Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 青藏铁路（格拉段）风沙危害及其防治研究 | |
| 其他题名 | Study on blown sand disaster and its prevention and control of Qinghai-Tibet Railway (Golmud–Lhasa section) |
| 肖建华 | |
| 出版年 | 2014 |
| 学位类型 | 博士 |
| 导师 | 屈建军 ; 姚正毅 |
| 学位授予单位 | 中国科学院大学 |
| 中文摘要 | 青藏铁路（格拉段）穿越青藏高原腹地，是世界第一条海拔最高，穿越多年冻土及沙漠的高原铁路。同时，青藏铁路（格拉段）是西藏和青海通往内地的大动脉，事关西藏和青海社会稳定、经济发展和国防安全。而青藏铁路（格拉段）沙害严重威胁着青藏铁路（格拉段）的安全运营，而国内外对高寒铁路沙害治理方面研究较少。本文在前人研究的基础上，利用野外调查及观测、野外实验、室内沙样分析、风洞实验、数值模拟等研究手段，主要对以下主要内容做出研究：（1）青藏铁路（格拉段）风沙危害形成的环境背景；（2）对现有防沙措施防沙效益监测和评价；（3）对典型路基路堑桥梁等沙害路段流场进行分析；（4）在上述研究基础上，总结青藏铁路（格拉段）沙害防治思路和模式，尝试新的防沙措施开发，为青藏铁路沙害防治提供科学依据。文章的主要研究结论如下： （1）从空间分布看，青藏铁路（格拉段）沙害主要集中在红梁河、秀水河、北麓河、沱沱河、扎加藏布河谷及两岸地区以及错那湖段等地区。从时间分布上讲，青藏铁路冬春季大风日数多，而且冬春季气候相对干燥，形成“风旱同季”特征。风况以“风向单一，持续时间长，且以西风为主”为特征。风沙活动强度最大的月份集中于1月–3月，11月–12月的五个月内，以二月的最大，最小月份位于九月和十一月。形成风沙活动的有利条件包括：强劲的风力、沙物质来源丰富、稀疏低矮的植被、冻融变化、冻土退化、人为因素、鼠类破坏等；抑制风沙活动的因素：大地封冻和积雪覆盖。根据青藏铁路（格拉段）沙害形成原因及特征，青藏铁路沙害可分为四种类型：河流型沙害、滨湖型沙害、沙源型沙害、戈壁型沙害。 （2）青藏铁路（格拉段）主要的防沙措施包括：石方格、羽毛状导沙排、砾石覆盖、百叶窗式栅栏、悬挂式铃铛挡雪栅栏（兼防沙）、盐方格、铁轨枕木栅栏、高立式尼龙网栅栏和低立式尼龙网栅栏等主要几种；防沙体系根据不同的路段的沙害特征类型采用不同的防沙措施，多种措施相结合。从本次调查结果来看，青藏铁路沿线阻沙栅栏、石方格的积沙量较多，阻沙效果明显。石方格阻滞的沙量较少，但石方格的阻沙率较高。不同风速下，石方格的阻沙率是不同的，风速越大，阻沙率越小；吹风时间越长，阻沙率越小。阻沙栅栏有效地降低栅栏前2 h到栅栏后6 h及以远的地面风速，风速降幅较大，从而使风沙沉积在栅栏前及栅栏后。当栅栏前后的沙子沉积高度超过石方格高度的2/3时，栅栏阻滞流沙的能力降低，阻沙率逐渐减少，最终流沙埋没栅栏，失去阻沙作用。 （3）通过对青藏铁路（格拉段）沱沱河典型路基流场的监测，结果发现：迎风侧风速由远到近缓慢减小，在距离路基的坡角1 H的位置其风速减小到最小，然后沿着路基边坡向上，风速迅速增加，在迎风面的路肩位置，风速达到最大值，然后迅速减小，到距离背风坡坡角1H的位置其风速达到最小，然后在19 H位置以后缓慢增加到自然风。通过对秀水河路堑流场的监测，发现：迎风侧风速由远到近缓慢增加，在距离路基坡顶1 H的位置其风速增加到最大，然后迅速减小，在背风面的路肩位置，风速达到最小值（而不是迎风面路肩），然后迅速增加，一直增加到坡顶位置，其风速值达到最大，然后缓慢减小到自然风。通过对错那湖桥梁监测结果表明，桥梁处的积沙最主要原因还是桥梁对风场的阻挡作用，风场在桥梁前减小，引起积沙，而在桥梁前堆积的积沙进一步对风场起到阻挡作用，进一步加强了阻沙挡风作用。建议风沙路段桥梁的高度应该修建的高一些，以使气流能够顺利通过桥梁下的地表，而不受其阻挡。 （4）结合长期的野外实践工作，根据不同沙害路段特殊的风沙活动特征、沙害类型、风沙地貌等因素，因地制宜，提出一系列适合于青藏铁路沿线风沙防治的新措施及新方法，并对其进行了实验论证。主要包括：一种适用于高寒地区河流性沙害防治的U形拦水防沙堤；一种新型盐块及卤水防沙固沙方法；植物纤维固沙网；镀铝锌合金板金属质阻沙栅栏；一种锁扣式防沙网挂件；高立式格状沙障及其防风效益研究；高立式玻璃纤维阻沙固沙栅栏；一种沙漠河流河岸沙害治理系统。 （5）预测青藏铁路（格拉段）未来20~30 a冻融荒漠化继续发展，程度将加重。滨湖型沙害类型采用以水压沙，以冰压沙的思路；河流型沙害类型采用河岸阻沙的思路，自河床至河岸；沙源型及戈壁型沙害类型采用远阻、近固，采用高立式大网格和低立式小网格相结合的防沙思路。青藏铁路（格拉段）新型防沙工程实施三年来，效果明显，线路清沙次数及年清沙量明显减少。并对青藏铁路及中国沙漠铁路沙防治对策进行了展望。 |
| 英文摘要 | Qinghai-Tibet Railway (Golmud–Lhasa section) runs across the Tibetan plateau hinterland, and is the world’s first highest elevation railway through permafrost and desert. At the same time, Qinghai-Tibet Railway (Golmud–Lhasa section) is the artery of Tibet and Qinghai to the mainland, and it has importance for the social stability and economic development of Tibet and Qinghai and national security. While the sand disaster along Qinghai-Tibet Railway (Golmud–Lhasa section) put threat to the safety of the Qinghai-Tibet Railway (Golmud–Lhasa section) safe operation, less research on alpine railway sand disaster was done at home and abroad. In this paper, on the basis of previous studies, the author used field investigation and observation, field experiment, indoor sand sample analysis and wind tunnel experiments, numerical simulation, such as research methods, and made research on the following main contents: (1) environment background of Qinghai-Tibet Railway (Golmud–Lhasa section) sand disaster; (2) monitor and evaluation of sand prevention measures performance; (3) analysis of the typical subgrade embankment, cutting and bridges flow field, and (4) based on the above research, summarized the Qinghai–Tibet Railway (Golmud–Lhasa section) sand prevention thinking and mode, and tried a few of new sand prevention measures, and provided scientific basis for sand prevention and control of Qinghai-Tibet Railway (Golmud–Lhasa section). The main research conclusion are as follows: (1) From the spatial distribution, sand disaster of Qinghai-Tibet Railway (Golmud–Lhasa section) focus on on both valley sides of Honglianghe, Xiushuihe, Beiluhe, Tuotuohe as well as Cuona Lake. From the time, Qinghai-Tibet Railway (Golmud–Lhasa section) has more wind days in winter and spring, and the winter and spring climate is relatively dry, which form the simultaneous wind and drought characteristics. The wind regime has characteristics of \ |
| 中文关键词 | 青藏铁路 ; 风沙危害 ; 风沙防治 ; 风沙流 |
| 英文关键词 | Qinghai-Tibet Railway blown sand disaster blown sand prevention blown sand flow |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 来源学科分类 | 自然地理学 |
| 来源机构 | 中国科学院西北生态环境资源研究院 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/287384 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 肖建华. 青藏铁路（格拉段）风沙危害及其防治研究[D]. 中国科学院大学,2014. |
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