青藏鐵路途經地區地殼運動強烈,是現今地表構造活動最強烈的地域單元,分布著大量的褶皺和活動斷裂帶,巖石破碎,土質鬆散,地貌類型多樣,病害嚴重。同時,由於地勢高聳,受高寒氣候影響,溫差大,凍融風化強烈,產生大量巖屑等細粒物質,為風沙活動提供了豐富的物質來源沿線布滿了類似戈壁的風蝕砂礫石灘地,在破碎的地形上發育著大面積巨厚沉積物,特別是在鐵路途經眾多水系的河谷、湖盆等窪地分布有由風積沙組成的各種風成地貌,在大風乾燥季節造成沙害。限於青藏鐵路的建設和通車只是近些年的事,有關沿線的自然環境及其對鐵路沙害的影響認識不充分。因此,文中在前人研究的基礎上,通過對青藏鐵路沿線的地形、氣候、水文進行調查,分析其類型、分布、特徵及對沙害的影響,以期系統認識青藏鐵路沙害規律,為防沙提供依據。
1材料與研究方法
文中數據資料通過野外調查與室內分析獲取。在野外,結合當地氣象資料,沿青藏鐵路考察地貌、氣溫、降水、風況、河流、湖泊等的類型、特徵及分布情況。在室內,主要採用Google Earth影像判譯及GIS處理,並查閱相關文獻,分析上述自然要素對鐵路沙害的影響。
2調查與分析結果
2. 1地形
青藏鐵路自西寧出發,依次經過的主要地貌單元有:煌水谷地、日月山、青海湖、關角山(青海南山)、柴達木盆地、崑崙山、楚瑪爾高平原、可可西裡山、秀水河-北麓河、風火山、日阿尺曲、烏麗山及盆地、沱沱河、開心嶺、通天河、布曲河谷、溫泉盆地、唐古拉山、扎加藏布、頭二九山、安多河谷、錯那湖-桑雄、念青唐古拉山、柴曲谷地、羊八嶺、堆龍曲、拉薩河谷。山地除日月山、關角山、崑崙山北坡、可可西裡山、風火山、開心嶺、唐古拉山、九子納、念青唐古拉山等地勢較為險峻外,其餘多呈穹窿狀,山嶺渾圓坡度平緩,盆地和谷地大體呈NWW-SEE向展布,河谷寬淺,地形平緩。因此,線路通過地區除崑崙山北坡路段,羊八井至拉薩路段屬坡降較大的山區河谷,中間的風火山、可可西裡山、開心嶺、唐古拉山、九子納、念青唐古拉山等路段坡降較大外,其餘地段宏觀上屬高平原地貌,保留著古老的夷平面,地形平坦開闊。沿線總體上呈現出高山丘陵和山間高平原盆地相間分布。全線海拔最低點2220m(西寧站),海拔最高點5067 m(唐古拉車站),4000 m以上的路段960km,佔全程的49 %,其中,有多年凍土路段550km,佔線路總長的28 %。
2. 2氣候
青藏鐵路途經高海拔地區,深居內陸,遠離海洋,除關角山以東路段受東南季風、念青唐古拉山以南路段受西南季風、柴達木盆地路段受內陸乾旱氣候影響外,其它路段具有獨特的高寒乾旱、半乾旱氣候特徵。高寒低溫,常年無夏,四季不分明,氣候覆雜多變,在山區路段,隨海拔增高,氣候呈現出垂直帶性。
青藏鐵路沿線太陽輻射強,日照時間長。由於海拔高,氣壓低,空氣稀薄,含塵量少,透明度好,太陽輻射通過大氣時被吸收、反射、散射而損失少,因此,太陽輻射強度遠大於其它地區,居全國之首。
青藏鐵路穿越高寒區,平均氣溫低,年較差小,日較差大。
青藏鐵路修築在高寒乾旱、半乾旱區,降水較少,時空分布不均。沿線大部分地區年降水量200-300mm,年際變化大,年內分布不均,幹、溼季分明。5 -9月為雨季,雨熱同季,多對流性降水,降水量佔全年的90%,為鐵路沿線氣候的黃金季節10 -4月為乾季,降雪較少。空間分布上,煌水河谷和拉薩河谷路段因分別受東南季風和西南季風的微弱影響,年降水量>300mm,其它除少數山區的迎風坡年降水量隨著海拔的增高而略有增加外,大部分路段降水量較少,尤以柴達木盆地路段為最少,年降水量不到100 mm。
青藏鐵路沿線大風日多,風力強勁,連續出現時間長。大部分路段年平均風速為3-4級,超過臨界起沙風。大風日是指某一瞬時風速8級的出現日,一年中的大風日總數為該年的大風日數。青藏鐵路因地勢高聳開闊,乾旱多大風是沿線氣候的顯著特點,尤其是漫長的冬半年乾冷季節為西風帶所控制,以偏西風為主。同時,受柴達木盆地冷鋒的影響,風力強勁,為全國風速和大風日數分布的高值區。鐵路沿線全年大風日數達50-150d,季節變化明顯,集中出現在冬春季,與乾旱同步,以10 -5月最多,佔全年大風日數的75 %,其中2-5月佔全年大風日數的一半,尤以3月最多,有2 /3以上日數為大風天,而夏秋季少,尤以8月最少。大風主要集中在五道梁-安多路段。其中,五道梁路段大風日數135. 5d,極端最大風速;沱沱河路段大風日數167.8d,極端最大風速40.0m;錯那湖路段大風日數148.8d,極端最大風速38. 0m 。
此外,青藏鐵路沿線由於對流旺盛,閃電頻發,雷暴活躍,冰雹較多。年均閃電數約7600次,白天佔66.5 %,夜間佔33.5%,晝夜比為2. 0,明顯高於中國其它區域晝夜閃電比1.2,主要發生在4-9月,約佔年閃電總數的95 %,特別是安多一那曲路段是閃電高發區沿線年均雷暴日數約為80d, 5- 9月佔到全年總數的85% - 90%,集中出現在安多一拉薩路段,以中部的那曲路段發生頻率最高。鐵路沿線年冰雹日數多,居全國之冠,冰雹天氣主要出現在6 -9月,約佔全年降雹日數的80 %,其中以那曲最多,年均冰雹日多達35 d。閃電、雷暴、冰雹對鐵路行車安全造成威脅。
青藏鐵路沿線氣候分屬於5個較為明顯的類型,即西寧-關角山路段屬於溫帶大陸性半乾旱氣候,關角山-崑崙山路段屬於溫帶大陸性乾旱氣候,崑崙山-唐古拉山路段屬於高原寒帶半乾旱氣候,唐古拉山-念青唐古拉山路段屬於高原亞寒帶半乾旱氣候,念青唐古拉山-拉薩路段屬於高原溫帶半乾旱氣候。
2. 3水文
青藏鐵路從西寧至拉薩經過7大水系,依次為:黃河水系、青海湖水系、柴達木盆地水系、長江水系、扎加藏布水系、怒江水系、雅魯藏布江水系,其間的6個分水嶺分別為:日月山、關角山(青海南山)、崑崙山、唐古拉山、頭二九山、念青唐古拉山。鐵路沿線的水文環境受地質構造、巖性、地貌、氣候、植被等多種因素的綜合影響。由於經過眾多河流的發源地和多年凍土的存在,使得地下水在多年凍土區的埋藏和分布更加複雜。
湖泊眾多是青藏鐵路沿線水文環境的另一個重要特徵。鐵路沿線較大的湖泊有東北端的青海湖、德令哈市附近的可魯克湖以及託素湖、格爾木市附近的達布遜湖、安多附近的錯那湖、當雄附近的納木錯等。沿線的湖泊,根據其礦化程度,有淡水湖、鹹水湖,根據其成因有堰塞湖(如楚瑪爾高平原上的清水湖、鹽湖、海丁若爾湖等)、構造湖(如沱沱河谷的雅西錯)和熱融湖塘。在鐵路沿線的廣大地區以熱融湖塘為主,佔到總數的85%以上。據統計,僅在楚瑪爾河高平原鐵路兩側約lkm的範圍內,共發育有熱融湖塘600多個。存在眾多湖泊的原因是青藏高原核心地帶還保留著古老的夷平面,河流的溯源侵蝕還沒有到達,湖盆還沒有被河流切開。
此外,青藏鐵路沿線還廣泛分布著沼澤溼地。暖季地表水流或凍結層上水在運移過程中受阻,由於高寒,蒸發微弱,匯聚於低洼地帶形成溼地。一般發育在海拔4000 m以上,地形相對平坦,地表水流排洩不暢的高平原、山間谷地以及地下水位較高的衝洪積扇邊緣地帶,其形態多樣,常見有橢圓形、圓形、長條形或不規則形。根據其成因可分為熱融型、河灘型、基巖裂隙水滲出型、構造裂隙水滲出型、積水型和洪積扇緣滲出型等六種類型。青藏鐵路的沼澤溼地主要分布於西大灘、不凍泉、楚瑪爾河高平原、可可西裡、風火山、開心嶺、布曲河谷、溫泉盆地、唐古拉山間盆地、扎加藏布河谷、頭二九山區、那曲河、拉薩河中上遊河灘地以及沿線由於人工填挖而造成的低洼地。
3討論
青藏鐵路沿線地形對沙害的影響表現在:鐵路經過的眾多河谷、湖盆上廣泛分布著鬆散的衝洪積物,沙物質來源豐富。因此,沙害集中,主要分布在柴達木盆地(錫鐵山、伏沙梁)、紅梁河、秀水-北麓河、沱沱河、通天河、扎加藏布、錯那湖等河谷、湖盆路段。氣候對沙害的影響表現在:氣溫日較差大,正負交替出現時間長,凍融風化強烈,導致地表鬆散破碎,抗風蝕能力減弱,可蝕性增強,沙物質釋放增加,為沙害提供物質來源;年降水少,分布不均,冬春季雨雪稀少,為沙害產生提供有利條件,特別是柴達木盆地路段年降水量不到100mm,沙害嚴重;冬春季多偏西大風,與乾旱同步,為沙害提供風動力條件。水文對沙害的影響表現在:夏半年,由於流水侵蝕,大量的巖石風化物、沙化草甸和草地上的碎屑物質被攜帶到河谷及湖盆,形成河、湖相沉積物;冬半年,河、湖處於枯水期,流水作用減弱,大部分河床、湖岸裸露,沉積物鬆散破碎,在風力作用下吹向鐵路。特別是錫鐵山-拉薩路段,鐵路近似南北走向,河谷近似東西流向,主導風向為偏西風,河谷走向、主導風向一致並與鐵路走向近於垂直,使風沙流遇阻產生堆積,導致鐵路西側沙害比東側嚴重。
4結論
(1)青藏鐵路沿線海拔高,途經地區地貌以河谷、盆地和山地為主,屬於乾旱、半乾旱氣候區,自西寧至拉薩依次經過黃河、青海湖、柴達木盆地、長江、扎加藏布、怒江、雅魯藏布江7大河、湖水系。
(2)青藏鐵路沿線沙物質來源豐富,沙害在空間上主要分布在河谷、湖盆路段,在時間上集中出現在冬春季,鐵路西側沙害比東側嚴重。