青藏鐵路沿線地形氣候水文特征及其對沙害的影響分析論文
青藏鐵路途經(jīng)地區(qū)地殼運動強烈,是現(xiàn)今地表構(gòu)造活動最強烈的地域單元,分布著大量的褶皺和活動斷裂帶,巖石破碎,土質(zhì)松散,地貌類型多樣,病害嚴(yán)重。同時,由于地勢高聳,受高寒氣候影響,溫差大,凍融風(fēng)化強烈,產(chǎn)生大量巖屑等細(xì)粒物質(zhì),為風(fēng)沙活動提供了豐富的物質(zhì)來源沿線布滿了類似戈壁的風(fēng)蝕沙礫石灘地,在破碎的地形上發(fā)育著大面積巨厚沉積物,特別是在鐵路途經(jīng)眾多水系的河谷、湖盆等洼地分布有由風(fēng)積沙組成的各種風(fēng)成地貌,在大風(fēng)干燥季節(jié)造成沙害。限于青藏鐵路的建設(shè)和通車只是近些年的事,有關(guān)沿線的自然環(huán)境及其對鐵路沙害的影響認(rèn)識不充分。因此,文中在前人研究的基礎(chǔ)上,通過對青藏鐵路沿線的地形、氣候、水文進(jìn)行調(diào)查,分析其類型、分布、特征及對沙害的影響,以期系統(tǒng)認(rèn)識青藏鐵路沙害規(guī)律,為防沙提供依據(jù)。
1材料與研究方法
文中數(shù)據(jù)資料通過野外調(diào)查與室內(nèi)分析獲取。在野外,結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀筚Y料,沿青藏鐵路考察地貌、氣溫、降水、風(fēng)況、河流、湖泊等的類型、特征及分布情況。在室內(nèi),主要采用Google Earth影像判譯及GIS處理,并查閱相關(guān)文獻(xiàn),分析上述自然要素對鐵路沙害的影響。
2調(diào)查與分析結(jié)果
2. 1地形
青藏鐵路自西寧出發(fā),依次經(jīng)過的主要地貌單元有:煌水谷地、日月山、青海湖、關(guān)角山(青海南山)、柴達(dá)木盆地、昆侖山、楚瑪爾高平原、可可西里山、秀水河-北麓河、風(fēng)火山、日阿尺曲、烏麗山及盆地、沱沱河、開心嶺、通天河、布曲河谷、溫泉盆地、唐古拉山、扎加藏布、頭二九山、安多河谷、錯那湖-桑雄、念青唐古拉山、柴曲谷地、羊八嶺、堆龍曲、拉薩河谷。山地除日月山、關(guān)角山、昆侖山北坡、可可西里山、風(fēng)火山、開心嶺、唐古拉山、九子納、念青唐古拉山等地勢較為險峻外,其余多呈穹窿狀,山嶺渾圓坡度平緩,盆地和谷地大體呈NWW-SEE向展布,河谷寬淺,地形平緩。因此,線路通過地區(qū)除昆侖山北坡路段,羊八井至拉薩路段屬坡降較大的山區(qū)河谷,中間的風(fēng)火山、可可西里山、開心嶺、唐古拉山、九子納、念青唐古拉山等路段坡降較大外,其余地段宏觀上屬高平原地貌,保留著古老的夷平面,地形平坦開闊。沿線總體上呈現(xiàn)出高山丘陵和山間高平原盆地相間分布。全線海拔最低點2220m(西寧站),海拔最高點5067 m(唐古拉車站),4000 m以上的路段960km,占全程的49 %,其中,有多年凍土路段550km,占線路總長的28 %。
2. 2氣候
青藏鐵路途經(jīng)高海拔地區(qū),深居內(nèi)陸,遠(yuǎn)離海洋,除關(guān)角山以東路段受東南季風(fēng)、念青唐古拉山以南路段受西南季風(fēng)、柴達(dá)木盆地路段受內(nèi)陸干旱氣候影響外,其它路段具有獨特的高寒干旱、半干旱氣候特征。高寒低溫,常年無夏,四季不分明,氣候復(fù)雜多變,在山區(qū)路段,隨海拔增高,氣候呈現(xiàn)出垂直帶性。
青藏鐵路沿線太陽輻射強,日照時間長。由于海拔高,氣壓低,空氣稀薄,含塵量少,透明度好,太陽輻射通過大氣時被吸收、反射、散射而損失少,因此,太陽輻射強度遠(yuǎn)大于其它地區(qū),居全國之首。
青藏鐵路穿越高寒區(qū),平均氣溫低,年較差小,日較差大。
青藏鐵路修筑在高寒干旱、半干旱區(qū),降水較少,時空分布不均。沿線大部分地區(qū)年降水量200-300mm,年際變化大,年內(nèi)分布不均,干、濕季分明。5 -9月為雨季,雨熱同季,多對流性降水,降水量占全年的90%,為鐵路沿線氣候的黃金季節(jié)10 -4月為干季,降雪較少。空間分布上,煌水河谷和拉薩河谷路段因分別受東南季風(fēng)和西南季風(fēng)的微弱影響,年降水量>300mm,其它除少數(shù)山區(qū)的迎風(fēng)坡年降水量隨著海拔的增高而略有增加外,大部分路段降水量較少,尤以柴達(dá)木盆地路段為最少,年降水量不到100 mm。
青藏鐵路沿線大風(fēng)日多,風(fēng)力強勁,連續(xù)出現(xiàn)時間長。大部分路段年平均風(fēng)速為3-4級,超過臨界起沙風(fēng)。大風(fēng)日是指某一瞬時風(fēng)速8級的`出現(xiàn)日,一年中的大風(fēng)日總數(shù)為該年的大風(fēng)日數(shù)。青藏鐵路因地勢高聳開闊,干旱多大風(fēng)是沿線氣候的顯著特點,尤其是漫長的冬半年干冷季節(jié)為西風(fēng)帶所控制,以偏西風(fēng)為主。同時,受柴達(dá)木盆地冷鋒的影響,風(fēng)力強勁,為全國風(fēng)速和大風(fēng)日數(shù)分布的高值區(qū)。鐵路沿線全年大風(fēng)日數(shù)達(dá)50-150d,季節(jié)變化明顯,集中出現(xiàn)在冬春季,與干旱同步,以10 -5月最多,占全年大風(fēng)日數(shù)的75 %,其中2-5月占全年大風(fēng)日數(shù)的一半,尤以3月最多,有2 /3以上日數(shù)為大風(fēng)天,而夏秋季少,尤以8月最少。大風(fēng)主要集中在五道梁-安多路段。其中,五道梁路段大風(fēng)日數(shù)135. 5d,極端最大風(fēng)速;沱沱河路段大風(fēng)日數(shù)167.8d,極端最大風(fēng)速40.0m;錯那湖路段大風(fēng)日數(shù)148.8d,極端最大風(fēng)速38. 0m 。
此外,青藏鐵路沿線由于對流旺盛,閃電頻發(fā),雷暴活躍,冰雹較多。年均閃電數(shù)約7600次,白天占66.5 %,夜間占33.5%,晝夜比為2. 0,明顯高于中國其它區(qū)域晝夜閃電比1.2,主要發(fā)生在4-9月,約占年閃電總數(shù)的95 %,特別是安多一那曲路段是閃電高發(fā)區(qū)沿線年均雷暴日數(shù)約為80d, 5- 9月占到全年總數(shù)的85% - 90%,集中出現(xiàn)在安多一拉薩路段,以中部的那曲路段發(fā)生頻率最高。鐵路沿線年冰雹日數(shù)多,居全國之冠,冰雹天氣主要出現(xiàn)在6 -9月,約占全年降雹日數(shù)的80 %,其中以那曲最多,年均冰雹日多達(dá)35 d。閃電、雷暴、冰雹對鐵路行車安全造成威脅。
青藏鐵路沿線氣候分屬于5個較為明顯的類型,即西寧-關(guān)角山路段屬于溫帶大陸性半干旱氣候,關(guān)角山-昆侖山路段屬于溫帶大陸性干旱氣候,昆侖山-唐古拉山路段屬于高原寒帶半干旱氣候,唐古拉山-念青唐古拉山路段屬于高原亞寒帶半干旱氣候,念青唐古拉山-拉薩路段屬于高原溫帶半干旱氣候。
2. 3水文
青藏鐵路從西寧至拉薩經(jīng)過7大水系,依次為:黃河水系、青海湖水系、柴達(dá)木盆地水系、長江水系、扎加藏布水系、怒江水系、雅魯藏布江水系,其間的6個分水嶺分別為:日月山、關(guān)角山(青海南山)、昆侖山、唐古拉山、頭二九山、念青唐古拉山。鐵路沿線的水文環(huán)境受地質(zhì)構(gòu)造、巖性、地貌、氣候、植被等多種因素的綜合影響。由于經(jīng)過眾多河流的發(fā)源地和多年凍土的存在,使得地下水在多年凍土區(qū)的埋藏和分布更加復(fù)雜。
湖泊眾多是青藏鐵路沿線水文環(huán)境的另一個重要特征。鐵路沿線較大的湖泊有東北端的青海湖、德令哈市附近的可魯克湖以及托素湖、格爾木市附近的達(dá)布遜湖、安多附近的錯那湖、當(dāng)雄附近的納木錯等。沿線的湖泊,根據(jù)其礦化程度,有淡水湖、咸水湖,根據(jù)其成因有堰塞湖(如楚瑪爾高平原上的清水湖、鹽湖、海丁若爾湖等)、構(gòu)造湖(如沱沱河谷的雅西錯)和熱融湖塘。在鐵路沿線的廣大地區(qū)以熱融湖塘為主,占到總數(shù)的85%以上。據(jù)統(tǒng)計,僅在楚瑪爾河高平原鐵路兩側(cè)約lkm的范圍內(nèi),共發(fā)育有熱融湖塘600多個。存在眾多湖泊的原因是青藏高原核心地帶還保留著古老的夷平面,河流的溯源侵蝕還沒有到達(dá),湖盆還沒有被河流切開。
此外,青藏鐵路沿線還廣泛分布著沼澤濕地。暖季地表水流或凍結(jié)層上水在運移過程中受阻,由于高寒,蒸發(fā)微弱,匯聚于低洼地帶形成濕地。一般發(fā)育在海拔4000 m以上,地形相對平坦,地表水流排泄不暢的高平原、山間谷地以及地下水位較高的沖洪積扇邊緣地帶,其形態(tài)多樣,常見有橢圓形、圓形、長條形或不規(guī)則形。根據(jù)其成因可分為熱融型、河灘型、基巖裂隙水滲出型、構(gòu)造裂隙水滲出型、積水型和洪積扇緣滲出型等六種類型。青藏鐵路的沼澤濕地主要分布于西大灘、不凍泉、楚瑪爾河高平原、可可西里、風(fēng)火山、開心嶺、布曲河谷、溫泉盆地、唐古拉山間盆地、扎加藏布河谷、頭二九山區(qū)、那曲河、拉薩河中上游河灘地以及沿線由于人工填挖而造成的低洼地。
3討論
青藏鐵路沿線地形對沙害的影響表現(xiàn)在:鐵路經(jīng)過的眾多河谷、湖盆上廣泛分布著松散的沖洪積物,沙物質(zhì)來源豐富。因此,沙害集中,主要分布在柴達(dá)木盆地(錫鐵山、伏沙梁)、紅梁河、秀水-北麓河、沱沱河、通天河、扎加藏布、錯那湖等河谷、湖盆路段。氣候?qū)ι澈Φ挠绊懕憩F(xiàn)在:氣溫日較差大,正負(fù)交替出現(xiàn)時間長,凍融風(fēng)化強烈,導(dǎo)致地表松散破碎,抗風(fēng)蝕能力減弱,可蝕性增強,沙物質(zhì)釋放增加,為沙害提供物質(zhì)來源;年降水少,分布不均,冬春季雨雪稀少,為沙害產(chǎn)生提供有利條件,特別是柴達(dá)木盆地路段年降水量不到100mm,沙害嚴(yán)重;冬春季多偏西大風(fēng),與干旱同步,為沙害提供風(fēng)動力條件。水文對沙害的影響表現(xiàn)在:夏半年,由于流水侵蝕,大量的巖石風(fēng)化物、沙化草甸和草地上的碎屑物質(zhì)被攜帶到河谷及湖盆,形成河、湖相沉積物;冬半年,河、湖處于枯水期,流水作用減弱,大部分河床、湖岸裸露,沉積物松散破碎,在風(fēng)力作用下吹向鐵路。特別是錫鐵山-拉薩路段,鐵路近似南北走向,河谷近似東西流向,主導(dǎo)風(fēng)向為偏西風(fēng),河谷走向、主導(dǎo)風(fēng)向一致并與鐵路走向近于垂直,使風(fēng)沙流遇阻產(chǎn)生堆積,導(dǎo)致鐵路西側(cè)沙害比東側(cè)嚴(yán)重。
4結(jié)論
(1)青藏鐵路沿線海拔高,途經(jīng)地區(qū)地貌以河谷、盆地和山地為主,屬于干旱、半干旱氣候區(qū),自西寧至拉薩依次經(jīng)過黃河、青海湖、柴達(dá)木盆地、長江、扎加藏布、怒江、雅魯藏布江7大河、湖水系。
(2)青藏鐵路沿線沙物質(zhì)來源豐富,沙害在空間上主要分布在河谷、湖盆路段,在時間上集中出現(xiàn)在冬春季,鐵路西側(cè)沙害比東側(cè)嚴(yán)重。
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