李生宇， 李文明， 孫 熠， 趙淳宇， 俞祥祥，王海峰， 王世杰， 屈 磊

（1.中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所國家荒漠-綠洲生態(tài)建設(shè)工程技術(shù)研究中心，新疆 烏魯木齊 830011；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；3.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第二師交通運(yùn)輸局，新疆 庫爾勒 841007；4.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第二師交通運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展中心，新疆 庫爾勒 841007；5.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，新疆 烏魯木齊830052；6.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)公路科學(xué)技術(shù)研究所，新疆 烏魯木齊 830002）

風(fēng)沙災(zāi)害影響基礎(chǔ)設(shè)施安全、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量及人體健康，是風(fēng)沙地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要威脅。新疆是新絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶的核心區(qū)，也是中國荒漠化和沙化土地面積最大、分布最廣的省區(qū)，陸路交通線路風(fēng)沙災(zāi)害嚴(yán)重，成為區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要限制條件［1-4］。建國以來，中國政府高度重視西部地區(qū)交通運(yùn)輸發(fā)展，交通線路防沙治沙經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)水平得到不斷提高，根據(jù)不同區(qū)域自然條件和風(fēng)沙環(huán)境，創(chuàng)建了以固為主型、阻固結(jié)合型、擋風(fēng)輸沙型等多種道路防沙體系結(jié)構(gòu)模式［5］。而隨著交通建設(shè)地理空間的逐步拓展，道路防沙將面臨更加多樣和復(fù)雜的風(fēng)沙環(huán)境，對風(fēng)沙防治工作提出了巨大挑戰(zhàn)。

臺特瑪湖干涸湖盆地處塔里木盆地東部，位于新疆維吾爾自治區(qū)巴音郭楞蒙古自治州若羌縣境內(nèi)，為塔里木河的尾閭湖，氣候極端干旱，多大風(fēng)，風(fēng)沙活動頻繁，輸沙量大，為典型的“風(fēng)頭水尾”地區(qū)［6］。新疆S214省道穿越此區(qū)域，與當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向近垂直，沿線風(fēng)蝕沙化嚴(yán)重［7-10］。為根治此公路沙害，中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所沙漠研究團(tuán)隊聯(lián)合新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)，針對區(qū)域“強(qiáng)風(fēng)多沙”的風(fēng)沙環(huán)境特點(diǎn)，設(shè)計了阻-固-輸結(jié)合型防沙體系結(jié)構(gòu)，綜合采用機(jī)械與植物防沙措施，2018 年建立了公路防沙試驗(yàn)示范路段。2020 年6 月，對試驗(yàn)示范區(qū)防沙體系內(nèi)外的風(fēng)沙流輸沙和風(fēng)速進(jìn)行了同步觀測，觀測數(shù)據(jù)顯示試驗(yàn)示范區(qū)防沙體系防護(hù)效果優(yōu)良，表明這種防沙體系模式適合強(qiáng)風(fēng)沙環(huán)境。此防沙經(jīng)驗(yàn)也可為相似風(fēng)沙環(huán)境地區(qū)的公路防沙提供借鑒參考。

1 研究區(qū)背景

1.1 研究區(qū)概況

新疆S214省道東西橫穿臺特瑪湖干涸湖盆區(qū)，全長59.5 km，是連通G315 國道與G218 國道的捷徑，也是新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)二師第36團(tuán)通往外界的唯一道路。公路沿線分布有現(xiàn)代湖區(qū)、湖底沙質(zhì)荒漠區(qū)、湖底鹽漬荒漠區(qū)、湖濱荒漠-綠洲過渡區(qū)以及綠洲區(qū)5 種下墊面類型，風(fēng)沙危害路段主要位于K4+900—K18+200，屬沙質(zhì)荒漠區(qū)（圖1）。

區(qū)域氣候極端干旱，降水稀少且蒸發(fā)量大，湖相沉積物結(jié)構(gòu)疏松且干燥，沙源豐富，風(fēng)季為6—9月，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镋NE、NE、E，與公路走向（WNW—ESE）近垂直，偶有反向風(fēng)［8,11］。該區(qū)下墊面粗糙度均值為0.0048 m，臨界摩擦速度為0.2423 m·s-1，2 m高臨界起沙風(fēng)速為3.65 m·s-1［11］；起沙風(fēng)的平均風(fēng)速可達(dá)7.41 m·s-1，年輸沙勢和合成輸沙勢分別為362.75 VU、324.71 VU，其中ENE向起沙風(fēng)輸沙勢占74%，且主要集中在4—10月［7］；地形平坦，沙丘移動快速。公路沙質(zhì)荒漠路段風(fēng)沙災(zāi)害嚴(yán)重，路面多積沙和沙埋，威脅車輛行駛安全，甚至導(dǎo)致交通中斷，嚴(yán)重制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展［12］。

1.2 公路防沙體系

為了防控S214省道風(fēng)沙災(zāi)害，當(dāng)?shù)芈氛块T曾在公路上風(fēng)（東北方向）側(cè)建設(shè)了機(jī)械防沙體系，防沙體系采用常用的阻固結(jié)合結(jié)構(gòu)（1 m 高蘆葦阻沙柵欄和1 m×1 m 蘆葦草方格固沙帶）。由于區(qū)域風(fēng)沙活動極為強(qiáng)烈，防沙體系快速失效，出現(xiàn)柵欄沙埋、倒伏和破損以及草方格全埋或風(fēng)蝕現(xiàn)象［3］。防沙體系幾經(jīng)更新，公路風(fēng)沙災(zāi)害卻愈加嚴(yán)重。研究發(fā)現(xiàn)，阻固結(jié)合型防沙體系不適合“強(qiáng)風(fēng)多沙”地區(qū)，同時草方格固沙增強(qiáng)了路側(cè)地形起伏度，風(fēng)影積沙可演變?yōu)榱鲃由城?，并前移壓埋道路?？偨Y(jié)以往防沙教訓(xùn)，綜合采用機(jī)械與植物防沙，設(shè)計了阻-固-輸結(jié)合型防沙體系，公路上風(fēng)側(cè)寬204 m，下風(fēng)側(cè)寬30 m［8］。在公路上風(fēng)側(cè)，防沙體系最外側(cè)設(shè)立3條蘆葦阻沙柵欄，柵欄間距15 m，在其中種植抗逆性強(qiáng)的沙生灌木；與阻沙帶相鄰，鋪設(shè)100 m寬的行列式半隱蔽蘆葦沙障，間距為1 m，并在其中種植具有經(jīng)濟(jì)效益的沙生植物，形成固沙帶；在公路路基兩側(cè)平鋪礫石或設(shè)置隱蔽式蘆葦沙障，形成輸沙帶（上風(fēng)側(cè)寬50 m，下風(fēng)側(cè)寬30 m），以使風(fēng)沙流順利通過，防止路面積沙［13-14］。2018年，在公路受災(zāi)最嚴(yán)重區(qū)段建立了防沙試驗(yàn)示范區(qū)（圖2）。

圖2 試驗(yàn)區(qū)公路防沙體系結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of highway sand control system in the pilot site

2 研究方法

2.1 觀測設(shè)置

2020年6月，在防沙試驗(yàn)示范區(qū)，垂直防沙體系（沿主風(fēng)向）設(shè)置4個風(fēng)沙觀測點(diǎn)（圖3），分別位于第1 條蘆葦阻沙柵欄上風(fēng)側(cè)50 m 處的天然流沙地（1號點(diǎn)）、第3條蘆葦阻沙柵欄的沉沙帶中部（2號點(diǎn)）、公路上風(fēng)側(cè)輸沙帶中部（3 號點(diǎn)）、公路下風(fēng)側(cè)輸沙帶中部（4 號點(diǎn)）。每個監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)1 個高20 cm 的10口方孔階梯式集沙儀，集沙儀采集高度由低到高依次為2 cm、4 cm、6 cm、8 cm、10 cm、12 cm、14 cm、16 cm、18 cm、20 cm，每個收集孔尺寸均為2 cm×2 cm。同時，在每個觀測點(diǎn)布設(shè)1 m 高自計風(fēng)速儀1個，觀測間隔為1 s。

圖3 風(fēng)沙觀測點(diǎn)布置圖Fig.3 Layout diagram of aeolian sand observation points

觀測期間為當(dāng)?shù)厥⑿械闹鲗?dǎo)風(fēng)向（ENE），地表沙粒活動明顯。對近地表的風(fēng)沙流輸沙和風(fēng)速進(jìn)行了6 次同步觀測，每次觀測時長30～68 min，始終保持集沙儀最下層集沙管未集滿。每次記錄觀測起止時間，觀測結(jié)束后，將集沙儀各層集沙管取出，沙樣倒入塑料密封袋，袋上標(biāo)記樣品采集時間、位置和高度信息。

2.2 研究方法

（1）風(fēng)速變化

根據(jù)觀測時段的風(fēng)速記錄，計算各測點(diǎn)6 次觀測的平均風(fēng)速。以1 號點(diǎn)的平均風(fēng)速為參照風(fēng)速，計算其余測點(diǎn)風(fēng)速與此參照風(fēng)速的比值（%），得到各測點(diǎn)平均風(fēng)速的變化率。

（2）輸沙率變化

在室內(nèi)用百分之一精度的電子天平，稱量集沙儀各高度收集樣品的質(zhì)量。計算集沙儀每次、每個觀測高度的輸沙量及輸沙率（單位寬度、單位時間的輸沙量，單位為g·cm-1·min-1），各層輸沙率之和即為此觀測點(diǎn)的輸沙率，再計算各測點(diǎn)6 次觀測輸沙率的平均值。

（3）風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)

半固定沙地的輸沙率一般隨高度呈指數(shù)函數(shù)或者冪函數(shù)關(guān)系變化［式（1）］［15-21］，但也隨著區(qū)域、下墊面條件及天氣狀況而變化，而固定沙地一般服從多項式關(guān)系［式（2）］，但擬合程度不高，沒有明顯規(guī)律［15,22］。對各測點(diǎn)集沙儀10個高度的水平輸沙通量進(jìn)行擬合，公式如下：

（4）風(fēng)沙流特征值

根據(jù)風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)函數(shù)，計算0～10 cm 各高度的風(fēng)沙流輸沙量，根據(jù)吳正提出的判斷地表蝕積狀況的風(fēng)沙流特征值的計算公式［式（3）］［23］，計算得到各測點(diǎn)的風(fēng)沙流特征值（λ），公式如下：

式中：Q0～1為0～1 cm 高度層內(nèi)風(fēng)沙流的輸沙率（g·cm-1·min-1）；Q2～10為2～10 cm 各高度風(fēng)沙流輸沙率的總和（g·cm-1·min-1）。當(dāng)λ＞1時，表明下層沙量處于不飽和狀態(tài)，氣流尚有較大搬運(yùn)能力，有利于吹蝕；當(dāng)λ＜1 時，表明搬運(yùn)沙物質(zhì)多貼近地面，在地表易形成堆積；當(dāng)λ=1時為蝕積平衡狀態(tài)。

3 結(jié)果與分析

3.1 平均風(fēng)速變化

由各測點(diǎn)的平均風(fēng)速和平均風(fēng)速變化率（圖4）可知，從天然流沙地（1號點(diǎn)）至第3條蘆葦阻沙柵欄的沉沙帶（2 號點(diǎn)），經(jīng)過3 條阻沙柵欄的攔截和擾動，近地表平均風(fēng)速由8.05 m·s-1降至7.71 m·s-1，降低了4.22%，表明隨著阻沙柵欄前后大量流沙的堆積，其對近地表風(fēng)速的削弱作用較弱。從2 號點(diǎn)（7.71 m·s-1）經(jīng)固沙帶到公路上風(fēng)側(cè)輸沙帶（3號點(diǎn)，7.73 m·s-1），風(fēng)速變化不大，說明由于此時固沙帶中防沙植物高度還較低，對近地表氣流的削弱作用不明顯，但也使風(fēng)速沒有大幅增加。氣流從3 號點(diǎn)經(jīng)公路路基到達(dá)公路下風(fēng)側(cè)輸沙帶（4 號點(diǎn)），風(fēng)速由7.73 m·s-1增加到7.88 m·s-1，4 號點(diǎn)風(fēng)速達(dá)到1 號點(diǎn)的97.89%，表明平坦光滑的輸沙帶可使近地表風(fēng)速快速恢復(fù)。

圖4 防護(hù)體系各測點(diǎn)平均風(fēng)速和平均風(fēng)速變化率Fig.4 Average wind speed and change rate of average wind speed at each measuring point in the protection system

3.2 輸沙率變化

圖5 為防護(hù)體系風(fēng)沙流輸沙率和輸沙率變化率，防沙體系上風(fēng)側(cè)天然流沙地（1 號點(diǎn)）的輸沙率為1.11 g·cm-1·min-1，至第3條阻沙帶的沉沙帶（2號點(diǎn)），輸沙率達(dá)到1.23 g·cm-1·min-1，增加了10.81%?？梢?，盡管阻沙帶使近地表風(fēng)速略微降低，但由于柵欄前后堆積了大量流沙，沙源供給充分，風(fēng)沙流接近飽和搬運(yùn)，因而輸沙率反而增加，并在柵欄背風(fēng)側(cè)風(fēng)影渦流區(qū)形成卸載堆積［24］。由2號點(diǎn)經(jīng)過固沙帶至公路上風(fēng)側(cè)輸沙帶（3 號點(diǎn)），輸沙率降為0.63 g·cm-1·min-1，僅為1 號點(diǎn)的56.76%，表明受固沙帶中半隱蔽蘆葦固沙沙障和防護(hù)林固沙植物的攔截和固定，地表沙源供給相對不充分，風(fēng)沙流可搬運(yùn)沙物質(zhì)量大幅度降低，一定程度減小了風(fēng)沙對公路的侵害。由3號點(diǎn)經(jīng)路基至公路下風(fēng)側(cè)輸沙帶（4號點(diǎn)）時，伴隨近地表風(fēng)速的恢復(fù)，風(fēng)沙流輸沙率增至0.77 g·cm-1·min-1，達(dá)到1號點(diǎn)輸沙率的69.37%，可見輸沙帶使風(fēng)沙流搬運(yùn)能力大幅增強(qiáng)。

圖5 防護(hù)體系風(fēng)沙流輸沙率和輸沙率變化率Fig.5 Variation of sand transport rate and change rate of sand transport rate of the protection system

3.3 風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)變化

圖6為各觀測點(diǎn)不同高度水平輸沙通量擬合曲線，在防沙體系上風(fēng)側(cè)天然流沙地（1號點(diǎn)）、阻沙帶沉沙帶（2 號點(diǎn)）和公路下風(fēng)側(cè)輸沙帶（4 號點(diǎn)）水平輸沙通量隨高度增加而下降，水平輸沙通量與高度符合冪函數(shù)關(guān)系，決定系數(shù)R2都大于0.8。在公路路基上風(fēng)側(cè)輸沙帶（3 號點(diǎn)），水平輸沙通量雖然也隨高度小幅下降，但不符合冪函數(shù)關(guān)系，僅服從多項式關(guān)系，決定系數(shù)R2為0.9467。在相同高度，3號點(diǎn)水平輸沙通量遠(yuǎn)小于1 號點(diǎn)和2 號點(diǎn)，但隨著高度的增加，差異隨之減小，在12～20 cm 高度層非常接近。

圖6 各觀測點(diǎn)水平輸沙通量的垂直分布Fig.6 Vertical distribution of horizontal sand flux of all observation points

對各觀測點(diǎn)風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)（圖7）分析發(fā)現(xiàn)，1號點(diǎn)和2號點(diǎn)6 cm以下的水平輸沙總量分別占總輸沙量的61.11%、61.51%，而3 號點(diǎn)占比僅為38.22%，4 號點(diǎn)為44.76%；四者在8 cm高度的輸沙比例非常接近（1 號點(diǎn)10.26%，2 號點(diǎn)10.58%，3 號點(diǎn)12.44%，4 號點(diǎn)11.28%）；在10～20 cm高度層內(nèi)，3號點(diǎn)（49.34%）和4 號點(diǎn)（43.96%）的輸沙比例均高于1 號點(diǎn)（28.63%）和2 號點(diǎn)（27.91%）。表明天然流沙地（1號點(diǎn)）和阻沙帶沉沙帶（2號點(diǎn)）沙源供給相對豐富，越接近地表風(fēng)沙搬運(yùn)量越大，搬運(yùn)量隨高度增加而降低；而在輸沙帶內(nèi)（3 號點(diǎn)和4 號點(diǎn)），由于半隱蔽蘆葦沙障和防護(hù)林帶具有較好的固沙作用，向輸沙帶提供的風(fēng)沙量大幅減少，而且輸沙帶地表相對平坦，固定較好，有一定的抗風(fēng)蝕能力，就地風(fēng)蝕起沙量較少，沙源供給很不充分，因而貼近地表高度層輸沙量也很小，上下層搬運(yùn)量差異不大，呈現(xiàn)出固定沙地具有的風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)特征。

圖7 各觀測點(diǎn)的風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)Fig.7 Wind-sand flow structures of all observation points

3.4 地表蝕積狀態(tài)變化

由各觀測點(diǎn)風(fēng)沙流特征值（λ）可知（表1），各觀測點(diǎn)各次λ值基本都大于1。1號點(diǎn)λ平均值為1.92，表明該區(qū)風(fēng)力強(qiáng)勁，而天然地表沙源供給相對不足，地表呈風(fēng)蝕狀態(tài)。2 號點(diǎn)λ平均值為2.61，可見由于阻沙帶對風(fēng)沙流的攔截，而沉沙帶沙源供給相對匱乏，地表也呈風(fēng)蝕狀態(tài)。3號點(diǎn)和4號點(diǎn)的λ均值分別為11.68和5.70，遠(yuǎn)大于1號點(diǎn)和2號點(diǎn)，可見輸沙帶呈強(qiáng)烈的風(fēng)蝕狀態(tài)；4號點(diǎn)λ遠(yuǎn)小于3號點(diǎn)，說明路基下風(fēng)側(cè)輸沙帶沙源供給比上風(fēng)側(cè)更加豐富。

表1 各觀測點(diǎn)的風(fēng)沙流特征值（λ）Tab.1 Characteristic values(λ)of sand flow of all observation points

4 討論

在防沙體系上風(fēng)側(cè)外圍設(shè)置的蘆葦阻沙柵欄是第一道防沙屏障，可以攔截大量流沙，發(fā)揮了重要的防風(fēng)阻沙作用，為固沙帶植物生長贏得了時間。防沙措施發(fā)揮防護(hù)效益的過程也是其防沙能力的衰減過程［25］。隨著阻沙帶前后的流沙堆積，沙障出露高度逐漸降低，甚至被入侵沙丘全部埋沒，部分地段的沙障也產(chǎn)生破損，防護(hù)效益相應(yīng)降低。因此，從防沙體系迎風(fēng)側(cè)天然流沙地（1號點(diǎn)）到第3條阻沙柵欄的沉沙帶（2號點(diǎn)），風(fēng)速僅有小幅降低；但由于蘆葦阻沙柵欄的積沙體提供了豐富沙源，因而近地表風(fēng)沙流輸沙反而出現(xiàn)一定程度的增加（10.81%）。雖然此時蘆葦阻沙柵欄還能發(fā)揮一定的防沙作用（將入侵沙丘分解為風(fēng)沙流［26］），但在一般的公路機(jī)械防沙實(shí)踐中，則需要對其進(jìn)行更新維護(hù)［27-28］。

由于研究區(qū)風(fēng)動力強(qiáng)勁，觀測時期較大部分的風(fēng)沙流能穿越阻沙帶進(jìn)入固沙帶，并在其中沉積，野外觀測時發(fā)現(xiàn)半隱蔽沙障內(nèi)已經(jīng)形成了較厚的積沙，多數(shù)草頭出露高度較?。s1～2 cm），加之防護(hù)林高度尚較矮（約50～80 cm），防護(hù)效益較有限。因此，從第3條蘆葦阻沙柵欄沉沙帶（2號點(diǎn)）經(jīng)固沙帶到公路上風(fēng)側(cè)輸沙帶（3 號點(diǎn)），風(fēng)速變化不大。但由于固沙帶較寬，整體攔截風(fēng)沙能力較強(qiáng)，因此上風(fēng)側(cè)輸沙帶（3 號點(diǎn)）風(fēng)沙流輸沙率大幅降低，僅為（1號點(diǎn)）的56.76%。1號點(diǎn)、2號點(diǎn)、4號點(diǎn)服從冪函數(shù)分布，屬低粗糙度下墊面的特點(diǎn)，3號點(diǎn)服從多項式分布，屬固定沙地的特點(diǎn)?？梢?，固沙帶和輸沙帶可以較好控制近地表流沙輸移，使風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)（尤其2～6 cm高度）發(fā)生顯著變化。

在以往沙區(qū)公路防沙實(shí)踐中，多采用阻固結(jié)合模式，此前S214 省道公路防沙體系也沿用此方法，但防沙體系建成后不足1 a就產(chǎn)生了嚴(yán)重的路面沙害，導(dǎo)致交通中斷，雖幾經(jīng)更新和擴(kuò)大防護(hù)規(guī)模，但收效甚微。在以上觀測中，風(fēng)沙流經(jīng)過新設(shè)防沙體系的阻-固沙帶的變化與在此前防沙體系中基本相同，風(fēng)沙流如不能有效攔截，將導(dǎo)致公路沙害。實(shí)際調(diào)查也發(fā)現(xiàn)，此前固沙帶都直接在原始風(fēng)沙地貌上設(shè)置，而風(fēng)沙流在固沙帶中并非均勻向前推進(jìn)，而是易于在沙丘等凸起地形的背風(fēng)坡沉積；隨著積沙體的增大，其流動性增強(qiáng)（圖8），在風(fēng)力作用下前移就會掩埋道路［6,8,29］。這是研究區(qū)公路風(fēng)沙災(zāi)害形成的主要機(jī)制。

圖8 原公路防沙體系路側(cè)沙丘背風(fēng)坡積沙及沙丘前移上路Fig.8 Sand accumulation on the leeward slope of dunes near road in the original highway sand control system and the dunes moving forward to the highway

在其他地區(qū)，雖然公路采用阻固結(jié)合模式防沙體系，但公路沙害并不嚴(yán)重，則與其所在區(qū)風(fēng)沙活動較弱有關(guān)?？紤]到研究區(qū)具有極為強(qiáng)烈風(fēng)沙活動，因此形成了阻-固-輸結(jié)合的防沙體系模式（圖2），其主要改進(jìn)是在常規(guī)阻-固結(jié)合結(jié)構(gòu)體系基礎(chǔ)上，沿公路兩側(cè)增加了輸沙帶。輸沙帶建設(shè)首先要將地表進(jìn)行機(jī)械平整，然后再設(shè)置隱蔽式固沙措施或礫石鋪壓（圖9）。輸沙帶的地形起伏度較小，且地表沙源供給能力下降，可使風(fēng)沙流以不蝕不積狀態(tài)搬運(yùn)通過。從觀測數(shù)據(jù)看出，風(fēng)沙流經(jīng)公路上風(fēng)側(cè)防沙體系的輸沙帶和公路路基，到達(dá)公路下風(fēng)側(cè)輸沙帶（4號點(diǎn)），風(fēng)速逐步恢復(fù)，并接近上風(fēng)側(cè)防沙體系外（1 號點(diǎn)）的風(fēng)速值，近地表風(fēng)沙流輸沙率也較快增加，達(dá)到1 號點(diǎn)的69.37%。因此，輸沙帶可以使風(fēng)沙流呈不飽和狀態(tài)，能以非堆積搬運(yùn)形式順利通過路面，避免了路面沙害發(fā)生。

圖9 公路防沙體系中的輸沙帶建設(shè)Fig.9 Construction of sand transport belt in highway sand control system

防沙體系中機(jī)械沙障的應(yīng)用迅速提高了研究區(qū)對風(fēng)沙流的攔截能力，防沙植物的種植則可彌補(bǔ)破損機(jī)械沙障的功能損失，還可對阻沙帶積沙再次運(yùn)動進(jìn)行攔截；植被種植和灌溉可以提高土壤的有機(jī)質(zhì)含量與含水率，土壤表層鹽分含量增加，提高了地表起沙風(fēng)速，可降低土壤風(fēng)蝕［30-31］。根據(jù)所在區(qū)域土壤水鹽特點(diǎn)，防沙植物可選用梭梭、檉柳、白刺、黑果枸杞、沙拐棗等耐鹽、耐瘠薄、耐高溫、抗逆性強(qiáng)且具有一定經(jīng)濟(jì)價值的植物種。防護(hù)林植物灌溉水源來自附近的36團(tuán)，通過以自流輸水灌溉防護(hù)林［8］。該防沙體系自2018年建成以來，至今未發(fā)生路面積沙，公路安全運(yùn)行，可見阻-固-輸結(jié)合型防沙體系適宜研究區(qū)，能通過輸沙帶的天然風(fēng)力將防沙體系不能攔截的流沙輸移走。前人也曾提出過阻-固-輸結(jié)合的防沙體系建設(shè)思路，但尚未成功用于防沙實(shí)踐［32］，而S214省道則是對這種防沙模式的成功實(shí)踐。2021年，該防沙成果已在S214省道沙害路段全部推廣。

5 結(jié)論

綜上所述，阻-固-輸結(jié)合型防沙體系適應(yīng)臺特瑪湖干涸湖盆地區(qū)的單風(fēng)向強(qiáng)風(fēng)沙環(huán)境，在阻、固沙帶形成大量積沙條件下，還可使近一半的風(fēng)沙流輸沙被防沙體系所攔截固定，防沙體系不能攔截的風(fēng)沙流輸沙可以利用天然風(fēng)力輸移到公路下風(fēng)側(cè)，從而根治公路沙害。因此，對于強(qiáng)風(fēng)沙環(huán)境地區(qū)，可將公路兩側(cè)地形平整和固定，建成輸沙帶，使近路側(cè)風(fēng)沙流呈不飽和狀態(tài)，風(fēng)沙流可自行向下風(fēng)向搬運(yùn)，從而實(shí)現(xiàn)以有限寬度的防沙體系成功防治公路風(fēng)沙災(zāi)害的目的。這是一種投資少而防沙效果好的防沙體系建設(shè)模式，可為其他強(qiáng)風(fēng)沙環(huán)境公路防沙提供參考。