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中国城镇防沙研究——兼评《城镇防沙理论与工程》

中国城镇防沙研究——兼评《城镇防沙理论与工程》

20世纪50年代以来,中国长期坚持开展区域性和针对重大工程设施的风沙灾害研究工作和治理工程,并取得了一系列成果。这些区域风沙灾害防治工程尽管没有明确针对城镇,但客观上对城镇防沙起到了良好效果,已取得的防沙理论和技术研究成果为城镇防沙研究奠定了良好的理论基础。随着中国干旱地区的城镇化水平提高,以及因城镇风沙灾害而日益凸显的区域经济社会可持续发展和生态安全需求,在十?五后期和十一?五期间,国家科技支撑计划正式立项开展与城镇防沙有关的科研和实践,对推动城镇防沙理论与技术的深入研究发挥了重要作用,并取得了一些针对性成果。然而,相对于我国城镇防沙灾害现状,上述成果过于分散,难成体系,远不能满足迅速增长的城镇防沙技术需求。

邹学勇教授等人所著《城镇防沙理论与工程》可谓正当其时,该书于近期由科学出版社出版,得益于作者扎实的理论功底,坚忍不拔的科学精神,踏实的工作作风,严谨的科学态度,理论与实践相结合的长期丰富积累,使得该书内容丰富、理论与实践有机结合。在实地观测、风洞模拟实验和数值模拟的理论成果支持下,深入阐明了各种单项防沙技术和多种技术优化配置的工程技术原理,总结出了不同生物气候区的城镇防沙综合技术体系模式,这对指导“陆路丝绸之路”沿线城镇和青藏高原城镇防沙,乃至其他国家的城镇防沙都具有重要的科学理论和工程实践价值。

书中全面总结了城镇防沙工程技术原理,创建了城镇防沙的理论框架,提出了具有坚实理论基础的城镇防沙创新模式,提供了城镇防沙工程的一系列成功案例,内容全面和丰富,涵盖了城镇防沙的基本理论和工程实践,使得该书具有很高的科学和技术价值。

(1)构建了城镇防沙理论体系。作为风沙工程研究领域的重要领域,城镇防沙研究虽然起步晚,但《城镇防沙理论与工程》一书的出版,率先建立了较完整的专项防沙理论体系。其核心思想是以城镇为中心,在深入研究风沙灾害成因和区域风沙流场特征的基础上,优化城镇周边土地利用空间格局,建立最优化的防沙工程体系,达到防止风沙入侵和改善大气环境质量,维持城镇经济社会和区域资源环境协调与可持续发展的目的。这不仅是对风沙工程研究的重要贡献,而且对道路、绿洲等其他防护对象防沙理论体系的构建具有借鉴意义。

(2)提出城镇防沙的创新模式。城镇防沙具有显著的区域性、复杂性和综合性,这是由城镇风沙环境、风沙危害形式、防治条件的区域性和复杂性,以及防治工程技术措施的综合性所决定的。针对上述属性和工程实践探索,作者研发和总结了几种具有代表性的城镇防沙工程技术模式:①中国北方半湿润区城镇防沙技术模式。分为沙尘源地边缘城镇的“四圈模式(由城镇中心向外围依次为以城镇建成区为核心的绿化景观带、高效农牧业生产区、生态涵养圈和封禁保护圈)和沙尘源地内部城镇的“三圈模式(依次为以城镇建成区为核心的绿化景观带、农牧业生产与沙丘封禁区、封禁保护圈)。②中国北方半干旱区城镇防沙技术模式。可概括为以城镇建成区为核心的绿化景观带、农牧业生产与沙地(丘)封禁圈和沙地(丘)封禁保护圈构成的“三圈模式”。③中国北方干旱区城镇防沙技术模式。可概括为以城镇建成区为核心的绿化景观带、节水灌溉农业区、外围防护带和封禁保护带构成的“四圈模式”。④青藏高原山间盆地内城镇防沙技术模式。概括为“沙障+防护林带+人工草地+灌溉系统”的“四位一体”工程体系,无明显圈层结构,突出多种防沙工程技术在区域范围内的合理配置。⑤青藏高原河流宽谷内城镇防沙技术模式。该模式可概括为由近及远、河道整治与防沙工程相结合逐步治理城镇上风向沙尘源。上述模式均为各种单项技术的总集成,实现了多种技术优化配置的目标,是准确计算城镇所在区域的风沙流场、优化土地利用空间格局、单项技术参数优化、工程体系功能模拟(模型模拟和数值模拟)和多方案比较的集成成果。这些模式的科学性和先进性都得到了城镇防沙实践的检验。

(3)系统总结了城镇防沙工程技术原理。防风固沙/阻沙原理一直是风沙工程研究的核心内容,针对单项技术的野外观测、风洞模拟、数值模拟研究成果丰硕。该书系统梳理了防沙工程技术分类,总结了各类技术措施的防风固沙原理,分别阐述了它们的应用范围和适用对象。其中包含了作者的很多最新研究成果,这些成果的总结和补充,提高了城镇防沙工程技术的科学水平。同时,该书还突出了各类防沙工程技术及其配置的灵活性,即在基本配置的基础上,可根据防护对象及风沙环境的不同,增加其它单项防沙技术或改变不同技术措施的空间位置关系,提高工程技术体系的整体防沙功能,这为作者提出的城镇防沙创新模式的拓展应用提供了条件。

(4)生动呈现了城镇防沙理论与实践相结合的卓越案例。中国北方沙区城镇数量众多,城镇居民在长期与风沙作斗争的过程中,积累了丰富的防沙经验。但在青藏高原高寒沙区,由于自然条件极端严酷,受灾城镇在面对风沙强烈侵袭时无能为力。西藏自治区狮泉河镇一度面临被风沙掩埋的绝境,但鉴于其关键性的国防地位和搬迁面临的高昂代价,主动防沙成为唯一的选择。《城镇防沙理论与工程》作者及其他同事们,在缺乏可借鉴经验情况下,开展了艰苦卓绝的研究工作,经过不断攻坚克难,历经近20年的艰苦探索,研发出行之有效、功能卓著的“砾石沙障+防护林带+人工草地+灌溉系统”四位一体综合防沙工程技术体系。通过大规模的工程实践,取得了远超预期的防沙效果,昔日茫茫戈壁现已成为狮泉河镇面积最大、功能最强的绿化基地,生态环境焕然一新,重新展现出“高原明珠城镇的新气象。狮泉河镇防沙工程开创了极端高寒干旱环境下城镇防沙的国际先例,成为我国城镇防沙研究历史中的一个里程碑。

该书构建了城镇防沙理论体系,探索出了适合不同风沙环境的城镇防沙模式,讨论了城镇防沙与新型城镇化的关系;重新梳理了风沙工程技术类型体系,补充了风沙工程技术原理的大量最新研究成果,提出了一系列具有不同适用性的风沙技术配置模式;列举了不同风沙环境下城镇防沙的典型案例,总结了城镇防沙工程设计原则、效益评估、环境影响评价、保障措施等工程设计需要考虑的具体内容。全书内容丰富,结构完整,具有很高的理论水平和学术价值。该书可为道路、绿洲、湖库等特定对象的防沙理论体系构建提供借鉴,值得高校和科研院所从事风沙工程、荒漠化防治理论与技术研究的师生,以及沙区林业、水土保持、环境保护等方面的专业工程技术人员阅读参考。

 

                             慈龙骏       中国林业科学院

发布日期: 2019-08-14    浏览: 2078