乏的地方。因此，荒漠是生物气候带的一个类型，也是地带性名词术语，具有特定的地理区域和自然环境，并有相应的土壤和生物类型[3]。

3.1 自然特征及分布

3.1.1 自然特征

气候干燥，降水量稀少，蒸发量大，光照充足，温差较大，风力强劲；地面物质以砾石和沙粒为主，并在风沙运动作用下形成风蚀、风积地貌形态；成土作用微弱，贫瘠、盐化，以灰漠土、棕漠土、灰棕漠土为主；天然植物稀疏，植株矮小，以旱生、超旱生和沙生、盐生植物为主；地表径流缺乏，多为内陆河。

3.1.2 分布

界线：中国荒漠属于地形荒漠，界线是从内蒙古巴彦淖尔市乌拉特中旗靠近中蒙国境线准索伦(109°E)为东界起点，向南至巴音前达门，穿越狼山、河套平原和库布齐沙漠西段，沿鄂尔多斯西北部的沙日摩林和，再经新召山及都斯图河，通过贺兰山分水岭向西转入中卫、干塘，沿祁连山北麓(或经河西走廊)，向南进入青海、经柴达木盆地南部，向西和西北进入新疆，沿塔里木盆地南部向西和西北止于中国国境线[3]。

行政区域：包括内蒙古西部、宁夏西北部、甘肃西北部、青海西北部、新疆5个省区。

荒漠区或带：塔里木盆地荒漠区和东疆、河西走廊西部荒漠区，柴达木盆地荒漠区，准葛尔盆地和伊犁-塔城荒漠区，中部戈壁荒漠区，阿拉善荒漠区。

3.2 防治措施

3.2.1 无灌溉条件防治措施

荒漠地区大都没有灌溉条件，只能依靠工程措施。工程措施应阻沙与固沙措施相结合，才能有效防止风沙对铁路的危害。阻沙措施有高立式沙障、截沙沟挡沙坝、废旧轨枕墙等，固沙措施有HDPE网、粘土覆盖、砾卵石沙障等。在路基两侧形成一个完整的防护工程体系，根据沙害严重程度，由近及远分别设置HDPE网固沙带和高立式沙障阻沙带。设置不同配置方式。

高立式沙障主害风侧距路基坡脚一般为100～150 m，次害风侧为80～100 m设置。沙障应与主风向垂直或与线路平行，根据风沙流情况，设置1～2道高立式沙障。两沙障距离20～30 m，积沙后在沙障背风侧设置HDPE网格沙障、粘土覆盖、砾卵石沙障，固定沙障流沙。

固沙措施HDPE网、粘土覆盖、砾卵石沙障，根据风沙流情况，主害风侧宽度一般为100～150 m，次害风侧为50～80 m。

3.2.2 有灌溉条件防治措施

建立灌溉植物防护带的防护带宽度根据沙害严重程度确定，重点保护迎风侧，建立多带式防护林，由沙害严重、一般、轻微，在迎风侧设置3带至1带，背风侧设1带防护林，带宽30～50 m，带距20～40 m。树种乔灌结合，结构前紧后松。

3.2.2.1 植物种选择

灌溉造林可选树种较多，选择适应当地自然环境生长的乡土树种二白杨、沙枣和柽柳，又引进了新疆杨、银白杨、合作杨、酸刺、柠条、花棒、梭梭柴[4]。根据戈壁风沙流的特点，林带配置以堵截风口、切断沙源为目的，因此，阻截外来沙源为主的林带应适当加宽，以降低风速，控制就地起沙的林带酌量减窄。当地以偏西风为主，沙源又集中在上风侧，在线路两侧营造防护林带，重点应放在上风侧，其次才是下风侧，林带宽度本着“因害设防”的原则设置。沙害严重地段，在迎风侧设置2～3条防护林带，背风侧设置1条林带，林带宽度50～60 m。一般沙害地段，在迎风侧设置1～2条防护林带，背风侧设置1条林带，林带宽度50～60 m。

林带配置为条带(多行式)混交林，外侧以防沙为主，栽植柽柳、梭梭等灌木，内侧以防风栽植二白杨、沙枣等乔木。

3.2.2.2 造林方法

为促进幼林生长，戈壁造林必须注意立地条件和树种特性，并采取客土造林。常用的方法是提前一年开沟积沙，蓄满后挖穴造林，这样可以提高土壤肥力，并使土壤含水量增加。

3.2.2.3 灌溉方法

戈壁渗水快，要少灌勤灌，采用节水灌溉方法，根据植物生长需求和降水量、蒸发量确定灌溉周期和浇水量。

3.2.2.4 林带前缘积沙防护

林带阻止了风沙流对铁路的危害，但林带前缘的大量积沙，严重威胁着林木生长，积沙埋压幼树，林木干枝、枯顶，甚至死亡。为防止林带前缘积沙，采取多种防护措施，一是在林带外侧20 m以外，设置高立式沙障。利用柽柳平茬设置多排阻沙障，效果显著。此外，利用冬季灌溉余水，或引洪漫灌林带前缘土地，促进植被自然繁殖，以固定和阻拦部分流沙[4]。

4 结束语

铁路防护体系建设是根据自然环境、防护需要，是由不同防护设施组合而成的统一体，铁路沙害的防治应坚持“预防为主，防治结合”的原则，尽量把线路沙害的潜在威胁减少到最小程度，并防止沙害范围扩大。沙漠地区自然条件复杂严酷，光热充足，虽有利于植物生长发育，而干旱缺水，风沙活动、土地贫瘠等因素却不利于植物生长和定居。风沙活动可以依靠工程措施进行解决，干旱缺水则是难以解决的问题。因此，铁路沙害防护体系建设时，应根据不同立地条件和风沙危害的方式、原因，制定不同沙害治理方案。

[1] 朱震达，刘恕.中国北方地区的沙漠化过程及其治理区划[M].北京：中国林业出版社,1981：48-49.

[2] 治沙造林学编委会编.治沙造林学[M].北京：中国林业出版社,1984：111-112.

[3] 马世威，马玉明，姚洪林，等.沙漠学[M].呼和浩特：内蒙古人民出版社，1988：88-92.

[4] 赵性存，潘必文，赵铭球，等.中国铁路沙漠工程[M].北京：中国铁道出版社,1988：166-173.

Construction of Sand Calamity Controlling and Protection System on Railway

HAO Caiyuan

(TheRailwayPermanentWayDepartmentofHohhotRailwayAdministration，Hohhot010057,China)

Construction of sand calamity controlling and protection system on railway can be considered an organism combination of various protective measures. Sand calamity controlling is the key step to ensure the normal operation of the train，and it needs lots of attention in railway line location，design，construction and operation. In general，sand calamity often take place in dry grassland，semi-desert and desert zone，and we need to combine the engineering prevention measure and biological prevention measure of sand control which construct the sand calamity controlling and protection system. And in the areas that has poor natural conditions，which cannot perform the biological protection strategy，the engineering measure of sand control is the main technique to control sand.

sand calamity on railway;protection system;construction

2095-1671(2015)05-0199-05

2015-07-16；

2015-07-21

郝才元(1963—)，男，内蒙古托克托县人，高级工程师，从事铁路防沙治沙工作25年，负责全局绿化、治沙技术管理工作。

U216.41

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