新研究阐释兰新高铁沿线戈壁大风区风沙输移特征
转自：中国科技网
科技日报记者颉满斌
记者6月14日从中国科学院西北生态环境资源研究院获悉，该院王涛副研究员和柳本立研究员研究发现了兰新高铁沿线戈壁大风区风沙输移特征，为兰新高铁风沙灾害防治提供了理论参考。相关成果发表在国际期刊《土地退化与发展》上。
兰新高速铁路东起甘肃省兰州市，西至新疆乌鲁木齐市，全长1776公里，横跨甘肃、青海和新疆三省区。兰新高铁也是我国首条穿越戈壁大风区的高速铁路，自东往西途经烟墩风区、百里风区、三十里风区和达坂城风区等四大风区。这些大风区多分布在山脉风口及其下风侧，地表类型以戈壁为主，在大风作用下，极易形成戈壁风沙流。兰新高铁建成后，根据以往普通铁路的防沙经验设置了挡风墙、砾石方格、高立式阻沙栅栏等风沙防治措施，取得了一定的防治成效，但尚未达到理想的防治效果。强风过境后，大量沙物质沉积，导致高铁线路积沙严重，铁轨板最大积沙厚度达50厘米，造成列车减速、停运，从而严重威胁到兰新高铁的安全运营。
兰新高铁沿线风沙灾害照片.(a) 高铁线路积沙;(b) 列车设备仓积沙;(c) 挡风墙上风向积沙;(d) 防护体系内积沙。受访者供图
为此，研究团队在兰新高铁烟墩风区开展了戈壁地表风沙输移过程野外观测研究。通过风、沙高频协同观测，分析了研究区起沙风速、风沙流结构、年输沙量及沉积物粒度等参数，发现戈壁大风区起沙风速是相同粒径沙漠地表的2.2倍，沙粒输移高度最大可达9米，平均跃移层高度是一般戈壁地表的3—6倍。虽然戈壁地表沙源较之沙漠地区少，但在大风作用下其年输沙量甚至大于大多数沙漠地区。现有防护体系可拦截风沙流中78%的粗颗粒（中沙、粗沙和极粗沙），但部分细沙和TSP颗粒依然可翻越防护体系，沉积在高铁线路上。基于以上研究结果并结合现有防护体系中阻沙栅栏的阻沙效率分析，研究团队建议将现有防护体系中阻沙栅栏的高度由2米提高至3米，以拦截更多细颗粒。同时，避免风电场建设等人为活动对戈壁地表的破坏，以减少戈壁地表沙尘释放量。