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青藏铁路沿线地形、气候、水文特征及其对沙害的影响分析

作者:2016-11-25 17:33:19阅读:文章来源:中国科学院寒区旱区环境

  青藏铁路途经地区地壳运动强烈,是现今地表构造活动最强烈的地域单元,分布着大量的褶皱和活动断裂带,岩石破碎,土质松散,地貌类型多样,病害严重。同时,由于地势高耸,受高寒气候影响,温差大,冻融风化强烈,产生大量岩屑等细粒物质,为风沙活动提供了丰富的物质来源沿线布满了类似戈壁的风蚀沙砾石滩地,在破碎的地形上发育着大面积巨厚沉积物,特别是在铁路途经众多水系的河谷、湖盆等洼地分布有由风积沙组成的各种风成地貌,在大风干燥季节造成沙害。限于青藏铁路的建设和通车只是近些年的事,有关沿线的自然环境及其对铁路沙害的影响认识不充分。因此,文中在前人研究的基础上,通过对青藏铁路沿线的地形、气候、水文进行调查,分析其类型、分布、特征及对沙害的影响,以期系统认识青藏铁路沙害规律,为防沙提供依据。

  1材料与研究方法

  文中数据资料通过野外调查与室内分析获取。在野外,结合当地气象资料,沿青藏铁路考察地貌、气温、降水、风况、河流、湖泊等的类型、特征及分布情况。在室内,主要采用Google Earth影像判译及GIS处理,并查阅相关文献,分析上述自然要素对铁路沙害的影响。

  2调查与分析结果

  2. 1地形

  青藏铁路自西宁出发,依次经过的主要地貌单元有:煌水谷地、日月山、青海湖、关角山(青海南山)、柴达木盆地、昆仑山、楚玛尔高平原、可可西里山、秀水河-北麓河、风火山、日阿尺曲、乌丽山及盆地、沱沱河、开心岭、通天河、布曲河谷、温泉盆地、唐古拉山、扎加藏布、头二九山、安多河谷、错那湖-桑雄、念青唐古拉山、柴曲谷地、羊八岭、堆龙曲、拉萨河谷。山地除日月山、关角山、昆仑山北坡、可可西里山、风火山、开心岭、唐古拉山、九子纳、念青唐古拉山等地势较为险峻外,其余多呈穹窿状,山岭浑圆坡度平缓,盆地和谷地大体呈NWW-SEE向展布,河谷宽浅,地形平缓。因此,线路通过地区除昆仑山北坡路段,羊八井至拉萨路段属坡降较大的山区河谷,中间的风火山、可可西里山、开心岭、唐古拉山、九子纳、念青唐古拉山等路段坡降较大外,其余地段宏观上属高平原地貌,保留着古老的夷平面,地形平坦开阔。沿线总体上呈现出高山丘陵和山间高平原盆地相间分布。全线海拔最低点2220m(西宁站),海拔最高点5067 m(唐古拉车站),4000 m以上的路段960km,占全程的49 %,其中,有多年冻土路段550km,占线路总长的28 %。

  2. 2气候

  青藏铁路途经高海拔地区,深居内陆,远离海洋,除关角山以东路段受东南季风、念青唐古拉山以南路段受西南季风、柴达木盆地路段受内陆干旱气候影响外,其它路段具有独特的高寒干旱、半干旱气候特征。高寒低温,常年无夏,四季不分明,气候复杂多变,在山区路段,随海拔增高,气候呈现出垂直带性。

  青藏铁路沿线太阳辐射强,日照时间长。由于海拔高,气压低,空气稀薄,含尘量少,透明度好,太阳辐射通过大气时被吸收、反射、散射而损失少,因此,太阳辐射强度远大于其它地区,居全国之首。

  青藏铁路穿越高寒区,平均气温低,年较差小,日较差大。

  青藏铁路修筑在高寒干旱、半干旱区,降水较少,时空分布不均。沿线大部分地区年降水量200-300mm,年际变化大,年内分布不均,干、湿季分明。5 -9月为雨季,雨热同季,多对流性降水,降水量占全年的90%,为铁路沿线气候的黄金季节10 -4月为干季,降雪较少。空间分布上,煌水河谷和拉萨河谷路段因分别受东南季风和西南季风的微弱影响,年降水量>300mm,其它除少数山区的迎风坡年降水量随着海拔的增高而略有增加外,大部分路段降水量较少,尤以柴达木盆地路段为最少,年降水量不到100 mm。

  青藏铁路沿线大风日多,风力强劲,连续出现时间长。大部分路段年平均风速为3-4级,超过临界起沙风。大风日是指某一瞬时风速8级的出现日,一年中的大风日总数为该年的大风日数。青藏铁路因地势高耸开阔,干旱多大风是沿线气候的显著特点,尤其是漫长的冬半年干冷季节为西风带所控制,以偏西风为主。同时,受柴达木盆地冷锋的影响,风力强劲,为全国风速和大风日数分布的高值区。铁路沿线全年大风日数达50-150d,季节变化明显,集中出现在冬春季,与干旱同步,以10 -5月最多,占全年大风日数的75 %,其中2-5月占全年大风日数的一半,尤以3月最多,有2 /3以上日数为大风天,而夏秋季少,尤以8月最少。大风主要集中在五道梁-安多路段。其中,五道梁路段大风日数135. 5d,极端最大风速;沱沱河路段大风日数167.8d,极端最大风速40.0m;错那湖路段大风日数148.8d,极端最大风速38. 0m 。

  此外,青藏铁路沿线由于对流旺盛,闪电频发,雷暴活跃,冰雹较多。年均闪电数约7600次,白天占66.5 %,夜间占33.5%,昼夜比为2. 0,明显高于中国其它区域昼夜闪电比1.2,主要发生在4-9月,约占年闪电总数的95 %,特别是安多一那曲路段是闪电高发区沿线年均雷暴日数约为80d, 5- 9月占到全年总数的85% - 90%,集中出现在安多一拉萨路段,以中部的那曲路段发生频率最高。铁路沿线年冰雹日数多,居全国之冠,冰雹天气主要出现在6 -9月,约占全年降雹日数的80 %,其中以那曲最多,年均冰雹日多达35 d。闪电、雷暴、冰雹对铁路行车安全造成威胁。

  青藏铁路沿线气候分属于5个较为明显的类型,即西宁-关角山路段属于温带大陆性半干旱气候,关角山-昆仑山路段属于温带大陆性干旱气候,昆仑山-唐古拉山路段属于高原寒带半干旱气候,唐古拉山-念青唐古拉山路段属于高原亚寒带半干旱气候,念青唐古拉山-拉萨路段属于高原温带半干旱气候。

  2. 3水文

  青藏铁路从西宁至拉萨经过7大水系,依次为:黄河水系、青海湖水系、柴达木盆地水系、长江水系、扎加藏布水系、怒江水系、雅鲁藏布江水系,其间的6个分水岭分别为:日月山、关角山(青海南山)、昆仑山、唐古拉山、头二九山、念青唐古拉山。铁路沿线的水文环境受地质构造、岩性、地貌、气候、植被等多种因素的综合影响。由于经过众多河流的发源地和多年冻土的存在,使得地下水在多年冻土区的埋藏和分布更加复杂。

  湖泊众多是青藏铁路沿线水文环境的另一个重要特征。铁路沿线较大的湖泊有东北端的青海湖、德令哈市附近的可鲁克湖以及托素湖、格尔木市附近的达布逊湖、安多附近的错那湖、当雄附近的纳木错等。沿线的湖泊,根据其矿化程度,有淡水湖、咸水湖,根据其成因有堰塞湖(如楚玛尔高平原上的清水湖、盐湖、海丁若尔湖等)、构造湖(如沱沱河谷的雅西错)和热融湖塘。在铁路沿线的广大地区以热融湖塘为主,占到总数的85%以上。据统计,仅在楚玛尔河高平原铁路两侧约lkm的范围内,共发育有热融湖塘600多个。存在众多湖泊的原因是青藏高原核心地带还保留着古老的夷平面,河流的溯源侵蚀还没有到达,湖盆还没有被河流切开。

  此外,青藏铁路沿线还广泛分布着沼泽湿地。暖季地表水流或冻结层上水在运移过程中受阻,由于高寒,蒸发微弱,汇聚于低洼地带形成湿地。一般发育在海拔4000 m以上,地形相对平坦,地表水流排泄不畅的高平原、山间谷地以及地下水位较高的冲洪积扇边缘地带,其形态多样,常见有椭圆形、圆形、长条形或不规则形。根据其成因可分为热融型、河滩型、基岩裂隙水渗出型、构造裂隙水渗出型、积水型和洪积扇缘渗出型等六种类型。青藏铁路的沼泽湿地主要分布于西大滩、不冻泉、楚玛尔河高平原、可可西里、风火山、开心岭、布曲河谷、温泉盆地、唐古拉山间盆地、扎加藏布河谷、头二九山区、那曲河、拉萨河中上游河滩地以及沿线由于人工填挖而造成的低洼地。

  3讨论

  青藏铁路沿线地形对沙害的影响表现在:铁路经过的众多河谷、湖盆上广泛分布着松散的冲洪积物,沙物质来源丰富。因此,沙害集中,主要分布在柴达木盆地(锡铁山、伏沙梁)、红梁河、秀水-北麓河、沱沱河、通天河、扎加藏布、错那湖等河谷、湖盆路段。气候对沙害的影响表现在:气温日较差大,正负交替出现时间长,冻融风化强烈,导致地表松散破碎,抗风蚀能力减弱,可蚀性增强,沙物质释放增加,为沙害提供物质来源;年降水少,分布不均,冬春季雨雪稀少,为沙害产生提供有利条件,特别是柴达木盆地路段年降水量不到100mm,沙害严重;冬春季多偏西大风,与干旱同步,为沙害提供风动力条件。水文对沙害的影响表现在:夏半年,由于流水侵蚀,大量的岩石风化物、沙化草甸和草地上的碎屑物质被携带到河谷及湖盆,形成河、湖相沉积物;冬半年,河、湖处于枯水期,流水作用减弱,大部分河床、湖岸裸露,沉积物松散破碎,在风力作用下吹向铁路。特别是锡铁山-拉萨路段,铁路近似南北走向,河谷近似东西流向,主导风向为偏西风,河谷走向、主导风向一致并与铁路走向近于垂直,使风沙流遇阻产生堆积,导致铁路西侧沙害比东侧严重。

  4结论

  (1)青藏铁路沿线海拔高,途经地区地貌以河谷、盆地和山地为主,属于干旱、半干旱气候区,自西宁至拉萨依次经过黄河、青海湖、柴达木盆地、长江、扎加藏布、怒江、雅鲁藏布江7大河、湖水系。

  (2)青藏铁路沿线沙物质来源丰富,沙害在空间上主要分布在河谷、湖盆路段,在时间上集中出现在冬春季,铁路西侧沙害比东侧严重。


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