新疆沙漠,有一个大动作!

作者:杔格

本文转载自:地球知识局(ID:diqiuzhishiju)

新疆沙漠,有一个大动作!

作者:杔格

2020年12月9日,塔克拉玛干沙漠东缘的格库铁路(格尔木至库尔勒)建成通车。这意味着继兰新、临哈两大进出新疆的铁路通道之后,又一条连通新疆内外的铁路大动脉正式开通。

来自半年前的回忆

(图:杔格)▼

新疆沙漠,有一个大动作!

而作为新疆“四纵四横”铁路主骨架的重要组成部分的和若铁路,建成之后。它将与格库铁路、南疆铁路成功牵手,将塔里木盆地环抱其中,成为世界上第一条沙漠里的铁路环线。

南疆环线还缺最后一段(和田——若羌)

(目前新疆境内已开通的铁路)▼

新疆沙漠,有一个大动作!

如今,有着南疆铁路环线“最后一公里”之称的和若铁路(和田至若羌),正在紧张建设之中,目前已进入全线铺轨阶段。

到了铺轨这一步,离全线开通就不远了

(图:新疆铁路)▼

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这条“含沙量”过高的铁路,有无数人为此默默坚守着,今天它的“绿颜”也初现了。

今年6月下旬的和若铁路,沙海中的绿色

(图:新疆铁路)▼

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换一个视角,近距离观察

(图:新疆铁路)▼

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沙海之中的困难

和若铁路,一条迤逦于昆仑山脉北麓和塔克拉玛干沙漠南缘之间的线路它东起若羌、西至和田,为国铁Ⅰ级单线内燃铁路,设计时速120公里/小时,线路全长825.476公里。

在塔克拉玛干沙漠与昆仑山之间

有一条绿洲城市组成的走廊,包括和田和若羌

(底图:NASA)▼

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和若铁路沿线属典型的大陆型干旱性气候区,气候异常干旱、多风少雨,昼夜温差大。再加上和若铁路在戈壁沙漠中由西向东穿行,沙源极其丰富,刮风的频率高,风力强,一经起风,便飞沙走石,遮天蔽日,能见度极低。

视线已模糊

(图:新疆铁路)▼

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恐怖的气象数据即可证实这一切,若羌县近10年平均每年特大沙尘暴10天、扬沙16天、浮尘32天,且末县近10年平均每年沙尘暴17天、浮尘164天。

黄沙漫天

(图:新疆铁路)▼

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而2020年的洛浦县则大概经历了22次沙尘暴,其中6月28日17点左右的突发超强沙尘暴最令人胆战心惊。当时,从起风沙到天黑下来只有短短几分钟的时间,一时间白天变成了黑夜,能见度几乎为零,漫天的沙尘,窗外大街上的树木也被风刮的东倒西歪。

遮天蔽日

(图:新疆铁路)▼

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此外,这一带的人们乘汽车在公路上行驶时,遭遇能见度不足10米的沙尘暴也是家常便饭。

和若沿线的G315国道,见晴不容易

(图:杔格)▼

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在如此恶劣的自然环境下,和若铁路全线风沙段落分布长度达534.77公里,受风沙影响的段落长度达409.19公里,约占线路长度一半。通过风沙区域长,再加上该区域主要风季长达7个月(3-9月),这都给铁路建设和运营带来了挑战。

在沙漠建设铁路主体工程,已经是一道难题

(图:新疆铁路)▼

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在世界第二大流动沙漠中修建铁路,地质地貌条件非常困难。为降低流沙对铁路运营安全的影响,路基边坡都采取了特殊设计,还建设了一些以过沙为目的的桥梁。

特殊的地段,特殊的路基边坡

(图:新疆铁路)▼

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然而,在风沙地段,沙粒跟随大风流动,一旦遇到阻碍物,风力减弱,流沙就会堆积。铁路路基的修建就充当了遮挡物的作用,不会消除或减轻风沙的危害,反而会成为一道挡沙墙,阻挡风沙的移动和通过,造成流沙堆积。附近区域不断恶化的风沙形态分布,甚至会使风沙进入铁路。

建设铁路主体工程仅是第一关

此后还将面临着风沙对铁路的影响

(图:新疆铁路)▼

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这样的后果十分严重:轻则加速铁路相关设施设备的损坏;重则积沙掩埋轨道,危及行车安全,造成列车无法运营。

风积沙路基试验段施工现场

(图:新疆铁路)▼

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因此,风沙频繁侵袭的环境不仅对铁路建设进度造成影响,也会增加后期铁路建成投用后的维护难度。

其实,在强烈的风沙区域修建铁路,对中国人而言并不是一件稀罕事,沙漠铁路沿线的风蚀和积沙现象较为普遍,铁路建设者们已认识到风沙对铁路运营危害的严重性。

以桥代路

(图:新疆铁路)▼

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和若铁路的沙害情况与格库铁路比较类似,外加和若铁路穿越塔克拉玛干沙漠的区间远比格库铁路长、沙尘暴更为频繁等因素,又给铁路建设者们带来了新启发。

沙漠中的和若铁路

(图:新疆铁路)▼

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所以,在建设和若铁路过程中,人们把以往排在后期的防沙工程优先安排,起到标本兼治的效果。即在探索中形成了“沙漠铁路建设、治沙先行”的新理念,这就是采用风沙防护工程与铁路主体工程同步实施的建设模式。

建设中的和若铁路

(图:新疆铁路)▼

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提前绿化

和若铁路,是国内首条采取植物防护与工程防护相结合措施的铁路,也是国内与主体工程同步实施治理风沙最长的铁路,其风沙路基段落长348.4公里,采用工程防沙与植物防沙相结合的段落为285.7公里。然而,把这一数字变为现实,并非易事。

浩大的工程量

(图:新疆铁路)▼

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和若铁路因处于塔克拉玛干沙漠风沙严重的区域,到了风沙季节平均一个月有两三次沙尘暴;而且沙漠流动性极大,部分地段沙丘移动速度达到每年10~20米。针对铁路周边地理环境特殊的窘境,工程师采用的是“外阻内固”的防沙模式。

高空之下,又是另一种感受

(图:新疆铁路)▼

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这种防沙模式,并不是仅在铁路沿线种植植物这么简单,而是要额外附加其它手段,即工程防沙与植物防沙相结合的防治措施。铁路建设者们在植株未长大之前,先期在外侧设置 1.5 米高立式沙障,同时在靠近铁路侧设置芦苇方格固沙工程。随着风沙的侵蚀,几年之后,高立式沙障、芦苇方格失效。

芦苇草方格防风沙工程实体

(图:新疆铁路)▼

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这时,长大之后的植株就要发挥防沙作用了。首先是外侧利用高大的乔木降低风速、拦截来沙;其次是靠近铁路侧采用灌木固沙,植株利用自身的枝繁叶茂及发达的根系,固定流沙。经此设计,梯次型的先进防沙体系,可以层层拦截风沙。

然而,梯次型防沙体系的植物种植和选择,同样不是一番易事。因为在近300多公里的范围内,虽然同样是沙漠、戈壁滩及戈壁盐碱地,但是在不同的位置,土壤环境也不一样,所以同样的植株在不同的地方生长情况也不一样、适合种植的季节也不一样。

同是塔克拉玛干沙漠,不同路段也不尽相同

上图为亚通古孜特大桥所处的沙漠

下图为尼雅河特大桥所处的沙漠

(图:新疆铁路)▼

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经过一系列探索适地适树的种植实践工作,铁路建设者们掌握了一些规律。

植被情况:灌木如沙拐枣、梭梭成活率及长势明显较好,红柳较差;乔木如沙枣成活率及长势较好,胡杨较差;风积沙区域的红柳成活率低(20%左右)。

沙漠里刚刚栽植的胡杨

(图:新疆铁路)▼

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环境影响:由于沙舌、沙丘的快速流动性,导致植物未来得及生长,就被风沙刮走或者掩埋,导致该地段顶部植物成活率较低;戈壁滩及戈壁盐碱地区成活率明显较低,且长势相对风积沙区域明显较差。

盐碱地带植被长势

(图:新疆铁路)▼

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动物影响:冬、春季,部分植物栽植地段,野兔、黄羊等野生动物撕咬幼苗现象很严重,导致植株未成活即被连根咬断,大幅影响植物成活率。

结合往年种植经验、植物的生长特点、周边影响因素,为了保障植物的成活率及长势,通过研究分析并遵循适地适树的原则,铁路建设者们采取了一系列的措施。

铁路与植被相伴

(图:新疆铁路)▼

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如苗木种类因地制宜,采用南疆本土苗木,苗木大小优中选优,主要采用乔木和灌木两类树木,乔木主要为胡杨、沙枣,灌木主要为梭梭、沙拐枣、红柳;在此基础上,根据不同地段采用适地适种的原则进行种植,并选择种植季节最适宜的种植时间;对于动物影响,则采取浸塑网防啃咬;土壤环境也可进行人为干预,沙丘、沙舌、戈壁滩可采用芦苇方格固定、戈壁滩盐碱地可采用换土措施等等。

防止小动物们乱入

(图:新疆铁路)▼

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和若铁路防沙工程工作量十分浩大,依靠种植一次即完成全部工程并不现实,因此后期未成活植物的补种工作也是其中一项重要环节。为了保证树木的成活率,建设者们从植树一开始,就每年抓住时机,年年补种。

植物风沙防护区

(图:新疆铁路)▼

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通过艰难的种植工作,目前将树木成活率提高达81%以上,已实属不易。后期的树木成活率要达到85%以上,任务难度更是艰巨。鉴于近期植树情况,以尽快确保成活率达到设计要求:6月26日以前,沙拐枣种子补植工作已经进行;至7月中旬之前,还要完成乔木、灌木的补栽工作。

最近几天的长势情况

(图:新疆铁路)▼

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新疆智慧农业?

新疆铁路也有!

作为一条沙漠铁路,和若铁路最大的难点是如何保障及提高植物的成活率及长势,让防护林带尽早枝繁叶茂,真正能够起到防风固沙的效果。不过,沙漠中干旱缺水,植被种植最需要的就是水源。另外,铁路沿线沙漠路途遥远,管养极为困难。这一核心养护难题是如何解决的呢?

为了应对这种困境,和若铁路应用了近几年流行全国的智能化农业灌溉系统。这也是国内首次在铁路建设及维护上,采用人工智能自动化控制的沙漠滴灌管网系统。为了提高植物成活率,这套系统共计打井131口,最大深度280米,铺设的覆盖面积达11.3510万亩。

沿线的滴灌点

(图:新疆铁路)▼

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人工智能化的优势可以抵消掉沙漠沿线偏僻、路远的劣势,通过运用人工智能自动化控制系统,值班人员通过控制系统,在值班室控制屏或在其它有网络信号的区域使用手机,就能实现远程准确及时的控制操作。

泵房施肥机的控制屏

(图:新疆铁路)▼

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在远离滴灌区域的地方,操作员就可以快速完成“开关”工作,查看灌溉时间,并做到每个分区灌溉均匀,保证植物需水量且节约用水。

滴灌控制APP,手机上就能操作

(滑动下图,图:新疆铁路)▼

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在这一套复杂缜密的系统工程之下,最终能够呈现在我们面前的就是将近300公里的“绿色长廊”,它是由铁路两侧由外向内依次设置的芦苇沙障、芦苇方格、乔木和灌木条带所组成,其防护最宽达400米、最窄处110米,可谓是一道“绿色长城”。

“外阻内固”的“绿色长城”

(图:新疆铁路)▼

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值得注意的是,作为先期建设的植物防护体系,正式形成防护带需要时间周期,按照红柳、梭梭、沙拐枣等的生长速度,它们3~4年即可成林并发挥阻沙固沙的作用。

治沙效果即将显现

(图:新疆铁路)▼

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这就意味着2018年12月正式开工建设的和若铁路,预计在明年6月正式开通时,即可享受到多年前栽下的防沙成果,保证线路正常运营。

近期,上个月的29日

和若铁路“最后一梁”已成功架设

(图:新疆铁路)▼

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届时,南疆铁路环线也将正式形成闭环,格库铁路这条出疆大动脉也将充分发挥其功能。

而和若铁路的建设者们,也即将奔赴下一个战场。

即将打通“最后一公里”(滑动下图)

(新疆境内开通与在建的铁路)

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*本文内容为作者提供,不代表地球知识局立场 

封面:新疆铁路

【致谢】本文的图片内容得到了“中国铁路乌鲁木齐局集团有限公司”和“新疆和若铁路有限责任公司”的大力支持,特此感谢。

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