凱里黃平機場鳥類多樣性及鳥擊風險分析

史躍亞，王海鑫

（中國民用航空飛行學院機場學院，四川 廣漢 618307）

鳥擊是指航空器在起飛、飛行或降落過程中被鳥類等野生動物撞擊而發(fā)生的飛行安全事故或事故征候（吳雪等，2015）。鳥擊事件不僅危及飛行安全，影響航班正常運行，且會造成極大的經濟損失。隨著我國航空運輸業(yè)的迅速發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的不斷改善，鳥擊事件也越來越多，2019年全國運輸機場共發(fā)生責任區(qū)鳥擊事件836起，同比增加113起，增幅15.6%（中國民用航空局機場司，中國民航科學技術研究院機場研究所，2020）。鳥擊事件已成為影響機場安全運行的一個突出問題。機場及其附近地區(qū)是鳥擊發(fā)生的重點區(qū)域（吳琦，2006），要降低鳥擊事件發(fā)生的可能性和危險程度，就必須對機場鳥類進行詳細的調查研究和鳥擊風險評估，并且采取相應的生態(tài)措施加強防治。為保障飛行安全，《運輸機場運行安全管理規(guī)定》（交通運輸部，2018）要求機場管理機構對機場鳥類危害進行評估，全面掌握機場內及其附近地區(qū)的生態(tài)環(huán)境和鳥類情況。

近年來，國內大部分機場根據(jù)規(guī)范要求進行了鳥情生態(tài)環(huán)境調研、鳥擊風險評估和鳥擊防范工作。通過對鳥類的體積、數(shù)量、出現(xiàn)頻率、飛行高度等因子計算鳥擊風險值，并通過分析得出風險較高鳥種的特點（馬良等，2015），以及鳥擊防范的重點季節(jié)（楊錫濤等，2016）、重點區(qū)域（周璐璐等，2013）。有的機場還對遷徙鳥（李永民等，2011）、鳥類食性及夜間鳥類（戴琦，2013）等相關情況進行調研。但大部分機場的鳥情調研及鳥擊風險分析未考慮飛行程序等機場實際運行的相關因素，僅有部分機場在調研分析過程中考慮了鳥類與機場的距離（趙煥樂等，2016）。

凱里黃平機場周邊有較豐富的亞熱帶常綠闊葉林，鳥類資源豐富（羅永奎等，2012a，2012b，2013）。自機場通航以來，科學、系統(tǒng)的鳥類調研及鳥擊防范研究相對缺乏，缺少鳥類組成及鳥擊風險評估相關數(shù)據(jù)。近年來黃平機場鳥擊事件頻繁，為減少鳥擊風險，確保航班運行安全，本研究對黃平機場及其周邊地區(qū)的鳥類情況進行調查，并對各種鳥類發(fā)生鳥擊的風險程度進行評估，以便指導機場開展科學的鳥擊防范工作。

1 研究區(qū)域

凱里黃平機場位于貴州省黔東南苗族侗族自治州黃平縣境內，為4C級支線機場，跑道長2 600 m，飛行區(qū)面積8.956×10m，2020年旅客吞吐量11.9萬人次、起降19 174架次（中國民用航空局，2021）。機場海拔929 m，距黃平縣12 km，距凱里市54 km。地處黔中丘原向黔東低山丘陵過渡地帶，屬亞熱帶濕潤季風氣候，四季分明，雨量充沛。機場以填方為主，周邊存在相對高差20～70 m的樹林、灌叢、農田、水庫等多種生態(tài)環(huán)境，地勢起伏明顯、地形復雜，多樣的生態(tài)環(huán)境和復雜的地形地貌為鳥類提供了棲息條件，也增加了鳥擊的風險。

2 研究方法

2.1 調查方法

調查范圍為以凱里黃平機場為圓心半徑6 km的機場凈空區(qū)錐形面，機場及周邊地區(qū)的生境可劃分為草地、灌叢、耕地、村莊、水域、林地6種，采取固定樣線法對鳥類群落進行調查，結合生境分布特點及機場周邊道路狀況，本次調查共設置8條樣線：飛行區(qū)內2條（草地）、機場周邊4條（水域、灌叢、村莊和耕地）、機場04跑道端錐形面2條（灌叢和林地），樣線長3 km、單側寬50 m。2020年8月—2021年7月每個季節(jié)調查一次，每次調查持續(xù)1周，冬季（1月）和春季（4月）的調查時間為07∶00—10∶00和15∶00—18∶00，夏季（7月）和秋季（11月）的為06∶30—09∶30和16∶00—19∶00。以2.0 km·h的速度沿樣線步行，采用Bushnell 8×42手持雙筒望遠鏡和Celestron 22×66單筒望遠鏡觀察，輔以鳴聲辨別。物種鑒定參考《中國鳥類野外手冊》（約翰·馬敬能等，2000），分類系統(tǒng)、居留型和區(qū)系參考《中國鳥類分類與分布名錄（第三版）》（鄭光美，2017）。

2.2 數(shù)據(jù)處理方法

相似性指數(shù)（）=2/（+）（李曉娟等，2015），式中，為群落A中的物種數(shù)，為群落B中的物種數(shù)，為2個群落中共有的物種數(shù)。

密度（）=/2（周璐璐等，2013），式中，為樣線范圍內記錄到的鳥類總數(shù)量，為樣線的總長度，為樣線的單側寬度。

鳥 擊 風 險 采 用 風 險 值（）=（+++×100%）/4，式中，為相對數(shù)量（某一鳥種的數(shù)量/樣線中數(shù)量最多鳥種的數(shù)量×100%），為相對質量（某一鳥種的體質量/樣線中體質量最大鳥種的體質量×100%），為相對空間（某一鳥種出現(xiàn)的樣線數(shù)/總樣線數(shù)×100%），為飛行高度風險系數(shù)（調查中觀察到的鳥類飛行高度分為：0～5 m、5～30 m、30～50 m、50～100 m、100 m以上5個等級，不同飛行高度的值為0.1、0.5、1、0.5、0.1）。當≥50%時，鳥擊風險最高；40%≤＜50%時，鳥擊風險較高；30%≤＜40%時，鳥擊風險較低；＜30%時，鳥擊風險最低（孟麗娜，2017）。

由于在航空器起降過程中，進近程序比起飛程序更危險，鳥情調研的范圍一般與進近程序的最后進近航段吻合，同時通常情況下凱里黃平機場使用主起降方向運行，故以機場主起降端進近程序的最后進近航段計算各區(qū)段的R。最后進近航段的航跡可分為2種：最后進近定位（FAF）點距離機場約15 km，航空器過FAF點后從1 700 m高度沿3°下滑角繼續(xù)下降；FAF點距離機場約11 km，航空器過FAF點后從1 550 m高度按5.5%梯度繼續(xù)下降。根據(jù)機場周邊地形實際情況將主起降端進近程序的最后進近航段按距跑道入口的距離每2 km劃分一個區(qū)段，每個區(qū)段的海拔由航跡兩側2 km范圍內的海拔最高點決定，航線高度則為該區(qū)段航線最低點的高度。當R≥5時，為鳥擊高風險區(qū)段；當5＞R≥3時，為鳥擊中風險區(qū)段；當R＜3時，為鳥擊低風險區(qū)段。

3 調查結果

3.1 鳥類組成

野外調查共記錄到鳥類71種，隸屬于10目32科（表1）：從區(qū)系來 看，古北界 物 種24種（33.8%）、東洋界物種28種（39.4%）、廣布種19種（26.8%）。從居留型來看，留鳥41種（57.7%）、冬候鳥11種（15.5%）、夏候鳥10種（14.1%）、旅鳥9種（12.7%）。從發(fā)現(xiàn)季節(jié)來看，春季29種、夏季36種、秋季39種、冬季13種。

表1 黃平機場鳥類群落組成Table 1 Composition of avian community at Kaili Huangping Airport

3.2 不同生境鳥類的多樣性與相似性

灌叢的物種最豐富（41種），而水域的最低（16種）。鳥類密度從高到低分別為灌叢＞耕地＞林地＞村莊＞草地＞水域。耕地的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)最高（2.977），村莊的最低（1.405）（表2）。機場及周邊地區(qū)6種生境中，灌叢和林地生境的群落相似性指數(shù)最高（=0.648），村莊和草地生境之間的最低（=0.256）（表3）。

表2 不同生境生境鳥類多樣性比較Table 2 Comparison of bird diversity among different habitats

表3 不同生境鳥類相似性比較Table 3 Comparison of bird species similarity among different habitats

續(xù)表1

續(xù)表1

3.3 鳥擊風險分析

鳥擊風險最高的鳥類有6種：家燕、金腰燕、白鷺、黃臀鵯、麻雀和棕背伯勞，鳥擊風險較高的鳥類有4種：環(huán)頸雉、黑鳶、灰頭麥雞和白鹡鸰。其中，留鳥6種，夏候鳥4種；耕地種類最多（9種）（表4；圖1）。

圖1 不同生境各風險等級鳥類物種數(shù)Fig.1 Number of bird species at each risk level in different habitats

表4 凱里黃平機場重要風險鳥類Table 4 Birds with high bird strike risk at Kaili Huangping Airport

3.4 結合飛行程序分區(qū)段計算鳥擊風險值

為保證航空器飛行安全，選擇航線高度較低的第2種航跡來計算鳥擊風險值：高風險區(qū)段為 距離跑 道入 口0～2 km及4～6 km處；中風險區(qū)段為距離跑道入口6～8 km、10～12 km處；低風險區(qū)段為距離跑道入口2～4 km、8～10 km、12～14 km及14～16 km處（圖2）。

圖2 距跑道入口不同距離區(qū)段的鳥擊風險值Fig.2 Bird strike risk at different distance sections from the runway threshold

4 討論

4.1 鳥情調研結果分析

本次調研發(fā)現(xiàn)需要重點防范的鳥類以留鳥和夏候鳥為主，這與南充高坪機場（李曉娟等，2008）、合肥新橋機場（周璐璐等，2013）、宜昌三峽機場（楊錫濤等，2016）的研究結果一致。耕地記錄的鳥擊風險高的鳥類最多，其次為草地。機場周邊耕地有大量農田及果園，農作物成熟季節(jié)極易吸引鳥類覓食，增加鳥擊風險。機場飛行區(qū)內的草地吸引了偏好隱匿于草坪中的小型鳥類棲息，它們體型較小，但數(shù)量眾多，且活動高度很低，非常容易被滑跑中的飛機吸入發(fā)動機。同時由于機場草地比較空曠，人為干擾少，容易吸引猛禽前來捕食小的鳥類，而這些猛禽一般體型大、飛行高度高、飛行迅速，會對飛行安全產生巨大的威脅。

4.2 結合飛行程序的鳥擊高風險區(qū)段

絕大多數(shù)的鳥擊事件發(fā)生在航空器的起飛、滑跑、爬升、進近和著陸滑行階段（Thorpe，1996），航空器在此過程中主要執(zhí)行進場與離場程序（朱代武，何光勤，2004）。結合飛行程序，按不同的區(qū)段進行鳥擊風險計算分析：距跑道入口2 km以內鳥擊風險高主要是此時飛機即將著陸，航線高度與很多鳥類的飛行高度沖突，導致航空器極易與飛行中的鳥類相撞。距跑道入口4～6 km處鳥擊風險高是在此范圍內有一海拔為1 176 m的山地，航空器在此區(qū)段內最低飛行高度為1 228 m，距離山頂?shù)淖钚〈怪本嚯x只有52 m，在此活動的許多風險較高的鳥種都可以達到此高度。由于在進近過程中飛行員需要集中精神操作飛機變換飛行姿態(tài)，很難發(fā)現(xiàn)空中的鳥類，且由于速度和飛行高度很難躲避飛鳥。需要重點關注距04號跑道入口2 km以內及4～6 km處的鳥類情況，主要需要關注家燕、金腰燕、白鷺、棕背伯勞、白鹡鸰等。

4.3 鳥擊防范建議

針對需要重點防范的耕地生境，建議機場與當?shù)卣途用駞f(xié)商，盡量將水田換成旱地，及時收割成熟的農作物，并將果園里的果樹用鳥網遮蓋，減少食谷鳥類和水鳥在機場周邊出現(xiàn)的概率。控制好飛行區(qū)內的草高，控制草籽，并通過噴灑低毒、高效的農藥滅蟲，控制地表草叢動物數(shù)量等措施減少鳥類的食物來源；同時還要施放鼠藥，預防鼠害，減少猛禽特別是夜間猛禽在場內的覓食活動。同時對場內排水明溝加網遮蓋，減少鷺類、鸻鷸類等覓食，對于不適合遮蓋也不適合在旁邊架設鳥網的小水溝，需要時常清理其中的藻類、螺等生物。

由于航空器最后進近階段的飛行路線不可改變，針對鳥擊高風險的區(qū)段只能減少其航線下方鳥類出現(xiàn)的頻率。機場跑道主起降端進近方向距跑道入口2 km范圍內主要是荒地，建議砍掉其中的雜木、灌木，鋪上水泥或者平整后作為單一草種的試種點。對于距跑道入口4～6 km區(qū)段，提醒飛行員經過此處時注意觀察鳥類情況，并建議地政加強巡視，定期清理鳥巢，盡可能破壞鳥類的棲息環(huán)境。除此之外建議機場在高風險區(qū)段增設探鳥攝像頭、煤氣炮等設備進行鳥情監(jiān)測、驅趕。

目前機場根據(jù)工作配備的固定驅鳥設備起到了一定的作用，但效果有限，建議機場增設化學藥劑霧炮車等移動驅鳥設備對飛行區(qū)集群棲息活動的鳥類進行及時有效的處置。同時建議機場在獲得民航局或監(jiān)管局同意的情況下，積極與科研單位合作，及時掌握機場及周邊遷徙鳥類活動信息并開發(fā)鳥擊防范告警系統(tǒng)，當有鳥擊威脅時，鳥擊防范人員能及時采取處置措施或及時告知飛行員以避免鳥擊事件的發(fā)生。