防风固沙草方格在酒航公路中的应用
袁汉秀
（甘肃省酒泉公路总段金塔段 735300）
【摘要】：酒航公路是连接酒泉至十四号空军基地的主干线，全长144.72公里，其中K34—K35+700处于巴丹吉林沙漠南端，常年受流动性沙丘侵蚀，给过往司乘人员带来不便，本文就近年来金塔段利用草方格进行防风固沙的一些措施和施工方法进行了论述。
关键词：酒航公路 草方格 防风固沙
1、概述
省道214线酒航公路是酒泉至十四号基地的战备公路，起点于酒泉市，于国道312线相接，途经酒泉市、银达乡、怀茂乡、金塔县、鼎新镇、航天镇等村镇，至十四号，全长144.720公里，属平原微丘区二级公路标准，路基宽度12米，路面宽度7米，由原酒航局承建于2002年，2008年1月移交由酒泉公路总段管养。由于金塔县位于我国第三大沙漠巴丹吉林沙漠的南部边缘，年降水量少，气候干燥，风沙大，酒航公路K34—K70多处受风沙影响较大，尤其是K34—K35+700处影响较大，形成路基及路面积沙，过往车辆经过此路段会车时能见度低，事故隐患较大，严重影响行车安全，自接管酒航公路以来，为确保过往车辆的安全行驶，金塔段一直进行不定期的路基路面清沙工作，但这并不能解决根本问题，而且维持时间较短，在清沙施工过程中容易形成沙尘，
影响施工机械人员及过往行车安全，因此，经总段领导多次实地考察决定对省道214线K34-K35+700公里处的移动型沙丘进行适当的防风固沙措施，以减少风沙对公路的危害，保证过往司乘人员安全。
2、防风固沙措施的选择
目前国内外固定流沙主要有3种方法，即：生物固沙、机械固沙和化学固沙。生物固沙是从根本上改变风沙危害的长久性措施。本工程靠近黑河流域，有利于生物生长，但由于自然气候条件限制，适宜本地区生长的植物种类稀少且成活率低、生长周期长，很难在短期内发挥作用，因此需要结合其它措施共同使用。机械固沙是目前防风固沙设计中比较成熟的一种防治的重要手段，即通过各种工程设施的建设，对风沙起到固、阻、输、导的作用，达到防止风沙危害的目的，其中最具代表性的一种工程就是设置草风格沙障：化学固沙即最沙土中掺加化学试剂，以增加地表的密实度，提高沙土的启动风速，达到减少风沙危害的目的。根据其他试验研究成果，对不同固沙措施的效益分析如下：
2.1地表密实度
地表密实度是沙漠表层抵御物质搬运和抗风能力的重要指标，也是反映各种固沙措施固沙效果好坏的指标之一。比较各种固化措施的地表密实度，从中可以发现：①化学固沙地表的密实度明显增加，特别是沙表面喷LP高分子化合物后密实度增加二十几倍；②草方格内长有植物后地表密实度有所增加。
2.2地表粗糙度
此表粗糙度是表示地表粗糙程度的重要指标，它是指平均风速减小到零时距地面的高度（以厘米为单位），该值越大，表明地表越粗糙，地表的沙物质越不易被风吹扬搬移。机械固沙和生物固沙主要是通过增加地表的粗糙度来达到固沙的目的。再比较各种固沙措施的地表粗糙度后发现：①机械固沙于生物固沙的粗糙度明显大于化学固沙和自然状况的粗糙度；②化学固沙中高分子化合物处理后沙面的粗糙度明显小于沙面喷洒乳化沥青的粗糙度；③无论是机械固沙还是化学固沙，于生物固沙结合后，地表的粗糙度均成倍增大。
2.3贴地风速
根据模型草方格模型研究及野外观测，风从裸露沙地进入草方格沙障防护带后，距地表0.2m高度内风速急剧降低，进入防护带20m后，风速趋于平稳，而距地表1.5m以上高度风速基本没有变化，并略有提高。
2.4输沙量
输沙量是反映固沙效果的重要指标，它是指单位时间内通过单位面积的沙的重量：试验证明设置草方格后，输沙量比没有采用固沙措施的流动沙丘小的多，说明固沙措施固定了沙丘表面，起到了固沙的作用。
综合以上比较结果，结合当地麦秸等材料丰富，本工程采用草方格沙障固定沙面，以减少流沙对公路的危害。
3、草方格材料及规格确定
3.1草方格材料的确定
草方格沙障应选用干燥、无霉变的麦秸、稻草、芦苇等简单而常见的材料铺设而成。鉴于本工程所在地，麦秸丰富，固选用麦秸作为设置草方格的主要材料。
3.2草方格规格的确定
草方格的出露草头高度与最大间距的对应关系 cm
根据以上结论，结合工程实际，主要设计指标为100cm×100cm，麦秸长度40cm，重量以500g/m为宜，入土埋深15-20cm，露出地面20-25cm。
４、草方格沙障施工方法和要求
4.1施工方法：用麦秸草扎制草方格前需在材料上洒一些水，使之湿润，可以提高材料的柔性，在铺设前先在地面上划出计划好的网格位置线．沿线整齐地平铺麦秸等扎制材料．扎制材料要垂直“线”排放，并置中间位置于线上，用铁锹在草中部用力将其
对折压人沙层内15～20 cm．露出高度20～25 cm，顶部宽度5～6cm，再用脚将草带两侧的沙踩实．并用铁锨将中间的沙向草带下刮填充，使草方格形成碟形凹槽，有利于沙障内地面稳定。
4.2草方格施工要求
⑴草方格栽植应均匀连续、疏密相间；
⑵草方格栽植区域内的地面应修整平顺，再栽植草方格以确保栽植的外观及防护效果；
⑶栽植的草方格根部应踏实，草方格内的沙土不得有虚散现象；
⑷栽植的草方格顺轴线方向每隔30-40m应设置一处1m宽的防火隔离带；
⑸施工现场严禁携带火种。
5、草方格沙障的固沙原理和作用
草方格工程的固沙原理是增加地表粗糙度，改变其上风速廓线，从而减弱贴地面层风速，增加了对风的阻力。降低实际风力作用的有效性．控制风蚀。草方格沙障主要用于流沙固定，阻滞沙丘前移，由于对风的阻力增大，使地面风速大大降低，因而也就减少了沙子被吹扬的数量，削弱了风动沙活动的强度，有效地
制止了沙丘移动。在新设置的草方格沙障上，当风沙流经时，均有旋涡产生，并有积沙现象。经过充分蚀积作用．最终形成光滑而稳定的凹曲面，由这种凹曲面组成的有规则纹状的下垫面，由于凹槽内回流的存在，对其顶部气流具有一种升力作用．通常称为这种小型浅槽的“升力效应”，其既能保证在强风时沙面自身不起抄，又能使气流中挟带的少量外来物质被抬升气流搬运过境．不产生流沙的堆积。总之．草方格沙障的主要功能是通过加速固沙工程前后风能的再分配．从而达到抑制风蚀，固定流沙的目的。另外，草方格沙障可以截留水分，如雨水，提高沙层含水量，有利于固沙植物的存活。
6、结论
⑴草方格沙障能增大地表的粗糙度，有效降低地表的风速，而无草方格固定的地表则处于风蚀状态。
⑵在草方格形成的风积环境条件下，细粒沙物质能够将落在沙表面的植物种子埋起来，便于植物种子的生长。草方格中细粒物质的增多，能够将夜间空气中凝结的水分和微弱的降水蓄积在沙层表面，不至于很快下渗到沙层的下部，一定程度上为浅根植物的生长提供了短暂的水分供应。
⑶细粒物质中多含有碳酸钙、二氧化硅和盐分，它们能溶解于水中并下渗，毛细作用可以将其带到沙表面，失水后将细粒物质胶结在一起，硬化而形成沙面结皮。
⑷随着植物在草方格中定居生长和进一步演化，沙面趋向固
定，生物结皮的厚度、硬度增大，有机质逐渐在沙层中积累。
⑸虽然草方格沙障能在一定时期内起到固沙作用，但随着时间的推移，草方格会腐朽损坏，所以需要定期更换，以保证其固沙作用的正常发挥。
防风治沙是一项群众性、社会性、公益性很强的事业，也是一项涉及多行业、多学科、多部门的系统工程，必须依靠社会各界共同的努力才能完成，目前，防风固沙措施还处于逐步探索阶段，以上均是我段近几年在防风固沙中的一些经验，不妥之处，望指正，并希望让我们以后的生活远离沙害，共建绿色家园。
防风固沙草方格在酒航公路中的应用
袁汉秀
（甘肃省酒泉公路总段金塔段 735300）
【摘要】：酒航公路是连接酒泉至十四号空军基地的主干线，全长144.72公里，其中K34—K35+700处于巴丹吉林沙漠南端，常年受流动性沙丘侵蚀，给过往司乘人员带来不便，本文就近年来金塔段利用草方格进行防风固沙的一些措施和施工方法进行了论述。
关键词：酒航公路 草方格 防风固沙
1、概述
省道214线酒航公路是酒泉至十四号基地的战备公路，起点于酒泉市，于国道312线相接，途经酒泉市、银达乡、怀茂乡、金塔县、鼎新镇、航天镇等村镇，至十四号，全长144.720公里，属平原微丘区二级公路标准，路基宽度12米，路面宽度7米，由原酒航局承建于2002年，2008年1月移交由酒泉公路总段管养。由于金塔县位于我国第三大沙漠巴丹吉林沙漠的南部边缘，年降水量少，气候干燥，风沙大，酒航公路K34—K70多处受风沙影响较大，尤其是K34—K35+700处影响较大，形成路基及路面积沙，过往车辆经过此路段会车时能见度低，事故隐患较大，严重影响行车安全，自接管酒航公路以来，为确保过往车辆的安全行驶，金塔段一直进行不定期的路基路面清沙工作，但这并不能解决根本问题，而且维持时间较短，在清沙施工过程中容易形成沙尘，
影响施工机械人员及过往行车安全，因此，经总段领导多次实地考察决定对省道214线K34-K35+700公里处的移动型沙丘进行适当的防风固沙措施，以减少风沙对公路的危害，保证过往司乘人员安全。
2、防风固沙措施的选择
目前国内外固定流沙主要有3种方法，即：生物固沙、机械固沙和化学固沙。生物固沙是从根本上改变风沙危害的长久性措施。本工程靠近黑河流域，有利于生物生长，但由于自然气候条件限制，适宜本地区生长的植物种类稀少且成活率低、生长周期长，很难在短期内发挥作用，因此需要结合其它措施共同使用。机械固沙是目前防风固沙设计中比较成熟的一种防治的重要手段，即通过各种工程设施的建设，对风沙起到固、阻、输、导的作用，达到防止风沙危害的目的，其中最具代表性的一种工程就是设置草风格沙障：化学固沙即最沙土中掺加化学试剂，以增加地表的密实度，提高沙土的启动风速，达到减少风沙危害的目的。根据其他试验研究成果，对不同固沙措施的效益分析如下：
2.1地表密实度
地表密实度是沙漠表层抵御物质搬运和抗风能力的重要指标，也是反映各种固沙措施固沙效果好坏的指标之一。比较各种固化措施的地表密实度，从中可以发现：①化学固沙地表的密实度明显增加，特别是沙表面喷LP高分子化合物后密实度增加二十几倍；②草方格内长有植物后地表密实度有所增加。
2.2地表粗糙度
此表粗糙度是表示地表粗糙程度的重要指标，它是指平均风速减小到零时距地面的高度（以厘米为单位），该值越大，表明地表越粗糙，地表的沙物质越不易被风吹扬搬移。机械固沙和生物固沙主要是通过增加地表的粗糙度来达到固沙的目的。再比较各种固沙措施的地表粗糙度后发现：①机械固沙于生物固沙的粗糙度明显大于化学固沙和自然状况的粗糙度；②化学固沙中高分子化合物处理后沙面的粗糙度明显小于沙面喷洒乳化沥青的粗糙度；③无论是机械固沙还是化学固沙，于生物固沙结合后，地表的粗糙度均成倍增大。
2.3贴地风速
根据模型草方格模型研究及野外观测，风从裸露沙地进入草方格沙障防护带后，距地表0.2m高度内风速急剧降低，进入防护带20m后，风速趋于平稳，而距地表1.5m以上高度风速基本没有变化，并略有提高。
2.4输沙量
输沙量是反映固沙效果的重要指标，它是指单位时间内通过单位面积的沙的重量：试验证明设置草方格后，输沙量比没有采用固沙措施的流动沙丘小的多，说明固沙措施固定了沙丘表面，起到了固沙的作用。
综合以上比较结果，结合当地麦秸等材料丰富，本工程采用草方格沙障固定沙面，以减少流沙对公路的危害。
3、草方格材料及规格确定
3.1草方格材料的确定
草方格沙障应选用干燥、无霉变的麦秸、稻草、芦苇等简单而常见的材料铺设而成。鉴于本工程所在地，麦秸丰富，固选用麦秸作为设置草方格的主要材料。
3.2草方格规格的确定
草方格的出露草头高度与最大间距的对应关系 cm
根据以上结论，结合工程实际，主要设计指标为100cm×100cm，麦秸长度40cm，重量以500g/m为宜，入土埋深15-20cm，露出地面20-25cm。
４、草方格沙障施工方法和要求
4.1施工方法：用麦秸草扎制草方格前需在材料上洒一些水，使之湿润，可以提高材料的柔性，在铺设前先在地面上划出计划好的网格位置线．沿线整齐地平铺麦秸等扎制材料．扎制材料要垂直“线”排放，并置中间位置于线上，用铁锹在草中部用力将其
对折压人沙层内15～20 cm．露出高度20～25 cm，顶部宽度5～6cm，再用脚将草带两侧的沙踩实．并用铁锨将中间的沙向草带下刮填充，使草方格形成碟形凹槽，有利于沙障内地面稳定。
4.2草方格施工要求
⑴草方格栽植应均匀连续、疏密相间；
⑵草方格栽植区域内的地面应修整平顺，再栽植草方格以确保栽植的外观及防护效果；
⑶栽植的草方格根部应踏实，草方格内的沙土不得有虚散现象；
⑷栽植的草方格顺轴线方向每隔30-40m应设置一处1m宽的防火隔离带；
⑸施工现场严禁携带火种。
5、草方格沙障的固沙原理和作用
草方格工程的固沙原理是增加地表粗糙度，改变其上风速廓线，从而减弱贴地面层风速，增加了对风的阻力。降低实际风力作用的有效性．控制风蚀。草方格沙障主要用于流沙固定，阻滞沙丘前移，由于对风的阻力增大，使地面风速大大降低，因而也就减少了沙子被吹扬的数量，削弱了风动沙活动的强度，有效地
制止了沙丘移动。在新设置的草方格沙障上，当风沙流经时，均有旋涡产生，并有积沙现象。经过充分蚀积作用．最终形成光滑而稳定的凹曲面，由这种凹曲面组成的有规则纹状的下垫面，由于凹槽内回流的存在，对其顶部气流具有一种升力作用．通常称为这种小型浅槽的“升力效应”，其既能保证在强风时沙面自身不起抄，又能使气流中挟带的少量外来物质被抬升气流搬运过境．不产生流沙的堆积。总之．草方格沙障的主要功能是通过加速固沙工程前后风能的再分配．从而达到抑制风蚀，固定流沙的目的。另外，草方格沙障可以截留水分，如雨水，提高沙层含水量，有利于固沙植物的存活。
6、结论
⑴草方格沙障能增大地表的粗糙度，有效降低地表的风速，而无草方格固定的地表则处于风蚀状态。
⑵在草方格形成的风积环境条件下，细粒沙物质能够将落在沙表面的植物种子埋起来，便于植物种子的生长。草方格中细粒物质的增多，能够将夜间空气中凝结的水分和微弱的降水蓄积在沙层表面，不至于很快下渗到沙层的下部，一定程度上为浅根植物的生长提供了短暂的水分供应。
⑶细粒物质中多含有碳酸钙、二氧化硅和盐分，它们能溶解于水中并下渗，毛细作用可以将其带到沙表面，失水后将细粒物质胶结在一起，硬化而形成沙面结皮。
⑷随着植物在草方格中定居生长和进一步演化，沙面趋向固
定，生物结皮的厚度、硬度增大，有机质逐渐在沙层中积累。
⑸虽然草方格沙障能在一定时期内起到固沙作用，但随着时间的推移，草方格会腐朽损坏，所以需要定期更换，以保证其固沙作用的正常发挥。
防风治沙是一项群众性、社会性、公益性很强的事业，也是一项涉及多行业、多学科、多部门的系统工程，必须依靠社会各界共同的努力才能完成，目前，防风固沙措施还处于逐步探索阶段，以上均是我段近几年在防风固沙中的一些经验，不妥之处，望指正，并希望让我们以后的生活远离沙害，共建绿色家园。