第七届青年地学论坛

我国沙区面积广大，风沙危害是沙区交通、能源、国防等重要基础设施建设运营的制约因素。为保障沙区交通线路的正常运营，其两侧通常需要根据不同区域的气候、地形和风沙危害特征等基本情况，来进行针对性的防沙措施建设，以防止流沙掩埋。但由于风沙活动在区域上存在巨大差异，具体工程所处的环境千差万别，目前风沙灾害防护体系的设计方面，没有统一可用的标准，也没有便于工程应用的防护体系规模判断依据。
针对风沙灾害防护体系合理宽度设计的问题，选取不同沙区环境中多个现有交通线路工程的风沙防治措施，分析输沙势、风蚀气候侵蚀力和沙丘活化指数等多个风沙活动强度估算方法的优缺点，并综合考虑沙源丰富程度、防沙工程宽度等因素，提出一个新的交通线路工程风沙灾害防护指数；之后，将该指数与多个具体工程的防护体系防治效能等级对比，确定出不同等级的指标阈值；利用该阈值，可判断得出工程投入最少、满足预期防护效果需求的防沙体系理想宽度。初步结论和成果如下：1.通过分析沙丘活化指数、风蚀气候侵蚀力和输沙势三种常用风沙活动强度估算方法，对比发现，在不同的沙区气候区，三种估算方法反映的风沙活动强度总体变化较为一致，其中输沙势在极端干旱地区更加灵敏，但其计算过程仅涉及风速风向数据，无法表达具体区域降水的影响与特征。2.指出风沙活动强度的评估应与工程布设走向、工程周边沙源丰富程度和戈壁砾石的覆盖度相结合。3.针对一般风沙区的气候以及地表因素特征，结合沙丘活化指数、风蚀气候侵蚀力、输沙势三种指标各自的优点，同时结合实地沙源丰富程度、地表植被盖度和工程走向的差异，提出了一种普适性强的防沙新指数S来确定防护体系的适宜宽度。4.通过野外调查所选风沙灾害防护体系工程案例的不同防护效果，划分了5个效能等级；将防沙新指数S与效能等级进行对比评估，判断出不同预期防护效果的指标阈值S，从而提出不同的预期效果下，风沙灾害防护工程体系最小宽度L的计算方法，此宽度是防沙效果与工程投入的最优组合。5.选取莫高窟顶防沙治沙案例完成对防沙新指标S值的验证。莫高窟两期工程防护效果证明本文提出的防沙新指数S与实际情况吻合，可以在其他地区和工程项目进行应用；在哈罗铁路沿线多个地点进行了新方法的实际应用，获得了不同防护效果情景下，各路段两侧所需的防护体系最小宽度。研究显示，防沙工程新指数S可为合理开展风沙防治工程提供科学指导和技术支持。
 

风沙灾害；风沙活动强度；防护体系宽度；敦煌莫高窟；哈罗铁路