鐵路噪聲對野生動物影響機制及其評價方法研究初探

吳楊

(中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司，陜西 西安 710043)

鐵路噪聲對野生動物影響機制及其評價方法研究初探

吳楊

(中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司，陜西 西安 710043)

以西藏“一江兩河”國家一級保護動物黑頸鶴為研究對象。通過鐵路噪聲源強模擬，研究鐵路噪聲對野生動物影響機制。研究結(jié)果表明黑頸鶴在環(huán)境噪聲提高時，首先會因警惕行為而駐足傾聽，而后隨環(huán)境噪聲增至60 dB時出現(xiàn)避讓奔逃的現(xiàn)象，至距離噪聲源60 m以上時停止奔逃，但群體仍處于躁動狀態(tài)直至平靜。采用鐵路噪聲源強模擬的方法，對于完善鐵路工程的環(huán)境影響評價工作，尤其是對于建立科學的野生動物影響評價技術(shù)與保護措施具有重要的指導意義與現(xiàn)實意義。

鐵路噪聲;聲環(huán)境;影響機制;評價方法;

1 概述

隨著人類活動強度的不斷提高，野生動物生物多樣性及種群數(shù)量的不斷減少，野生動物保護越來越受到國內(nèi)外專家、學者以及政府部門的關(guān)注。對于鐵路工程而言，因線路跨越范圍廣、工藝復雜、工程量巨大等因素，其對野生動物的影響較其他建設(shè)工程有著截然不同的特點。目前國內(nèi)外道路(公路、鐵路)工程項目對野生動物的影響研究多集中在對野生動物生境、道路阻隔、車輛運行碰撞致死等方面，且受觀測條件便利性影響，該方面研究更多側(cè)重于公路，而鐵路交通對野生動物的影響研究則較為匱乏，目前已有的研究成果主要集中在青藏鐵路工程［1～5］。

鐵路噪聲因其影響表征不具直接致死性而往往被人們所忽視。但在實際情況下，相對列車碰撞、線路阻隔而言，其所影響的野生動物數(shù)量是以種群數(shù)量為計量單位的，影響范圍遠高于其他影響要素。鐵路噪聲對野生動物的影響還表現(xiàn)在迫使動物趨避而間接壓縮野生動物棲息、覓食地，同時瞬時噪聲的驚嚇還可能造成野生動物繁殖能力下降。目前國內(nèi)并無較為完善的鐵路噪聲對野生動物影響評價技術(shù)體系與評價標準，這也給鐵路工程設(shè)計、建設(shè)過程的野生動物保護工作帶來不便。鑒于此，本文以西藏“一江兩河”地區(qū)國家一級保護動物黑頸鶴為研究對象，研究鐵路噪聲影響下的黑頸鶴生態(tài)行為反應機制。并以此為基礎(chǔ)，探討鐵路工程對野生動物環(huán)境影響評價技術(shù)標準與方法，旨在為今后的鐵路工程環(huán)境影響評價工作起到一定的參考作用。

2 材料與方法

本文選擇西藏“一江兩河”地區(qū)拉薩至日喀則鐵路沿線國家一級保護動物黑頸鶴作為研究對象，在充分分析研究區(qū)域自然生態(tài)環(huán)境特征及黑頸鶴生態(tài)習性的基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域現(xiàn)有工程技術(shù)特點，采用三種方法對黑頸鶴噪聲反應機制及行為進行觀測。

(1)噪聲源模擬。首先利用帶音頻記錄且具有遙控播放功能的揚聲器放置于既有線(青藏鐵路)外軌中心線外側(cè)1 m處，采集點位高1.5 m。記錄以采集點位中心前后各1 000 m列車噪聲(列車時速100 km/h)，記錄時間72 s，以此作為列車模擬源強。同時為了提高模擬聲源的真實性，采用AWA6228型聲級計對模擬聲源進行校準。

(2)試驗地選擇。鑒于黑頸鶴對未翻秋耕地和春小麥的正選擇性［6］，本文選擇拉薩河河谷(DK56+400)、年楚河河谷(DK243+350)處兩塊春小麥地(10 m×10 m)作為試驗場所，場地邊緣分布距離擬建線路25 m、30 m，試驗地背景噪聲均為47～49 dB。

(3)觀測方法［7］。采用自動錄像觀測與定點觀測相結(jié)合的方法記錄噪聲源影響下的黑頸鶴反應行為及反應個體數(shù)量，觀測時間為2009年10月，觀測頻次為3次。

(4)測量方法。將 AWA6228聲級計置于觀測點中心，記錄中心點聲壓值;利用米尺(0～100 m)進行距離標定，利用秒表記錄半數(shù)黑頸鶴生態(tài)行為發(fā)生改變的相關(guān)數(shù)值。

(5)走訪調(diào)查。對擬建鐵路沿線有關(guān)人員(如保護區(qū)工作人員、當?shù)鼐用竦?進行訪問，以對觀測內(nèi)容進行補充、完善。

3 研究區(qū)概況

“一江兩河”是指西藏雅魯藏布江及其支流拉薩河和年楚河，其中部流域，東起山南桑日縣，西到拉孜縣，南抵藏南河谷區(qū)，北達岡底斯——念青唐古拉山脈南麓，流域面積6.6×104km2，該區(qū)為國家一級保護動物黑頸鶴主要越冬地(11月至次年2月)。

黑頸鶴主要集群在西藏雅魯藏布江中游河谷黑頸鶴國家級自然保護區(qū)內(nèi)，但越冬期仍會有少數(shù)個體選擇保護區(qū)外圍的河谷地帶棲息(圖1)。黑頸鶴越冬棲息地由拉薩河河谷、年楚河河谷、乃東雅魯藏布江河谷、羊卓雍錯四部分區(qū)域組成。

擬建拉薩至日喀則鐵路全長253.063 km，對黑頸鶴國家級自然保護區(qū)采取最近點2 km繞避措施。但對于河谷區(qū)黑頸鶴棲息地無法進行避讓，線路穿越黑頸鶴越冬棲息地拉薩河谷75 km (種群分布比率67%)，年楚河河谷57 km(種群分布比率為26%)。境內(nèi)國道G318與擬建拉日線并行緊鄰，二者平均距離30～50 m。受“一江兩河”地形地貌、土地利用類型影響，黑頸鶴夜宿點與覓食點相對穩(wěn)定［8］，主要集中在區(qū)塊內(nèi)開闊地、地勢較平坦、食物較充足的地區(qū)［9～11］。

圖1 拉日鐵路與黑頸鶴棲息地區(qū)位關(guān)系圖

4 研究結(jié)果

于2009年10月先后于兩河黑頸鶴棲息地進行試驗，受試黑頸鶴個體數(shù)量如表1。

表1 黑頸鶴受試種群個體數(shù)量及研究點位

本文以單個種群中半數(shù)以上黑頸鶴個體生態(tài)行為發(fā)生變化作為記錄點，這里記為 W50。主要統(tǒng)計黑頸鶴對不同聲壓級所表現(xiàn)的生態(tài)行為相應的反應時間(見表2)。其中黑頸鶴奔逃方向為遠離噪聲源一側(cè)，奔逃距離噪聲源約60～80 m且主要集中在60～70 m范圍。

將黑頸鶴生態(tài)反應行為及反應時間疊加各時間點聲壓值制圖得到模擬聲源下黑頸鶴W50反應行為特征圖譜(見圖2)。

圖2 模擬聲源擾動下黑頸鶴W50反應行為特征

表2 黑頸鶴W50對模擬聲源生態(tài)行為響應時間統(tǒng)計(t/s)

5 討論

研究結(jié)果表明，黑頸鶴對于外界聲環(huán)境質(zhì)量的改變所作出的生態(tài)行為可分為覓食－抬頭－駐足傾聽－慌亂－奔逃－躁動并鳴叫－安靜等7個步驟。在背景聲環(huán)境質(zhì)量下進行常規(guī)的覓食、游蕩、追逐等行為;外界聲源達到約55 dB前黑頸鶴警惕性提高，停止其一般性行為活動，駐足觀察傾聽;當外界噪聲值達到約58 dB時群體多數(shù)個體表現(xiàn)出慌亂，并很快波及到整個群體;隨著噪聲值的進一步增加，群體中恐懼氣氛達到極點，開始出現(xiàn)個體奔逃現(xiàn)象;群體奔逃過程因翅膀拍打、鳴叫等因素導致聲級計在此過程所記錄的噪聲值略有提高。當多數(shù)個體到達相對“安全”地帶后躁動和鳴叫個體數(shù)量逐漸降低，在進行駐足觀察后開始進入正常的覓食、游蕩活動。

噪聲值約60 dB為黑頸鶴耐受聲壓值。在實驗過程中，當環(huán)境噪聲達到約60 dB時，黑頸鶴群體慌亂程度達到最高水平，并開始逐步向遠離噪聲源一側(cè)奔逃，奔逃距離約距噪聲源60～80 m，且多數(shù)個體集中在距聲源60～70 m范圍內(nèi)，這也與既有黑頸鶴于研究區(qū)G318兩側(cè)分布距離不小于50 m的研究成果［11］具有一定的相似性。經(jīng)對G318兩側(cè)實地測量，G318在其現(xiàn)有的交通運輸流量的條件下，線路兩側(cè)50 m范圍內(nèi)平均噪聲值均在55～60 dB之間。

相關(guān)研究表明，鳥類對聲音的感受范圍基本上與人相似，但通常條件下，鳥類不象人類那樣能聽到低頻聲，其最佳聽閾范圍為1～5 Hz［12］，與人們一般的認識相反，鳥類對噪聲具有極大的忍耐力，并且很快適應噪聲，例如鳥類經(jīng)常性的出現(xiàn)在機場區(qū)［12］。

目前國內(nèi)外尚無統(tǒng)一的針對鳥類的噪聲影響評價方法。國外研究表明，鳥類棲息地以外的周圍背景噪聲平均為45 dB(A)，而鳥巢域內(nèi)的本底噪聲一般為56～64 dB(A)，當噪聲值為60 dB (A)時巢內(nèi)鳥類將感受不到噪聲影響［12，13］;國內(nèi)也有研究根據(jù)鐵路運行噪聲具有間歇性、相對穩(wěn)定性的特點，采用等效連續(xù) A聲級按 LAeq，24h=50 dB作為黑頸鶴噪聲耐受限值，當?shù)刃нB續(xù)A聲級超過上述數(shù)值時將對黑頸鶴產(chǎn)生影響［14］。

6 啟示與思考

鐵路噪聲對野生動物的影響具有范圍廣、間接性與差異性的特點，主要體現(xiàn)在影響數(shù)量、影響程度及因動物個體差異而不同等方面。噪聲還會引起野生動物情緒不穩(wěn)定，產(chǎn)生不育、煩躁等性狀;不同的野生動物對鐵路噪聲的耐受程度也不同。

隨著我國鐵路運行速度的不斷提升及運營里程的延伸，鐵路噪聲作為一種隱性影響要素必然會成為野生動物主要影響因素之一。但現(xiàn)階段鐵路對野生動物影響的評價標準與技術(shù)方法尚不完善。國內(nèi)采用的鐵路對野生動物影響評價方法多采用種群密度法與區(qū)位關(guān)系法，雖在很大程度上能說明工程建設(shè)對野生動物的影響水平，但缺乏一定的針對性與實踐性。特別是噪聲環(huán)境影響，不同的野生動物其耐受性不同，加之鐵路噪聲源強也不盡相同，因而采用較為單一的評價方法在實際的野生動物保護過程中略顯其科學性不足。

鐵路噪聲模擬在一定程度上能彌補現(xiàn)階段鐵路對野生動物影響評價技術(shù)方法欠缺方面的不足。噪聲模擬研究方法具有一定的科學性和可操作性，首先可根據(jù)擬建鐵路的設(shè)計時速對比既有鐵路獲取噪聲源強，其次可根據(jù)擬建鐵路即將影響擾動的野生動物個體進行具體實驗研究，以此確定受體的耐受聲壓值，進而作為評價的聲學標準。該方法還具有簡便、操作方便的特點，適用于鐵路工程環(huán)境影響評價工作周期的需求。

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An Initial Survey of Impact Mechanism of Railway Noise on Wildlife and its Evaluation Method

WU Yang
(China Railway First Survey＆Design Institute Group，Xi’an 710043，China)

In Tibet，this paper studied the impact of railway noise on Grus nigricollis，the first class national protected animals.By the simulation of railway noise source，the research also studied the impact mechanism of it on wildlife.This research showed that with the increase of environmental noise，first，the wildlife will stop and listen because of alert behavior;second，it will run away with the environmental noise up to 60dB;third，it will run to a distance of more than 60m away from the noise source，and the group still in the restless state until calm.This simulation method not only could improve the environmental impact evaluation of railway project，but also could establish a scientific method of evaluation techniques and protective measures.

railway noise; acoustic environment; impact mechanism; evaluation method; wildlife

X827

B

2095－1671(2011)01－0029－05

2010-11-17;

2010-12-31

支撐課題:中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司“西成鐵路野生動物保護設(shè)計研究”。

吳楊(1981－)，男，遼寧錦州人，博士，工程師，研究方向:生態(tài)工程。

野生動物