陜北黃土地區(qū)隧道洞口植物配置設(shè)計研究

（西安工業(yè)大學(xué)，陜西 西安 710000）

作為高速公路的組成部分，隧道洞口的設(shè)計與建設(shè)不僅應(yīng)滿足交通、工程要求，還應(yīng)考慮其景觀環(huán)境要求。在景觀環(huán)境設(shè)計諸多要素之中，植物配置設(shè)計是高速公路隧道洞口景觀設(shè)計研究的課題之一。

一、高速公路隧道洞口景觀設(shè)計的現(xiàn)狀

（一）國外高速公路隧道洞口景觀設(shè)計研究

美國對高速公路隧道洞口景觀的研究始自20 世紀(jì)90 年代，相繼出版了相關(guān)設(shè)計規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。美國各州公路與運輸工作者協(xié)會于1991 年出版的《公路隧道景觀與環(huán)境設(shè)計指南》，較為詳細(xì)地闡述了隧道洞口景觀的設(shè)計要求與方法[1]。

日本主導(dǎo)了近些年來隧道洞口景觀的研究方向。以早稻田大學(xué)為主體的一批研究機(jī)構(gòu)在90 年代初期開始了以公路隧道洞口為對象的景觀研究，涉及交通、美學(xué)、心理評價、方法論等多種角度，推動了隧道洞口景觀的研究進(jìn)展[2]。

（二）我國高速公路隧道洞口景觀設(shè)計研究

我國在高速公路隧道洞口景觀設(shè)計方面還處于探索階段，在景觀方面也是初始階段。熊光榮1991 年針對公路隧道洞口，首次提出了洞口美學(xué)的設(shè)計問題。關(guān)向群2004 年以300 多個樣本的隧道洞口景觀設(shè)計案例為基礎(chǔ)，運用景觀設(shè)計學(xué)原理系統(tǒng)地研究了隧道洞口景觀設(shè)計問題[3]。關(guān)寶樹在《隧道工程設(shè)計要點集》[4]中專門對景觀設(shè)計進(jìn)行了強(qiáng)調(diào)和論述；張強(qiáng)主要基于公路綠化對行車安全的不利影響分析，提出了道路綠化設(shè)計的基本規(guī)則[5]。

近年來，隨著高速公路的大規(guī)模建設(shè)，隧道洞口景觀設(shè)計領(lǐng)域的研究得到快速發(fā)展，一大批造型優(yōu)美、結(jié)構(gòu)新穎的隧道相繼建成[6]。但是其中針對于不同地域條件下的隧道洞口景觀設(shè)計，尤其是植物配置設(shè)計，仍有待于深化和具體展開。

二、隧道洞口的一般問題

（一）洞口結(jié)構(gòu)形式單一

受到包括工程經(jīng)濟(jì)因素在內(nèi)的影響，多數(shù)隧道洞口結(jié)構(gòu)形式多以端墻式結(jié)構(gòu)為主，在擋土墻坡度、高度等方面有所區(qū)別。此種結(jié)構(gòu)形式缺乏設(shè)計創(chuàng)新，難以滿足自然、生態(tài)、人文等方面的景觀設(shè)計要求[7]。

（二）視覺反差太大

隧道洞口結(jié)構(gòu)材質(zhì)大多以混凝土為主，其顏色多保持混凝土本色，視覺沉悶，在高速行車過程中不易被駕駛員所感知并做到提前減速，極容易引發(fā)事故[8]。而且隧道內(nèi)外亮度差別極大，駕駛員的視覺不能迅速適應(yīng)，容易發(fā)生視覺障礙，危及行車安全。

（三）洞口結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足

在隧道洞體開挖過程中形成的應(yīng)力釋放將引起斜坡體內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生重新分布。當(dāng)洞口上部不易形成承載重新分布的應(yīng)力時，洞口段邊坡表面將出現(xiàn)受力變形，引發(fā)一系列的工程問題。洞口施工涉及附近邊坡的工程處理，往往造成原有植被系統(tǒng)的破壞，影響洞口附近邊坡穩(wěn)定，處理不當(dāng)將形成一定的工程隱患。

（四）洞口周圍環(huán)境污染問題

高速公路隧道內(nèi)部及其洞口附近的環(huán)境污染涉及粉塵、SO2、Cl2、HF 等為內(nèi)容的大氣污染、光化學(xué)污染以及噪聲污染等[9]，對于交通安全、生態(tài)環(huán)境等的影響不容忽視。另一方面，在高速公路隧道施工過程中，一些有毒和放射性化工材料露天放置，管理不規(guī)范，極容易污染附近水體[10]。同時存隧道開挖形成的渣土、渣石隨意傾倒，造成環(huán)境破壞和污染。

總體來說，隧道洞口的問題可以歸結(jié)為工程問題和環(huán)境問題，并且這些問題在特定的環(huán)境條件下會有所不同。在陜北黃土地區(qū)，洞口結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定導(dǎo)致的滑坡、視覺反差引發(fā)交通事故、洞內(nèi)外揚(yáng)塵污染等問題比較突出，本文擬結(jié)合這些問題在陜北黃土地區(qū)植物配置設(shè)計時重點予以考慮，根據(jù)環(huán)境條件作進(jìn)一步的探討。

三、植物的作用分析

在陜北黃土地區(qū)隧道洞口景觀建設(shè)種，結(jié)合工程坡面進(jìn)行良好的植物配置設(shè)計，能夠降低雨水侵蝕影響，提升基底土體強(qiáng)度，既可以穩(wěn)固工程坡面，還能夠降低污染，改善局部空氣質(zhì)量，體現(xiàn)良好的景觀效果。因此，積極考慮隧道洞口植物配置設(shè)計的作用，對于緩解和解決相關(guān)問題有一定的意義。

（一）植物莖葉的作用

根據(jù)相關(guān)研究表明，植物覆蓋率與土壤侵蝕率具有明顯的非線性關(guān)系。覆蓋率增加，土壤侵蝕量減少。

由于植被莖葉的存在，可以在降雨時攔截空氣中的雨滴，減緩雨滴下落的沖擊力，進(jìn)而減小雨滴對裸露土體的沖刷和濺射。在黃土高原地區(qū)進(jìn)行植被的覆蓋，可以有效的控制水土流失的發(fā)生，起到固坡的作用。同時植物枝葉越茂盛，其截留作用越明顯，越有利于提高土質(zhì)斜坡的穩(wěn)定性[11]。

（二）植物根系的作用

由于植物根系的存在，使邊坡表層一定深度內(nèi)松散土體具備一定的組織結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度。

利用植物根系對坡面穩(wěn)定性的影響，植被的邊坡防護(hù)可以有效地防治坡面侵蝕和雨水沖刷，能夠很好地保證邊坡的穩(wěn)定性。

（三）植物整體抗污染的作用

利用綠化植物防治空氣顆粒物污染具有明顯效果，根據(jù)其作用機(jī)理可以分為減塵作用、滯塵作用、吸塵作用、降塵作用和阻塵作用五個作用途徑[12]。植物覆蓋能夠減少公路和隧道口地面的起塵，植物葉面吸附和捕獲空氣顆粒物，同時增加局部地區(qū)空氣濕度；植物栽植能夠降低風(fēng)速，促進(jìn)空氣顆粒物沉降，減少空氣顆粒物污染；植物防風(fēng)林帶能夠改變風(fēng)場，減少空氣顆粒物對于交通及其設(shè)施的影響。

四、隧道洞口植物配置設(shè)計目標(biāo)

（一）工程與交通安全

工程安全的目標(biāo)涉及隧道工程設(shè)施工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、交通通行安全兩大方面。植物配置設(shè)計必須采取科學(xué)的、合理的以及有針對性方案，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)安全，防護(hù)和消除災(zāi)害隱患，提前隧道預(yù)警信息，緩解和消除視覺反差問題，促進(jìn)高速公路安全順暢通過[13]。

（二）景觀與生態(tài)良好

隧道洞口植物配置設(shè)計應(yīng)服務(wù)于塑造良好的景觀效果，以緩解交通通行的緊張感，提升視覺與心理的適應(yīng)性；同時也應(yīng)該樹立低限度影響的原則，服務(wù)于修復(fù)洞口周邊的生態(tài)環(huán)境，減少隧道施工、設(shè)施建設(shè)、交通通行等造成的生態(tài)影響。

五、隧道洞口植物配置設(shè)計原則

（一）安全性原則

隧道洞口植物配置設(shè)計首先應(yīng)該滿足工程結(jié)構(gòu)安全、交通安全的原則。尤其在陜北黃土地區(qū)，尤其應(yīng)充分評估植物栽植對于工程設(shè)施設(shè)計、建設(shè)及其維護(hù)等方面的影響[14]。

（二）鄉(xiāng)土化原則

植物配置應(yīng)優(yōu)先采用本土植物，能最大限度保證植物成活、生長及護(hù)坡的功能的發(fā)揮，同時也有利于降低管理維護(hù)成本，有利于形成協(xié)調(diào)的環(huán)境景觀效果[15]。

（三）生態(tài)化原則

植物配置設(shè)計應(yīng)立足于系統(tǒng)的生態(tài)觀念，綜合小型地方化植物群落的組織設(shè)計，最大限度降低工程設(shè)施對于生態(tài)環(huán)境的影響，有利于低成本運營維護(hù)與景觀環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展[16]。

六、隧道洞口植物配置設(shè)計方法

陜北黃土地區(qū)隧道洞口植物配置應(yīng)根據(jù)地區(qū)地質(zhì)特征與氣候特點，強(qiáng)調(diào)以鄉(xiāng)土植物為主，謹(jǐn)慎使用外來植物，但不排斥已經(jīng)適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的植物品種。在具體設(shè)計上應(yīng)合理搭配“喬、灌、草”，優(yōu)化植物混配組合模式，使裸露邊坡快速覆綠，達(dá)到穩(wěn)固邊坡、防止雨水侵蝕的目的，在最大程度上與周圍環(huán)境相融合、相協(xié)調(diào)，達(dá)到隧道洞口周圍環(huán)境四季常綠的景觀效果[17]。

端墻式隧道洞口是陜北黃土地區(qū)常見的類型，端墻式隧道洞口一共有四個組成部分——洞口邊坡、洞口前部、端墻前部和中央隔離帶。結(jié)合端墻式隧道洞口這幾個部位展開具體的植物配置設(shè)計。

（一）洞口邊坡植物造景

從邊坡的防護(hù)功能、美化效果和綠化管護(hù)難易程度考慮，應(yīng)體現(xiàn)多年生宿根草坪或地被植物為主的鋪植或栽植原則[18]。從邊坡的防護(hù)功能、美化效果和綠化管護(hù)難易程度考慮，應(yīng)體現(xiàn)多年生宿根草坪或地被植物為主的鋪植或栽植原則。

邊坡綠化植物栽植必須以保證坡體穩(wěn)定性為前提，邊坡坡面不宜栽植高大樹木，以避免加重邊坡負(fù)荷，造成坡體不穩(wěn)；并且注意邊坡頂部原生植物的保護(hù)、保留及綠化植物的配置能與周圍環(huán)境相融合[19]。綠化模式以自然式組團(tuán)為主，植物品種盡量選用和背景林協(xié)調(diào)，并且開展有針對性的邊坡植被恢復(fù)設(shè)計。邊坡植被突出以灌木為主，陜北地區(qū)建議采用四季桂和柏木等的結(jié)合，柏木的根系發(fā)達(dá)，抗塵效果和隔音效果都非常好，與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)性好，景觀上不顯突兀。

具體的植物配置方案建議采用四季桂+柏木+紫穗槐的組合，既可以兼顧草本植物短期植被護(hù)坡的需求，又能兼顧灌木長期護(hù)坡的需求，避免灌木種類被草本植物擠壓生長空間而被淘汰。

（二）洞口前部植物造景

在洞口前部的植物造景中，綜合考慮周邊山體、植被、洞門裝飾情況，建議多采用自然式綠化，達(dá)到景觀融合的效果，營造出舒適的交通環(huán)境。綠化上將洞間和前區(qū)作為整體，注重洞門前方的綠化層次設(shè)計，注重安全引導(dǎo)作用的體現(xiàn)。

洞口前部植物選用在色彩變化上應(yīng)突出由淺至深的引導(dǎo)過程。洞口上端植物應(yīng)突出金葉女貞類灌木的選用，可以胡枝子+紫穗槐+迎春的組合形式體現(xiàn)；洞口下端植物配置選擇槐樹+紫薇+野菊花間隔種植的方式，能夠保證能夠正常出苗并成坪的前提下，既兼顧其越夏能力，又可兼顧其冬季的枯黃期對邊坡景觀效果的影響。

（三）端墻前部植物造景

洞口端墻的景觀效果，直接影響到駕駛員的視覺感官，所以在端墻前部垂直綠化為主的景觀上應(yīng)體現(xiàn)“化硬為軟”的設(shè)計手法。具體做法上建議在坡腳栽植攀援性植物，在坡頂栽植垂吊性植物，以遮蔽砌體表面，避免生硬、呆板的視覺效果。端墻部位的植物造景，也可以通過增加植物的多樣性，合理分配綠化帶來的視覺差異，減少駕駛員的視線停留時間。

植物選擇上建議突出構(gòu)樹類等抗污能力較強(qiáng)的喬木栽植，植物配置建議采用構(gòu)樹+小冠花+高羊茅間隔種植的方式。此類鄉(xiāng)土灌木和小喬木并結(jié)合草本類植物的混交群落，有利于兼顧短期和長期的生態(tài)護(hù)坡需求，促進(jìn)構(gòu)建群落結(jié)構(gòu)層次和生物多樣性的形成，營建與周圍環(huán)境更相容的群落結(jié)構(gòu)。

（四）中央隔離帶植物造景

出于安全考量，高速公路中央分隔帶綠化的主要目標(biāo)是遮光防眩、誘導(dǎo)視線和改善景觀。由于此部位植物生長、維護(hù)條件受限，為保證植物的成活、生長，植物選擇上應(yīng)強(qiáng)調(diào)極強(qiáng)的耐貧瘠性、抗旱性及抗尾氣污染的能力?；诟咚俟分醒敕指魩翆颖?、立地條件差、防止炫光等特點與要求，應(yīng)選擇抗逆性強(qiáng)、耐修剪、常綠的樹種；基于美化路容和改善小氣候的角度，建議以鋪設(shè)草坪和地被植物為主，使地表得以有效覆蓋，防止土層污染路面，并兼有保濕效果。

建議植物種類不宜太多，基于耐熱耐旱、存活率極高、生命力頑強(qiáng)的特點，應(yīng)突出金葉女貞為主的配置。在具體的植物配置方案上，建議采用金葉女貞+麥冬的組合，有利于植物成活和生長保障，能夠減少尾氣污染，同時便于中央隔離帶植物的后期養(yǎng)護(hù)。

七、結(jié)語

高速公路隧道洞口的景觀設(shè)計受到越來越多的關(guān)注，追求安全、美觀、生態(tài)是基本的目標(biāo)。在植物配置設(shè)計中，必須基于不同地域的環(huán)境特點，結(jié)合工程設(shè)施和交通通行的要求，注重鄉(xiāng)土化、生態(tài)化的設(shè)計原則，謹(jǐn)慎選擇植物品種，配置設(shè)計注重搭配及層次效果，塑造安全、良好的景觀效果，彰顯地方特色。