育草蓄雪防治草原牧区风吹雪雪害的技术措施

育草蓄雪防治草原牧区风吹雪雪害的技术措施

在牧区，道路上的雪害主要是由风和寒冷引起的。形成风吹雪的2个必要条件是动力条件的风和物质条件的雪。风雪流在公路路域运行时，公路上空雪粒迷漫，近公路路表雪粒跌落沉积，形成了公路风吹雪雪害，严重影响了驾驶员视线，造成车辆通行障碍。所以在风吹雪形成或风雪流到达公路之前，降低近地表风速、减少气流中的含雪量均可减轻风吹雪对公路的危害。育草蓄雪就是通过减少气流中的含雪量，有效减轻风吹雪对公路的危害的一种新型生物防治措施。采用育草蓄雪技术不但可以减轻风吹雪雪害，还能增加植被盖度，提高牧草产量，改善生态环境，是一项利国利民、有利于交通建设事业的重要举措。在内蒙古草原、青海草原、甘肃甘南草原的调查调查结果表明：若公路上风侧是刈割草场，公路雪害程度就重；若公路上风侧是封育草场，植被高度和盖度大，公路雪害程度就轻，公路风吹雪雪害的程度与公路两侧植被的盖度、高度有密切的关系。故明确植被盖度、高度与风雪流的关系是育草蓄雪发挥防雪作用的关键所在。1地表雪粒运动特征及风速变化雪粒虽然微小，但也有一定的质量，没有外界的动力雪花是不会运动的，使雪粒运动的能量来源于风，风速越大，雪粒运动的强度越大。使雪粒从静止到开始运动的风速叫做起动风速，也叫做临界风速。在大于临界风速的风力作用下，表层雪粒开始运动。由于气流同积雪覆盖层表面的摩擦，雪粒在风雪流中以滑动（滚动）、跳跃和浮动3种方式运动，通常90%以上的雪粒以跳跃和滚动的方式在雪面以上0～20cm高度范围内运动。地表与气流的摩擦阻力使地表某一高度内气流的风速为零，此高度即为粗糙度。当地表有植被覆盖时，地表就越粗糙，摩擦阻力越大，风速轴线将相应上移，近地面风速减小，就越不易达到使表层雪粒运动的临界风速，由于植被的盖度、高度不同，对应着不同的粗糙度，风速的也会发生相应的变化。表1为G303线K1148～K1149路段处大针茅杂类草草场不同盖度和高度下粗糙度及风速的变化。以植被盖度的对数值与相应地段的地表粗糙度的对数值进行回归，其关系符合线性关系，回归方程表述为2植被盖度对移雪量与高度的影响由于植被降低了近地面风速，增大了地表粗糙度，使风雪流强度和移雪量也发生明显的变化。下面以G207线K48针茅杂类草草场上的移雪量为例说明。移雪量的数据是采用移雪量器在5.8m/s的风速下实测获得的，测量高度0～10cm；植被高度、盖度是用植物生态学方法实测获得（见图1）。由图1可知，风雪流移雪量随着植被盖度的增大在各高度上均呈减小趋势，裸露雪面其移雪量在各层次上均最大，40%的植被盖度下移雪量最小。所以，在防治时可通过增加地表植被盖度的方法来控制风雪流的移动，达到就地固定雪粒和拦截风雪流的目的。对不同植被盖度条件下0～10cm层次的移雪量与高度的关系进行回归，其方程均符合指数方程式中，Q为距地表不同高度的移雪量，g/（cm2·min);H为距地表的高度，cm;a、b分别为回归系数。表2为不同植被盖度条件下移雪量与高度间的回归方程与相关系数。由方程可知，移雪量与高度间呈负相关关系，即高度越大，移雪量越小，风雪流浓度越低；从相关系数分析，二者均达到显著相关。此外从回归方程的2个系数分析，随着植被盖度的增大，系数a呈减小趋势，系数b呈增加趋势（但绝对值呈减小趋势）；而且2个系数的综合变化导致随着植被盖度的增加，移雪量呈减小趋势。3不同盖度和盖度对杂草容重的影响不同植被盖度和高度的积雪作用可以用草丛内的积雪深度（即雪掩埋草丛的高度）来反映。表3为G207线K48+100路段东侧大针茅草场不同植被高度下的积雪深度、容重与雪重的测定值。由表3可知，不论是刈割草场还是封育草场，积雪深度、单位面积的雪重均随着植被盖度和高度的增大而呈增大的趋势，容重基本上也呈随着盖度和高度增加而增加的趋势，但规律并不明显。显然，植被高度和盖度越大，其拦截风雪流的作用和固定积雪的能力也越大，因而在草丛内部就可积蓄更多的雪粒，从而使积雪深度增大、积雪量也相应增大。但由于积雪在草丛内部的沉降厚度、虚实状况有所不同，从而使得容重增大的规律并不明显。以不同高度和盖度的大针茅草场为样地，测定了积雪深度的变化情况，其结果如表4所示。表4表明，随着草丛高度和盖度的增大，相应地草丛内的积雪深度也增大，对于未退化的封育草场，其草丛平均高度和盖度最大，积雪深度也达到最深。在有风吹雪的条件下，草丛内的积雪深度随着草丛平均高度的增大而呈现增大趋势，也随着草丛盖度的增大而呈增大趋势。草丛高度、草丛盖度与草丛内积雪深度的关系均可用指数方程来描述，其中草丛高度H与积雪深度D间的回归方程和相关系数为草丛盖度C与积雪深度间的回归方程和相关系数为4风吹雪对公路的危害综上所述，地表植被盖度越大，高度越高，地面就越粗糙，摩擦阻力就越大，风速廓线上移量也就越大，对近地表的风速的减弱作用就越明显，地表植被内就可截留风雪流中大部分的雪粒，积蓄为一个巨大的雪库，继而移雪量减小，风雪流浓度降低，能见度提高。这样育草蓄雪技术不但能消除风吹雪使路面积雪的危害，而且能消除风吹雪对驾驶员视线障碍的危害，可以从根本上解决风吹雪对公路的危害。式中，Z0为粗糙度，cm;H为植被高度，cm。式中，Z0为粗糙度，cm;C为植被盖度，%。公式（1）表明，地表粗糙度的对数值与植被盖度对数值间符合线性相关关系，相关系数为0.9891。地表粗糙度与植被高度