荒漠地区广泛分布的流动沙丘既是风沙活动的重要物质来源，也会改变近地表气流结构，造成铁路路基风蚀、轨道积沙及防沙设施掩埋等问题。与通常将沙丘视为单一沙源或地形障碍不同，在沙丘密集区，上风向沙丘的高度及其与铁路路基之间的距离会显著影响气流加速、分离和再附过程，但不同沙丘—路基组合条件下，沙丘遮蔽作用与局部风蚀增强效应的相对关系及其主控因素仍不明确。

中国科学院西北生态环境资源研究院干旱区生态安全与可持续发展全国重点实验室研究团队联合中铁二十一局集团有限公司，以罗布泊至若羌铁路DK226段为研究对象，基于沿线沙丘形态建立沙丘链及单体沙丘-铁路路基三维模型，研究设置了2.5米至10米的不同沙丘高度，以及相当于5倍至20倍沙丘高度的间距组合，系统分析了上风向沙丘对铁路路基表面风蚀风险的影响。

结果表明，上风向沙丘对铁路路基具有“遮蔽—增强”双重空气动力效应。较低沙丘会使气流沿迎风坡加速，并在较短距离内冲击路基，路基迎风侧顶部的壁面剪切应力可接近高沙丘条件下的2倍，从而加剧局部风蚀；较高沙丘则能够阻挡来流，使路基处于沙丘背风侧低速回流区，剪切应力比低沙丘条件最高降低67%，表现出明显的防护作用。其中，2.5米至5米高沙丘对应的工程防护临界间距约为10米至15米，7.5米至10米高沙丘对应的临界间距增至20米至35米。相关结果可为荒漠铁路沿线防沙工程布局、重点风蚀区识别以及沙丘治理范围确定提供科学依据。

该成果以Numerical study of wind field and surface erosion around railway subgrades with the influence of upwind dunes为题发表在国际风工程领域期刊Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics上。西北研究院博士生王绍瑞为论文第一作者，柳本立研究员为论文通讯作者。该研究得到甘肃省联合基金重大专项资助。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167610526002321

罗布泊—若羌铁路DK226路基段上风向沙丘现场照片：（a）上风向沙丘；（b）为防止风沙侵袭铁路路基而设置的防沙栅栏

（a）路基区域无量纲剪切应力分布；（b）路基区域潜在风蚀—沉积分布

（a）不同高度比（HR）条件下，路基顶部剪切应力随沙丘—路基间距的变化；（b）不同沙丘高度对应的阈值间距范围及剪切应力取值范围