基于綠色低碳理念的鐵路棄渣場綜合利用研究

作者簡介：

蔣廷球（1976—），高級工程師，主要從事高速公路、鐵路項(xiàng)目建設(shè)管理工作。

摘要：文章通過對新建柳梧鐵路涉及桂平西山國家級風(fēng)景名勝區(qū)路段棄渣場設(shè)置進(jìn)行調(diào)查，分析了棄渣場建設(shè)對風(fēng)景名勝區(qū)的景觀和生態(tài)系統(tǒng)的影響，并根據(jù)生態(tài)學(xué)原理和區(qū)域鄉(xiāng)村振興建設(shè)目標(biāo)，提出基于綠色低碳理念的鐵路棄渣場綜合利用方案建議，對穿越風(fēng)景名勝區(qū)的鐵路棄渣場使用及恢復(fù)具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：綠色低碳；鐵路；棄渣場；綜合利用

中圖分類號：U214.1+1 A 50 166 3

0 引言

鐵路作為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大動(dòng)脈和重大民生工程［1-2］，在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中具有不可替代的作用?！笆奈濉币?guī)劃將鐵路網(wǎng)升格到“八縱八橫”的高速鐵路主通道，致力于建設(shè)現(xiàn)代化綜合交通運(yùn)輸體系［3］。同時(shí)，隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展以及“補(bǔ)短板”“交通強(qiáng)國”戰(zhàn)略的實(shí)施，我國鐵路建設(shè)進(jìn)入快速發(fā)展階段，逐步由平原丘陵地區(qū)向山區(qū)拓展［4］，而山區(qū)往往是生態(tài)敏感和較為脆弱的地區(qū)，也是自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)等主要分布區(qū)。

鐵路作為線性工程，具有路線長、建設(shè)周期長、土石方量大、生態(tài)影響大等特點(diǎn)，其選址需綜合考慮地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、地質(zhì)條件、城市規(guī)劃等諸多因素，部分鐵路建設(shè)不可避免地穿越風(fēng)景名勝區(qū)等生態(tài)敏感區(qū)。近年來，鐵路建設(shè)對聲環(huán)境、振動(dòng)、水環(huán)境、生態(tài)環(huán)境的影響有了較多的研究［5-7］，但這些研究主要關(guān)注的是鐵路永久工程對生態(tài)環(huán)境的影響，而對于臨時(shí)場地尤其是涉及生態(tài)敏感區(qū)的臨時(shí)場地生態(tài)景觀影響的研究較少。近年來，“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念已經(jīng)成為社會共識，在此背景下，我國鐵路建設(shè)大力提倡生態(tài)發(fā)展理念［8］。本文研究以新建柳梧鐵路涉及桂平西山國家級風(fēng)景名勝區(qū)路段為例，通過分析棄渣場對風(fēng)景名勝區(qū)的影響，結(jié)合風(fēng)景名勝區(qū)的景觀特點(diǎn)，提出基于綠色低碳的棄渣場綜合利用方案，為鐵路建設(shè)探索可行的生態(tài)保護(hù)措施提供參考。

1 工程及風(fēng)景名勝區(qū)概況

新建柳州至梧州鐵路是柳州至廣州鐵路的一部分，起點(diǎn)自柳州樞紐進(jìn)德站引出，向東南經(jīng)來賓市轄象州縣、武宣縣，貴港市轄桂平市、平南縣、梧州市轄藤縣、蒼梧縣、梧州市進(jìn)入廣東境內(nèi)。正線長約237.78 km，共分布車站10個(gè)，其中中間站8個(gè)、越行站2個(gè)。項(xiàng)目約有35.43 km從桂平西山國家級風(fēng)景名勝區(qū)中部穿越，在風(fēng)景名勝區(qū)有隧道工程5座/14.99 km，斜井1座/0.82 km，橋梁6座15.89 km。

桂平西山國家級風(fēng)景名勝區(qū)是國務(wù)院第二批公布的國家重點(diǎn)風(fēng)景名勝區(qū)。該風(fēng)景區(qū)的主要景觀單元較為集中地分布在西山景區(qū)、金田景區(qū)、白石景區(qū)、大藤峽景區(qū)和龍?zhí)毒皡^(qū)五個(gè)分區(qū)內(nèi)。該景區(qū)內(nèi)植被覆蓋率達(dá)98%，百年至千年的古樹1 500多株，有金茶花、龍鱗松、銀藤等珍貴植物400余種。該風(fēng)景名勝區(qū)地貌景觀全面，發(fā)育有丹霞地貌、花崗巖地貌、砂巖峰叢地貌和峽谷地貌等景觀。桂平西山風(fēng)景名勝區(qū)也是佛教文化、道教文化相互交融的地方，佛教、道教薈萃于此，寺觀建筑與自然山水完美結(jié)合。

2 鐵路棄渣對生態(tài)敏感區(qū)的影響分析

本工程土石方總量為2 026.58萬m3，其中挖方為1 349.10萬m3，填方為677.48萬m3，棄渣為1 570.34萬m3，工程所需道砟采取外購方式。根據(jù)初步設(shè)計(jì)方案，項(xiàng)目擬設(shè)置1處臨時(shí)堆土場，66處棄渣場。其中位于風(fēng)景名勝區(qū)范圍的棄渣場有10處，預(yù)計(jì)容納風(fēng)景名勝區(qū)內(nèi)隧道及路基工程產(chǎn)生的棄渣287.13萬m3。

2.1 區(qū)域生態(tài)及景觀敏感性分析

本文利用基于NDVI的植被覆蓋度像元二分模型，對10處棄渣場所在區(qū)域植被覆蓋度進(jìn)行估算。結(jié)果表明，10處棄渣場所在地塊中，7處的植被覆蓋度在90%以上，2處的植被覆蓋度在80%以上，僅10號棄渣場1處為58%。整體來看，所選棄渣場區(qū)域植被覆蓋度較高，見表1。

地表的坡度直接影響水土流失、植被種類的豐富程度以及植被的自我生長恢復(fù)能力。坡度越高的地區(qū)其生態(tài)就越發(fā)脆弱。本次研究從數(shù)字高程模型（DEM）得出地形坡度值，根據(jù)區(qū)域坡度分布情況，棄渣場所在區(qū)域周邊山體平均坡度為18.50～29.92，各區(qū)塊最大坡度為32.53～41.40，同時(shí)，各地塊植被主要為單一的純林，綜合表明該區(qū)域生態(tài)較為脆弱。

2.2 棄渣場設(shè)置對區(qū)域景觀質(zhì)量的影響分析

2.2.1 對景觀質(zhì)量的影響

棄渣直接堆放在溝谷區(qū)域，堆渣將導(dǎo)致溝谷區(qū)域變成丘陵，造成區(qū)域地形地貌改變。同時(shí)，堆渣過程中，將造成植被破壞，導(dǎo)致土石裸露、水土流失等生態(tài)問題，使區(qū)域地貌進(jìn)一步改變。

此外，由于棄渣場主要設(shè)置在溝谷地區(qū)，將直接改變山體匯水區(qū)域，或者造成區(qū)域匯水阻隔，對區(qū)域山澗和溪流等風(fēng)景資源造成破壞。

棄渣場所在區(qū)域的山地丘陵主要為林地景觀，丘陵山地間平地為農(nóng)田，在遠(yuǎn)處眺望，山林與田園風(fēng)光交錯(cuò)，整體景觀風(fēng)貌較好。若在區(qū)域設(shè)置棄渣場，裸露砂石將山林一分為二，對區(qū)域整體景觀影響較大，直接破壞區(qū)域景觀整體風(fēng)貌。

2.2.2 對景觀景源的影響

利用ARCGIS軟件的三維模擬技術(shù)，模擬人在景點(diǎn)游覽和在游覽線路上行走時(shí)的視線范圍，對研究區(qū)域的景觀可見性進(jìn)行分析。分析結(jié)果表明，其中5處地塊位于游覽景點(diǎn)的可視范圍，8處地塊位于游覽線路的可視范圍，棄渣場的設(shè)置將對游覽造成一定的視覺沖擊。

2.3 棄渣場設(shè)置對風(fēng)景名勝區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的影響分析

2.3.1 對植被和植物的破壞

臨時(shí)占地通過對地表植被的清除以及棄渣等的堆積導(dǎo)致原有植被死亡，造成區(qū)域植被生物量損失。棄渣場使用后會導(dǎo)致原有土地利用方式的改變，采取恢復(fù)措施后重新恢復(fù)的植被由于棄渣場獨(dú)特的土壤、水分和地形條件，可能將長期維持在草叢或灌草叢階段，降低了植被正常演替速度，進(jìn)而對區(qū)域植被的連續(xù)性產(chǎn)生一定的不利影響。根據(jù)調(diào)查，柳梧鐵路棄渣場主要選址為溝谷凹地，選址處及周邊分布有國家二級保護(hù)植物金毛狗和觀音座蓮等，棄渣場占用將對保護(hù)植物產(chǎn)生直接影響。

2.3.2 對區(qū)域小生境的影響

棄渣場的使用將直接改變區(qū)域小生境，周邊的動(dòng)物群落將受到直接或間接的影響。根據(jù)調(diào)查，受影響的動(dòng)物群落主要是“農(nóng)田-林緣動(dòng)物群落”，此類群落以農(nóng)田蛙類、伴人鳥類和小型哺乳類為主。項(xiàng)目建設(shè)不會導(dǎo)致生物群落某一層次或某一重要組成部分消失，但施工期間，由于人為干擾加劇，生物群落會受到一定程度影響。

2.3.3 對生物安全的影響

目前，棄渣場所在區(qū)域發(fā)現(xiàn)有外來入侵物種三葉鬼針草、小蓬草、藿香薊、五爪金龍等。棄渣場使用過程中將破壞部分植被導(dǎo)致地表裸露，而因棄渣運(yùn)輸需要修建部分施工便道，這可能會成為入侵或有害植物蔓延的途徑，導(dǎo)致入侵或有害植物進(jìn)一步擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)增大。

由于棄渣場選址主要分布在林區(qū)，施工過程中引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)加大，且棄渣場施工過程中，若相關(guān)措施不到位，易造成水土流失，甚至可能會引發(fā)塌方、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，進(jìn)而影響區(qū)域生物安全。

3 棄渣綜合利用及生態(tài)景觀恢復(fù)探討

3.1 棄渣綜合利用研究

3.1.1 棄渣資源化利用，減少土地資源和植被碳匯損失

為充分利用廢棄土石方，減少棄渣量，對產(chǎn)生的棄渣進(jìn)行分類研究、分類利用，對隧道及其他主體工程開挖表土應(yīng)進(jìn)行保存，用于后期綠化。通過檢測隧道產(chǎn)生的碎石，項(xiàng)目風(fēng)景名勝區(qū)內(nèi)主體工程產(chǎn)生的287.13萬m3碎石中，約68.25%可以用作鐵路建設(shè)的骨料，不滿足骨料要求的約有91.15萬m3，其中桂平北站填方可消納37.1萬m3，經(jīng)綜合平衡后，實(shí)際產(chǎn)生棄方約54.05萬m3。通過綜合利用，大大降低了棄方的產(chǎn)生量，減少了棄渣場占地對區(qū)域土地利用與植被覆蓋造成的影響，進(jìn)而減少對區(qū)域碳匯造成損失。

3.1.2 營造景觀景點(diǎn)，帶動(dòng)鄉(xiāng)村振興

對于剩余棄方，可充分結(jié)合風(fēng)景名勝區(qū)的景觀特點(diǎn)和區(qū)域鄉(xiāng)村發(fā)展等方面進(jìn)行綜合利用。如項(xiàng)目蒙沖隧道出口附近處有一條河流，沿河流而上，湴田、木山村、田頭、東王沖等村落沿河分布，河水清澈透明，自然風(fēng)光優(yōu)美，居民建筑保留有濃厚的瑤族風(fēng)貌。但由于受交通條件限制，這些風(fēng)景名勝區(qū)內(nèi)的村屯并沒有開發(fā)。因此，可以考慮將多余棄方用于修建旅游道路和營造景觀點(diǎn)吸引游客，形成以景帶村、以村實(shí)景、景村融合的模式，從而實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村、景區(qū)建設(shè)、項(xiàng)目建設(shè)共贏發(fā)展、鄉(xiāng)村振興目標(biāo)。

3.2 生態(tài)景觀恢復(fù)

3.2.1 基于生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力提升的生態(tài)恢復(fù)

在棄渣場選址時(shí)，優(yōu)先選擇碳匯貢獻(xiàn)量低的區(qū)域，減少碳匯的損失。在棄渣場生態(tài)恢復(fù)時(shí)，從保持水土、治理工程建設(shè)中的擾動(dòng)面角度出發(fā)，因地制宜選擇適宜當(dāng)?shù)卦灾驳臉浞N和草種，提高防護(hù)效果。同時(shí)利用生態(tài)學(xué)原理，結(jié)合區(qū)域地帶性植被特征，篩選適用于區(qū)域綠化的高固碳能力植物，采取不同物種配置模式下的碳匯功能構(gòu)建，在滿足水土保持要求的情況下，注重生態(tài)效益的提升。在綠化過程中通過適當(dāng)?shù)娜藶楦深A(yù)管理，促進(jìn)群落的正向演替，有效增加碳匯，提高生態(tài)恢復(fù)程度。

3.2.2 基于景觀美學(xué)的植被恢復(fù)

用于營造景點(diǎn)的棄渣場，應(yīng)綜合考慮與周邊山、水、村相融合，充分利用本區(qū)氣候適宜、品種豐富的有利條件，兼顧植物多樣性和經(jīng)濟(jì)性，使用當(dāng)?shù)貎?yōu)良、適宜性強(qiáng)和速生的鄉(xiāng)土喬、灌、草，同時(shí)注重有花植物的選取，形成季相分明的景觀風(fēng)貌，構(gòu)建綠化、美化、生態(tài)價(jià)值為一體的生態(tài)群落結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語

在當(dāng)前加快綠色交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和我國“雙碳”發(fā)展目標(biāo)的背景下，對鐵路建設(shè)棄渣場的設(shè)置和恢復(fù)提出了更高的要求。在充分考慮棄渣綜合利用，降低土地占用造成的生態(tài)破壞及碳匯損失的基礎(chǔ)上，結(jié)合生態(tài)學(xué)原理，通過增匯和減排技術(shù)手段對鐵路等交通項(xiàng)目進(jìn)行綠色生態(tài)化改造升級。同時(shí)結(jié)合鄉(xiāng)村振興的要求，

將位于風(fēng)景名勝區(qū)內(nèi)的棄渣場打造為具有良好景觀效果的景點(diǎn)，將成為鐵路臨時(shí)場地建設(shè)的重要研究方向。后續(xù)應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)研究，將基于生態(tài)理論的碳中和核心措施貫穿于設(shè)計(jì)規(guī)劃、建設(shè)和維護(hù)全過程，推動(dòng)交通建設(shè)綠色生態(tài)發(fā)展的實(shí)現(xiàn)。

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收稿日期：2022-10-15