荒漠化与铁路治沙讲座.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,荒漠化与铁路治沙,铁道第一勘察设计院,提纲,世界荒漠化研究动态,中国荒漠化研究概况,铁路治沙,情况介绍,中国沙漠铁路概况,铁路沙害形成机理及分类,铁路沙害防治技术,铁路治沙的几点体会,中,国沙漠公路简介,我院近年来,对外交流,情况,铁路建设是否推进荒漠化进程,荒漠化是否威胁铁路运输,1.世界荒漠化研究动态,荒漠化在全球各大洲均有分布，世界上有100多个国家和地区、5亿多人口，约占地球陆地面积1/3的范围受到荒漠化的威胁。特别是亚洲、非洲一些受影响面积和人口数目都很大的发展中国家表现得尤为突出。据联合国环境规划署估计，荒漠化使全世界每年蒙受420多亿美元的经济损失，而且荒漠化还以每年50007000平方公里速度在扩展。,土地荒漠化（desertification）是当今世界面临的最大环境社会经济问题之一。通俗地讲，荒漠化就是土地退化，主要由沙漠化、水土流失和盐渍化个部分组成,。,（王涛，朱震达，“我国沙漠化研究的若干问题.沙漠化的概念及其内涵”，中国沙漠ol.23 No.3）),世界主要沙漠,联合国等国际组织对荒漠化十分重视,19681973年萨赫勒和埃塞俄比亚的旱灾激起了国际社会对荒漠化问题的关注。,1977年8月29日9月9日在肯尼亚首都内罗毕召开了联合国荒漠化会议（UNCOD）,94个国家和国际组织的代表讨论了荒漠化的成因和后果，分析现状，研究治理对策，并制定了荒漠化防治行动计划（PACD）。,1978年在联合国环境规划署设立了荒漠化处。,1984年联合国环境署召开第十二届理事会，由联合国环境规划署执行主任穆斯塔法K.托尔巴博士作了荒漠化总评价的报告。,1992年把荒漠化问题作为联合国召开的世界环境与发展大会上的一个重要议题，并对荒漠化现状、趋势进行了第二次总评。大会“把防治荒漠化作为主要内容纳入21世纪议程。,1994年6月17日国际荒漠化防治公约在巴黎签订，6月17日确定为世界防治荒漠化和干旱日。,防沙治沙技术,植物防沙治沙措施-,治理流沙，国内外大都以造林种草、育林育草的植物治沙为根本措施。它是经济有效而又持久的措施，也是改造和治理沙地、沙漠和沙化土地的主要途径。植物固沙治沙主要有封沙育林育草、直播固沙、栽植及扦插固沙、飞播固沙等方法。,机械治沙,采用柴草、树枝、木板条、塑料板、粘土、砾石等材料，设置在沙面上，或者开挖积沙沟以控制或促进风沙运动状况，改变蚀积规律，达到防风固沙，使防护对象免遭沙害。也叫工程治沙,化学固沙-,此法是利用天然或人工合成的高分子化合物，经加工成为具有一定胶结性的化学物质，喷洒到沙面上，渗入沙层间隙，将沙粒胶结后形成一层保护壳，隔开气流对松散沙面的直接作用，达到固定流沙防止风蚀的目的。当前，世界上提出用于固沙的化学物质种类很多，约有100余种。化学固沙常与植物治沙相结合，作为植物治沙的辅助性和过渡性措施。,风力治沙,-,也称风力拉沙，它是以风为动力基础，人为地干扰控制风沙运动状况，因势利导，改变蚀积规律，变害为利的一种治沙方法。风力拉沙是以疏导流沙为主的治沙措施。,水利拉沙,-,以水为动力，按照需要将沙粒进行输移，主要是利用水的流力治理流沙，消除沙害，它是改造治理和开发利用沙地沙漠的一种方法。主要有引水拉沙修渠、引水拉沙造田、引水拉沙造坝等具体工程。,最新植物防沙治沙技术,藻类治沙,无土栽培,保水技术,节水技术,组培技术,人工植被,容器育苗,容器苗造林带有原生长介质，成活率高。同时可实现春、夏、秋多季节造林，容器苗培育既是种苗生产的发展趋势，也是推广科技造林和保证造林成效的直接途径。,矿泉水瓶子种树,在矿泉水瓶里灌满水后插上小树苗埋进沙里种树的方法,在内蒙古库布其沙漠里获得成功,现在,一般用可降解塑料袋取代矿泉水瓶.,保水技术,覆盖塑料薄膜减少水分损耗；,漂浮物铺盖水面；,液态化学剂或石蜡自动扩散在水面上形成密封层；,土壤改良剂-,专门用于改良土壤团粒结构，类似于腐殖质的天然或人工合成聚合物。它能促进土壤团粒的形成，从而可提高土壤透水性和保水性，还能降低地表径流与土壤侵蚀性；,土壤保水剂-,一种高分子的吸水和聚水的化合物，主要成分是聚丙烯酸钠盐。此类聚合物与水接触时能吸收相当于自身重的几百倍到上千倍的水分，并具有很好的保持水分的能力。目前成本过高，无法大面积推广。,液态地膜-,一种能固结土表，减少土壤水分蒸发，防止土壤沙化的液态地膜,常温下为液体，喷施地表后既可固结，在土壤表面形成一层很薄的固化层，有很好的防风固沙作用。,节水技术,滴灌-,一种以缓和的灌溉强度只对植物根部进行灌溉的方法。它不仅可以提高水的效率，由于灌溉的间隔时间缩短，土壤可以经常保持较高的含水量，因此，有利于减轻盐害，是一种正在普及中的适用于干旱地区的灌溉方式。,坎儿井-,是中国新疆地区的一种具有悠久历史的灌溉方式。它将山麓地带的浅层地下水，通过地下渠道引至地表的一种水利工程设施。这种灌溉设施，现在仍存在于从中国到非洲的广大区域，这充分反映了它的实用价值。坎儿井的起源非常古老，伊朗用坎儿井灌溉的面积，最多时可占全国总灌溉面积的50%。,收集降水,是数千年前就已采用的方法。现在以色列、美国和澳大利亚等国利用坡地收集雨水的集水原理，再结合近代灌溉技术，建成了效率很高的灌溉系统。,甘肃雨水利用走向世界,1995年，甘肃省决定在重灾旱区实施“121雨水集流工程”，即每户利用场院屋面建100平方米左右的集流场，建两眼水窖，发展一处庭院经济，解决一户人畜饮水困难，同时利用余水发展庭院经济。,如今，雨水利用已从当初的解决人畜饮水，发展成为甘肃省兴水治旱的一条切实可行的旱作农业之路。甘肃省在取得大量科研成果和“121工程”的实践基础上，积极向旱作农业发展补充灌溉进军。在实施范围上，由中部地区向全省整个旱地农业区延伸；在建设方式上，由单一模式向多形式和多种技术配套延伸；在发挥效益上，由主要解决人畜饮水向发展农田灌溉、农业种植结构调整和高效农业延伸。截至2002年底，共筹集资金1649亿元，其中群众自筹1001亿元，建成集雨节灌水窖19436万眼，发展集雨补灌面积45735万亩。,2002年12月，甘肃省水利厅代表中国政府正式实施援助阿尔及利亚集雨水窖项目。同年同月，“雨水集蓄利用技术”培训班被正式纳入中国政府对外技术援助培训计划，面向116个发展中国家开展培训。,组培技术,所谓组培，就是生物组织培养，也就是通常所说的“克隆”技术在植物体上的应用。据了解，组培“克隆”技术在浦东新区农业技术推广中心很早就投入生产，现已具备年产100万株组培苗的生产能力，先后成功开发了非洲菊、圣诞花、芦荟、大果型草莓、西瓜、黄瓜等适应农村种植结构调整的花卉瓜果。,沙漠地区自然条件恶劣，使得某些植物种的自然繁殖受到限制，利用组培等技术，使一些生长困难或濒危的沙漠植物，在一定条件下大量生长，为解决沙漠植物生长发育的多途径提供了广阔前景。通过组织培养、细胞生物学、植物化学和遗传工程等生物新技术，为培育抗盐、抗旱、耐高温和低温、抗病、抗虫的植物新品系提供了可能。,人工植被,人工植被生产线主要以各种植物纤维为原料，生产多用途的人工植被产品，共有50多个品种，是近年来国际公认的最有效、最便捷、最廉价的护土、治沙、绿化环保产品。原料：稻草、椰子壳纤维、玉米秸秆、麦秆、棉秆、大麻、亚麻,德国 MST 机器制造公司是目前世界上最大的天然环保人工植被及其设备制造公司，已有25年历史。该公司所生产的人工植被生产设备已遍及欧洲、美洲、非洲、澳洲及日本等世界各地。,（1）网（2）纤维层（3）种子层（4）纸（5）网,人工植被的优点,1.防沙治沙，提高植被恢复能力,2.保护植被和土壤表层，保持土壤温度、湿度,3.吸持尘土增加土壤有机成分，为植物生长提供良好的环境,4.人工植被下产生很好的微气候环境，有助于微生物的生存,5.防治流沙蔓延，增强植被生存条件，减少沙尘天气,6.公路、铁路两侧铺设人工植被，种植护路植物，保障交通安全,右图为工程实例和生产设备,（,本段资料来自,北京红菊绿谷荒漠化防治有限公司,）,美国荒漠化防治,美国受荒漠化严重影响的土地面积约80万平方公里，造成荒漠化的主要原因有乱采滥挖、毁林开荒、草原过度放牧、土地盐碱化、不合理利用地下水以及气候异常等。,从20世纪30年代开始，美国制定了专门的法律，为治理荒漠化“保驾护航”。如限制土地退化地区的载畜量，调整畜禽结构，推广围栏放牧技术；引进与培育优良物种，恢复退化植被；实施节水保温灌溉技术，保护土壤，节约水源；禁止乱开滥伐矿山、森林等。另外，国家鼓励私有土地者种草植树，在技术、设备、资金上予以大力支持。这些政策和措施有力地促进了土地的合理利用，有效地遏制了土地荒漠化的急速扩展。,以色列荒漠化防治,以色列的荒漠化面积占其国土总面积的75，他们采用高技术、高投入战略，合理开发利用有限的水土资源，在被世人视为地球癌症的荒漠地区创造出了高产出、高效益的辉煌成就。,以色列科技人员大力研究开发适合本地种植的植物资源：,1.广泛引种驯化。他们派出科技人员，前往世界各地广泛收集世界干旱地区有价值的物种进行试种研究。其内盖夫古里扬大学从上个世纪60年代就引进了世界各地的1000多个树种，通过驯化，许多已经成为当地的主要品种；,2.开展植物杂交育种，利用现代生物技术培育出抗盐碱耐干旱的新品种；3.对作物的引种、培育、种植都是以市场为目标，充分发挥优良品种的作用，使沙漠化劣势成为自然优势。,目前，以色列的农产品和植物开发研究技术处于国际领先水平，从而保证农牧林产品的优质化、多样化，在欧洲占据很大市场份额，取得高额回报。这样做使荒漠化的治理和开发得到了有机结合，迈入了良性循环的发展轨道,印度荒漠化防治,印度在治理荒漠化方面也取得了明显成效。,印度已利用卫星编制了荒漠化发生发展系列图，基本摸清了不同土地利用体系下土壤侵蚀过程及侵袭程度；,开发了一系列固定流沙的技术，如建立防风固沙林带，即沿大风风向，垂直营造多层次的由高大乔木和低矮灌木、灌丛组成的林带，建起绿色屏障，以减缓风速，减低风力抵卸风沙；,固定沙丘。印度西部干旱严重的拉贾斯坦邦58的土地均为流沙地和沙丘，严重威胁着农田、灌渠、公路及其他建筑物，他们通过种草植树、改土固沙等生物措施，目前已治理和固定流沙地10万公顷，既维持了生态平衡，又改造了大片流沙地，达到了可持续土地利用与环境保护的目的。,独联体国家荒漠化治理,独联体国家的荒漠化主要表现为天然牧场的退化。通过土壤改良技术和大面积供水工程，在荒漠化地区发展农业和畜牧业。,从上个世纪初，原苏联就在中亚和哈萨克撕坦地区开始了在广阔的地区持续性进行详细的水文地质勘探，为国家为荒漠化牧场供水工程进行整体的规划。,采用的最普遍的供水方式是建设井群，由于流沙地区地层的特殊性，他们研制了四斜坡型的甲壳式井建筑结构。,从上个世纪80年代开始，独联体国家建设了大规模的牧场给水工程。供水方式有：建设井群、凿井、引用泉水、敷设输水管道、修建运河以及修建地面集水设施等。,1880年，俄罗斯中亚细亚铁路的修建第一次提出了在流沙地区进行铁路的勘测、设计以及施工、运营所遇到的特殊问题，促使俄罗斯专家开始研究风沙对路基的危害及对策。,1896年，俄罗斯林学家B.A.帕列茨基开始了世界上最早的铁路固沙工作，他建立了第一个沙漠地区不需灌溉的苗圃,原中国科学院新疆生物土壤沙漠研究所图书情报室，独联体国家荒漠化综合治理，新疆大学出版社，.,埃及的治沙工程,埃及是世界上沙漠化最严重的国家之一，国土面积的96%是沙漠，实际土地利用面积仅占国土面积的，耕地面积仅占3.5%。99%的人口集中在尼罗河河谷和三角洲地带。,埃及政府在19972017年间通过采取若干大型工程的建设，以合理开发利用水、土、沙资源为基础，工程措施、生物措施、农业技术措施有机结合，通过治沙造田，扩大人工绿洲，实现人进沙退。,加强领导，立法保障；千方百计，增加投资；政府鼓励，移民开发；依靠科技，注重效益；因地制宜，综合治理。,工程措施主要是兴建水库、扬水站、污水处理站、引水排水渠和打井等，同时发展喷灌、滴灌、渗灌、微灌等节水灌溉工程，形成完整的水利体系。生物措施主要是围绕城乡绿化，在渠、田、路边建设防护林网，防止沙漠侵害道路、农田、水渠和城镇。发展高效益的经济林，培育并大面积种植耐干旱、耐盐碱的树草和农作物等。农业技术措施主要是采取与风向垂直的沟垄种植、等高耕作、留茬免耕等办法，改良土壤，减少水土流失和风沙危害。,利用空气中的水分进行灌溉,利用空气中的水分进行灌溉就是通过一定的设施来收集空气中的水分，直接供给植物利用或汇集到蓄水池中以供灌溉之用。,德国研究人员用一圆筒来收集空气中的水分，其内壁涂有吸聚阳光热的涂料，圆筒与若干个喷嘴管连接，将喷嘴管埋在两行植物根部之间。白天高温烤热的空气经圆筒进入喷嘴管里，到了夜间降温时，空气中的水分就凝结成了露水珠而流到作物的根部。,秘鲁的研究人员沿海岸垂直张挂一些大型尼龙网以吸聚雾气，待雾变为水后流进蓄水池，以供沿海滩涂灌溉之用。,智利的科研人员利用沙漠地区的云雾来改造沙漠，他们在巨大的框架上面安装由聚丙烯塑料制成的双层网来“捕捉”云雾，云雾在网上凝结成水，汇集到贮水池中，以供种植的林草或天然沙生植物的灌水之用。,对于沙漠地区和缺乏淡水的沿海地区，利用空气中的水分进行灌溉是一种可取的方法，但如何降低成本，提高效率和实用性是今后应着重解决的问题。,干水,“干水”是美国近期发明的专用于干旱地区造林的专利产品，为固态凝胶形式存在的束缚水。把这种含水成分高达百分之九十七的透明胶状物埋于土壤，由土壤中的微生物分解缓释，可为一棵树苗持续提供三个月以上的有效水分，从而使极端干旱地区造林成为可能。,据悉，国家林业局决定今年引进小批量“干水”产品，结合西部春季造林，在新疆、青海、甘肃、内蒙古、陕西等省区开展中试，视中试情况决定是否引进该项技术。有关人士认为，这项已经在美国、澳大利亚、以色列等国大面积使用并取得成功的干旱地区造林技术，对中国西部生态建设具有重要的现实意义。,液体喷播绿化技术,是一种将草种、肥料、纤维覆层及其他高科技原料以一定的比例混合,然后喷播在指定地点的播种方法。特点是草种发芽快、发芽率高，并能减少土壤流失。其主要应用于流沙固定、裸地绿化、铁路、公路、机场等工程的风蚀和水蚀保护。,在国外已应用多年，成效显著，我国在道路边坡绿化，公园绿化等领域已经应用但在治沙领域，还有待试验。,.中国荒漠化研究概况,中国受荒漠化影响的土地面积约为332.7万平方公里，占国土总面积的34%，近4亿人口受到荒漠化的危害。其中，在干旱、半干旱及亚湿润干旱区总面积331.7万平方公里范围内，实际发生荒漠化的土地面积（即中国荒漠化土地总面积）为262.2万平方公里占该地区土地面积的79.0%，占国土面积的27.3%。,中国土地荒漠化问题正在加剧，沙化面积目前正以每年3436平方公里的速度扩展。每年因荒漠化造成的直接经济损失高达540亿元，间接经济损失高达2700亿元。直接经济损失相当于西北5省区1996年财政收入的3倍！,中国荒漠化土地分布图,1999国家林业局,我国沙漠概况,中国是世界上沙漠分布面积最广的国家之一，塔克拉玛干沙漠、古尔班通古特沙漠、柴达木沙漠、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、库布齐沙漠和科尔沁沙地、毛乌素沙漠等12大沙漠、沙地,呈一弧形分布于我国西北、华北北部和东北西部的新疆、青海、甘肃、宁夏、内蒙、陕西、山西、河北、辽宁、吉林、黑龙江等省（区）。,李肖伦，“中国沙漠铁路”,我国沙漠面积（包括戈壁）,文献资料显示，近二十年来我国沙漠面积（包括戈壁）如右图所示也有学者认为其实际面积比这里的数据要小，但我国沙漠面积在逐年扩大已是不争的事实,数据来自：,赵性存，“中国沙漠地区铁路的修筑”，中国沙漠Vol.5No.2；,曹振虎，“中国铁路防治沙害的过去与现在”，铁道工务，；,李肖伦，“中国沙漠铁路”,我国主要沙漠所处的自然带,中国政府高度关注荒漠化防治,防治荒漠化已列入中国21世纪议程林业行动计划、中国防治荒漠化国家行动方案中，明确提出了中国防治荒漠化的战略目标：,到2000年，中国将治理风蚀荒漠化土地280万公顷；治理水蚀荒漠化土地240万公顷；治理退化草场715万公顷；治理盐渍化土地200万公顷；建立各类自然保护区165个，总面积达5950万公顷。区域性生态环境得到定改善；促进解决荒漠化地区农村贫困人口的温饱问题。,到2010年，治理风蚀荒漠化土地600万公顷；治理水蚀荒漠化土地480万公顷；治理退化草场1750万公顷治理盐渍化土地500万公顷；自然保护区总面积达到6868万公顷。荒漠化地区的区域性生态环境有较大改善，人民生活质量有较大提局。,到2050年，力争使可以治理的荒漠化土地得到初步治理，使荒漠化地区的生态环境和经济发展走上良性循环的轨道。,我国制定了中华人民共和国防沙治沙法，自2002年1月1日起实施。,中国多项防治荒漠化技术领先世界,科学技术是防治荒漠化的“利器”。中国从50年代开始就组织大批科技人员深入北方万里风沙线，进行荒漠化综合考察和治理研究，建立了一批固沙造林科研机构。,来自中国林业科学研究院，,广大林业和治沙科技人员与荒漠化地区人民一道，在40多年的艰苦实践中，总结研究出100多项防治荒漠化的成功技术和经验。其中，干旱、半干旱流沙地带飞机播种造林技术、设置沙障固沙造林技术、窄林带小网格式农田防护林营造技术、钻孔深栽造林技术、乔灌草结合固沙技术和固沙植物物种选育技术等多项防治荒漠化技术居世界领先地位，引起世界各国的广泛关注。有的科研成果已被阿根廷、尼日利亚、赞比亚等国引进。中国治沙造林专家和科技人员还应邀到非洲荒漠化危害严重的国家传授技术。,在防治荒漠化过程中遵循以下原则和对策,坚持统筹规划、综合治理、因地制宜、分类指导,全面防沙,重点治沙,防重于治,遏制沙化,发展以绿洲为中心的生态环境建,设,上图为农田防护林，右图为沙地饲料林,坚持生物措施为主，生物措施与工程措施相结合的原则,突出科技支持作用,提高防沙治沙工作的科技含量,要坚持依靠全社会的力量,共同推进防治荒漠化和土地沙化事业。,中国三北防护林体系工程,1978年11月，国务院批准在三北地区建设大型防护林工程。按照工程建设总体规划，该项工程分三个阶段，八期工程，七十三年来完成，共需造林3560万公顷。在保护现有森林植被的基础上，采取人工造林、封山封沙育林和飞机播种造林等措施，实行乔、灌、草结合，带、片、网结合，多树种、多林种结合，建设一个功能完备、结构合理、系统稳定的大型防护林体系，使三北地区的森林覆盖率由505%提高到1495%，沙漠化土地得到有效治理，水土流失得到基本控制，生态环境和人民群众的生产生活条件从根本上得到改善。,三北防护林工程兰州南北两山绿化工程,三北防护林体系工程已走过二十三年的历程，取得了举世瞩目的成就。全面超额完成三北防护林体系建设第一阶段的规划任务，二十三年累计造林保存面积2203.72万公顷。这些树木成林后，三北地区的森林覆盖率将从505%提高到9%以上。,三北防护林地理位置图,地跨东北西部、华北北部和西北大部分地区，包括我国北方13个省（自治区、直辖市）的551个县（旗、市、区），建设范围东起黑龙江省的宾县，西至新疆维吾尔自治区乌孜别里山口，总面积4069万平方公里，占国土面积的424%，接近我国的半壁河山。,下图左为河西走廊封沙育林工程,右为三北防护林地理位置图,。,三北防护林资料均来自“中国三北防护林体系工程”，202.100.100.75）,铁路治沙也属于荒漠化防治的一部分。它是一个长周期的系统工程，它涉及大气物理、地理地貌、林业、环境保护、给排水、水文勘察等学科和专业。,铁路治沙要遵循国家的相关政策、法律、法规和整体规划。,铁路治沙要与国家、地方的经济状况、产业结构、社会、经济、环境保护发展规划相一致，最好实现变害为宝。,铁路沙害治理要从勘测设计阶段开始。,铁路治沙要走与专业荒漠化研究机构合作的道路，我院要充分发挥在本领域内设计、施工经验丰富的优势。,铁路治沙与荒漠化防治,3.铁路治沙,风沙给铁路养护运营带来的一系列危害称为“沙害”。如铁路的机、车工、电等部门都会不同程度的受风沙流的危害而影响其正常的功能。,沙漠、大风和风沙流地区路基总称为风沙地区路基。位于这些地区的铁路路基容易遭受风蚀或沙埋等危害。,风沙地区的气候特征主要表现为：干旱少雨、日照强烈、气候干燥、风的活动频繁。,路基被沙埋具有线长、面广、点多的特点，养护作业量大，危及行车安全，防治起来也较困难，故通常以风沙路基的防护作为铁路沙害防护的主要对象。,风沙路基的防护工程，主要包括两部分，即对路堑或路堤部分路基本体采取的防止风蚀加固措施和对沙丘或风沙流侵向路基一侧或两侧须采取的防止沙埋的措施。,铁路工程设计技术手册路基，中国铁道出版社。,沙丘类型及特征,固定沙丘或平沙地,植被或其它覆盖物（如黏土结皮、盐结皮）的覆盖度在40以上，风沙活动不显著。,半固定（半流动）沙丘或平沙地,植被或其它覆盖物的覆盖度在1540之间，流沙呈斑点状分布，有较显著的风沙活动。半固定沙丘一般指活动沙丘向固定方向发展；半流动沙丘一般指固定沙丘向活动沙丘方向发展。,活动沙丘或平沙地,植被或其它覆盖物的覆盖度15，植被稀疏，甚至沙面裸露，风沙活动频繁。沙丘移动速度主要取决于风速和沙丘本身的高度,。,风沙流,指含有沙粒运动的气流。沙粒运动的粒径大小、运动形式、跃移高度等与风力大小、下垫面性质等有关。,铁路工程设计技术手册路基，中国铁道出版社,风沙危害程度,风沙危害程度是设置铁路两侧风沙防护工程的重要依据之一,严重风沙地段,大面积（10km2）的高大、密集流动沙丘、风沙流动频繁的地区；大面积稀疏、低矮流动沙丘，沙丘年移动大于10m；风力强大（常年有10级以上大风）的严重沙漠化土地地段；沙源丰富的山口及输沙量10m3/m年的戈壁风沙流地带。,中等风沙地段,大面积半固定沙丘和部分流动沙丘为主的地区，其中沙丘年移动510m；风蚀明显、沙层疏松、深厚的沙地及中度沙漠化土地；输沙量为510m3/m年的戈壁风沙流地带。,轻微风沙地段,半固定沙丘地区有零星的流动沙丘分布；植被遭受破坏，大风时有风沙流活动；轻微沙漠化土地；输沙量5 m3/m年的戈壁风沙流地带。,铁路工程设计技术手册路基，中国铁道出版社,.我国沙漠铁路概况,4.1,我国铁路治沙的历史回顾,4.2,我国沙漠铁路概况,4.3,我国铁路治沙的历史意义,4.1我国铁路治沙的历史回顾,新中国成立后，包兰铁路的修建提出了铁路风沙防治新课题。,1956年，由铁道部科学研究院、我院和中科院林业土壤研究所共同成立中卫铁路防沙研究工作站，开始了铁路防沙的科学研究和工程实验工作。,1958年我国第一条穿越沙漠的铁路干线包兰铁路的建成通车。,1964年，我院协同中科院治沙队编制了“包兰铁路中干段铁路固沙造林技术修改方案”，标志着铁路防沙取得阶段性成果，为后来的铁路防沙奠定了理论和实践基础。,原中国科学院兰州沙漠研究所沙坡头沙漠科学研究站，“腾格里沙漠东南缘铁路沿线流沙固定的原理和措施”，中国沙漠Vol.6No.3.,4.2我国沙漠铁路概况,此后，我国铁路建设者经过近半个世纪艰苦卓绝的工作，先后建成了兰新（兰州至新疆）、青藏（西宁至格尔木）、南疆（吐鲁番至喀什）、干武（干塘至武威）、集二（集宁至二连）、乌吉（乌海至吉兰泰）、包神（包头至神木）、宝中（宝鸡至中卫）、灵武（大坝至古窑子）等二十余条干、支线。,目前，我国通过风沙地区的铁路总长度超过了5000km，对于促进荒漠地区经济的发展起到了重要的作用。,数据来自：,赵性存，“中国沙漠地区铁路的修筑”，中国沙漠Vol.5No.2；,曹振虎，“中国铁路防治沙害的过去与现在”，铁道工务，；,李肖伦，中国沙漠铁路”,包头至兰州铁路,包头至兰州铁路从内蒙古自治区的包头起，到甘肃省省会兰州，全长990km，是我国第一条通过沙漠地区的铁路，全线主要有三个沙害地段：巴彦高勒至乌海段在乌兰布和沙漠和库布齐沙漠边缘通过；平吉堡至分守岭段在黄河冲积平原的平沙地通过；中卫至干塘段在腾格里沙漠的东南边缘通过，累计沙害长度达300km。,1954年10月开工，1958年7月通车，1958年10月交付运营。,采取的防沙、治沙措施曾获1987年国家科学技术进步特等奖。这条铁路是华北通往西北的重要干线，对加速内蒙古、宁夏、甘肃的经济建设起着重要作用。,包兰线沙坡头“五带一体”固沙横断面,包兰铁路对铁路治沙的主要贡献,包兰铁路上，沙坡头沙漠科学研究站长年累月的定位研究和实践，初步解决了以下的问题：,-,植物固沙的可行性程度；,-适宜的固沙植物物种及其合理配置；,-植物固沙的基本指标；,-以固为主，固阻结合的铁路防沙体系的可行性方案,。,主要贡献：,为我国沙漠铁路建设提供了一个沙害整治模式。,原中国科学院兰州沙漠研究所沙坡头沙漠科学研究站，“腾格里沙漠东南缘铁路沿线流沙固定的原理和措施”，中国沙漠Vol.6No.3.,兰州至新疆铁路,兰州至新疆铁路东起甘肃省省会兰州，向西跨黄河，越过海拔3000m的乌鞘岭，沿河西走廊经疏勒河、哈密、吐鲁番，在达板城穿过天山至乌鲁木齐，全线长1903km，其中经过风沙地区约1000km，以戈壁风沙流危害为其主要特征。,1952年10月开工，1962年底铺轨至乌鲁木齐西站，1966年全线交付运营，是新中国成立后建成的最长的铁路干线。兰新铁路所经乌鞘岭、天山等处为山岳地区，其余绝大部分是戈壁滩，部分是盐渍土、沙漠等不良地段。疏勒河至烟墩、哈密至鄯善通称“百里风区”，吐鲁番至盐湖称“三十里风口”，全年有三分之一的时间为大风期，常年风力达78级，给施工和运输带来极大困难。,兰新线玉门段风沙路基横断面,青藏铁路西格段,青藏铁路西宁至格尔木段全长652.6km，平均海拔在3000m左右，含氧量只有海平面的70%。线路处于青藏高原，有沙漠、戈壁、草原、沼泽、盐湖、盐渍土顶特殊地质地段，还有350公里的无水区。,沙害以纵向沙丘分布为主,累计沙害地段约为100km,风沙是威胁青藏铁路行车安全和运输生产的突出问题。,1958年9月开工，1979年9月铺轨到格尔木，以后又展修了31公里到昆仑山下的南山口车站，1984年7月交付运营。,这条铁路通车后，对青海，西藏的社会主义建设发挥了很大作用，现已有10条铁路专用线，把沿线的主要厂矿与铁路连接起来。,南疆铁路,南疆铁路吐鲁番至库尔勒段全长476km,位于天山南麓，吐鲁番盆地的西北边缘，有115km线路穿越砾漠大风地区。线路通过地段多为戈壁地段，地表无明显积沙，仅在大风条件下才发生沙害。1984年8月交付运营。,1996年，开始修建南疆铁路库尔勒至喀什段。,这条铁路沿线物产丰富，天山埋藏有煤、铁、铜、铅、锌、石棉、水晶等各种矿产资源，铁路通车后，为矿藏资源的开发创造了重要条件。,北京至通辽铁路,京通铁路自京包铁路的昌平至内蒙古通辽，全长804公里。1972年10月开工，1977年12月通车，1980年5月交付运营。该路是沟通关内外的第三条铁路干线。京通铁路在赤峰以西穿越30公里流动沙丘和130公里流动平沙地带，有大量防沙治沙工程。沿线自然条件较好，植被覆盖度较高，多属固定、半固定沙丘和沙地。1973年起在该线流动沙丘地段设立了固沙林场，在重点沙害地段植树造林，基本解决了路基积沙问题。,北通线奈曼干草原地区风沙路基横断面,集宁至二连铁路,集二铁路自京包铁路的集宁至二连国境，全长331公里，是联接乌兰巴托、莫斯科的国际联运干线。1953年5月开工，建成后于1955年根据中、蒙、苏三国关于组织联运协定，将轨距拨宽至1，520毫米。1965年又将轨距拨回1，435毫米。集二铁路沿线人烟稀少，气候多变，风大干旱，全年封冻降雪期达67个月之久。,为乌兰察布盟戈壁和沙地,沿线干旱缺水，风力强大，地表为薄层洪积残积物和一些零星沙丘，虽然多数为草木及灌木固定，大风时仍有风沙流活动，沿线沙害地区累计长39.1km，因人为开垦、放牧，沙害趋向严重。,其它,干塘至武威铁路,-,该铁路位于腾格里沙漠西南边缘，全长185km,沿线多属于固定、半固定沙丘，流沙呈斑点状分布。由于施工及人为开垦，流沙复活，沙害地段不断延长，累计长达84km。,乌海吉兰泰铁路,-,该铁路线为包兰铁路乌海车站与吉兰泰盐厂的专用线，全长131.7km，在乌兰布和沙漠的西南缘通过。沙害段长达70.2km，严重沙害地段长约60km，有些路段积沙超过轨面，为我国目前沙害最为严重的一条铁路。,包头至神木铁路,-,北起内蒙古自治区的包头至陕西神木县，全长171km，途径库布齐沙漠和毛乌素沙地，通过风沙地段总长81km。该铁路在修建过程中注意植被保护，防治措施与铁路线路施工同时完成，沙害治理较为彻底。,4.3 我国铁路治沙的历史意义,基本保障了我国沙漠地区铁路的行车安全，为健全我国铁路运输网络，保证物流畅通以及促相关地区的经济发展、文化交流等方面具有实质性的意义。,铁路治沙是我国荒漠化防治的先驱，她奠定了我国荒漠化防治的理论和实践基础。目前，人类还没有足够的实力全方位，全面积的治理沙漠，现代交通在人们生活和经济建设中的特殊地位，把铁路治沙推到了我国荒漠化防治的风口浪尖。,铁路治沙，促成了我国专业治沙机构的成立和专业技术人员的培养。铁路治沙是在政府的大力支持下，由铁一院、中科院、铁科院、有关铁路局等单位共同参加进行的，中国科学院寒区汗区环境与工程与研究所（原中科院沙漠研究所）就是在包兰铁路防沙研究的基础上成立的。,5.铁路沙害形成机理及分类,5.1风沙对铁路产生危害的原因,5.2风沙对铁路的危害类型,5.3沙害程度划分,5.4铁路沙害的表现形式,5.1风沙对铁路产生危害的原因,自然因素风和沙源(强劲的风是造成风沙危害的动力，沙源是形成风沙危害的物质基础)。在流沙地区或天然植被不足以控制风沙的轻质土壤地区，自然因素起主导作用。,人为因素铁路沿线的荒漠化（垦荒耕地、砍柴烧炭、过度放牧以及破坏生态性的工程措施等破坏铁路沿线植被的行为）。在固定沙丘地区或植被比较稠密的沙质草原地区，往往是由于人为因素破坏了天然植被，进而使自然因素起作用。,5.2风沙对铁路的危害类型,风 蚀,-,沙漠地区采用当地的粉细沙填筑的路堤，在沙丘或沙地开挖的路堑，或者含有易风蚀的土层路堑，易遭风蚀。大风地区的风蚀现象更为严重。风蚀从路肩开始，风蚀物大部分堆积于坡脚，少部分被风带走，边坡下部1/4边坡高度范围内一般不遭受风蚀。风蚀常使路肩宽度不够，严重者枕木外露，影响行车安全。,沙 埋,-,风沙地区的道床积沙是普遍现象，表现为风沙流受阻，致使沙粒在线路上沉积；或沙丘体前移而埋压道床。沙埋轻则道碴空隙贯入沙粒，道心有少量积沙，造成道碴不洁，给铁路上部结构带来一系列危害；重则积沙掩埋轨道，当积沙超出轨顶3cm以上，就可能引起机车或车辆脱轨，造成停运事故。,翻 车,-,列车车辆在横向风力作用下发生倾覆的现象。在大风地区，造成翻车的因素很杂，除了风力外，还与当地地形、线路平面状况、路堤高度、坡道坡度、行车速度、列车颠簸摆动情况、空棚车门关闭状态等因素有关。,5.3沙害程度划分,极严重沙害,-,路基积沙超过轨面，如不立即清除，列车就有脱轨危险，常造成停车事故，或者桥与涵的净空被积沙堵死，如不清除，洪水时有冲毁路基的可能。,严重沙害,-,路基积沙几乎与轨面平，再遇大风，就有掩埋轨道的危险，对行车威胁很大，须及时清除；或者桥与涵的净空被积沙堵塞大部，如不清除，洪水时桥前积水，有浸泡路基的危害。,一般沙害,-,路基积沙掩埋枕木和扣件，对线路上部建筑损坏严重，间接影响行车，应清理；或者桥与涵有一些积沙，相间一段时间应清理，免致积沙增多堵塞桥涵。,轻微沙害,-,沙粒贯入碴内，道心和道床坡脚有一些积沙，使道床不洁，对铁路上部结构有损害。,5.4铁路沙害的表现形式,腐蚀枕木,堵塞桥涵,钢轨垂直磨耗,脱轨,停车或运缓,拱道,低接头,6.铁路沙害防治技术,6.1 治沙原理和方法,6.2 沙漠铁路的勘测要点,6.3 风沙地区铁路选线原则,6.4 路基本体防风蚀措施,6.5 路基两侧固沙措施,6.6我国固沙植物简介,6.7沙漠铁路的施工和养护,6.1治沙原理和方法,为防治沙害，在铁路两侧一定范围内合理布置工程防护设施或植物固沙。这些设施的功能在于控制地表风蚀的发生和改变沙子搬运及堆积条件，按其作用和性质分为固、阻、输、导四种类型。,原理,Principle,凝结表层沙粒Coagulating the loose,Sand of surface,削弱或降低近地表风速,Weakening the velocity,of wind near the ground,减少风与地表沙粒接触,Decreasing the engagement area,Between wind and sand,method,method,method,特殊的选线原则,Special principles of,Selecting line location,植物治沙,Biological,methods,工程治沙,Engineering,methods,6.2沙漠铁路的勘测要点,沙漠地区的铁路勘测，主要是进行沿线风沙地貌的研究，提供线路通过地区沙漠地貌类型，包括沙漠分布范围、沙丘类型、形态特征以及邻近地区其它地貌单元等，以便合理利用有利地形，确定线路适宜位置，最大限度地减少风沙危害。,对风沙活动特征进行研究，包括风沙六活动和沙丘移动，也就是要确定沙丘活动强度。沙丘活动强度实质上就是沙丘的移动速度，它受到风向、风速、沙丘高度、沙粒粒径、沙层含水量、下垫层性质等因素的影响。通常采用实地测量法或航片对比法来测定。,沙漠的起源、水源踏勘以及路基填料和防护材料的调查。,赵性存，“中国沙漠地区铁路的修筑”，中国沙漠Vol.5No.2；,铁路工程设计技术手册路基，中国铁道出版社,遥感遥测技术的应用,利用卫星相片判读风沙区资源和环境的变化及沙漠化动态，已经在许多国家得到应用，如在印度、美国、前苏联、中国以及一些非洲国家等。通过解释和分析不同时期的卫星图像，可以监测研究风沙区和水土流失区生态环境的时空变化、荒漠化的现状及趋势、改造治理和开发利用效益等多项内容。该项技术的应用，使得收集全球荒漠化和沙漠的环境、资源等信息更加准确和丰富，目前已经成为各国防治荒漠化和防沙治沙研究中新的领域。近年来,我国利用卫星遥感技术测出沙尘暴源头,为预防沙尘暴服务.,6.3 风沙地区铁路选线原则,通常在线路绕长不多,工程费增加有限时,应尽可能绕避严重流沙地段。,不可绕避时，最大限度地利用地貌单元中的不积沙或轻微沙害段落：,1、沙漠边缘山前潜水带；,2、沙漠中的现代河流或古河道；,3、密集沙丘间的湖盆、草滩；,4、固定或半固定沙丘带。,线路走向尽量与主风向平行。,尽量以路堤形式通过，避免较长（30m）和较深（6m）的路堑。,少用弯道，在弯道处不使用路堑。,铁路工程设计技术手册路基，中国铁道出版社,6.4路基本体防风蚀措施,卵（碎）石土护坡,栽砌卵石方格,粘性土防护,水泥砂浆板与沥青胶砂板防护,土工网结合种草防护,减缓路基边坡,卵（碎）石土护坡,栽砌卵石方格,粘性土防护,水泥砂浆板与沥青胶砂板防护,土工网结合种草防护（一）-横断面,6.5 路基两侧固沙措施,堆铺、平铺卵砾石土,喷洒乳化石油沥青、渣油沥青,土工网方格沙障,稻草方格沙障,草方格沙障,高立式沙障,截沙沟、挡沙堤,防护林,挡风墙,路基两侧防沙体系宽度,铁路工程设计技术手册路基，中国铁道出版社,堆/平铺卵/砾石/粘性土,喷洒乳化石油沥青、渣油沥青,方格沙障,高立式沙障,截沙沟、挡沙堤,防护林,植物固沙措施是一种长期有效治本的措施，故铁路的防沙，在条件允许情况下尽可能采用植物固沙措施。,通常，防护林系统由,防火带、防护林带、空留带等组成。,防护林-典型横断面,防护林-横断面形式,挡风墙,为防止大风吹翻列车，在大风地区设置挡风墙，防风效果很好。,兰新铁路在新疆境内，先后经过七角井和达坂城风口，由于风口风力强大，通车后曾9次发生