寒旱区隧道缓波型洞口防吹雪林建植方法与流程

本发明属于公路防雪设计技术领域，具体涉及一种寒旱区隧道缓波型洞口防吹雪林建植方法。

背景技术：

随着国家西部大开发战略的进一步实施，交通建设已成为现阶段西部地区基础设施建设的重点。作为西部地区通车里程最长、分布最广、运输能力最强的公路网，最能适应西部社会市场经济对运输事业的需要，在国民经济发展和人民生活水平的提高中发挥着举足轻重的作用。但由于恶劣的自然环境及多种自然灾害的影响，严重制约了公路运输功能的发挥，其中风吹雪就是公路上经常发生的灾害之一。

我国风吹雪区域主要分布在东北、华北、西北和西南地区，这些地区冬季漫长、风力强劲、降雪量大，由于公路雪害防治技术落后，难以做到因地制宜、因害设防，致使很多地方在设置了防雪措施后，仍然经常出现雪阻路断现象。在内蒙古、新疆、吉林和黑龙江等省、自治区，每年都有不同程度的公路雪害发生，虽然公路管理和养护部门每年都要投入几百万甚至上千万元的除雪保畅经费，但雪阻路断现象依然存在。风吹雪雪害不仅对该地区人民的正常生活和工农业生产造成严重的不良影响，而且发生时救援困难。风吹雪雪害已是长期困扰西部寒旱地区公路建设、运输的一个难题。

国外的研究基本可以分为两种类型，即以风吹雪成因与运动规律为重点的基础理论研究和以防雪林、挡雪栅栏为主要内容的风吹雪雪害防治技术的研究。

加拿大和欧美国家注重基础理论的研究，而日本和前苏联则注重公路风吹雪雪害防治技术的研究。例如，加拿大的H.G.JONES先生与英国的J.W.POMEROY、美国的D.A.WALKER/R.W.HOHAM于2001年共同出版了《雪生态学》。该书主要把极地雪盖作为极端环境条件下生物体的一个生境和作为地球表面众多生态因子中的一个关键因子进行研究，对欧美国家近年关于风吹雪基本理论研究成果进行了概括。其中，植被、地形对积雪再分配的影响、积雪量与降雪量关系的研究比较具体；对防止公路和建筑物积雪的论述较简单：“防止公路和建筑物积雪普遍采用的方法是防雪栅栏、木本植被(锦鸡儿，白蜡树，械树或其他的树篱)防风屏障，或非木本植物(苏丹草带，长穗冰草带、未收割的谷物带)、留茬作物(高的和交替高度的留茬地、拦截带)和雪垄(PomoroyandGray1995)”，这些防雪措施应用于公路具有一定的局限性。

前苏联和日本都提倡使用挡雪栅栏和防雪林来防治公路雪害。其中，前苏联是研究雪害防治技术比较早的一个国家，前苏联交通出版社1958年出版的《铁路雪害防治))(M.F.江。Tanop)、1960年铁路出版社出版的《铁路沿线森林植被的雪害防治》、1961年公路出版社出版的《雪害防治与保护》，都是当时具有世界领先水平的研究成果。在1998年中国铁道出版社与俄罗斯运输出版社共同出版了《铁路公路灾害防治》，参加此书编辑的俄方专家有11人，防治雪害的办法主要是“挡”，即在公路或铁路上风区建立挡雪栅栏或建设防护林。由于俄罗斯的降雪量比较大，所以要求挡雪栅栏的高度为4~7m，严重地区要建立2一3道挡雪栅栏。建设防雪林时，要求林带后方lm高度处的风速降低到2~3m/s以内，防雪林的宽度最小不小于1000m(单侧)，以保证积雪全部留存在林带以内。前苏联在防治公路或铁路雪害时没有“输”的概念，防雪林的建设规模不适合我国的国情尤其是西部地区。

日本的防雪栅栏建设水平较高，不但建立了由高级金属材料组成、由电脑控制、可以根据风速、风向调节开口大小的挡雪栅栏，而且对防雪栅栏的作用原理、作用效果的研究也比较深入。如1999年发表了《防雪栅栏防雪效果的研究》，2001年发表的《根据风洞实验设置不同类型防雪栅栏的防雪机理的研究》，2002年发表的《公路防雪栅栏的改良》，2004年又发表《关于防雪栅栏的防雪效果的研究》。此外，日本对防雪林也非常重视，他们不但因地制宜的提出了一整套防雪林建设的技术体系，还利用低温风洞实验研究了防雪林的宽度问题，这些研究成果对我们也有一定的借鉴作用。加拿大也是世界上雪害比较严重的一个国家，其交通部门出版的公路设计手册中强调较高等级公路雪害的防治主要通过加高路基，利用风速输送公路上的雪，其标准是：路基比当地植被高1m。但加高路基要综合考虑生态、环境、植被、造价等因素。综上所述，国外在防雪林、防雪栅栏的研究和使用方面技术较为成熟，但由于各国气候、土壤、降雪量、雪害形式的差异，使我们不能照搬国外的技术。借鉴国外的一些防雪原理研究适合中国国情的雪害防治技术仍然是研究的主要任务。中国早在公元前70年就有关于雪害的记载和观测，但作为专门学科进行研究是在解放后逐步开展起来的。解放后我国科技工作者先后在天山、西藏东南、滇北、华北、东北等地对冰雪灾害的形成、分布规律以及防灾减灾措施进行调查与研究。1967年中国科学院兰州冰川冻土研究所、新疆地理所等联合建立了天山风雪流半定位站，采用仪器观测、风洞模拟试验和防治试验工程等相结合的方法，开展风雪流研究。之后又在西北、西南、东北地区进行了相关研究，相继在多条国道、省道总长数百公里的雪害路段进行了雪害防治试验，并取得了一定的研究成果。

目前，国内的研究主要集中在两个方面：基础理论研究：包括中国积雪分布及其变化特征(李培基，1983，1993)，中国冰雪灾害及其发展趋势(王中隆，张祥松，施雅风，2000)，中国风吹雪区划的研究(王中隆，张志忠，1999)，中国雪灾分类分级和危害程度评价方法的研究(曾群柱等，1993)以及风雪流形成机理、影响因素及铅直分布，路基风雪流场与积雪规律，道路风雪流防治技术的作用机制(中国科学院冰川冻土沙漠所冰川研究室，1987，王中隆，2001)等方面的研究。

公路雪害防治技术研究：风雪流及其防治(王中隆等，1978)，山区道路雪害防治(胡汝骥等，1989)以及风雪流地区道路选线与路基设计的研究(王中隆，1982，2001，胡宗俊，1987)等，且对天LIJ地区(王中隆，1982，1994，1995，2001)川藏公路沿线(王彦龙，1993)投入了较多研究力量，在国道218天山艾肯达坂段利用下导风板根治严重雪阻取得突出成绩(王中隆，2001)。综合国内外研究资料可知，已有防治公路风吹雪危害的技术措施，可以归纳为“导”、“阻”、“改”、“除”四种类型。但目前对每种技术措施的作用原理、作用效果、应用条件、设计方法、建设成本等研究的不够透彻或缺乏系统性，对防雪设施适用性欠缺合理分析，故难以做到因地制宜、因害设防，使得多数防雪设施设置无理论可依据，只根据经验布设，致使多数雪害路段设置防雪设施后，仍然经常出现雪阻路断现象。

我国西北寒旱区公路等交通基础设施的建设多需要顺延山脉的走向进行修建，或需要跨越山脉，修筑隧道。隧道施工对生态环境影响主要发生在开挖洞口处对植被的破坏，同时隧道的建设在一定程度上可能改变地下水的补给、径流和排泄条件，从而可能造成地面塌陷、植被死亡等不良灾害。另外隧道弃方处置不当不仅会破坏原有地形和地貌，而且会造成新的水土流失。隧道洞口防吹雪是隧道安全畅通的重要保障，但现有技术中没有对寒旱区隧道洞口防吹雪技术有过研究，因此，急需认真总结和深入研究，形成系统的成套防治技术，以提高我国公路雪害防治的理论水平和技术水平。

申请公布日 2013.04.03申请公布号 CN 103004552 A公开了一种西北干旱区防雪林配置方法，包括：乔灌结合的防雪林造林技术模式：采用乔灌结合的行带式造林配置，每带包括两行灌木、4 行乔木，每两行乔木为一类乔木，乔木的株行距为3×3m，灌木的株行距为1×2m，林带间距为30m ；防雪林灌木造林技术模式：采用两行一带造林配置，选择两种灌木为造林树种，隔带混合配置，株行距为1.0×1.5m，林带间距为10m ；防雪林客土造林技术模式：采用三行一带的造林配置，选择两种乔木为造林树种，隔带混合配置，株行距为3×3m，林带间距为20m。该发明虽然能削弱风吹雪的风能，减小风吹雪造成的公路安全隐患，但其技术不能解决公路隧道洞口防吹雪的危害。

技术实现要素：

针对现有技术存在的技术缺陷，本发明的目的在于提供一种寒旱区隧道缓坡型洞口防吹雪林建植方法，即能够保持隧道洞口水土流失，又能够有效避免风吹雪在隧道洞口位置公路上的堆积，减小降雪对行车安全造成的危害。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案：该寒旱区隧道缓波型洞口防吹雪林建植方法，其特征在于：是在隧道洞口前段公路的两侧种植防雪林带，在隧道洞口上的缓坡上构建储雪绿篱；所述防雪林带从洞口位置向外延伸有500-1000米，由灌木绿篱和防吹雪林交错布置构成，灌木绿篱和防吹雪林的走向与风吹雪的方向垂直；在公路与山脉交汇处的两侧设有呈八字形布置的挡雪林，挡雪林距洞口位置100米左右，挡雪林为樟子松和云杉混交林；所述灌木绿篱带状配置，紧密结构，2行灌木，株行距为0.5m×0.5m，带状整地，品字形配置；所述防吹雪林为混交针叶林，由樟子松树和云杉混交种植，疏透结构，林地中储雪，樟子松树冠紧密高大，云杉下部枝条密集，混交种植为两行樟子松，一行云杉，樟子松栽株行距为2m×3m，穴状整地栽植；云杉林株行距为3m×3m，穴状整地栽植，樟子松与云杉带间距为4.0m，且二者采用品字形配置；位于洞口公路的边坡设有光线调节林带，所述光线调节林带林带由公路两边的多排高株乔木构成，长度为300-500米，距洞口位置由远及近乔木高度逐渐由低至高，乔木种植密度及其形成的树冠由疏至密布置。

所述储雪绿篱的边坡位置上覆10cm-20cm 覆土，覆土选择乡土构建复合灌木、草地复合生态系统，所述灌木呈敞口向上的弧状布局，在两弧状灌木之间种植本土草类植被；在隧道洞口的公路边侧设有隧道内渗水储水池，储水池内设有水泵，水泵出口连接预埋在地下的引水管，在储雪绿篱上部的边坡上设有暂存池，引水管出口与暂存池连通，暂存池连接有滴灌水管，所述滴灌水管分布在储雪绿篱对应的边坡上，所述滴灌水管具有一纵向的主管道，主管道连通向两侧呈弧状延伸的支管，在每个支管的下侧设有伸入覆土下层用于隔离浇灌水的硅钙板。

在隧道洞口前方的公路两侧的边坡上方设有多个收集池，所述收集池间隔20米设置，所述收集池通过管道、水泵连通储水池，收集池的长宽高尺寸为1.4m×1.0m×0.8m。

所述灌木为中麻黄灌丛、泡泡刺、沙生针茅、小蒿或驼绒藜。

所述防吹雪林为多道防吹雪林带，每两个防吹雪林带间隔30-40米。

在隧道洞口处设置300m防雪棚。

采用上述技术方案的有益效果：该寒旱区隧道洞口防吹雪林建植方法，在隧道洞口前段公路的两侧种植防雪林带，所述防雪林带从洞口位置向外延伸有500-1000米，由灌木绿篱和防吹雪林交错布置构成，灌木绿篱和防吹雪林的走向与风吹雪的方向垂直。防吹雪林可减缓风力，从而使吹雪降落至防吹雪林中的灌木绿篱地带，灌木绿篱具有储雪的作用，避免雪被再次吹起。所述灌木绿篱和防吹雪林采用寒旱区公路隧道穿越的山体常见的植被樟子松树、云杉、中麻黄灌丛等植被类型，对区域植物物种多样性没有影响，有效减少隧道开挖和建设对隧道施工区域植被和景观的破坏，减少工程区水土流失，降低风沙对公路的影响，改善工程区脆弱生态环境，增加景观多样化，使高速公路与周边环境更加协调，进而提高公路的服务水平，降低公路的后期维修成本。灌木绿篱疏透结构，林地中储雪，还具有分散地表径流、降低流速、增加入渗和拦截泥沙等多种功能，生态效益、经济效益均显著。所述防吹雪林为樟子松+云杉混交林，樟子松树冠紧密高大，云杉下部枝条密集，防雪林树冠部分为紧密或疏透结构，树干部分有相当大的透光孔。气流遇到林带，一部分从冠下通过，另一部分从树冠以上越过，树冠不透风或透风微弱，只用两行樟子松，一行云杉就能达到控制雪害的目的。防雪林不仅可削弱风雪流强度、截留部分或全部风吹雪，减轻或控制路面二次积雪，提高能见度，保障公路畅通，而且可绿化美化路域环境等效果，具有多重经济效益和生态效益。

在公路与山脉交汇处的两侧设有呈八字形布置的挡雪林，挡雪林距洞口位置100米左右。吹雪在山脉的阻挡下，容易在隧道洞口处形成积雪地带，而在洞口较远位置的100米处，设置的八字形挡雪林，在山脉脚下和缓坡位置形成挡风墙，使吹雪在山脚下聚积，挡雪林可防止聚积的雪再次吹向隧道洞处。

在隧道洞口的公路边侧设有隧道内渗水储水池，储水池内设有水泵，水泵出口连接预埋在地下的引水管，在储雪绿篱上部的边坡上设有暂存池，引水管出口与暂存池连通，暂存池连接有滴灌水管。可以使隧道内渗水储存在储水池内，定期由水泵抽至暂存池，通过与暂存池连通的滴灌水管对储雪绿篱进行滴灌，在寒旱区即对宝贵的水资源进行了利用，又节约了灌溉用水，保证了储雪绿篱的种植成活率，也利于绿篱旺盛的成长。隧道洞口前方的公路两侧的边坡上方设有多个收集池，收集池内的水可渗出灌溉公路两侧的绿篱等植被，利于被开挖的边坡植被的修复和成长。

所述灌木绿篱带状配置，紧密结构，2行灌木，株行距为0.5m×0.5m，带状整地，品字形配置。该结构的灌木绿篱具有储雪功能，吹雪经所述防吹雪林阻挡后风速降低，吹雪落至灌木绿篱内。灌木绿篱可防止积雪再次被起，从而使吹雪被固定在公路两侧，避免吹雪进入公路影响正常行车，为公路安全通车提供了保障。

位于洞口公路的边坡设有光线调节林带，所述光线调节林带林带由两排乔木构成，长度为300-500米，距洞口位置由远及近乔木高度逐渐由低至高，乔木种植密度及其形成的树冠由疏至密布置。该结构的光线调节林带可使隧道洞口前段的公路上形成由明到暗惭进的光线效果，使驾驶员在开车进入隧道入口的过程中眼睛有个适应的时间过程，避免人眼在由明亮区突然进入黑暗区时造成的眼盲现象，提高了驾驶的安全性。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细的说明。

图1为本发明的结构示意图；

图2为防吹雪林的结构示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，该寒旱区隧道洞口防吹雪林建植方法，是在山脉6的隧道洞口前段公路的两侧种植防雪林带8，在隧道洞口2上的缓坡上构建储雪绿篱3；所述防雪林带8从洞口位置向外延伸有500-1000米，由灌木绿篱11和防吹雪林12交错布置构成，灌木绿篱和防吹雪林的走向与风吹雪的方向垂直；在公路5与山脉交汇处的两侧设有挡雪林7、9，挡雪林7、9呈八字形布置，挡雪林距洞口位置100米左右，挡雪林的长度为300-500米，由地面延伸至山坡上，挡雪林7为樟子松和云杉混交林。所述灌木绿篱11带状配置，紧密结构，2行灌木，株行距为0.5m×0.5m，带状整地，品字形配置。所述防吹雪林8为混交针叶林，由樟子松树和云杉混交种植，疏透结构，林地中储雪，樟子松树冠紧密高大，云杉下部枝条密集，混交种植为两行樟子松，一行云杉，樟子松栽株行距为2m×3m，穴状整地栽植；云杉林株行距为3m×3m，穴状整地栽植，樟子松与云杉带间距为4.0m，且二者采用品字形配置。位于洞口公路的边坡设有光线调节林带13，所述光线调节林带林带由公路两边的多排高株乔木构成，长度为300-500米，距洞口位置由远及近乔木高度逐渐由低至高，乔木种植密度及其形成的树冠由疏至密布置。

所述储雪绿篱的边坡位置上覆10cm-20cm 覆土，覆土选择乡土构建复合灌木、草地复合生态系统，所述灌木呈敞口向上的弧状布局，在两弧状灌木之间种植本土草类植被；在隧道洞口的公路边侧设有隧道内渗水储水池1，储水池内设有水泵，水泵出口连接预埋在地下的引水管，在储雪绿篱上部的边坡上设有暂存池4，引水管出口与暂存池连通，暂存池连接有滴灌水管10，所述滴灌水管分布在储雪绿篱对应的边坡上，所述滴灌水管具有一纵向的主管道，主管道连通向两侧呈弧状延伸的支管，在每个支管的下侧设有伸入覆土下层用于隔离浇灌水的硅钙板，在不同高度上形成滴灌单元，硅钙板阻隔水向下渗流，使水可充分浇灌植株，保证储雪绿篱的成活率，使其具有储雪和水土保持的功能。

在隧道洞口前方的公路两侧的边坡上方设有多个收集池，所述收集池间隔20米设置，所述收集池通过管道、水泵连通储水池，收集池的长宽高尺寸为1.4m×1.0m×0.8m。

所述灌木为中麻黄灌丛、泡泡刺、沙生针茅、小蒿或驼绒藜。

所述防吹雪林为多道防吹雪林带，每两个防吹雪林带间隔30-40米。

在隧道洞口处设置300m防雪棚，以减少降雪、桥面结冰产生的路况差异，保障行车安全。