风沙地区铁路路基设计手册(新修订)

表17—3 气候大区 B亚湿润 C亚干旱 D干 旱
青藏高原气候大区划分指标 年干燥度系数 1.0～1.6 1.6～5.0 5.0～15.0 ＞15.0 草 原 自然景观
半 荒 漠 荒 漠
半 荒 漠 荒漠戈壁
E极干旱
E极干旱
注：摘自铁道部第一勘测设计院《铁路工程地质手册》 ，中国铁道出版社，1999 年。 干燥度系数 K 干 = E/r
贺兰山以西广大沙漠区，包括腾格里沙漠的绝大部分、巴丹吉林沙漠、柴达木盆地沙漠和新疆 地区的部分沙漠，年降水量＜150mm；局部地区甚至年降水量＜50mm，蒸发量一般 2500～3000mm, 干燥度系数 4 以上。靠东部的沙丘迎风坡的干沙层厚度 10～40cm，背风坡 50cm，湿沙层含水量在 旱季为 1～2％，雨季时增至 3～4％，河西走廊西部，沙丘迎风坡干沙层厚 40～70cm，湿沙层含水 量＜1.5％。除沙漠边缘或河流与湖泊边缘分布一些固定和半固定沙丘外，绝大部分为活动沙丘。 包括哈密、 鄯善和吐鲁番地区、 库姆塔格沙漠的大部、 塔里木盆地沙漠 （除部分边缘区的沙漠） ， 年降水量＜50mm，甚至＜20mm，蒸发量＞3000mm，甚至达 4000mm，干燥度系数＞32。除了一些绿 洲附近的沙漠为固定或半固定的沙丘外，绝大部分为活动沙丘。沙丘的干沙层厚度＞1.5m。
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表17—1 主要沙漠和沙地的地理位置及面积 沙 漠 名 称 塔克拉玛干沙漠 古尔班通古特沙漠 库姆塔格沙漠 柴达木盆地沙漠 （包括风蚀地） 巴丹吉林沙漠 腾格里沙漠 乌兰布和沙漠 内蒙古阿拉善高原西部 内蒙古阿拉善高原东南部 内蒙古阿拉善高原东北部、 黄河河套平原西南部 库布齐沙漠 内蒙古鄂尔多斯高原北部、 黄河河套平原以南 毛乌素沙地 浑善达克 （小腾格里）沙地 科尔沁沙地 呼伦贝尔沙地 内蒙古鄂尔多斯高原中南部 和陕西北部 内蒙古高原东部的锡林郭勒盟南部 和赤峰市西北部 东北平原西部的西辽河下游 内蒙古东北部的呼伦贝尔平原 100～300 600 4.23 0.72 1200 2.14 1300～1600 3.21 1000～1200 1.61 1300～1800 1400～1600 1000 4.43 4.27 0.99 地 理 位 置 新疆塔里木盆地 新疆准噶尔盆地 新疆东部、甘肃西部、罗布泊 低地南部、阿尔金山北部 青海柴达木盆地 2600～3400 3.49 海 拔 ( m ) 840～1200 300～600 1000～1200 面 积 (³104km2) 33.76 4.88 2.28
三、主要沙漠和沙地所处气候大区的划分指标
中国主要沙漠和沙地所处的气候大区，包括亚湿润、亚干旱、干旱和极干旱区，其划分指标见 表 17－2 及表 17－3。
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
表17—2 气候大区 B亚湿润 C亚干旱 D干 旱
气候大区划分指标 年干燥度系数 1.0～1.6 1.6～3.5 3.5～16.0 ＞16.0 草 原 自然景观
一、主要沙漠和沙地的地理位置及面积
中国沙漠总面积包括戈壁在内共有 149 万 km2，约占全国土地总面积的 15.5％，其中沙质荒漠 （沙丘及风蚀地）占 39.8％，沙砾及石质戈壁占 38.2％，沙地占 22.0％。中国主要沙漠和沙地的地 理位置及面积见表 17—1。中国的沙漠属温带沙漠类型，除一部分位于内陆高原外，大部分分布在 内陆山间盆地中，集中分布于东经 106° 以西的荒漠地带，占全国沙漠戈壁总面积的 90％。
二、主要沙漠和沙地的自然条件状况
科尔沁左旗后旗－通辽西－科尔沁右旗前旗－海拉尔北一线以东地区的沙漠， 包括科尔沁沙地 的东部和嫩江沙地，年降水量 400～500mm，干燥度系数 1.2～1.5，地下水埋藏较浅，一般不超过 3m，湿沙层含水量＞4％，以固定和半固定沙丘为主，植被覆盖率 40～60％。 定边－鄂托克旗东－包头－温都尔庙一线以东至半湿润草原地带边缘范围内的沙漠， 包括毛乌 素沙地和库布齐沙漠的东部，浑善达克沙地和科尔沁沙地的大部，年降水量 250～400mm，干燥度 系数 2 左右，地下水埋藏较浅，低洼地一般 1～3m。以固定和半固定沙丘（沙地）为主，植被覆盖 率 30 ～ 50％。沙丘的干沙层厚度一般 ＜ 10cm，20cm 以下含水量一般为 3～4％，含水量高的可 达 5％，供植物生长的有效水分为 2～3％，或更多一些。 贺兰山以东至干草原地带边缘范围内的沙漠，包括浑善达克沙地的极西部、库布齐沙漠的中部 和西部、毛乌素沙地的西部和腾格里沙漠的东南缘。年降水量 150～250mm，干燥度系数 2～4，其 中浑善达克沙地和毛乌素沙地的水分条件较好，地表径流量较多，低地的地下水埋藏较浅，一般深 1～3m，以固定和半固定沙丘（沙地）为主。库布齐沙漠以流动沙丘为主，占 80％以上，腾格里沙 漠的东南缘也以流动沙丘为主。干沙层一般厚 10～20cm，干沙层下至 40cm 深，沙层含水量 2％左 右，40cm 以下的含水量 2～3％，雨季提高到 3～4％，可供植物生长的有效水分为 1.3～2.3％。
风沙地区铁路路基设计手册
第一节 概 述
风沙地区路基是沙漠、大风、和风沙流地区路基的总称，因为它们都和风沙有关。位于这些地 区的铁路路基，容易遭受风蚀或沙埋等危害；重则吹翻列车，造成车辆设备和财产的重大损失。 风沙的形成与地理位置、气候、土质和人为活动及地表植被等因素关系密切。 风沙地区的自然特征主要表现为：气候干旱、降水稀少；日照强烈、冷热剧变；风力强大、风 沙频繁；植被稀少、种类单一；水资源不足、水量不平衡。 风沙路基的防护工程，主要包括两部分，即对路堑或路堤部分路基本体采取的防止风蚀加固措 施和对沙丘或风沙流侵向路基一侧或两侧须采取的防止沙埋的措施。大风区路基的防护，主要是在 路基迎风侧设置挡风墙（堤）等措施。
E —— 可能蒸发量。等于 0.16∑t ，∑t 为日平均温度稳定≥10℃期间的积温； r —— ∑t 统计期间内的降水量。
四、风沙地区特征及其对铁路工程的危害
由于风况、沙源、地形、地貌及地质条件等的差异，因而对铁路工程的危害程度不一，采取的 防治对策也不一样。 （一）沙漠地区 指沙丘覆盖的沙质荒漠带。风积地貌一般有沙地（又称平沙地） 、灌丛沙丘、新月形沙丘和沙 丘链，以及沙垄等。风蚀地貌一般有风蚀洼地、风蚀垄槽（雅丹地貌）和风蚀残丘。沙源丰富，气 流含沙量大。铁路主要选择其边缘区的局部地段通过，以减少其危害。 （二）风沙流地区 风沙流是指含有沙粒的运动气流。沙粒运动的粒径大小、运动形式、跃移高度等与风力大小、 下垫面性质等有关。据观测：沙漠地区，粒径＞0.5mm（特别是＞10mm）的颗粒大都是滚动的（或 滑移蠕动） ，约占全部运动沙量的 1/4；粒径＜0.05mm 的颗粒呈悬浮状态运动，不到全部运动沙量 的 5％；粒径在 0.05～0.5mm 之间的颗粒呈跳跃式运动，一般约占全部运动沙量的 70％以上。在大 风地区，粗砂和细砾石也可跳跃前进。沙粒跃移高度与粒径、下垫面性质及风速等有关，一般在土 质地表，沙粒跳跃高度低于 30cm；在沙质地表，70％的沙粒跳跃高度低于 9cm；在砾石地表，跳跃 高度较高，达 60cm 左右；如在大风地区，可达 2～3m。跃移颗粒的初始运动轨迹几乎垂直向上， 离开地表后，沙粒以巨大速度旋转（每秒 300～900 转） ，沿风力与重力合成方向运动，与水平线呈 10°～ 20°的角度下落。当 10m 高度处的风速为 15～20m/s 时，沙粒跃移距离为：沙质地表 3～ 4m，卵石地表为 5～6m。 沙粒开始起动的临界风速称之为起动风速，与沙粒粒径、地表性质等多种因素有关。不同粒径 起动风速经验值列于表 17—4 中，粒径增大一倍，起动风速平均增大 32％。 铁路防沙工程主要是截住跳跃颗粒和滚动颗粒，悬浮颗粒难以防止。如果营造防沙林带，尤其 是较大面积植树造林，可遏止部分悬移颗粒，减小其危害程度。 1.戈壁风沙流地区 戈壁系指由砾石土、碎石土组成的平地。其中系残丘起伏的石质剥蚀平原，称之为石质荒漠； 若系洪积—— 冲积的山前平原，称之为砾质荒漠。但这两种荒漠，常交替存在，靠近剥蚀残丘，