6月21日,在無人機視角下,一條公路雛形在沙漠腹地顯現。這段穿越中國第四大沙漠——騰格里沙漠腹地18公裡的路段是烏海至瑪沁公路(寧夏境)青銅峽至中衛段(簡稱烏瑪公路)工程的重要組成部分,也是國內首條穿越騰格里沙漠腹地的高等級公路。按照高速公路設計標準,該路段行車時速要達到100公裡/小時,這就要求路面不能存在任何覆沙現象。如何達到這一要求?寧夏公路勘察設計院有限責任公司組成20多人的設計團隊開始了兩年的摸索和實驗,最終提出採用「六帶一體」的風沙工程防護+生物防護體系建設理念。從目前的施工情況來看,風沙防護體系已初具規模,防護效果顯著。
沙漠段路基已成形。
沙漠路基風沙防護體系效果圖。 受訪單位供圖
沙漠中行進,18公裡路走一遍得花一周時間
騰格里沙漠地形起伏大,流動沙丘多,天然植被覆蓋率不到1%,每年起風沙的月份有11個月,蒸發量是降水量的10倍,風沙危害嚴重……在環境如此惡劣的區域,烏瑪公路青銅峽至中衛段需穿越這片沙漠東南緣腹地18公裡。
在沙漠腹地修建高速路,國內沒有經驗可借鑑。2016年春季,寧夏公路勘察設計院有限責任公司交通分院院長侯永剛帶領單偉、安衛、翟文超、劉彥珍初次踏入騰格里沙漠。
「目光所及全是沙子,四周荒無人煙,遠處能看到的就是天空。靠近沙漠腹地,地形隨時會發生變化。」6月19日,再回想4年前那段踏勘經歷,該院道橋設計二所的翟文超感慨萬千。
「租的沙漠車,沒有路線,沒有目的性,全憑司機經驗,有時碰到的沙山非常高,緊接著是毫無徵兆的低坡,車一不小心就會掉下去,顛得人尾椎骨疼。」安衛接過話茬。
「用車大概探索一遍,再放無人機給地形圖建模,然後用計算機定圖,接著18公裡的沙漠段要一步一步走好幾遍。」單偉補充道,「早晨7點半進沙漠,走累了,把上面一層滾燙的沙子刨掉,坐下歇會兒,啃幾口乾糧,再接著走。遇上大風,沙子打得人臉疼。」
一旁沉默許久的劉彥珍也打開了話匣子,「我們走的是無人區,沙子特別軟,一腳踩下去有種陷進去的感覺,沒走幾步鞋裡就會塞滿沙子。最令人難忘的還是沙暴,好端端的晴天,突然就飛沙走石,天昏地暗,讓人睜不開眼、辨不了方向,有種陷入絕境的感覺。」
就這樣,18公裡的路走一遍得花一周時間。
在勘查線路過程中,他們每走20米要釘一根木樁,並在木樁周圍挖一兩米深的坑取土,再背回實驗室做沙漠顆粒分析,看能否做築路材料。單偉說:「沙漠地區缺乏築路材料,本著就地取材、降低工程造價的原則,路基填築以風積沙為主。」
推出「六帶一體」防護體系,效果明顯
6月21日,走在騰格里沙漠寧夏境,能明顯感受到風的方向,不固定,沙子也隨之來回移動。「這裡的風向常年是變化的,沙子在近地表30釐米範圍貼著地表移動,容易形成格狀沙丘形態。如果不能科學合理地建設高速公路的防沙體系,風沙危害將會在短期內對公路設施造成嚴重危害。」侯永剛告訴記者,要在沙漠裡修建高速路,防沙、阻沙是重中之重,其核心是採用各種技術措施降低近地表層的風速,減少氣流中的輸沙量,延緩和阻止沙丘前移,以達到削弱和避免風沙危害的目的。
根據寧夏、新疆及內蒙古防沙固沙經驗,結合烏瑪公路騰格里沙漠腹地段風沙活動規律、沙丘形態,設計團隊提出「阻沙先行、固沙為主、固阻結合的六帶一體」公路防護體系。也就是說,該防護體系是從阻止風沙、改變風沙運動規律著手,在迎風側210米開始設置前沿阻沙柵欄,再依次設立高立式大網格沙障、防風固沙林帶、生態景觀林帶、常綠灌木林帶、整平帶來防沙。
記者在現場設計代表田平華的指引下看到,「六帶一體」防護體系由遠及近是密密麻麻的高低柵欄,最近處的是模仿草方格式樣的小網格沙障,高約30釐米。「效果很明顯,廊道內風積沙被固定了,不再隨著風力移動,也避免風積沙移動把公路邊坡和路基掩埋。」田平華介紹,根據已有的研究結果,該防護體系至少可以減少90%以上的輸沙量,對於初期的風沙防護、保證公路的順利施工起到重要作用。
建設生物防護體系,等待時間來驗證
「再好的工程,若沒有合適的措施,防護效果隨著時間的推移會逐漸減弱,遲早會有被沙子埋的那一天。可以肯定地說,僅靠工程防護體系,無法建立防沙治沙長效機制。」侯永剛坦言,「包蘭鐵路運營這麼多年為什麼如此安全,就是因為有固住沙子的草方格和600米寬的生物防護帶,建立了小生態環境。」
據其介紹,生物防護體系主要是採用具有固沙、抗旱、耐鹽鹼、耐沙埋的一些沙漠植物(如灌木、花棒、沙拐棗、紅柳、沙冬青等)或結合藻類、苔蘚、地衣等低等生物在流沙地區形成複合人工植被系統。「生物防護的主要優勢是通過植物和微生物等綜合作用,使得流動沙丘向固定沙丘演變,並促進表層土壤的形成。」因此,生物防護體系扮演著固沙的重要角色。
然而,生物防護體系的建設需要時間的累積。「沙漠裡植物成長很慢,首先有兩年的建植期,種上以後還有3年的補植期,再加上3至5年的管護期,等能達到體系內的小生態平衡至少要七八年以後。」侯永剛說,由於沙漠裡每個區域的環境都不一樣,具體適合種哪些樹,怎麼栽種才能保證成活率,都需要用實驗來驗證。
目前,沙漠路基部分已基本完工。侯永剛表示:「未來還要經歷三五十年時間的考驗,到時候才能說這條路修得到底是否成功,其間還需要我們不斷摸索和改進。」(新消息報記者 安小霞)
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