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原文传递沙漠区域高速公路建设对廊道碳排放与沙丘移动影响研究

论文题名：	沙漠区域高速公路建设对廊道碳排放与沙丘移动影响研究
关键词：	高速公路;碳排放;沙丘移动;风沙防护
摘要：	随着“双碳战略”的实施，交通领域双碳目标的实现主要聚焦于如何推动交通运输的低碳绿色转型以实现行业可持续发展。此外，随着国家西部大开发战略的进一步深入，沙漠地区的公路基础建设发展迅速，沙漠生态系统也受到挑战，但公路建设对沙漠生态系统的影响一直处于空白，且沙漠公路沙丘移动还会造成公路路面积沙，影响行车安全。因此，本文研究从“碳排放”和“沙丘移动影响”两个角度出发，研究沙漠高速公路建设对廊道环境的影响。　　首先，本文以宁夏乌玛高速（青铜峡-中卫段）穿越沙漠区域17.2公里路段为依托工程，借助因素分解法、全球增温潜势、清单分析等理论，针对公路建设阶段能耗与碳排放从“筑路材料”、“材料运输”和“机械设备”这三个方面优化和完善能耗与碳排放模型，基于依托工程计算出碳排放总量，并与现有相对成熟的公路建设期能耗与碳排放计算平台的计算对比，结果误差为10.47％和13.36％，说明本文研究结果可靠。进一步，研究分别从宏观上对比沙漠区域与非沙漠区域公路工程的建设碳排放，以1功能单位沙漠与非沙漠道路碳排放量的比值为指标，发现在筑路材料方面，型钢与钢筋在非沙漠路段较沙漠路段产生的碳排放更高;机械设备方面，沙漠路段柴油和煤对碳排放量的贡献率更高，非沙漠路段汽油和电能对于碳排放量的贡献率更高。从微观对比分析公路建设阶段，“材料运输”对总能耗的贡献率最高，占比为47.60％，“筑路材料”与“机械设备”属于同一水平;公路碳排放的主要来源为“筑路材料”，其生产所带来的碳排放量占比最高，为45.46％，“材料运输”和“机械设备”的碳排放属同一水平。最后结合依托工程特性，本文研究提出基于减碳的路面结构和路基填筑方法的实践，发现在保证路面结构性能不变的条件下，采用级配碎石（柔性）基层路面能有效降低能耗和碳排放量，降幅分别为6.03％和9.17％;使用风积沙作为路基填筑材料，在解决沙漠材料缺乏的同时，对节能减碳有显著影响，相较于普通公路，沙漠公路使用风积沙作为填筑材料能够降低能耗与碳排放20.63％和15.08％。　　其次，研究从公路廊道的沙丘生态角度切入，以廊道两侧的沙丘移动变化为研究对象，重点分析高速公路主体工程和防护体系的建设对廊道沙丘移动的影响，利用无人机对沙漠高速公路廊道进行航测，借助倾斜摄影技术对廊道及两侧沙丘进行3D建模，通过解译正射影像来探究廊道建设对沙丘运移的影响。研究通过对比路基主迎风侧和主背风侧有无防护沙丘移动的速率，发现在沙漠公路廊道修建后，路基背风侧有防护、迎风侧有防护、背风侧无防护和迎风侧无防护的移动速率分别为1.52m/a、1.64m/a、2.06m/a和2.13m/a，修建后沙丘移动速率降幅分别为29.95％、24.42％、5.07％和1.84％;而对于沙丘移动方向，廊道的修建对其影响较小。通过对依托工程运营期间3个月的风沙掩埋情况进行统计，发现在迎风侧有部分路段的路基边坡出现堆积的现象，在部分防沙栅栏处有风沙堆积，抑制了风沙的移动，并针对此提出风沙防护的建议与措施，减少沙漠公路的风沙掩埋。
作者：	胡志勇
专业：	土木水利
导师：	王芳
授予学位：	硕士
授予学位单位：	宁夏大学
学位年度：	2022