青藏铁路沿线植草固沙措施研究

（甘肃建筑职业技术学院，甘肃 兰州 730050）

1 引 言

青藏高原西起帕米尔高原，东至横断山地区，北接昆仑山、阿尔金山，南至喜马拉雅山，是全球海拔最高、面积最大的独特地理单元，这里空气稀薄，植物生长期短，生态环境异常脆弱，加之近年全球气候变暖，高原环境恶化，沙漠化现象逐渐加剧。杨印海等[1]分析了青藏铁路措那湖段铁路沙害类型及成因，并提出了多种措施相结合的综合防沙体系。白虎志等[2]分析了青藏高原及青藏铁路沿线风沙流的时空分布特征，发现青藏高原大风集中在高原中心，冬季大风发生频率高。常兆丰等[3]对粘土沙障和麦草沙障的间距研究后认为，机械沙障间距设置的基本原则是障间风蚀沙量等于积沙量。针对青藏铁路沙害地区，王锡来[4]、蔺全林[5]等分析了沙害形成的机理，并提出了相应的沙害整治措施。本文主要通过结合青藏高原风沙灾害特别是青藏铁路沙害现象，研究采用原植草固沙措施治理风沙灾害，为青藏高原沙害治理乃至风沙灾害治理提供支持。

2 青藏高原风沙灾害现状

由于高原沙害影响，青藏铁路自开通运营以来，常出现风沙埋道，风蚀路肩，锈蚀轨道结构，风沙流冲击运行列车等沙害问题，故依托青藏铁路选择具有代表性的路段对青藏高原风沙灾害现状进行调查研究。

2.1 红梁河路段

红梁河路段属于山前洪积平原，地表植被覆盖率约10%～25%，每年冬春季节为风季，风向主要为西风，该路段风沙来源主要是附近山梁沙丘，其高度达20m，最宽处达500m，同时山前洪积平原的松散沉积物也是重要风沙来源。在风力作用下，沙颗粒极易被搬运，最终形成风沙灾害（见图1）。

图2 沱沱河风沙地貌

2.2 沱沱河沙害地段

沱沱河路段属高山谷盆地区，地层属于第四纪软弱岩层，每年冬春季节为风季，风向主要为西北偏西风，3、4、12月风速较大，该路段风沙来源主要是河漫滩上河流冲积物和河谷退化草场，少部分则来自附近冲积平原及活化沙丘（见图2）。

3 青藏铁路沿线阻沙措施调查

青藏铁路沿线设置的工程阻沙措施主要有混凝土插板式挡沙墙、铃铛式挡沙墙、轨枕式挡沙墙、混凝土挂板式挡沙墙、PE网沙障和石方格沙障等，这些沙障考虑风沙流特征，同时结合地形地貌特点相互组合设置于沙害路段，从而控制风沙流的运动状态，起到防风阻沙的目的，是目前青藏铁路沿线主要的工程治沙措施。

对红梁河路段采用的综合防沙体系调查研究后发现，高立式PE网沙障的积沙量非常大，呈圆弧形分布，积沙紧贴沙障易压坏PE网，总体来说高立式PE网沙障具有较强的阻沙能力，在综合防沙体系中发挥了重要作用；挂板式挡沙墙阻沙能力较强，积沙量较大，积沙距沙障较远，阻沙效果较为理想；插板式挡沙墙阻沙效果略差于挂板式挡沙墙，其积沙量与积沙分布均不如挂板式挡沙墙；铃铛式挡沙墙阻沙能力较弱，积沙量相对较少；石方格沙障一般设置于防沙体系的最后，固沙效果良好。

虽然目前采用的工程阻沙措施能够有效阻止风沙灾害，但也存在一些问题：由于在设置工程阻沙措施时未能充分认识青藏高原沙害作用机理，致使个别路段工程阻沙措施位置及间距设置不合理；挂板式挡沙墙等沙障存在结构问题，在其底部易形成掏蚀区；目前采用的工程阻沙措施造价普遍较高且现场施工难度大；沙障积沙后极难清沙，大部分得采用人工清沙；PE网沙障存在材料耐久性不足的问题。

4 青藏高原植草固沙措施

4.1 植草固沙技术介绍

植草固沙措施是一种利用植物防止风沙出现的治沙措施。植物能够固着土壤，同时将地表与气流分隔开来；植物生长能够增加土壤含水量，进而减少沙物质来源；植物衰败腐烂后会形成腐殖质，增加土壤肥力。而青藏高原自然环境恶劣，土地贫瘠，缺乏植物生长所需肥力，为了提高人工种植成活率，在贫瘠的土地中加入有机肥、复合肥和保水剂等作为植生基质，拌和植物种子装至植生袋、植生管或植生带等载体的相应位置，然后将植生载体运输到现场，表面覆盖土壤，无需养护任其自然生长，待植物成活后则形成植草固沙沙障。植草固沙措施不仅能够治理风沙灾害，同时还能改善生态环境，保护青藏高原冻土环境。

4.2 植物种类选择

根据青藏高原植被情况，选择冷地早熟禾、披碱草、老芒麦等三种植物种类研究。冷地早熟禾属于禾本科早熟禾属，为多年生草本植物，形状为根须状，秆直立丛生，高约30～65cm，根茎发达，能适应高海拔高严寒及干旱地区，幼苗能耐-3～-5℃低温，成株能耐-38.5℃低温；披碱草属于禾本科披碱草属，为多年生草本，形状为须根状，秆直立丛生但较疏松，高约70～160cm，根深可达100cm，披碱草适应范围较广，抗旱抗寒能力较强；老芒麦属于禾本科披碱草属，是多年生草本植物，秆丛生但较疏松，叶片扁平内卷，长约10～20cm，根系发达，可利用较深处地下水，其幼苗能耐-4℃的低温，成株能耐-36～-38℃低温，能适应复杂的地形气候条件。

4.3 植生基质选择

青藏高原土壤贫瘠，土壤内缺乏植物生长所必需的营养成分，为了提高人工种植植物的成活率，故选择耕植土作为配置植生基质的土壤，在其中按一定比例加入复合肥料、有机肥和保水剂。配置植生基质时加入冷地早熟禾用种量1g，披碱草用种量8g，老芒麦用种量8g，保水剂用量50g，复合肥用量50g，有机肥用量50g。使用保水剂能够在植物生长初期提高植物成活率，使用肥料能够增加植物的生长高度和密度。以植生袋作为载体，将配置好的植生基质装入植生袋后，运到整平好的场地内逐一放置，之后在其表面覆盖1cm后的土壤，至此，施工部分完毕，施工完毕后，无需养护任其自由生长，待植物完全生长完成则形成植草固沙带。

4.4 现场调查

为确定植草固沙技术的效果，选择在青藏铁路具有代表性的沱沱河路段设置植草固沙措施，沱沱河属于高原亚寒带半干旱气候区，气候寒冷干旱、空气稀薄年降水量约250mm，年平均气温-4.0℃，1月最冷，均温-16.5℃，7月温度最高，均温7.5℃，历史最高气温23.3℃，最低气温-32.6℃，沱沱河河谷盆地海拔约4400～4600m，植被覆盖率约25%～35%，沱沱河路段土壤贫瘠，不利于植物生长生存，且该地区气候寒冷，植物生长期短，致使很多植物不能正常结实，即便部分植物能够结实，其种子的生命力也不强，故沱沱河路段并不利于植物生长。

在沱沱河路段设置植草固沙沙障时，将配置好的植生袋运到现场，表层覆土任其自由生长，第1年种植成功，植物存活并顺利越冬，植物覆盖度能达到约30%，第2年继续维持良好长势,植物覆盖度能达到100%。

在植物生长过程中，特别是生长初期，保水剂发挥的效果显著，它能够提高植物生长初期的成活率；植生基质中含有的肥料在植物生长过程中也至关重要，它能够增加植物生长密度和高度；第二年植物覆盖度达到100%，这说明在配合植生基质时，加入的草种适量即可，过分增加草种数量作用不大。由于设置植草固沙沙障时植生基质配置的较为合理，植物长势良好，当地自然生长且长势良好的植被高度约10～20cm，而人工种植的植被高度能达到20～40cm，人工种植植被的生长量比自然生长的多出2倍以上。

沱沱河路段设置植草固沙措施后植被长势良好，植物固着土壤，将地表与气流分隔开，使风沙流无法风蚀地表，同时植物的生长增加该区域土壤含水量，在根本上控制了风沙灾害的沙物质来源，从而大幅降低了沱沱河路段的风沙灾害。

5 结 语

1）配制植生基质配比时要结合当地自然环境条件进行设计，选择最合理的基质配比才能让植草沙障的植物生长达到最佳状态。

2）植物生长第1年植物覆盖度能达到30%，第2年覆盖度能达到100%，配合植生基质时，加入的草种适量即可，不必过分增加草种数量。

3）配置合理的植生基质后，人工种植的植被高度能达到20～40cm，是自然生长的一倍多，人工种植植物生长量比自然生长的多出2倍以上。

4）植草固沙措施不仅能够治理风沙灾害，还能治理冻土病害以及改善生态环境，是最理想的固沙措施。

[1]杨印海，蒋富强，王锡来，等.青藏铁路措那湖段沙害防治措施研究[J].中国沙漠，2010,30（6）：1256-1262.

[2]白虎志，董安详，李栋梁，等.青藏高原及青藏铁路沿线大风沙尘日数时空特征[J].高原气象，2005,24（3）：311-315.

[3]常兆丰，仲生年，等.粘土沙障及麦草沙障合理间距的调查研究[J].中国沙漠，2000,20（4）：455-457.

[4]王锡来.青藏铁路措那湖地段沙害成因及治理[J].甘肃铁道，2007（增刊）：52-54.

[5]蔺全林.青藏线措那湖沿岸风沙的形成机制及治理措施[J].铁道勘察，2007，3：74-76.