第七届工程地质大会论文.doc

化学固沙新材料对沙丘内部温度、 湿度影响的现场试验研究 丁亮 谌文武基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2001AA322110)作者简介：丁亮(1979-) 基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2001AA322110) 作者简介：丁亮(1979-)，男(汉族)，江西萍乡人，硕士生，主要从事固沙材料工程性质研究。 通讯联系人 (兰州大学资源环境学院兰州730000) 摘 要以敦煌莫高窟鸣沙山为试验点，采川现场测:1及人工降雨等?丁?段，研究了不同配比的新型打 机化学固沙剂对沙丘内部温度、湿度的影响。结果表明：此种固沙剂对沙丘温度、湿度的影响冇利于在 沙丘内部形成适丁梢物生长的水热条件，防护效來姑著。研究结泶对化学、生物一体化固沙其有重耍的 意义。 关键词化学固沙新材料现场试验温度湿度 1刖目 我国两北部地区正以每年2460km2的惊人速度句沙漠化推进，致使260多万km2、约1/4 的国土已经变成荒漠，每年给国家造成500多亿元的经济损失n1。随着西部人开发战略的实施， 防沙、治沙已经成为我们血前最紧迫的任务之一。在这方囬，各国除采用传统的生物岡沙技 术以外，还采川设置各种人工沙障等机械凼沙措施或喷洒化学凼沙制剂等工程措施。其中化 学固沙是近年来发展较快的新型固沙途径。 化学岡沙就是利用化学材料与工艺，对易发生沙害的沙丘或沙质地表建造能够防止风力 吹扬乂具有保持水分和改良沙地性质的固结层，以达到控制和改善沙害环境，提岛沙地生产 力的目的［2］。国外化学固沙研究始于20世纪30年代，到50年代已有较大发展,国内始于20 世纪60年代，茧今也冇30余年的历史［3］。世界上已有46个国家研制出100多种化学固沙剂， 除水玻璃、乳化沥青等常见化学固沙剂外，近年还岀现了利用工业废料如废塑料|41、工鼎酒糟 液151、纸浆疲液或草浆黑液161为基础，加入各种添加剂配制而成的闹沙材料，但都仅处于实验 室研究阶段，未能川于室外沙漠治现。本试验所川固沙剂就足由兰州人学利川化工废料为原 料研制成的新型有机化学固沙剂(SH),并结合敦煌莫高窟风沙治理，在紧邻窟区的鸣沙山边 緣沙丘上进行了现场的应用试验。化学固沙包含了沙地固结和保水增肥两方|W,它和桢物固 沙相结合可人人提尚植物的成活率。因此，化#固沙剂喷洒后形成的固结层对于沙丘内部温 度、湿度的影响就成为评价化学W沙剂同沙效果的秉要指标之?一，直接影响到阀沙植物的生 长。我们在室内试验的某础上，优选/不同配比的固沙剂，在同沙应用现场侧重于对这两项 指标的研究。 2试验区概况 莫商窟位于河两走廊两端，敦煌盆地南缘，东南邻峰峦矜障的三危山，两南靠绵延4()km 的鸣沙山，北边相隔14km戈娥滩与敦煌绿洲相望。莫高窟区海拔尚度1330m?1380m，比相 距25km的敦煌市区高出200?250m。由干莫高窟地处丙北内陆腹地，窟区气候环境为内陆极 干早沙漠型气候，具冇干燥、降水量少、温差大等特点。气象观测资料统计(1962?1965年， 1989?1992年)结果表明:多年平均气温为10.6°C,历年绝对最高气温40cC (1965-7-27), 最低气温一21.5°C (1965-12-23),多年平均降水M仅23.3mm，平均蒸发;W； 3479mm,蒸发M 是降水量的150倍；区内多风且多风向|71，平均风速3.5m/s,空气湿度年平均为32.2%,干燥 指数为32181。干燥的沙漠气候一方面使得石窟和壁M得以保存，而；W—方淅却造成了风沙灾 害更为严重。窟区地貌及试验点位置如图1。 图1 莫岛窟区地貌及试验地点 Fig. 1 Geomorphologic map of Magao grottoes and test site 3拭验原理及方法 3.1试验原理 所诮化学固沙，就是在（流动）沙丘（地）上喷洒化学粘结材料，在（流）沙表面形成 覆盖层，或渗入表层沙中，把松散的沙粒粘结起來，形成固结层，从而防止风力对沙粒的吹 扬和搬运，达到固定流沙，防治沙害的0的|91。化学固沙剂的固沙性能在于化学物质充满沙粒 空隙后，能加强颗粒间的相瓦作用，有助于其从游离态向结合态转化。从而在流沙表而形成 一层具冇一定结构和强度、能够防止风力吹蚀、又可保持下层水分的固结层。同结层相对光 滑，能使沙斤表血形成保护层，隔绝气流对松散沙层直接作用以防止风沙流对沙粒的吹蚀， 且能形成输沙面，使沙粒不易堆积。而且，固结层能在一定程度上改善沙丘内部的水热条件， 对固沙拊物产生重耍影响。 3.2试验方法 3.2.1地温测量 先在试验区内分割出四块试验小区，每块小区大小为50mX50m,在每个小区内都插上一 组地溫计，分别测量沙丘10、20、3（）、40cm深度处的溫度。由于现场试验是在一系列的室内 试