化學(xué)工程固沙在塔里木沙漠公路沙害防治中的適宜性

塔里木沙漠公路是開展塔克拉瑪干沙漠旅游的重要組成部分。公路沿線旅游景觀的視覺好壞,直接影響游客的心理感受和對(duì)景觀質(zhì)量的認(rèn)可度。通過對(duì)以往研究的總結(jié)與實(shí)地調(diào)查,從旅游研究視角,運(yùn)用ahp法建立了3層級(jí)27個(gè)指標(biāo)因子的塔里木沙漠公路景觀評(píng)價(jià)體系,并驗(yàn)證了評(píng)價(jià)方法的有效性。進(jìn)而對(duì)沙漠公路沿線景觀質(zhì)量進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià),結(jié)果表明:沙漠公路沿線自然景觀質(zhì)量最優(yōu),公路自身景觀、沿線人文景觀質(zhì)量相對(duì)較差,并根據(jù)景觀質(zhì)量提出了相應(yīng)措施。

塔里木沙漠公路是世界上穿過流動(dòng)沙丘最長的公路。于1993年3月動(dòng)工興建，1995年9月建成，北起輪南，南到民豐，全長522千米。她就像一條黑色的巨龍，舞動(dòng)著矯健的身軀橫亙塔里木盆地，將天山南麓的314國道與昆侖山北部的315國道連通。繼公路建成之后，又一令世界矚目的工程——塔里木沙

沙漠是特殊的工程環(huán)境。根據(jù)國家“八五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目85-101-07“塔里木沙漠石油公路環(huán)境影響綜合評(píng)價(jià)研究”,本文就沙漠環(huán)境對(duì)沙漠工程的影響以及沙漠工程環(huán)境影響特征進(jìn)行了分析。

內(nèi)容。長期而廣泛的數(shù)據(jù)的積累則是建模的基礎(chǔ)。使 用性能模型的發(fā)展是一項(xiàng)長期的任務(wù),隨著路況信 息的不斷積累和對(duì)路面使用性能變化規(guī)律認(rèn)識(shí)的不 斷深化,使用性能模型必將會(huì)逐漸得到改進(jìn)。 參考文獻(xiàn): [1]　譚明鶴,黃衛(wèi).路面管理系統(tǒng)分析中的改進(jìn)優(yōu)劣系數(shù)法 [j].東南大學(xué)學(xué)報(bào),1998,28(3). [2]　姚祖康,孫立軍,胡東明,等.瀝青路面使用性能評(píng)價(jià) [j].土木工程學(xué)報(bào),1989,22(3). [3]　孫立軍,姚祖康,胡東明,等.瀝青路面評(píng)價(jià)與對(duì)策確定 的專家系統(tǒng)[j].土木工程學(xué)報(bào),1991,24(3). developmentandresearchonmaintenancemanagement systemforexpresswaypavements chenggang,h

　2005年　第6期　　　　　　　　段金明　周敬宣:國外道路聲屏障結(jié)構(gòu)形式的研究進(jìn)展—193— [7]　defrancej,jeanp.integrationoftheefficiencyof[12]　fujiwarak,ishidukat.noiseshieldingefficiency noisebarriercapsina3draytracingmethod.caseofofbarrierwithmultipleaborbingedgeobstacles at2shapeddiffractingdevice[

3　　　8prataculturalscience(vol.21,no.6)6/2004 315完善畜牧業(yè)生產(chǎn)的配套服務(wù)體系　畜有計(jì)劃、有步驟地進(jìn)行調(diào)整和加強(qiáng),以適應(yīng)現(xiàn)代化 草原畜牧業(yè)的發(fā)展要求,切實(shí)保證持續(xù)發(fā)展[6]。 牧業(yè)生產(chǎn)配套服務(wù)體系的建立和完善,對(duì)搞活畜 產(chǎn)品的流通和促進(jìn)畜牧業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展尤為重 要?，F(xiàn)代化畜牧業(yè)生產(chǎn)是以提高畜產(chǎn)品為目的,參

為了探明塔里木沙漠公路防護(hù)林帶咸水灌溉土壤入滲特性,在塔里木沙漠公路防護(hù)林帶內(nèi)選取5種不同種植年限的土壤,并取3種不同礦化度水,應(yīng)用guelph入滲儀測定土壤水分入滲過程,并進(jìn)行模型擬合與分析。結(jié)果表明:不同種植年限對(duì)土壤初始入滲速率、飽和導(dǎo)水率有顯著影響,尤其是0-10cm,10-15cm層土壤,隨著種植年限增加土壤初始入滲速率、飽和導(dǎo)水率呈減小趨勢。咸水灌溉條件下,土壤飽和導(dǎo)水率較淡水大。不同深度土壤入滲特性有差異,表現(xiàn)為25-40cm,40-60cm層土壤飽和導(dǎo)水率較其他層大。用常用的入滲模型對(duì)入滲過程進(jìn)行模擬,可以發(fā)現(xiàn)通用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)研究該區(qū)域土壤入滲有最好的適用性,kostiakov模型也較適用,horton模型在該區(qū)域土壤入滲研究中適用性相對(duì)較差。

塔里木沙漠公路防護(hù)林生長于極端干旱的塔克拉瑪干沙漠中,防護(hù)林植物的蒸騰耗水和灌溉管理是防護(hù)林可持續(xù)的核心問題.利用莖流計(jì)測定了塔里木沙漠公路塔中段3種防護(hù)林植物的莖干液流,研究了防護(hù)林植物莖干液流規(guī)律、水分狀況和現(xiàn)行灌溉模式下植物的耗水量,探討了防護(hù)林灌溉管理中的節(jié)水問題.對(duì)莖干液流測定結(jié)果表明,防護(hù)林植物莖干液流具有明顯晝夜節(jié)律性,液流的高峰值出現(xiàn)在白天10:00~15:00,最小值出現(xiàn)在00:00~03:00,夜間也保持較小的液流.3株直徑1.9~2.0cm喬木狀沙拐棗(calligonumarborescens)、多枝檉柳(tamarixramosissima)、梭梭(haloxylonammodendron)在生長季的日平均莖干液流速率分別為67.2,77.05和61.54g·h-1;莖干液流受環(huán)境因子影響而波動(dòng),太陽輻射、風(fēng)速、氣溫、相對(duì)濕度和植物莖干液流有顯著相關(guān)性.8年生沙拐棗、檉柳、梭梭植株年耗水量分別為1937.80,1253.39和1026.96kg,日平均耗水量分別為9.69,6.27和5.13kg.滴灌條件下,防護(hù)林帶內(nèi)土壤含水量在各個(gè)月份變化不大,土壤含水量充足,防護(hù)林植物清晨和午后水勢變化反映出其水分狀況良好.如對(duì)現(xiàn)行灌溉管理模式進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)防護(hù)性能與水資源節(jié)約的有機(jī)結(jié)合,防護(hù)林還存在一定的節(jié)水空間.

為了塔里木沙漠公路防護(hù)林持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展,對(duì)防護(hù)林內(nèi)衰退的喬木狀沙拐棗進(jìn)行不同留茬高度和不同灌水量的平茬實(shí)驗(yàn),選取萌蘗條數(shù)、株高、冠幅、萌蘗條地徑、地上生物量5項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)平茬效果。結(jié)果表明:1)平茬后喬木狀沙拐棗的萌芽期推遲10天左右,但萌蘗株的生長勢明顯好于未平茬植株,合理的留茬處理更能促進(jìn)這一優(yōu)勢的發(fā)揮。2)平茬當(dāng)年,不同留茬高度處理萌蘗株月生長動(dòng)態(tài)一致,即株高、冠幅和地徑均呈"s"型增長,而萌條數(shù)呈對(duì)數(shù)增長,但留茬高度對(duì)萌蘗條生長狀況和地上生物量積累及分配均有顯著影響(p20cm>15cm>5cm。3)灌水量引起的土壤水分狀況的差異極大的影響著防護(hù)林內(nèi)喬木沙拐棗的平茬效果,單次灌水量45l/株的平茬效果明顯好于22.5l/株。

利用植物莖流計(jì),測定了塔里木沙漠公路塔中段喬木狀沙拐棗莖干液流變化及耗水特性。結(jié)果表明3株喬木狀沙拐棗在一個(gè)生長季內(nèi)的日平均耗水量為4183.4g;在現(xiàn)行的灌溉管理?xiàng)l件下,4~10月3株基徑為3.6,3.1,1.9cm的喬木狀沙拐棗日平均耗水量分別為6203.5,4829.1,1517.5g;7月份是耗水量最大的季節(jié)。喬木狀沙拐棗液流日變化呈單峰曲線型,并隨環(huán)境因子的變化有所波動(dòng);液流高峰值出現(xiàn)在12:00~15:00,最小值出現(xiàn)在0:00~3:00,夜間仍保持較高的液流速率。喬木狀沙拐棗液流速率與基徑呈正相關(guān)關(guān)系,在6月底,3株基徑為3.6,3.1,2.1cm的喬木狀沙拐棗日耗水量分別為9521.2,5803.1g/d和1818.8g/d。不同天氣條件下沙拐棗日平均率日耗水量的排列順序?yàn)?小雨<陰天<浮塵<沙塵暴<多云<晴天。干旱的環(huán)境條件和較為充足的水分供應(yīng)是耗水量大的一個(gè)重要原因。

沙漠公路的修建,對(duì)加快塔里木盆地油氣勘探開發(fā)、促進(jìn)新疆經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要作用。文章針對(duì)塔里木地區(qū)沙漠公路的特點(diǎn),通過對(duì)沙漠公路生態(tài)恢復(fù)的現(xiàn)狀和措施分析,提出了沙漠公路生態(tài)恢復(fù)應(yīng)全面調(diào)查、合理規(guī)劃,建造具有層次性的防風(fēng)固沙體系和植被體系,并結(jié)合合理進(jìn)行土壤、水質(zhì)改良和人工輔助恢復(fù)措施,使沙漠公路生態(tài)恢復(fù)體系更加完善,從根本上改善公路路域的生態(tài)條件和行車環(huán)境。

分別從塔里木沙漠公路沿線的自然環(huán)境條件、公路風(fēng)沙危害、機(jī)械防沙體系和生物防沙體系4個(gè)方面,介紹了十幾年來塔里木沙漠公路風(fēng)沙危害與防護(hù)體系研究成果,并簡要論述了研究中存在的主要問題及今后研究的發(fā)展方向。

通過對(duì)塔克拉瑪干沙漠腹地野外試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,探討了塔里木沙漠公路對(duì)近地表風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)過程的影響。結(jié)果表明:①阻沙柵欄和草方格固沙帶對(duì)近地表氣流的速度和風(fēng)速廓線形成很大影響,風(fēng)速整體被削弱,而且越接近地表,削弱程度越大,風(fēng)速廓線的垂直梯度增加;②在防沙體系內(nèi),地表輸沙率急劇下降,風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)發(fā)生很大變化,下層含沙量下降,而上層含沙量相對(duì)變化較少,在阻沙柵欄的積沙帶和草方格固沙帶內(nèi)上層含沙量趨于均勻分布;(3)阻沙柵欄和草方格固沙帶也影響沙丘的移動(dòng)。當(dāng)主導(dǎo)輸沙風(fēng)向與柵欄相交呈小角度時(shí),靠近柵欄的沙丘順柵欄走向側(cè)向移動(dòng)相交呈大角度時(shí),移動(dòng)方向變化不大,草方格固沙帶不影響沙丘的移動(dòng)方向;阻沙柵欄和草方格固沙帶能降低沙丘的移動(dòng)速度,而在固沙帶內(nèi)部,由于沙丘的逆向演變,沙丘體積減小,移動(dòng)速度較快。

本文對(duì)沙漠公路沿線風(fēng)沙地貌和沙物質(zhì)的特征，如粒度特征、礦物成分、化學(xué)成分以及微量元素組成等進(jìn)行了分析，為沙漠公路的生物防沙規(guī)劃，道路的沙害治理提供科學(xué)數(shù)據(jù)。用聚類分析的方法對(duì)沙物質(zhì)分析特征在沙漠環(huán)境研究中的應(yīng)用進(jìn)行了初步探討

概述了我國公路沙害的分布、成因、類型和特征,提出不同區(qū)域公路沙害防治的技術(shù)。

塔里木沙漠公路防護(hù)林橫穿塔克拉瑪干沙漠,利用3-30g·l-1地下咸水灌溉,風(fēng)沙、高溫、鹽分等多種脅迫因子影響人工生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)和穩(wěn)定．通過對(duì)多種脅迫下人工防護(hù)林的結(jié)構(gòu)特征(包括生產(chǎn)力、更新能力、生物多樣性等)和功能特征(生物地化循環(huán),如:防護(hù)林土壤生理生化特性、地下水)的變化研究,探討防護(hù)林與環(huán)境之間的相互關(guān)系．在此基礎(chǔ)上,將決策分析引入塔里木沙漠公路防護(hù)林穩(wěn)定性研究,篩選出影響防護(hù)林系統(tǒng)穩(wěn)定性的障礙因子,建立沙漠公路防護(hù)林穩(wěn)定性的綜合指標(biāo)體系,評(píng)價(jià)防護(hù)林穩(wěn)定性,并將生態(tài)穩(wěn)定性概念應(yīng)用于生態(tài)系統(tǒng)管理．研究表明:現(xiàn)階段防護(hù)林塔里木沙漠公路防護(hù)林系統(tǒng)處于相對(duì)脆弱狀態(tài),氣候條件是系統(tǒng)穩(wěn)定的主要干擾因素,但能夠通過人工措施改善沙漠公路防護(hù)林系統(tǒng)的環(huán)境質(zhì)量,增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性．

通過全部調(diào)查法對(duì)防護(hù)林工程的次年苗木保存率進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查,結(jié)果顯示:(1)由于造林環(huán)境惡劣,塔里木沙漠公路防護(hù)林工程苗木保存率較低,約70%;(2)梭梭、檉柳、沙拐棗三種苗木的保存率不同,基本表現(xiàn)為梭梭和沙拐棗大于檉柳,而且在不同礦化度條件下也存在差異,礦化度較小時(shí)差異不大,而隨著礦化度的增加差異增大;(3)三種苗木的保存率都隨灌水礦化度的增加而逐漸降低,但礦化度小于10g/l時(shí),變化規(guī)律性不強(qiáng);(4)公路沿線苗木保存率呈一定的空間分異規(guī)律,在防護(hù)林橫斷面不同部位、壟間不同沙丘密度、縱向復(fù)合沙壟區(qū)不同地貌部位和公路沿線不同大地貌單元之間,苗木保存率存在差異。研究結(jié)果對(duì)于極端干旱環(huán)境中造林和塔里木沙漠公路防護(hù)林可持續(xù)性研究具有借鑒意義。

為了解塔里木沙漠公路防護(hù)林生態(tài)工程對(duì)地下水位的影響,在該工程第69#灌溉水源井處設(shè)置觀測場,通過多個(gè)觀測井的非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn),觀測井中地下水位的變化情況,確定了研究區(qū)域的含水層滲透系數(shù)k=13.317m/d、抽水影響半徑r=332.04m。分析了地下水位降落"漏斗"和水位下降、上升隨時(shí)間和空間的變化規(guī)律:在2個(gè)抽水應(yīng)力期內(nèi),水位急速下降和上升過程均可在抽水試驗(yàn)開始后的11min內(nèi)完成,隨著時(shí)間的累積,變化趨勢逐漸緩慢;抽水結(jié)束后,水位可恢復(fù)到初始水平。因此,研究認(rèn)為塔里木沙漠公路防護(hù)林生態(tài)工程灌溉期抽水不會(huì)引起天然地下水位的持續(xù)下降,這將為沙漠公路沿線地下水資源的可持續(xù)利用和防護(hù)林生態(tài)工程整體的穩(wěn)定性及長久運(yùn)行提供一定的理論依據(jù)。

為了探討防沙工程對(duì)現(xiàn)代風(fēng)沙地貌的影響,通過在塔中地區(qū)的野外實(shí)地沙面蝕積測量,分析了塔里木沙漠公路防護(hù)林影響下地表形態(tài)變化的類型、分布和強(qiáng)度.研究發(fā)現(xiàn):(1)在防沙體系內(nèi)部以風(fēng)積地貌為主,形成了小尺度的灌叢積沙堆,中尺度的片狀積沙和較大尺度的壟狀積沙體.在防沙體系內(nèi)的林間也一定程度地形成了風(fēng)蝕地貌,但在壟間地一般難以大規(guī)模發(fā)育,而在地形起伏的沙壟區(qū)的次級(jí)沙丘迎風(fēng)坡中部,則可較大規(guī)模地發(fā)育;(2)在防沙體系的上風(fēng)側(cè),阻沙林帶及其形成的壟狀積沙體使壟間的低矮流動(dòng)沙丘在移動(dòng)過程中發(fā)生形態(tài)和走向變化.阻沙林帶壟狀積沙體迎風(fēng)坡形成穩(wěn)定積沙坡面,但前移沙丘可造成其短時(shí)間的破壞,而后逐漸恢復(fù)成穩(wěn)定坡面;(3)在防沙體系下風(fēng)側(cè)沙面,可形成較大范圍的風(fēng)蝕,在壟間地形成風(fēng)蝕凹地,在地形起伏區(qū)沙丘被風(fēng)蝕削平,地形起伏度降低.因此,防沙林帶對(duì)上風(fēng)側(cè)風(fēng)沙流具有巨大的消能截沙作用,到下風(fēng)側(cè)隨著風(fēng)力的逐漸恢復(fù),風(fēng)沙流逐漸趨于不飽和,造成沙面風(fēng)蝕.

在塔克拉瑪干沙漠腹地采用多個(gè)hobo溫濕度自動(dòng)觀測儀器進(jìn)行同步觀測的方式,對(duì)極端干旱區(qū)防護(hù)林小氣候中的氣溫、濕度分別進(jìn)行了水平和垂直兩個(gè)尺度上的觀測.結(jié)果表明:沙漠公路防護(hù)林生態(tài)系統(tǒng)具有穩(wěn)定近地層空氣氣溫和提高空氣濕度等典型的小氣候調(diào)節(jié)作用.太陽輻射對(duì)防護(hù)林溫濕度影響顯著,輻射強(qiáng)度的大小與氣溫呈正相關(guān),與空氣濕度負(fù)相關(guān),在陰天時(shí)林帶保溫保濕效果明顯;防護(hù)林對(duì)周圍環(huán)境的影響較顯著,防護(hù)林帶內(nèi)小氣候具有降溫保濕的特征:林內(nèi)氣溫總是小于原始沙地,林內(nèi)濕度總是大于原始沙地,林邊氣溫升降幅度大于原始沙地,林邊濕度總是大于原始沙地.并且計(jì)算得出防護(hù)林垂直影響范圍溫度4~10m,濕度6~8m;水平影響范圍溫度16m,濕度24m左右.

為揭示塔里木沙漠公路防護(hù)林地土壤肥力質(zhì)量變化規(guī)律,分層采集不同定植年限林地土壤,在分析了林地土壤肥力因子差異的基礎(chǔ)上,選擇土壤肥力綜合指數(shù)(ifi)評(píng)價(jià)法,對(duì)塔里木沙漠公路防護(hù)林地土壤肥力質(zhì)量作了定量評(píng)價(jià).結(jié)果表明:塔里木沙漠公路防護(hù)林建設(shè)后土壤物理結(jié)構(gòu)變好,孔隙增多、持水能力增強(qiáng),隨防護(hù)林年限的增加,土壤微生物量增大、酶活性增強(qiáng),促進(jìn)了養(yǎng)分的積累和轉(zhuǎn)化,定植12年的防護(hù)林地土壤養(yǎng)分含量明顯高于定植不久的防護(hù)林地和流沙地.受咸水滴灌影響,定植年限較長的防護(hù)林地土壤含鹽量較大;林地土壤肥力指數(shù)隨林齡增大在提高,且與林木生長指標(biāo)密切相關(guān).說明塔里木沙漠公路防護(hù)林的建設(shè)有利于風(fēng)沙土的發(fā)育,土壤肥力質(zhì)量逐年變好,在現(xiàn)有滴灌下能夠滿足林木正常生長的需要.

塔里木沙漠公路防護(hù)林生態(tài)工程全長436km,是沙漠公路沿線一條重要的綠色長廊,沙漠公路防護(hù)林帶以滴灌為主,灌溉水源就地開采沙漠公路沿線的地下咸水(3.26～26.65g.l-1),建有110眼灌溉機(jī)井,設(shè)計(jì)滴頭流量為3.6l.h-1,每次灌水時(shí)間6h。針對(duì)沙漠公路防護(hù)林滴灌的灌水效率,開展了滴灌與根灌的對(duì)比灌溉試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明,滴灌水量轉(zhuǎn)化成有效土壤水分的利用率不到50%,滴灌存在地表土壤水分蒸發(fā)損失、灌溉水有效利用率低等問題,為沙漠公路防護(hù)林提高灌水效率、提高灌溉水的有效利用率,提供科學(xué)依據(jù)。