张家口的土地荒漠化直接影响到北京的环境保护和水源质量，由于张家口位于北京上游，是西北季风进入北京的主要风道，坝上四县又是荒漠化最严重的地区，其海拔高度为1400～1600米，是北京海拔高度的五十倍左右；坝下地区五大沙滩是离北京最近的沙源，如南马场沙滩的“天溪”，其海拔高度比北京市区要高出500米左右，距天安门直线距离只有70千米。所以无论坝上，还是坝下离京不远的周边地区，由于地势高，植被差，土地干燥疏松，都是对北京危害直接和影响最明显的沙源地。据统计，仅坝下5大沙滩每年向北京输沙就近106吨，因此这些地方理应成为治理重点区域。尽早尽快形成首都绿色生态屏障是当务之急。防护林网在宏观上根据风向和地域带状布置。在微观上适应于小地貌。丘间低地栽沙枣，缓沙坡及平坦沙地栽花棒、沙拐枣、梭梭、胡杨，轻盐碱地栽种沙枣、胡杨、红柳，盐碱地植红柳，乔灌木树种灵活配置，小区域成片，大范围成带。将流动、半固定沙丘包围在林内，真正实现“前挡后拉”。在人工林的防护下，借助于人工林喷灌的抚育措施，加速天然植被逐步恢复，自然地构成乔灌草的3层结构。在人工林管理措施中，喷灌的效果最为突出。试验结果表明：冬灌可使林木成活率提高15％～50％，对沙枣成活率的影响尤为明显。试验还发现，冬灌可使树木提前3～5天萌发，并可促进枝梢生长。冬灌后，沙表冻结，就地固沙。这种措施既能直接解决植物缺水问题，又能达到在冬季草枯叶落之际固沙、压沙的目的，是科学治沙方法无法取代的。
铁道运输线穿越各种自然带，生态条件复杂，受沙尘暴灾害的袭击更为严重，防治更为困难。建立人工生态平衡体系的制约因素很多，更有人的能力无法抗衡的自然因素或灾祸。我们所能做到的是遵循自然规律，科学选择沙区铁路的位置和走向，因地制宜地建造经济、有效的最佳铁路沙害防护体系。即在建设初期就应严格遵循自然规律，依据铁路防护标准、铁路沿线生态条件和风沙移动规律，来确定防护措施。
铁路防沙工程
专家指出，建立铁路防护体系的有关生态条件和设计要求为：1.年平均降雨量160毫米以上的半荒漠地区，在机械措施固沙的基础上，能建成无灌溉生物固沙防护体系；2.年平均降雨量100～160毫米，处于半荒漠到荒漠过渡地带，围栏营造自然植被覆盖，使其形成半固定沙地，并以机械沙障辅助，取得固沙效益；3.年平均降雨量80～100毫米的荒漠地区，沙地潜水位埋深5米以内，可营造深根沙生植被；埋深3米以内，沙生植被有良好生长条件，固沙效果显著；埋深5米以下，生态条件差，沙丘植物覆盖度很低，必须采取机械固沙为主的工程与生物相结合的固沙措施；4.年平均降雨量80毫米以下的荒漠地区，必须在有灌溉条件下营造防护林。或潜水位埋藏浅有利用条件的，也可采取无灌溉生物固沙措施。
沙区铁路防护设计的主要内容：调查沙地地貌、水文地质概况、风沙流起因和运动规律、生态条件等；确定防护形式、完成整体防护设计；制定实施方案，明确筑路过程和交付运营后分别完成的项目和期限。保证防护体系建设的完整性和连续性。筑路期间（交付运营以前）完成的主要项目：工程防护措施，灌溉水系网、林地及生产基地建设等。有灌溉条件防护设计：平原沙地平均降雨量200毫米以下的半荒漠、荒漠地带防治风沙流的最有效措施是在有灌溉条件下建成以生物固沙为主体的防护体系。基本上由阻截流沙、防风林网、路基本体防护三部分组成。阻截流沙带：位于防护体系迎风侧的前沿，阻截流沙带的主要作用是阻截气流搬运的绝大部分沙粒堆积在带内，切断危害铁路的沙源，保护防护体系充分发挥整体防护效应。防风林网：防风林网的作用是完成对风沙流的最后阻截，减少气体中悬浮的沙尘含量，削减气流动能，使风速减弱到有害值以下。路基本体防护：风沙土路堤边坡、路堑边坡及隔离带有风沙土裸露均需用水泥板或卵石平辅隔离防护。防护效应分析：风沙流经过防风阻沙带后，气体携带沙量99％以上被阻截。进入铁路上空气体仅有不到1％沙量的尘埃悬浮，待风静后下沉。据沙坡头沙丘稳定结皮地段实测，平均每年沙面沉降沙尘厚度为1.6毫米，西铁路道床中修清筛周期按7年计算，累计沉降沙尘厚度11.2毫米，只侵占道床孔隙量的9％。对道床中修周期影响很小。在防风林带保护下，沉降沙尘量很少。无灌溉条件的防护设计：在无水引灌或沙丘连绵的荒漠中无法引水造林固沙地区，只有建造无灌溉防护体系。由前沿阻截流沙带、草障植物固沙带、铁路本体防护三部分组成。前沿阻截流沙带：设2～4道直立式1米高机械沙障，第一道沙障透风度为50%左右。最后一道沙障设为疏透结构，透风度为30%，透风系数为0.5左右。中间沙障结构介于前后沙障之间。障间距为障高度的10～15倍，即10～15米。设障数的确定原则是：最后一道障后15米处的方格草沙障固沙带不得有风蚀或积沙覆盖出现。风沙堆积带发展到有危及固沙带时，及时设障固定，形成以沙阻沙的阻沙堤。
草障植物固沙带：如地处半荒漠地带的沙坡头采用1米×1米草方格固定沙丘，种植固沙植物，建成以植物固沙为主、沙障辅助的防护体系。铁路本体防护：步堤边坡和路堑边坡及两侧平台有易被风蚀的风沙土裸露，均做水泥块或卵石铺砌隔离防护。防护效应分析：来自防护体系外含沙量饱和状态的风沙流首先遇到通风结构沙障，障前1～3米处相对风速降至90％，出现积沙。穿越沙障孔隙时相对风速达100％以上，沙障前后1米范围内不积沙。阻截流沙带切断危害铁路的沙源，有效地保护防护体系的完整性，在防护体系中占有很重要的地位。必须保证阻截流沙带应有的效应。气流进入固沙带后，风速有回升，达到起动风速以上时，出现风蚀，但在1米×1米草方格作用下，近地表高程20厘米以下风速减弱。沙表面形成定型的曲面后不再有积蚀。外露麦草逐年朽蚀，沙生植被逐年长起，沙表面逐渐结皮，抗风蚀能力提高，稳定的固沙带形成。进入铁路本体上方的气流便含有5％以下的悬浮沙尘，风静后年沉落道床表面厚度1.6毫米。线路中修周期内总沉积厚度11.2毫米，侵占道床孔隙量的9％，对中修周期影响很少。铁路本体和两侧风沙地表全做隔离防护，抗风蚀能力强。青藏线阻固结合的纯工程防沙体系阻固结合的纯工程防沙体系的特征是：以阻为主，先阻后固，阻埋兼顾，不断增加积沙高度、利用沙丘愈高移动愈慢的规律控制流沙，达到以沙阻沙的效果。这种防沙体系适用于无灌溉条件的地区进行铁路防护。
防沙成败的关键在于阻沙带的设置，阻沙带的宽度在迎风侧为100～350米，背风侧30～80米，以输沙量决定。阻沙带的结构形式多样，在青藏线伏沙梁地段采用8～12道竹片栅栏，栅栏高1米，长2米，透风度45%，间距为栅栏高度的25～30倍，平面形式为折线型；也可以建立片石包坡阻沙堤与竹片栅栏阻沙堤，以及芦苇栅栏、覆膜沙袋阻沙堤和盐坡挡沙堤等。应该注意的是，当一期阻沙带被沙埋后，要在原位置的积沙堤上再设阻沙带，反复多次增加积沙高度以形成高大的人工阻沙堤，达到以沙阻沙的效果。固沙带则可由碎石方格、盐块方格、麦草或芦苇方格组成，其宽度迎风侧80～300米，背风侧30～50米。公路穿越流动沙丘地区，沙丘前移直接埋道。公路路基为路堑，如有风沙流过坡上必然沉积流沙，并且愈积愈多，也会埋道。公路路基为零断面，若两侧为戈壁，风蚀地，半固定沙地或大面积风蚀性旱地，一进入冬、春风季，风沙流过境频繁，从路面一扫而过，不会在路面上积沙。但是，公路两侧如有宽10～20米的灌木草丛或行道树，风沙过境，即在这里会沉积愈来愈多的流沙，从而在路边形成沙垄，成为埋道的就地沙源。
因此，风沙地区公路工程及防沙治沙，必须考虑风沙移动规律，并因地制宜采取对策，否则靠人工清沙劳动量太大，公路防沙治沙可借助于铁路沙害整治的经验和技术。主要技术措施：根据塔里木盆地的自然条件和沙漠公路沿线风沙运动规律，制定了“避重就轻、因害设防、重害重防、轻害轻防”的原则，采用“阻、固、输、导”等措施，形成了一整套防沙治沙技术。
沙漠公路防沙治沙措施
沙漠公路选线和路面设计：考虑到公路沙害中以沙丘前移危害最大，公路要尽量避开沙丘背风坡，选择丘间低地或大沙山迎风坡下部；在路面设计上，把路基横断面设计成流线形或弧形断面，让风沙流顺利通过路堤，产生输导效果，避免路面积沙。公路防沙体系的合理宽度与设置：根据路段的沙害强度，防沙体系本身的种类、结构，防沙工程规定的使用年限和采用材料的寿命等综合考虑，经试验研究，尼龙网阻沙带、芦苇草方格固沙带的防护宽度为90～98米，具体路段的防沙带宽度应视沙害的程度和方向而异；防沙体系由前沿阻沙带（高立式栅栏和尼龙网栅栏）、中间草方格固沙带和公路两侧化学固沙带三个部分配置而成。固沙材料的选择：已经试验推广了覆膜防沙带压沙脊防止沙丘前移、压碾芦苇方格替代麦草方格和一年生草本植物固沙、L-P固沙剂、复合材料固沙、尼龙网栅栏阻沙等6种固沙技术和材料，均收到良好的成效。极端干旱区的固沙植物引种和绿化、蔬菜栽培：在缺乏水源的情况下，利用沙漠降水量虽少但非常集中的特点，在降雨过程后适时播种耐旱耐盐一年生草本植物固沙，扩大了常用的植物固沙种类，同时在肖塘建立了沙漠植物园，成功地引种沙生植物和盐生植物37种，采用咸水灌溉，均获得了成功，展现了生物固沙、改变沙漠腹地环境面貌的美好前景。主要成效：由于节省了道路清沙费，沙漠公路防沙工程每年可以产生直接经济效益2280万元，5年投入产出比高达1：20以上，经济效益十分可观。南北贯通塔克拉玛干沙漠的公路防护体系把大沙漠分隔为二，在一定程度上有利于控制流沙的蔓延。防沙治沙工程增大了地表粗糙度，改善了局地微气候条件和地表状况，有利于草木植物种子的保存和繁育，如工程带内的芦苇、河西菊比外部流沙地繁茂，植被盖度在局部地区可达20%，使极端干旱的“死亡之海”公路沿线出现了生机盎然的景象，生态环境得到了一定程度的改善。
塔里木公路防沙治沙工程达到国际先进水平，获1995年国家十大科技成就奖，1996年获国家科技进步一等奖，得到党和国家领导人及国内外专家的一致赞誉。干武线石峡子段无灌溉条件植物防沙体系干武线石峡子段采取先在流动沙丘上设置草方格，然后在草方格内栽植植物，并加以封禁，最后达到防治沙害、保证线路畅通的目的。这种防沙措施的主要特征是，在降水量很小的流动沙区，通过工程固沙措施，在无灌溉条件下，实现植物固沙。这种防沙措施的适用条件是：年平均降水量不低于160毫米的地区，降水均匀，少大雨和暴雨；≥0℃有效积温3000℃以上；线路两侧一定范围（一般主风侧300米、次风侧100米）的流动沙丘上设置草方格来固定流沙。同时，为了获得最佳的造林效果，应采用容器育苗法、ABT生根及保水剂处理方法，以提高沙生植物的出苗率和生长量，还应优选适合当地栽植的沙生植物，并做好林带配置、土地条件的选择，充分利用各种造林的先进技术，使造林成活率稳定在70%以上，保存率达到50%以上。
