大量、长时间的降雪，这本是好事，至少不应该变成雪害。因为本来老天爷是在做好事。仙女散花也是为了装扮人间，并无恶意。而所以在人间产生危害，这是人们经济不发展、不了解雪、缺乏防雪意识和物质技术装备欠缺所造成的。你说雪把你的房子压塌了，电线压断了，你为什么不把房子建结实些，下雪的时候又为什么不上去扫扫雪？把电线加粗些，或电线杆加密些，不就不会有太大的重压吗！你说雪太厚汽车开不过去，你可加大马力呀，把汽车设计成前后加力，或干脆把车轮改成履带式的，不就成了吗？再说你要在经常下大雪的山区修路。你就要多注意到防雪害的问题。如果当年采用隧道通过艾峰达坂，一切问题也就迎刃而解了。当然，一次性的投资是大些。但钝刀割肉，不是更疼吗？总之，为了人类一时之便而怪罪老天爷是不对的，也是无道理的。要记住，人类的生存和老天下雪都是在自然界这么一个统一体里进行的，不能强调一方之利。要互相理解、互谅互让。降雪作为地球上大气水份循环的组成部分，是十分重要的。而人类，作为受益和主动者一方，更应认真反省，从受到的灾害中得到教训和启迪，才不枉为万物之灵的美称。

    至于风雪流的危害，这是我们所要讨论的重点。从科学上讲，它包括风雪流的形成、输移和沉积，以及其危害的工程防治等几个方面。

   通135摄影机拍摄的自然地表上风雪流运动的宏观照片。而照片9b是用普通电影摄影机在低风速（u0.2m<4m/s）时，在人工狭逢光源下拍摄的雪粒运动照片。从上述照片上可见，风雪流的运动是不连续的。不是像拉一匹白布那样，一整片地前运动，而是一条条，一溜溜的。而且其运动主要以跃移形式（低速时）和悬移（高风速时）为主。风雪流与风沙流运动是十分相像的（详见第三章照片）。这也说明，风沙流风雪流的运动，作为二相流体运动是相同的。它们的运动与地表的起伏，风的阵性和颗粒的受力有关。不同的是雪比沙轻，且是水汽的结晶，所以飞得更远，更容易悬浮，更受地表温度的影响。但是从上述宏观照片9上人们除了了解各种跃移轨迹外，得不到更多运动学的信息。因此，对于风雪研究者来说，希望得到更精细、更一目了然的照片，来了解雪颗粒流中颗粒的运动速度、加速度等运动学参数。下面就是进一步努力的结果。

     图8是日本学者大浦浩文等在北海道扎幌的风雪研究基地采用16mm高速摄影机连续拍摄到的、雪面上雪粒运动的、瞬时爆光照片通过其上点点子追续点绘起来的不连续运动轨迹图。他们拍摄时是用挖坑的办法，人和机子都在雪面下，镜头切着雪面，在人造狭逢光源下横向拍摄的。这可称为雪粒运动的细观图。因为从图上，人们可研究颗粒某一运动段的运动速度和加速度甚至可计算它的输雪率。研究表明，雪粒在雪面上的运动型式与沙粒在沙面上的运动型式相同，主要包括：振动、滚动、滑移、跃移和悬移。“振动”，顾名思义，就颗粒在小风的吹拂下作不离开原位的前后晃动；“滚动” ，是风力稍大些，振动的雪粒可以克服前后雪粒的阻挡，作不离开雪面的短时间朝前及朝侧向的翻滚运动。滚动的距离一般很短，只有几个粒径大小。而当碰到稍大的颗粒等的阻挡或深些的坑凹的阻滞，它将立即停了下来。因为雪面颗粒分布的随机性，滚动的轨迹一般是曲线的；“滑动”，是风力较大时，雪粒可克服前后雪粒阻挡，直接从所在位置、向前飞越一小段距离。与滚动不同的是它作的是不接触雪面颗粒的运动。由于这种滑动对下一个颗粒的初级碰撞，将引起下一个颗粒的直接跃移运动。所以，在我们的颗粒运动类型的分类中，滑移是占至关重要的一类的（刘贤万，1995）。

    一、学习

 

的。它主要是让不可见气流变为可见的烟流，从而可显示气流绕物体的流线谱，了解物体周围哪儿是加速区，哪儿是减速区和回流区，以判定各区受力和吹蚀、堆积及非堆积搬运等运动形态。通过实验（图9），由图9B b）和9A b）可见，在未加下导风工程治理前，其分离区（阴影区）对半填半挖迎风路段是存在于迎风路肩角下及背风路肩角至背风山坡角之间；而背风路段则存在于越过山脊线下、路基山坡角下至迎风路肩上和越过路面的公路背风坡下。而加了下导风工程后（a图）迎风路段的路面分离区均已消失（但背风坡下还应存在分离区，只是浅薄些）；而背风路段的三个分离区依然存在，其下面的两个也只是浅薄一些。这说明加了下导风工程后迎风路段的路面不会再积雪（只要板面的吹括能力够），下到路面上的雪也会被吹过路面；而背风路段可保持绝大部份路面不积雪。但如果下雪太厚，风力又大，上风坡形成纵向雪垅，则可能造成下口的堵塞，从而保证不了车辆通行。因此，设计时要根据当地下雪的强度，留足下口，以免工程失败。而从图9C的低路堤流场测定可见，它在迎风边坡脚下，迎风路肩角下及背风坡下均有低速区和分离区。但是前两个低速区及分离区较薄，如果边坡及路面固定、光滑，一般是不会积雪的，特别是如采用圆滑迎风坡角和放缓背风坡，那么积雪就更可得到避免。当然背风坡还是会积雪的，但如果是单向风，它并不影响公路的通行。从图9D的路堑段可见，对于深路堑，它的分离区是悬空的，只要不是下雪太厚及边坡上有障碍物阻挡，一般是不会形成阻车危害的。特别是如采用畅开式边坡和圆滑坡角，那更能保证路堑不积雪。总之，我们认识到各种路段所以会积雪，是由于修筑路基时，对原平滑山坡或平坦地表进行开挖和垫高，使得风雪流体运动时发生分离、回流，从而令风雪流运动阻力大大增加而发生的。我们设置下导风工程，就是为了加大板面下口处的风速，消除路肩、路面及路堑内的分离区，令雪粒不在路面上停积下来，并把下到路面上的雪也一并吹走，从而达到防治风雪流及下雪在路面的沉积危害。但是下导风工程并非万能。下导风工程本身不能产生能量，而且要消耗风能，它仅起到对来风的风能进行再分配。因此，如果防治工程设置不当，不但达不到防治目的，从而造成巨大的浪费，而且还会留下许多后患。所以，我们提出下导风工程采用小板面、高下口和板面后倾的主张，并已得到实验的证明。至于栅栏和羽毛排，由图10A可见，栅栏以及由它所代表的一切以阻滞为目的的工程，如林带、档雪墙等，它可分为疏透型，即上下都有通风的孔隙；紧

    

阻塞危害；因此，我们的下导风工程是设置在迎风路肩上的。从照片可见，有工程处积雪不存在，连后坡都无积雪，而无工程的前方，积雪，特别是后坡较为严重；而照片c是双向导风的情况。即风雪流可从坡下顶上往下吹，也可从坡顶往下吹。对于后一种情况，由于风雪流是从山上下来的，或干脆是从更远的山脊线翻山下来产生的雪垅及片状积雪快速延伸，可一直把公路严严实实地盖住。其积雪可深达数米。因此，其危害要比迎风阻塞严重得多。从照片可见，有工程处道路上没有积雪，而没有下导风工程的前边，堆雪足有一人高。由于背风沉积路段风吹动着雪粒子，雪粒流推动着纵向雪垅一块往下走，不管你后坡有多高，风一大，一下子就可把路填满。你挖也好，推土机推也好，都赶不上大风时，风阻塞要求高些，严格些。板面要高，下口要高，工程造价也高。这就是风雪流的禀性，或自然界的报复。你挖了，给我前进路上造成障碍，我就要把它填平，恢复原来山坡的平滑型式！

    照片14是由于拐弯路段产生的所谓弯道漫流的危害。当风雪流从远方吹过来的时候，迎面碰到一个伸出来的半岛状山包。这样，风雪就要一方面按原风向抬升前进，另一方面要拐弯扩散。即风雪流总计要作三维、即三个方向同时的扩散减速运动。即向前、向左或向右拐弯和向上（山包有坡度）三个方向都要因发生分离或扩散而减速。因此，在拐弯路段的积雪，不但在山包上和山包背后，也发生在拐弯后的路面上。其雪害的严重程度大约在第三位，路堤路段为最轻。

    上面叙述的仅有4种重要风雪流危害路段，但在实际公路上，其危害是多种多样的。因为许多路段的危害是综合的，风向也不完全与公路成直交，公路边坡有缓有陡，等等因素都在共同作用着。因此，有些路段也可采用栅栏或栅栏群（照片15）及羽毛排（照片16）来加以防护。它们也可以有效地起到阻滞来雪和保护公路及设施的防治作用。当然，工程施工是要复杂些。栅栏工程也包含密闭式、疏透式和通风式三种。且有单排和多排之分；羽毛排工程有开放式和封闭式之别。它们是相对于来风而讲的：开放式即各单排基本单独起作用，风雪流从排间较顺畅通过（如照片16和图10a1）；而封闭式则风不能从单排间顺利通过，而是各单排有接续作用（如图10c2）。另外，还有开挖贮雪场；修改边坡坡度，圆滑坡角，架设过雪路面，清除边坡障碍物等等。我们就不一一加以介绍了。总的防治原则应该是：在未建和已建受危害地段，在有条件的时候，应该采用畅开和放缓边坡的土石方工程治理，即采用所谓过雪路基断面；而在条件不允许、地段狭小处才使用上述风雪工程。并且要尽量采用小板面高下口和板面疏透的低阻力形式，并考虑多种工程：固、阻、输、导、修和清等相互配合和灵活运用。这样，将能达到最大的防治效果和最小的投入产出比。

    回顾起来，本课题首尾共用去了14年的时间，参加人数（包括室内工作）不下50人。它是我所历时较长，投入专业和人员较多的一个地方性课题。也是继中科院、铁道部包兰铁路沙坡头段治沙防沙工程得到国家科技特等奖后，得到的集体大项目国家科技等级奖（二等奖，2002年）的一个。在这之前，新疆自治区及甘肃省科委，也曾分别给予奖励。并且中科院副院长、孙鸿烈院士在1992年参观了工程后，建议立碑纪念。虽然，立碑之事仅是个建议，立与不立，尚在两可之间。但当看到长长的汽车队欢快地通过艾肯达坂时，人们相信，一块无形的碑，已立在人民、特别是司机和道班工人们的心间。