案例10：沙坡头交通干线风沙防治体系

基本情况

       包兰铁路需6次穿越腾格里沙漠，总长达40多公里，其中沙坡头段流动沙丘高大，移动频繁，植被稀疏，降水稀少，地下水埋深80米，自然条件严酷。铁路沙害防治在当时没有成功的国际先例可以借鉴，是世界性的难题。如何保证铁路的畅通无阻，这是修建包兰铁路亟待解决的重大科技问题。

       中国科学院沙坡头沙漠研究试验站(简称沙坡头站)于1955年开始了包兰铁路的防沙治沙研究，研发了举世闻名的“草方格沙障”和“以固为主、固阻结合”铁路风沙防治体系，创新了工程与生物固沙方法相结合的沙害防治原理和方法，形成交通干线风沙危害防治的成功模式 -“沙坡头模式”。

治理措施

       为了阻止腾格里沙漠流动沙丘向南移动，防止铁路路基沙埋发生，沙坡头站创造性地提出了“以固为主、固阻结合”的沙害防护体系，该体系在空间上由两个基本条带组成，即：(1)设立在流沙迎风方向最前沿的由高立式栅栏沙障构成的阻沙区；(2)设置半隐蔽式1m×1m草方格沙障，沙障内按一定配置栽植旱生灌木，形成防护体系的主体-固沙区。“阻”、“固”两个条带垂直于主风向排列，在铁路两侧形成一定范围的防护区域，构成了防沙工程体系(如下图所示)。

图1 包兰铁路沙坡头段铁路防护体系示意图

       该防护体系的结构特点体现在“阻”、“固”两个条带之间的有序性和限定性。有序性指“阻”、“固”两个功能单元各自的布局、位置和排列顺序，而限定性则是两个功能各异的条带布局的范围，即适宜的宽度。高立式栅栏的作用在于改变风沙流通过区域的下垫面性质，使来自主风向的风沙运动发生变化，从而使风沙流中的沙粒沉降堆积，减缓沙丘沿主风向的移动。因此，阻沙带的位置必须排列在防沙工程体系的最前沿，而固沙区内的半隐蔽式沙障改变了下垫面的粗糙度，达到减低风速，减少输沙量的效应，使沙丘表面的吹蚀堆积活动趋于平息，从而为植物生长发育创造条件。而麦草方格沙障内按一定配置密度栽植的沙生植物，通过不断的生长发育，逐步稳定沙丘表面，使大气降尘、养分在沙面沉积，为草本植物的定居和繁衍创造了适宜的生境，为隐花植物的拓殖奠定了基础，使人工固沙植被系统更趋于稳定，一些荒漠草原种也逐渐开始侵入和定居，原来群落结构单一的植被演变成复杂的多层片结构和功能群组成的植被。

模式亮点

       1.发明了规格为1米×1米的草方格沙障。通过风洞模拟实验和野外观测证明，该规格的草方格沙障具有最佳的固沙效果，能够完全阻止流沙扩张，实践应用和操作简单易学，被誉为中国治沙“魔方”，业已全球推广应用。

       2.研发了适用于降水100-200mm沙区的无灌溉(雨养)可持续的固沙植被模式，并与草方格沙障结合形成了一劳永逸的沙害治理防护体系。

       其中以“水量平衡、以水定植”为指导思想的无灌溉固沙植被(“灌木＋草本＋隐花植物”)的建立，不仅理论上明确了人工固沙植被稳定性维持的生态水文阈值，为不同气候带沙区人工植被建设和管理提供科学的依据，在实践上成功解决了降水小于200mm的干旱沙漠地区植被建设的关键技术，例如为固沙植物种选择、密度和盖度控制及固沙植被建设规模等提供技术支撑。

治理成效

       沙坡头交通干线风沙防治体系有效遏制了流沙扩张，使近地表风速降低了50%以上、输沙量减少了近90%，形成了沙丘固定、植被稳定、生态系统健康持续，隐域性(流沙)地理环境已向地带性地理环境(草原化荒漠)演变的生态恢复模式，确保了包兰铁路60余年畅通无阻。

       “沙坡头模式”不仅成为全球荒漠化防治的成功模式，其相关研究和示范有力地推动了沙漠科学研究和防沙治沙工作，其成果荣获国家科技进步特等奖、国家科技进步二等奖、联合国开发计划署(UNEP)“全球环境500佳”、UNDP“荒漠化防治最佳实践奖”、中科院科技进步一等奖、甘肃省自然科学一等奖和宁夏回族自治区科技进步一等奖等，为沙区生态恢复与重建、防沙治沙做出了巨大贡献。

图2 包兰铁路防护体系

图3 包兰铁路防护体系

图4 包兰铁路防护体系-草方格治沙

图5 包兰铁路固沙植被防护体系鸟瞰图

《荒漠化防治：中国经验与实践案例》