沙漠公路生物防沙工程研究.pdf

111百家争鸣 Chenmical Intermediate 当代化工研究 201612 沙漠公路生物防沙工程研究 ＊张志成 （长庆油田分公司第八采油厂 陕西 717609） 摘要塔里木沙漠公路的通车不仅创造了世界交通史上的奇迹，而且沙漠公路防护林的建设也是世界造林防沙史上的奇迹。塔里木沙漠 防护林生态工程是在综合分析沙漠公路沿线自然环境特点和风沙危害规律的基础上，依据沿线立地条件的差异性，选择和确定植物种类、 林地结构布局、灌溉方式、以及需水定额、施工方法等。实现了沙漠公路的永久固沙，大大改善了塔克拉玛干沙漠的生态环境，为沙漠防 沙治沙积累了有益经验。 关键词塔里木沙漠公路；防护林生态工程 中图分类号T 文献标识码A Study of Biological Sand Control Engineering for Desert Highway Zhang Zhicheng （No. 8 Oil-extracting Factory, Changqing Oilfield Branch Company, Shanxi, 717609） AbstractNot only the opening of the Tarim desert highway creates the miracle of the traffic history, but also the construction of the desert highway protection forest is a miracle in the history of world’s afforestation and sand prevention. Tarim desert protection forest biological engineering h as chosen and decided the plant species, the structure and layout of forest land, irrigation , quota of water demand and construction etc. on the basis of taking a comprehensive analysis of the natural environment characteristics and wind sand disasters law along the desert highway and under the condition of the site conditions difference along the desert highway. The above measures have greatly improved the ecological environment of Takla Makan Desert and have gathered valuable experience for prevention and control of desertification. Key wordstarim desert highway；protection forest ecological engineering 塔里木沙漠公路既是中国、又是世界公路建设史上的里 程碑，同时也是我国沙漠公路建设的试验田，为后续阿（拉 尔）和（田）、塔（中）且（末）、等沙漠公路建 设提供了技术储备。 在启动沙漠公路先导性试验的同时，塔里木油田就确定 了沙漠公路的防护方针，以机械防沙（短效体系）为基础， 以生物固沙（长效体系）为目标，机械防沙建设和生物固沙 技术攻关同步进行，实现沙漠公路安全运行。在沙漠公路建 设时，制定了阻沙、固沙、疏导的总体方针。借鉴了宁夏沙 坡头防风治沙经验，在远处利用2米高尼龙栅栏阻沙，公路 两侧150米范围内11米芦苇草方罐2固沙等工艺，短期内 有效地解决了公路沙害问题。 随着时间的推移，机械固沙的缺陷逐渐显现，在风力 作用下，阻沙栅栏破坏，固沙草方格被淹没，防沙功能日渐 减弱。此时，塔里木油田生物防沙研究也取得了阶段性的成 果，通过长期研究，摸清了沙漠公路沿线风沙危害规律，查 明了地下水资源的动态储量和理化特征，系统划分了防护林 工程建设的立地类型，确定了防护林建设的植物种类、种植 技术、林带结构、灌溉制度，形成流沙地种植技术、林带结 构布局技术、苦咸水育苗灌溉技术、抚育管护技术等为一体 的沙漠造林技术体系。2000年，在塔中沙漠公路地段建成 6.3千米的防沙护路试验林带。2003年沙漠公路中段的436 千米区间生物防沙工程全面建设，2005年全部完工。全线 建成水源井114口，供水设备114套，地下供水干管959千 米、支管1018千米，地面毛管19184千米，水井值守和林带 管护点97座。根治了沙漠公路风沙危害，确保了公路长久 安全运行，取得了重大的社会、生态和经济效益。 2005年，在总结沙漠公路生物防沙设计、施工、验收 等各方面经验的基础上，塔里木油田编纂完成了流动性 沙漠公路生物防沙设计施工验收规范（Q/SY TZ 0156-- 2005）。本人有幸参与了沙漠公路生物防沙工程的施工和 规范的编写工作，在此，愿将建设的一些认识和心得进行分 享，以期对其他地区的防风固沙及绿化环保工作有所帮助和 启发。 1.沙漠公路沿线的立地类型划分与植物种择研究 1环境条件 塔里木沙漠公路沿线气候总体上具干旱多风的气候特 征，平均年降水不超过100毫米，最低只有四五毫米;而平均 蒸发量高达2500-3400毫米。气温年较差和日较差大、日照 时间长、风沙活动强烈，沙漠里沙丘绵延，受风的影响，沙 丘时常移动。沙漠公路沿线相对高差不超过80米。 塔里木沙漠公路沿线土壤以形成过程极为微弱的风沙土 为主体，土壤质地较粗，结构松散，物理性黏性很少，生物 作用微弱，有机质积累很少，石灰质含量较高，其中流动性 风沙有机质含量小于0.1，其盐分含量为1.261.63g/kg。 沙漠公路沿线缺乏地标径流，地下水相对丰富，据估算， 沙漠公路沿线地下水基础储存量为16108m3，年动态补 给量为9671.09931.0104m3，但水质较差，矿化度由南 北两端向中间增高，在两水系交汇段最高，矿化度在1.3g/ l10.30g/l之间，在大部分区域3.0g/l4.5g/l，地下水埋深较 浅，局部低地埋深只有12m。 沙漠公路沿线植物种类组成简单，数量极少。据调查， 沙漠腹地乡土植物有19种，分属8个科，塔克拉玛干柽柳、 芦苇、鹿角草、沙拐枣、小花天芥菜等呈零散分布。 2立地类型划分与植物种选择 1994年开始，在塔克拉玛干腹地进行了植物引种试 验，2003年建成了世界上自然环境最为恶劣的植物园，为 沙漠油田基地的生物防护体系和沙漠公路防护林生态工程 Chenmical Intermediate 当代化工研究 112百家争鸣201612 建设筛选优良植物、提供种质资源。共引进植物274种， 现存149种（隶属于34科83属），优化筛选并推广了唐古 特白刺（Nitraria tangutorum Bobr.）、花棒（Hedysarum scopariumFisch.et Mey.）及沙地柏（Sabina vulgaris Ant.） 等70余种优良品种，保证了防风固沙生物多样性，同时， 以占地66000平方米的植物园主体，在塔中油田建成了一个 外围乔木、中间灌木、中心生态景观的多层次的防护体系， 从沙漠公路单纯“线”的防风固沙工作，向“面”的生态治 理的质的转变。 2.防护林带的整体布局与结构配置 1防护林带的整体布局 林带的整体布局主要取决于风向、公路的走向、公路沿 线的地形地貌、沙害类型、输油路线以及所选物种生物学特 性等，总的布局规划原则是 ①防护林带的宽度应依据立地类型和风沙危害状况确 定。上风向应宽于下风向，主风向与公路走向的夹角越大， 上风向的林带相对越宽。上风向防护林带防护宽度不宜小于 30米，不同类型林带隔离带宽度不宜大于10米。 ②防护布局应结合公路沿线生产、生活设施进行布局。 A.林带边缘距离输油管线中心线距离不应小于5米，距 离阴极保护站等辅助设施距离不应小于10米；B.有高压输 电线路线路、设施地段应根据相关要求保证安全距离，无法 满足地段应采取避让措施；C.林带边缘距离生活设施应在3 米以上；D.公路两侧防护林带距离路肩距离不应小于2米， 裸露沙地需采取其他措施固定；E.预留野生动物、沙漠车通 道、防火通道，宽度不应小于8米；F.无论何种林带类型， 在靠近或通过输油管线或通讯光缆时，应注意保持5m以上 间距，林带宽度可根据具体情况作局部调整。 2防护林带结构配置 根据上述植物种的生物学特征、防护效益和景观效益及 防护林生态工程稳定性的需要参照已取得的科研究成果，林 带结构与树种配置如下。树种采用行间混交，株行距，阻沙 林带采用12m和11m，即宽窄行，宽行2m，窄行1m， 株距均为1m，固沙林带采用12m的株行距。 3.沙漠公路防护林生态工程建设的灌溉技术 通过对沙地咸水灌溉的输水方式、灌溉方式、灌溉制度 和咸水灌溉后沙地土壤的水盐分布及动态变化等方面多年的 试验和实践，掌握了不同灌溉方式、不同灌溉量和不同灌水 周期条件下，咸水浇灌后沙地的水盐分布规律 1在沙漠腹地沙漠油田基地路生物防沙体系建设的过 程中，灌溉方式可选用滴灌。在地势平缓的地段也可以采用 低压管道输水结合小沟灌溉的方式。 2在塔克拉玛干沙漠腹地利用4.5g/l的咸水，采用滴灌 的方式营造公路生物防沙林在造林当年较适宜的灌溉制度是 20d左右灌水一次，每次的灌水量30kg/株为佳。以后随着林 龄的增长，每次的灌水量可适当增加，灌溉周期可逐渐延长。 灌溉系统分为水源工程、首部枢纽、动力系统、管网系 统等。水源系统采用了每4公里1口水源井，利用潜水电泵 抽取地下水灌溉；首部枢纽系统建立在水源井处，包括值守 间等，对于滴灌系统，还应包括过滤系统、施肥装置移机配 套计量装置和流量控制系统；动力系统采用就近接入供电电 网方式，但作为长距离沙漠公路，无电区域占了绝大部分， 建设初期采用了柴油机发电的方式，随着科技的进步，逐 步用太阳能发电替代了柴油机发电，更加体现了低碳环保的 理念。 管网系统①干管应沿公路两侧敷设，距离公路路肩距 离不应小于7米，埋深应在冻土层以下。管材选用硬聚氯乙 烯管材，管径和耐压强度应根据各灌区水力计算确定；②支 管垂直于干管敷设，管材选用抗老化的PE管材，埋深不小 于20厘米；③毛管选用抗老化的PE管材，管径不小于16毫 米，壁厚不小于1.1毫米；④附属设施附属设施包括各类 阀门井、控制阀门等，控制阀门及连接件宜采采用硬聚氯乙 烯材料，灌溉系统要根据实际情况装置减压阀、排气阀和安 全阀等安全保护设施。 4.沙漠公路防护林生态工程的造林技术与维护管理 1造林技术 造林的方法有多种，鉴于该地区的气候及立地条件， 只有植苗造林在这里是最适宜的。造林季节最好是选择早 春3月25号以前。在造林前要灌足底水使沙层湿润厚度大于 40cm，并且在造林的过程中要一边栽植一边滴灌。 2维护管理 苗木定植后要加强抚育管理，特别是在幼苗期除了正 常的灌溉、施肥和防治病虫害外大风过后还要及时观测苗木 的风蚀沙埋情况，以便采取相应的抢救措施。待林带成林郁 闭后在不影响防护效益的前提下适时间伐，以确保林木的生 长空间，促进林木的生长发育。在地下水较高、植物根系可 以够到地下水的垄间地段，成林后可以不灌水或少灌水，在高 大复合沙垄地段，成林后可以采取轮灌的方式进行后期管理。 5.小结 通过对沙漠公路沿线的立地条件、植物的引种、耐盐耐 旱、咸水育苗、造林技术、灌溉技术和维护管理等方面试验 研究所取得成果的分析总结可知 1436km的塔里木沙漠公路防护林生态工程的建设表 明公路沿线的环境条件尽管极端恶劣，但是在有支撑条件的 情况下，完全可以采用滴灌技术利用咸水在公路沿线的流动 沙漠上种植以柽柳、梭梭和沙拐枣等优良固沙灌木来营造沙 漠公路防护林生态工程，从而，确保沙漠公路的长期安全运 营，并使公路沿线的生态环境得到改善。2通过对生态防 护林的建设的长期研究表明，通过防护林的建设风沙效应、 小气候效应、生物多样性效应非常明显，而取水灌溉的地下 水环境效应却不明显，地下水埋深仅在厘米级波动，而且在 停止取水后短时间内即可恢复，矿化度在1g/l左右波动， 因此塔里木沙漠公路建设对局域生态因素影响整体表现为正 向的生态效应。3随着塔克拉玛干沙漠内沙漠公路里程的 不断增加，如果能够推广生物固沙技术，浩瀚的沙漠将会被 一个个绿色走廊所分割，生物固沙对小环境生态的影响将会 累计为对大环境大生态的影响。4塔中植物园的建设是沙 漠公路生物防沙的升级，为沙漠、荒漠防沙、治沙提供了植 物基因库，也为局部或区域沙漠治理积累了技术和经验。 【作者简介】 张志成（1971），男，长庆油田分公司第八采油厂，研究方 向油田地面建设、道路工程项目施工、经营管理。 责任编辑牛玉娟