高速公路周邊區(qū)域的生態(tài)恢復研究

牛路青，王 歡（煤炭工業(yè)鄭州設計研究院股份有限公司， 鄭州 450000）

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高速公路周邊區(qū)域的生態(tài)恢復研究

牛路青，王 歡
（煤炭工業(yè)鄭州設計研究院股份有限公司， 鄭州 450000）

摘 要：高速公路建設具有征地范圍廣、工程量大、配套設施多等特點，容易造成路域周邊的野生動植物數(shù)量減少、水土污染或流失、自然景觀消失等生態(tài)問題，而生態(tài)恢復技術展示出解決這類難題的良好前景。本文分別介紹了植被恢復、野生動物保護和水土保持等生態(tài)恢復技術，為高速公路路域生態(tài)恢復提供一定的理論參考。

關鍵詞：高速公路；路域生態(tài)系統(tǒng)；生態(tài)恢復；技術措施

1　引言

高速公路雖然具有提高交通運輸效率、促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展等優(yōu)點，但是公路的建設、使用與維護過程會干擾周邊區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)，例如路基施工直接損害地表植被或間接干擾植物正常生長、車輛行駛阻隔野生動物的遷徙或造成動物交通事故、無防護的路堤邊坡在雨季產(chǎn)生大量泥沙使得水土流失、以及公路帶周邊自然景觀格局破碎化等。尤其當路域涉及特殊地貌氣候區(qū)、自然保護區(qū)、水源保護區(qū)和風景名勝區(qū)等生態(tài)敏感地帶時，若不采取預防與補救措施，不僅會對路域生態(tài)系統(tǒng)造成永久破壞，而且也會危害到高速公路運營。生態(tài)恢復是解決高速公路路域生態(tài)問題的重要途徑之一，開展生態(tài)恢復研究對于提升高速公路的環(huán)境效益和使用效率均有重要意義。

2　高速公路路域生態(tài)恢復的研究現(xiàn)狀

路域生態(tài)恢復是依據(jù)恢復生態(tài)學與景觀生態(tài)學原理，通過耦合一定的生物代謝、理化技術及工程措施，來調(diào)整路域生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)部組成、能量平衡與信息傳遞等，以遏制生態(tài)退化過程，并強化系統(tǒng)自我修復能力，最終使路域生態(tài)系統(tǒng)恢復至歷史甚至更佳的服務功能，路域生態(tài)系統(tǒng)范圍一般劃定為高速公路中心線兩側各200m寬的線性區(qū)域。路域生態(tài)恢復在解決生態(tài)問題方面展示出良好前景，已成為公路環(huán)境保護領域的研究熱點，受到越來越多國內(nèi)外研究人員關注。目前研究較多的集中在路域的綠化設計、邊坡防護、景觀恢復等方面［1］。

國外關于路域生態(tài)恢復的研究起步早且成果多，其中日本、美國和西歐等國家在該領域的研究處于國際先進水平，已發(fā)展出較完善的理論體系和應用技術，建立起成熟的法律規(guī)范與管理制度。例如日本的公路建設已全面采用植物防護，取得多項植被恢復專利技術，路堤邊坡的綠化技術注重與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)，生態(tài)恢復技術向自動化與智能化與方向發(fā)展。美國的環(huán)境治理方式以植物恢復及自然轉移為主，結合物理和化學恢復技術，同時致力于研發(fā)經(jīng)濟和綠色的原位修復技術。

國內(nèi)對路域生態(tài)恢復的研究目前還較少，已有報道主要關注植被護坡措施，缺乏路域生態(tài)系統(tǒng)的影響機理與演替過程的系統(tǒng)研究，選擇先鋒植物時沒有考慮路域生物群落的多樣性、適應性與共生性。在路域內(nèi)野生動物的生存環(huán)境分析與保護方案設計方面，缺少具體應用案例。生態(tài)恢復研究工作缺乏高速公路建設的全過程動態(tài)視角，在生態(tài)恢復后的質量和經(jīng)濟效益評估方面尚存在空白。國內(nèi)生態(tài)恢復技術在設備化、多元化等方面還有待提高。

3　高速公路路域生態(tài)恢復的技術措施

高速公路路域生態(tài)恢復的常見技術措施有植被恢復、野生動物保護和水土保持及凈化三類［2］。

3.1植被恢復

植被恢復是路域生態(tài)恢復的首要措施，是恢復退化生態(tài)系統(tǒng)功能的關鍵環(huán)節(jié)。植被恢復為適應性物種進入和新群落生成提供前提條件，保障生態(tài)系統(tǒng)的結構組成、生態(tài)價值與生態(tài)功能得到全面恢復。植被恢復措施包括土壤改性、植物選擇和植被種植3個方面。

土壤改性是路域植被恢復的物質基礎，其理化特征直接影響植被的選擇與種植。土壤的理化特征主要包括土壤密度、粘度、顆粒大小、通氣透水性等物理性質，以及pH、化學元素（N、P、K為主）含量等化學性質。對于板結或過粘土壤，可適量添加粗細砂并進行翻耕。對于酸堿性土地，可采用熟石灰、草木灰等改良酸性土壤；采用堿性石膏、有機酸或鈉離子交換劑等改良堿性土壤，將土壤pH調(diào)節(jié)至5.0～7.0以便于植物生長。土壤改性也與擬采用的整體生態(tài)恢復工程方案密切相關。例如采用客土噴播技術可以同時進行土壤改性與植物栽種兩個工序，避免了傳統(tǒng)方法先改良土壤再栽種的問題，大大提高植被恢復效率。其中噴播基質提供制備生長的土壤條件，可由土壤改良劑、保水劑、粘合劑或高分子聚合物等復合而成。

植物群落恢復過程一般遵循以下順序：先鋒植物→草本群落→灌木群落→喬木群落。因此植物選擇也涉及以上四種植物。先鋒植物通常選擇當?shù)卮嬖诘纳姟⒛拓汃さ牟荼局参?，以禾草類和豆科類植物為首選。草本群落的選擇也應優(yōu)先考慮當?shù)氐暮瘫究婆c豆科草本的搭配，并且兼顧深根與淺根植物、一年生與多年生植物的配置。灌木群落目前常見的有紫穗槐、沙棘和荊條等。喬木群落的選擇原則需要兼顧生態(tài)、經(jīng)濟與美觀作用，常見的有松、柏、槐、柳、杉等。

植被種植包含種植密度設計、植被配置與植被養(yǎng)護。種植密度設計采用大行距內(nèi)密植的方法，既可以得到密集植被，又能夠保證植物所需資源充足。植被配置一般分為行狀與群狀，行狀特點是空間利用率高、植物生長均衡、便于管理；群狀特點則是抗病蟲害能力強，但后期需要人工間伐。植被養(yǎng)護主要是指為植被持續(xù)生長提供良好環(huán)境，包括灌溉、施肥、松土、修剪和防病蟲害等內(nèi)容。

3.2野生動物保護

野生動物保護措施應貫徹高速公路工程建設的整個階段，以公路設計階段的保護措施為主，以公路施工與運營階段的管理教育方法為輔。遵循“最大程度保護和恢復，最小程度破壞”的原則。

在設計階段，公路設計方應該綜合考慮經(jīng)濟效益與環(huán)境效益的關系，盡量繞過野生動物棲息地與遷徙路徑。例如大廣高速黃河大橋工程花費1年時間調(diào)研優(yōu)化路線，顯著減小對黃河濕地鳥類自然保護區(qū)的影響；云南小磨高速公路通過繞線11公里，避開了西雙版納自然保護區(qū)等。設置動物通道也是設計階段的主要保護手段。不同地域的野生動物種類與習性，動物通道的類型、尺寸、位置、維護，以及警示標志等配套設施建設都是公路設計需要考慮解決的問題。例如明哈高速公路結合當?shù)貏游锏幕顒右?guī)律，以水源作為動物通道位置依據(jù)，并借鑒青藏鐵路經(jīng)營確定動物通道尺寸與類型。

在施工階段，公路建設方應該針對施工人員開展動物保護與救助培訓教育，制定相關管理條例約束員工行為，明確崗位責任，盡量減小施工人員、設備與污染對周邊野生動物的干擾。在運營階段，公路管理方則應該建立野生動物交通事故救助機制，針對駕駛員及周邊居民開展野生動物識別與自然資源保護教育，在野生動物繁殖期或棲息地限制車流車速等。

3.3水土保持及凈化

高速公路路域的水土流失與污染主要是由降雨徑流造成。雨水徑流會沖刷走邊坡土壤，產(chǎn)生大量泥沙，并侵蝕路域良田；雨水中還富含懸浮物與有機污染物，造成周邊水環(huán)境污染。水土流失與污染程度主要受到區(qū)域降水特征、地形地貌、路面與路域維護方式、車流量等因素影響。目前一般采用工程控制措施以實現(xiàn)水土保持與凈化目的，常見工程技術有生態(tài)護坡、穩(wěn)定塘與人工濕地等。

生態(tài)護坡是指恢復生態(tài)功能的自然邊坡，或是具備水透性的人造護坡?；謴蜋C理主要是提供生物棲息地和增加水體溶解氧，以保持周邊生物的多樣性和緩沖帶的連續(xù)性。高速公路生態(tài)護坡既要保證公路路面與邊坡的安全穩(wěn)定，又要固定土壤砂石和恢復水體自凈能力，還要具備生態(tài)景觀功能。按照使用結構材料的不同，生態(tài)護坡可分自然型、半自然型和人工型三類。自然型生態(tài)護坡采用植被、干砌石或原木等柔性材料；半自然型生態(tài)護坡則在柔性材料基礎之上加入混凝土、鋼筋或高分子進行增強增韌，以提高坡面穩(wěn)定性，如聯(lián)合石籠網(wǎng)、生態(tài)袋和廢舊輪胎，并在廢舊輪胎腔體內(nèi)種植香根草；人工型生態(tài)護坡使用生態(tài)混凝土、土壤固化劑、框格砌塊等材料作地基，再鋪設地表土種植草木，生態(tài)混凝土有利于藻類和微生物附著生長，具有改善水質和景觀作用。

穩(wěn)定塘是利用人造或天然池塘生態(tài)系統(tǒng)的自我凈化能力來處理引入污水。作用機理主要是污染物的稀釋、混凝、沉淀等物理修復；以及池塘中植物、藻類、微生物的生物修復。該技術建造運行成本低、管理維護方便、節(jié)省能耗、處理量大，適用于處理大規(guī)模污水。按照充氧情況及微生物類型劃分穩(wěn)定塘。穩(wěn)定塘的發(fā)展方向是通過技術改進與工藝組合，來改善塘內(nèi)供氧環(huán)境、微生物濃度與底部淤泥狀況，例如一級降解動力學常數(shù)值較高的高效藻類塘；由底部污泥降解區(qū)和上部生物膜填料區(qū)構成的復合厭氧塘；采取底部分散進水且塘底鋪設過濾基質層的生物濾池等。

人工濕地主要是在一定地形下建造的，由人造填料（基質）、水生植物和微生物構成的模擬生態(tài)系統(tǒng)，具有天然濕地的結構與功能。作用機理是水生植物對污水中P、N等營養(yǎng)元素的富集吸收；透水性人造基質的過濾、吸附、混凝和氧化還原反應等作用；以及微生物對有機物的代謝分解。人工濕地具有處理效果好、建造成本低、操作運行少等優(yōu)點。

4　結語

生態(tài)恢復是治理高速公路路域生態(tài)生態(tài)問題的重要途徑之一。目前我國的生態(tài)恢復應綜合技術可行性、經(jīng)濟適用性與安全可靠性，結合環(huán)境工程、生態(tài)評估、材料改性和生物培育等多種學科，實施過程考慮恢復潛力評估、恢復方案確定、恢復過程監(jiān)控與恢復效果評價等多個環(huán)節(jié)，以實現(xiàn)高速公路路域生態(tài)恢復目的。

參考文獻：

［1］王成玉.高速公路路域生態(tài)恢復技術研究［D］.東南大學道路與鐵道工程，2008.

［2］倪亞敏.山區(qū)高速公路路域生態(tài)恢復技術研究［J］.交通世界（建養(yǎng)機械），2010（07）：148-149.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.258