铁路风（治）沙工程防护效应研究

The railway is the artery of national economy, and it plays more significant role of the economy development of the national. By the end of 2010, China railway operational length is about 91,000 kilometers, among which, the railway located in the desert is more than 5000 kilometers, the desert railway suffers from varying degrees of wind erosion, sandstorm disaster serious threat to railway operations. The studies of railway wind erosion controlling measures (single measures and comprehensive protection system), such as gravel mulch, the straw checkerboard barriers, stone checkerboard barriers, upright-concrete sand fence, the wind hazard controlling tunnel, shrubs and trees belt of wind erosion controlling, and integrated comprehensive measures system of them, which is the main wind erosion disaster prevention and control measures to reduce wind speed and to decrease the amount of sediment transportation quantitative. The results aim to provide the basis theory of the railway of the different wind erosion controlling measures effects, which on the sand transportation quantitative and wind velocity reducing evaluation. At the same time to provide the principle of the railway wind erosion controlling engineering design, construction. To ensure the railway expresses safetly in the desert area.

铁路是国民经济的大动脉，对国民经济的发展具有重要的战略意义。截止2010年年底我国铁路营运里程约9.1万公里，其中沙漠铁路的线路长度超过5000公里，沙漠铁路遭受不同程度的风力侵蚀，风沙灾害严重地威胁着铁路的安全运营。本项目通过对铁路风（治）沙工程的单项措施和综合防护措施体系，如：砾石覆盖、草方格沙障、石方格沙障、立式沙障、高立式沙障、防风明洞、灌木林带、乔木林带等单项措施和由其组成的综合防护措施体系的防护效应的研究，得出目前主要的风沙灾害防治措施降低风速和减少输沙量的定量结果，旨在为不同铁路风（治）沙措施的防护效应的定量评价提供理论依据；同时为铁路风（治）沙工程的设计、施工提供理论和实践依据。为保证我国沙漠铁路的安全运营提供技术支撑。

随着铁路工程的大规模开展，特别是在西部风沙区高速铁路的修建，风沙灾害严重的影响着铁路工程的设计、施工和运营，研究我国西部风沙地区铁路风（治）沙措施的防护效果的研究对于风沙区安全运营具有重要的理论和现实意义。.本研究先后在集二线、临策线、额哈线、兰新第二双线开展了铁路工程风沙措施的防护效果，现以集宁至二连浩特铁路线为例，对研究结果进行总结。在野外实验基础上利用Fluent软件，运用对比研究的方法，对位于沙漠区的防风固沙措施防护效果及风蚀机理进行研究，主要的研究成果有：.（1）综合防护体系整体上依然发挥了其防风作用，使风速在经过综合防护体系不同措施时有不同程度的降低，起到了降低风速的目的；.（2）榆树林带在降低风速方面具有显著效果，1m高度处风速削减率达到50%以上；.（3）柠条和尼龙网沙障主要降低1m高度处的风速，对2m及以上高度降低效果并不明显；榆树对2m高度内具有较好防风效果，而对于3m高度效果甚微。.（4）当风沙流到达榆树林带时，其结构特征已明显改变，在距离地表30cm内，当风速为9.6m/s时，沙粒质量占总质量的44.51%，当风速为10.7m/s时，沙粒质量占总质量的62.22%；随着风速的增大，试验组在同一高度层内，沙粒质量累积百分比也随之增大；试验组沙粒质量对数值和高度之间也不再具有线性关系； 榆树带固沙效果显著，输沙量可减少99.14%~99.58%。.（5）经过防护林后，各路堤0.2m高风速均下降到迎风地表的38%~54%，风速较高时，下降倍数较大，防护效果明显。在迎风坡肩，各路堤0.2m高风速均增大到迎风地表的1.38~1.42倍。而在无防护林时，0.2m高度风速值可以达到迎风地面同高度的2.33~2.75倍。在背风坡肩时，各路堤0.2m高风速均下降到迎风地表的28%~43%。迎风侧坡肩均存在风蚀危害，高路堤时迎风坡中上部亦存在风蚀危害。.研究成果为风沙区铁路工程路防风蚀工程设计提供理论依据，同时也为其它沙漠区铁路铁路风沙灾害的防治提供理论和实践依据。