喀斯特地區(qū)路域環(huán)境評價與生態(tài)恢復措施研究

曹智偉，劉昆赟，吳永軍

(國家林業(yè)局昆明勘察設計院，云南 昆明 650216)

我國山區(qū)面積廣大，占國土面積的2/3，在西部某些省份，山區(qū)面積占95%以上，是最主要的地貌類型?？λ固氐孛彩俏髂系貐^(qū)典型的地貌單元，其生態(tài)環(huán)境具有敏感性、脆弱性和難恢復性，具體表現(xiàn)為:形成土壤的物質少，且成土速度慢;土壤含水量小，土壤極易流失;植物生長緩慢，植被覆蓋率低;生態(tài)結構簡單脆弱;生態(tài)系統(tǒng)承載能力低，使得巖溶地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)有強烈的脆弱性［1］。公路基礎設施建設將對喀斯特地區(qū)生態(tài)環(huán)境造成極大的破壞?？λ固氐貐^(qū)路域生態(tài)恢復對保護喀斯特地區(qū)生態(tài)環(huán)境意義重大，將促進喀斯特地區(qū)經(jīng)濟建設與環(huán)境保護和諧發(fā)展。

美國、日本和法國路域生態(tài)恢復技術研究和應用比較成熟。20世紀20年代，美國修建風景區(qū)道路時就開始進行專門的景觀設計［2］，成為公路生態(tài)景觀設計的雛形。日本于1976年制定了公路綠化技術標準，研究并應用客土噴播、三維網(wǎng)護坡、復合綠生袋、噴附綠化、袋筋綠化及防災綠化等許多針對不同類型坡面的生態(tài)恢復技術。我國對生態(tài)恢復技術的研究還比較落后。以喀斯特地區(qū)廣西崇左——靖西高速公路為依托工程，進行生態(tài)本底環(huán)境的分析與評價，基于總體分布和評價結果，針對不同路域生態(tài)環(huán)境狀況進行生態(tài)恢復技術的研究，以保護喀斯特地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，使工程項目發(fā)揮整體效益。

1 路域生態(tài)環(huán)境狀況

植被資源、水環(huán)境狀況、土壤流失狀況、地形坡度指標和土地資源利用現(xiàn)狀可以反映喀斯特地貌路域生態(tài)環(huán)境狀況的好壞，所以主要對這5方面進行調查。

1.1 植被資源

根據(jù)對工程影響區(qū)的現(xiàn)場調查，得出項目區(qū)地帶性植被為常綠季節(jié)性雨林和石灰?guī)r常綠季節(jié)性雨林。項目區(qū)內的原生性植被是北熱帶季雨林和以蜆木林為代表的石灰?guī)r季雨林。然而，由于人類活動的長期影響，天然植被已經(jīng)明顯破碎化。除了自然保護區(qū)內村落附近“風水林”中還有呈小塊狀分布的蜆木林，大樹已不多見，為封山育林恢復起來的次生林;有時甚至蜆木的優(yōu)勢不明顯，和海南蒲桃、木棉、任豆等組成混交林。其它占優(yōu)勢的是次生的闊葉林和各種灌叢，闊葉林以楓香、菜豆樹、楹樹、儀花、海紅豆等為優(yōu)勢種;有些地方受破壞嚴重，反復放牧樵采，演替為紅背山麻桿、灰毛漿果楝、八角楓、毛桐等灌叢。不同演替階段的不同群落鑲嵌分布，雜亂無章［3］，項目區(qū)路域植被類型調查結果見圖1。

圖1 路域植被類型調查圖

1.2 水環(huán)境

喀斯特地貌地表水系發(fā)育較差，大部分地表水經(jīng)巖溶通道潛入地下，但地下水埋藏淺，潛流與明流的交替十分頻繁而普遍。高等級公路建設將對喀斯特地區(qū)路域水環(huán)境造成嚴重破壞和污染。路線位于廣西西南部，處于左江及其支流黑水河，屬珠江流域，地表水系發(fā)育較差［4］。

1.3 地形地貌

項目區(qū)地形處于向華南丘陵盆地過渡的云貴高原西南端，整個區(qū)域主要為峰叢、峰林巖溶分布區(qū)，地勢北高南低，西高東低。由E3和D1y的砂巖、泥質砂巖和泥頁巖或者S3B花崗巖構成的中山、低山溝谷地貌，山頂多呈圓緩脊狀，高程700～1 200 m，地形有一定起伏，切深150～300 m，坡角較緩，為15°～25°，谷溝斷面多呈較寬緩的“V”形，山體有8～20 m厚的風化帶，表層有1～3 m厚的殘坡積土，此地貌區(qū)呈10～100 km2的條帶狀或片狀分布，多為當?shù)亓謪^(qū)或果園。此類地貌在項目區(qū)成片發(fā)育于線路南東段的攬圩—那隆—新民一帶和線路的起始段，構成巖石為T1、P2、P1、C1的有碎屑巖夾層的碳酸鹽巖段，巖層傾角一般較緩(多＜20°)。石峰形態(tài)呈渾圓或橢圓的錐狀峰，峰體斜坡較緩(10°～30°)，構成坡地，坡麓有厚度數(shù)m的第四系坡殘積黏性土堆積，丘間谷溝短促而起伏不平。與峰叢、峰林谷地為同一地貌演化階段產(chǎn)物，但巖溶發(fā)育中等～強烈。各種公路災害都與地形地貌有關。

1.4 土壤資源

從成土母質分析，喀斯特地貌主要有殘積物、坡積物、洪積物、河積物、紅土物質等?？λ固氐貐^(qū)土壤分8個土類，21個亞類，49個土屬，133個土種。主要有水稻土、紅壤、磚紅壤、紫色土、石灰?guī)r土、沖積土、沼澤土等。其中磚紅壤分布比較廣泛，約占土地面積的50%，耕地土類總體狀況是有機質偏低，嚴重缺磷、缺鉀，保肥性能差，耕作層淺薄。公路建設會對喀斯特地區(qū)路域土壤造成更加嚴重的破壞。

1.5 土地資源利用現(xiàn)狀

土地利用類型主要有耕地、林地、草地、旱地、水庫或水塘用地、公路等基礎設施用地、村莊用地、城市用地等。喀斯特地區(qū)高等級公路建設占用了大量的農田、草地、林地和居民用地。土地利用現(xiàn)狀中以農用地為主，沿線各縣市農用地占土地總面積的比例大部分超過88%，其中線路所經(jīng)過的大新縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)最高，達到95.44%。在農用地中，林地、耕地所占的比例較大。項目區(qū)耕地面積比例較高，路線經(jīng)過的鄉(xiāng)鎮(zhèn)內耕地面積在國土面積中所占的比例均值為34.98%，項目區(qū)土地利用現(xiàn)狀見圖2。項目區(qū)未利用土地所占比例較高，說明土地的開發(fā)利用潛力不大。沿線所經(jīng)縣城中未利用土地占國土面積的最大比例為7.31%，均值為1.96%。

圖2 項目區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖

2 路域生態(tài)環(huán)境評價

2.1 確定評價指標權重

為了客觀、真實反映喀斯特地區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況，需要對每個指標賦予影響權重。采用模糊綜合評價法，建立模糊關系矩陣、確定指標權重和模糊綜合評價［5］。

1)基于模糊關系函數(shù)，建立模糊關系矩陣

設 Sij為第 i個指標第 j等級的標準值，i=1，2，…k(評價指標數(shù))，j=1，2，3，4，5?？λ固氐貐^(qū)路域生態(tài)環(huán)境評價選取了植被資源、水環(huán)境、土壤資源、地形地貌和土地資源利用現(xiàn)狀5個指標對該地區(qū)生態(tài)本底進行研究。若評價指標i的實測值為Ci，則評價指標i對5個等級的模糊關系函數(shù)表達式可以寫成

①Ci屬于第1等級的隸屬程度

②Ci屬于第2、3、4等級的隸屬程度

③Ci屬于第5等級的隸屬程度

基于以上模糊關系表達式，對研究對象的所有k個指標分別進行隸屬度計算，即可得到研究對象的模糊關系矩陣R5k為

2)確定指標權重集W

指標權重是指喀斯特地區(qū)路域生態(tài)環(huán)境評價指標對綜合評價的影響程度，其權重的大小對評價結果將產(chǎn)生直接影響。采用聚類權法確定指標權重。

設Wij是第i個評價指標在第j個級別的權重，則

因此，聚類權法確定的第j等級的指標權重矩陣Wj為

通過計算，得到喀斯特地區(qū)生態(tài)本底各指標的權重值，如表1所示。

表1 項目區(qū)生態(tài)環(huán)境評價指標權重

2.2 生態(tài)環(huán)境綜合評價與分析

通過調查喀斯特地貌路域生態(tài)環(huán)境狀況，利用模糊綜合評價方法確定各調查指標的權重［6］，建立喀斯特地貌生態(tài)環(huán)境綜合評價模型。運用評價模型，對調查指標數(shù)據(jù)進行計算，得到項目區(qū)路域生態(tài)環(huán)境綜合評價分級圖，將項目區(qū)分為優(yōu)、良、中、差、極差5個等級［7］。

項目區(qū)生態(tài)環(huán)境優(yōu)等面積為43.5 km2，占總面積的10.3%。該區(qū)域的特點是植被覆蓋密度大，水環(huán)境質量好，土壤侵蝕程度很輕，地形平坦，主要分布項目區(qū)的中部區(qū)域［8］。良等生態(tài)環(huán)境面積為74 km2，占總面積的17.5%，該區(qū)域植被覆蓋密度大，水環(huán)境質量較好，有輕度土壤侵蝕，地形較平坦，分布在項目區(qū)的北部。中等生態(tài)本底區(qū)域面積為34.6 km2，占總面積的8.2%，植被資源較好，水環(huán)境、土壤資源破壞嚴重，地形地貌較平坦，主要分布在項目區(qū)的南部和北部。差等生態(tài)本底區(qū)域面積為225 km2，占總面積的53.3%，植被覆蓋密度較低，水環(huán)境質量較差，土壤侵蝕程度嚴重，地形坡度較大分布廣泛。項目區(qū)極差生態(tài)環(huán)境面積為45.2 km2，占總面積的比例為10.7%，植被破壞嚴重，水環(huán)境破壞嚴重，水土流失嚴重，地形地貌破壞大，主要分布在項目區(qū)的北部［9］。

3 路域生態(tài)恢復措施

在公路路域生態(tài)環(huán)境綜合評價的基礎上，針對不同生態(tài)環(huán)境狀況進行喀斯特地區(qū)公路路域生態(tài)恢復技術的研究。公路建設中，土石方填挖直接破壞地表植被，改變原地貌形態(tài)，極易造成生態(tài)破壞。堆放大量棄土、棄渣會引起水土流失、污染水體甚至淤塞河道，邊坡開挖面和路側裸露表土會帶來一系列生態(tài)環(huán)境問題，靠自然界自身的力量恢復生態(tài)平衡需要較長的時間，對路域環(huán)境進行生態(tài)恢復，需要進行系統(tǒng)的考慮和處理。

3.1 植物綠化措施及動植物保護措施

1)植物綠化措施

由于喀斯特地區(qū)土源缺少，施工結束后復耕和綠化用土需遠運，很不經(jīng)濟，且所運生土不利于植物生長。在施工前期進行場地平整時，就近選擇適當?shù)奈恢脤壨翀龅谋硗吝M行收集，并進行擋護、遮蓋，防止流失。施工結束后，用儲存的表土覆蓋棄渣表面。

克服沿線不良地質條件，配合周邊自然環(huán)境，剛性結構與柔性結構相結合，在有條件的地段采用柔性支護、綠色防護，力求既起到防護的作用、又利于豐富路容景觀［10］。運用人工挖穴點植、生態(tài)袋護坡、爬藤植物綠化巖石邊坡等技術，并結合當?shù)孛嫔骄G化工程進行路側草灌喬多層次混植，改善綠化效果。沿線大多數(shù)路段立地條件較差，邊坡的生態(tài)防護需考慮根系發(fā)達，抗旱性強的植物品種，巖石邊坡綠化主要采用攀緣植物，立地條件差的地段采用噴播、混播綠化，盡量增加綠化面積。

植樹造林采用穴植法，填土踏實的穴面比原地表低約為3 cm，栽植樹苗時，樹苗要扶正栽植，填土時應先填表土、濕土，后填生土干土，澆灌透水，再覆一層虛土，以利保墑［11］。

2)植物保護措施

路側野生植物是可以利用的資源，在施工前期場地清理時，對道路用地范圍內可以在后期用于綠化工程的植物進行假植，待完工后栽植到路側需要綠化的區(qū)域，可以減少環(huán)境破壞，并保持路側植物的鄉(xiāng)土特性。在路側國家二級保護野生植物樟樹、金毛狗及古樹黃角榕所在地設置標志，上面標明樹種名稱、保護級別、照片，禁止在保護植物及黃角榕內設置取棄土場［12］。

3)動物保護措施

設計階段分析沿線動物的生存環(huán)境、生態(tài)行為，在連接成片的農田區(qū)、植被密集區(qū)、水源的周邊、河溝地帶、復雜地形地貌區(qū)等地段建立動物通道。野生動物通道有上跨式、下穿式，在國內通常使用的為下穿式，即路基下為野生動物通道。經(jīng)過溝溪生態(tài)處治的橋梁和涵洞可以作為路基下野生動物通道，在動物遷徙區(qū)加密涵洞設置，并對涵洞孔徑進行加大處理。在森林植被覆蓋率較高、可能有野生動物出沒的路基路段，設置預告、禁止鳴笛等標志;在村寨附近的路旁設置宣傳欄，倡導生態(tài)文明，培養(yǎng)群眾自覺愛護動物的意識。

3.2 工程區(qū)生態(tài)恢復措施

1)主體工程生態(tài)恢復措施

對路基占地范圍內進行清表，表土臨時堆放場設置在匯水較少的支毛溝內，在表土坡腳處設置臨時攔擋，采用編織袋裝土進行攔擋防護，場地使用完畢后拆除臨時攔擋。在堆放表土前，在堆放場周邊布設土質排水溝，排水溝出口設置沉砂池，堆放表土時需對表面進行拍實，并注意進行灑水。施工完畢后，對場地進行土地整治，撒播馬尼拉草進行短期綠化防護，防止表土養(yǎng)分流失以及占地區(qū)域水土流失，便于當?shù)剡M行復耕［13］。

2)橋梁鉆渣生態(tài)恢復措施

橋梁鉆渣前，在該橋梁挖方堆放場周邊設臨時攔擋，采用編織袋裝土進行防護并在周邊布設土質排水溝，排水溝出口設置沉砂池，堆放橋梁鉆渣時需對其表面進行拍實，并注意灑水。橋梁工程基礎工程完畢后，將所有橋梁挖方均勻回填到橋梁下遠離河流處，占地處撒播馬尼拉草進行綠化。

3)取土場和棄渣場生態(tài)恢復措施

對于坡面取土場，削坡開級，并設邊坡平臺;對于山包取土場，開挖后形成平地［14］。

取料前先將該取土場的表土進行剝離，集中堆放于場地內不影響施工的一角，堆放時需對堆放表土進行壓實，及時灑水，并采用臨時措施進行防護，保持其水分，防止表土流失。取料完畢后，作為綠化用土或復耕用土進行返還。

對于坡面取土場，在進行開采之前先沿征地界限開挖周邊漿砌片石截排水溝，并在排水溝出口設漿砌片石沉砂池對徑流中泥沙進行沉淀。

對于山包取土場，在進行開采之前先沿征地地界開挖周邊土質排水溝，排水溝出口設土質沉砂池對徑流中泥沙進行沉淀，并利用排水溝開挖土方在其外緣修建擋水土埂。取料完畢后，對開挖造成的坡面進行植物恢復，而開挖形成的平地則在返還表土并進行土地整治后，歸還當?shù)剡M行耕種。

對削坡開級形成的邊坡及級間平臺進行植物恢復，在邊坡覆土后坡腳以及坡面平臺栽植爬山虎進行垂直綠化，并在坡面撒播馬尼拉草草籽，以便在短時間增加地表覆蓋，避免水土流失［15］。

溝道棄渣場上游設置截水溝，在坡面平臺設置平臺截水溝，徑流被截流后排向急流槽，急流槽末端設置消力池，最后將徑流排至渣場下游附近的溝渠。棄渣前于溝口采用漿砌塊石擋渣墻進行攔擋防護。山凹地棄渣場則在棄渣場周邊設置截、排水溝，以匯集坡面來水，最后將來水排入蓄水池，所蓄水用于復耕用地或植被恢復。山凹地棄渣場則將所匯集來水排入蓄水池。

4)生產(chǎn)生活區(qū)生態(tài)恢復措施

施工前先將表層熟土進行剝離，在其堆放處周邊設編織袋裝土臨時攔擋，并布設周邊臨時排水溝，后期表土進行返還后，拆除臨時攔擋。施工完畢后清除施工生產(chǎn)生活區(qū)的硬化層及建筑垃圾，并返還表土，注意保證場地恢復平整，防止局部造成嚴重的水土流失［16］。對于原地貌為耕地的，進行土地整治后歸還當?shù)剡M行復耕。土地使用完畢返還表土后，撒播生長迅速的草種，在短時間增加地表覆蓋，同時不影響后期復耕造林等綜合利用。

5)施工便道生態(tài)恢復措施

在施工便道來水一側修建土質邊溝。對便道路堤及路塹邊坡進行灌草綠化防護。草種選擇生長迅速的狗牙根，灌木選用黃荊或桃金娘。

施工完畢后，對占用農用地的一部分施工便道，施工完畢后進行土地整治，滿足復耕要求，返還當?shù)剡M行復耕，其它占地則進行植被恢復。

4 結語

在調查喀斯特地貌路域植被資源、水環(huán)境狀況、土壤流失狀況、地形坡度指標和土地資源利用現(xiàn)狀的基礎上，利用模糊綜合評價法，確定喀斯特地貌路域生態(tài)環(huán)境5大評價指標權重，對喀斯特地區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況進行綜合評價，在此基礎上，從路側及邊坡綠化、動植物保護、主體工程生態(tài)恢復、取土場和棄渣場生態(tài)恢復、生產(chǎn)生活區(qū)生態(tài)恢復和施工便道生態(tài)恢復等方面對喀斯特地貌路域生態(tài)環(huán)境提出了針對性的生態(tài)恢復措施。

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