韋志翔，趙德新，農(nóng)邵闖

(廣西桂山高速公路有限公司，廣西 都安 530700)

喀斯特地區(qū)高速公路路域生態(tài)本底評價及恢復技術(shù)研究

韋志翔，趙德新，農(nóng)邵闖

(廣西桂山高速公路有限公司，廣西 都安 530700)

河都高速公路項目沿線地形復雜多變，石峰遍布，沿線大部分地區(qū)被巖溶強發(fā)育區(qū)覆蓋，沿線形成滲漏強烈、沉土速度慢的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，具有土壤侵蝕性強、植被易受破壞及逆向演替難度大等特點。因此如何在公路建設(shè)過程中保證“人與自然的和諧”，建設(shè)一條生態(tài)公路是一個極大的挑戰(zhàn)。文章以喀斯特地區(qū)高速公路路域生態(tài)本底評價與生態(tài)恢復技術(shù)為主要研究內(nèi)容，對喀斯特地區(qū)路域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境保護提出相應的解決對策與建議。

生態(tài)文明建設(shè)；喀斯特地區(qū)；高速公路；生態(tài)本底評價；生態(tài)恢復技術(shù)

0 引言

在中國經(jīng)濟飛速發(fā)展的大背景下，生態(tài)文明建設(shè)是一個重要且應長期進行的任務，應該使其從各種口號轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H的行動，并從保護與改善我們賴以生

存的生態(tài)環(huán)境開始，逐漸推廣到全國的各行各業(yè)中。

河池至都安高速公路(以下簡稱“河都高速公路”)是國家高速公路網(wǎng)和西部大開發(fā)省際公路通道中重要的組成部分，是西南出海大通道主干道，對加快資源富集區(qū)的開發(fā)，促進泛珠區(qū)域合作和中國-東盟自由貿(mào)易的發(fā)展非常重要。

河都高速公路項目沿線地形復雜多變，石峰遍布，巖溶強發(fā)育區(qū)覆蓋大部分沿線地區(qū)，其土質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，滲漏性強烈，具有土壤侵蝕性強、植被易受破壞及逆向演替難度大等特點。本文所涉及的工程長度大，投資較高，橋隧所占比例也高，因此，對于施工建設(shè)有很高的要求，建設(shè)管理難度大，運營成本高。工程穿越區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件復雜，生態(tài)環(huán)境脆弱，公路在建設(shè)和營運過程中都會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利的影響。如何在公路建設(shè)過程中保證“人與自然的和諧”，建設(shè)一條生態(tài)公路是一個極大的挑戰(zhàn)。

1 喀斯特地區(qū)公路對生態(tài)環(huán)境的影響分析

喀斯特地區(qū)路域生態(tài)本底環(huán)境在公路建設(shè)過程中會受到很大的影響，表現(xiàn)為公路建設(shè)與運營過程中對自然環(huán)境與生物的多重影響，這里分為三種情況。

(1)高速公路對路域環(huán)境的綜合影響

公路建設(shè)對環(huán)境會產(chǎn)生破壞，其主要表現(xiàn)形式為：大氣污染、水污染、土壤破壞、交通噪音以及景觀失調(diào)等。為了減少公路建設(shè)對沿線區(qū)域的干擾與破壞，應使設(shè)計與環(huán)境相互協(xié)調(diào)，使景觀與生態(tài)恢復互補。這是公路建設(shè)中保護走廊帶生態(tài)環(huán)境，降低工程影響的重要原則。

(2)公路建設(shè)對路域生態(tài)系統(tǒng)的影響

公路建設(shè)對路域生態(tài)系統(tǒng)的影響途徑如圖1所示。

(3)公路分項工程生態(tài)影響

公路工程建設(shè)依據(jù)構(gòu)造物的類型一般可分為橋梁工程、隧道工程、路面工程、邊坡防護、路基工程等，不同的工程建設(shè)根據(jù)不同的設(shè)計條件，會對環(huán)境產(chǎn)生各種各樣的影響，甚至是破壞。

圖1 路域生態(tài)系統(tǒng)變化示意圖

2 喀斯特地區(qū)路域生態(tài)本底評價指標與方法

2.1 喀斯特地區(qū)路域生態(tài)本底評價指標體系

2.1.1 路域生態(tài)本底指標選取的原則

本依托項目所選擇的對于溶巖生態(tài)環(huán)境的評價指標按照以下原則：

(1)把握巖溶生態(tài)系統(tǒng)特征

巖溶生態(tài)環(huán)境的破壞，歸根結(jié)底是由于人類的活動造成的?，F(xiàn)階段采用的生態(tài)環(huán)境評價指標歸根結(jié)底是從環(huán)境的服務角度出發(fā)，巖溶環(huán)境的破壞本身疊加了人類活動，屬于人類各種活動的一種負面影響[1]。

(2)指標體系的層次性和代表性

對于巖溶地區(qū)的評價體系是基于DPSIR模型，整個模型是根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況，通過調(diào)查、監(jiān)測和層次的劃分從而得出具有代表性的指標體系。

(3)技術(shù)方法先進有效

通過遙感和GIS技術(shù)手段可以便捷地獲取評價的主要指標，實現(xiàn)巖溶生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)實時監(jiān)測和動態(tài)監(jiān)測的目的。

2.1.2 路域生態(tài)本底評價指標的選取及定義

根據(jù)石漠化指標、地形坡度指標、溶巖水體富水性指標以及土地利用類型指標可以確定不同項的路域生態(tài)本底評價指標體系，如圖2所示。

圖2 路域生態(tài)本底評價指標圖

(1)植被覆蓋指標

植被覆蓋度是地球生態(tài)系統(tǒng)中的一個主要指標，大區(qū)域范圍內(nèi)植被覆蓋的變化體現(xiàn)了自然和人類活動對生態(tài)環(huán)境的作用[2]。

(2)土地利用類型指標

土地的利用類型不僅僅是土地的性質(zhì)、用途以及分布規(guī)律，更反映了人類在生產(chǎn)與建設(shè)過程中改造與利用土地所形成的不同特色的土地利用類別。

(3)石漠化指標

石漠化指的是濕潤區(qū)石質(zhì)荒漠化，即喀斯特石漠化，這是世界環(huán)境中一種相當獨特的荒漠化類型[3]，是土地退化過程中地表現(xiàn)出的類似于荒漠的景觀[4]。

(4)地形坡度指標

地形坡度是地形與地貌的主要形態(tài)指標。喀斯特地區(qū)地形復雜，山嶺縱橫，巖溶發(fā)育，洼地遍布。

(5)溶巖水體富水性指標[5]

巖溶水體富水性反映了喀斯特地區(qū)水資源空間分配和時間分配情況。公路的建設(shè)往往會改變水的流通方向與阻斷地下水補給源，造成水環(huán)境破壞。因此，正確且準確的評價巖溶水體富水性，對于路域環(huán)境內(nèi)水資源的科學有效利用，具有重要的現(xiàn)實意義。

2.2 喀斯特地區(qū)路域生態(tài)本底評價方法

路域生態(tài)環(huán)境本底評價是工程建設(shè)中一種復雜的系統(tǒng)。根據(jù)研究目的來選取合理正確的評價方法，對于路域生態(tài)本底評價非常重要。本文對于喀斯特地區(qū)生態(tài)本底評價的研究，將以以下幾種方法為主，并進行結(jié)合與修正。

(1)疊置法

疊置法是對圖形的疊加，這種方法是用由單個因子的評價圖疊加形成的區(qū)域綜合評價圖來研究路線范圍內(nèi)的環(huán)境生態(tài)特征，以評價影響的相對大小，如圖3所示。

圖3 基于GIS空間疊置分析方法示意圖

(2)類比分析法

類比分析法是各項研究中比較常用的定性式的評價方法，其一般分為整體類比和單項類比兩種類型。在生態(tài)環(huán)境研究中，體現(xiàn)為生態(tài)環(huán)境的整體類比以及生態(tài)因子的單項類比等。

(3)合并法

合并法的步驟是先劃分出最低等級的區(qū)域單元，再根據(jù)相對一致性和區(qū)域共軛性原則合并為高級的區(qū)域單元。例如土壤區(qū)劃和地貌區(qū)劃都是按照這種防范來建立的[6]。

(4)生物多樣性評價方法

生物多樣性評價是評價環(huán)境本底質(zhì)量的最基本的方法，生物雖然是生態(tài)系統(tǒng)的主要因子，其多樣性只能作為環(huán)境影響評價的一個方面，并不能代表整個生態(tài)系統(tǒng)。

(5)綜合指數(shù)評價法

根據(jù)明確的指標評價體系以及評價標準，通過評價因素的相對重要性來確定其權(quán)重值，然后綜合各因素的變化值來得到綜合評價值[7]。采用的數(shù)學模型如下：

(1)

式中：Fi——因素作用值；

Xi——評價指標因素的指標值；

Xmax——評價指標因素的最大值；

Xmin——評價指標因素的最小值。

(2)

式中：Pi——i因素的綜合評價值；

n——每個因素中所包含的因子個數(shù)；

Fij——i因素中j因子的作用值；

Wj——j因子的權(quán)重值。

如果沒有統(tǒng)一的評價標準時，需要對評價指標做標準化變換，如式(3)所示：

(3)

式中：Pi——i因素的綜合評價值；

n——所選取的因素個數(shù)；

Cij——j指標因子的標準化處理值；

Wj——j因素的權(quán)重。

(4)

式中：P——綜合評價值；

n——選取的因素個數(shù)；

Pi——i因素的綜合評價值；

Wi——i因素的權(quán)重。

3 喀斯特地區(qū)路域巖質(zhì)邊坡防護與生態(tài)恢復技術(shù)

河都高速公路處所地帶地形復雜，山嶺縱橫，巖溶發(fā)育，其中以石灰?guī)r山地和紅壤丘陵坡地為主，地形的高低起伏相對較大，地勢較為陡峻。由于公路的開挖，導致了公路邊坡自然植被的破壞，開挖后的邊坡極易造成水土流失和坍塌事故，同時對路域生態(tài)環(huán)境和景觀影響大。因此，邊坡開挖后必須及時利用當?shù)刎S富的鄉(xiāng)土植物結(jié)合現(xiàn)代工程技術(shù)進行生態(tài)防護，防止水土流失和塌方，美化公路環(huán)境景觀。

3.1 路塹邊坡生態(tài)防護技術(shù)

按照坡體的材料可以分成土質(zhì)邊坡和巖質(zhì)邊坡兩大類。土質(zhì)邊坡的生態(tài)防護方式主要有草皮護坡，漿砌片石骨架護坡、混凝土預制塊漿砌片石拱形骨架結(jié)合灌草噴播等幾種防護形式。由于河都高速公路路域范圍內(nèi)土質(zhì)邊坡的比例較小且土質(zhì)邊坡植被恢復較容易，生態(tài)防護技術(shù)相對成熟，這里重點討論巖質(zhì)邊坡的生態(tài)防護技術(shù)。

3.1.1 巖質(zhì)路塹邊坡分類

根據(jù)巖質(zhì)邊坡的坡度和地形特點，可以劃分為6種類型：

A類：坡度>1∶0.3的裸露堅硬巖石邊坡；

B類：1∶0.5的裸露堅硬巖石邊坡；

C類：1∶1～1∶0.75的裸露堅硬巖石邊坡；

D類：坡度<1∶1的裸露巖石邊坡；

E類：1∶0.75以下的土石混合邊坡；

F類：邊坡平臺。

3.1.2 巖質(zhì)邊坡生態(tài)防護綠化原則

河都高速公路各邊坡的高度、坡度、邊坡穩(wěn)定度等實際情況有所不同，實驗邊坡選擇的生態(tài)防護技術(shù)有所不同，噴播種植配比、移載植物的種類、數(shù)量也因坡而異。巖質(zhì)邊坡生態(tài)防護綠化的總體原則如下：

(1)邊坡生態(tài)復綠應達到與周邊自然環(huán)境相協(xié)調(diào)的效果，植物的組成、群落的高度、色調(diào)等要總體上保持與周邊的自然環(huán)境相一致。

(2)綠化物種的選擇上，以當?shù)卦朽l(xiāng)土植物為主，充分考慮植物的地帶性分布。

(3)在邊坡覆基質(zhì)綠化中，應優(yōu)先利用表層土壤，表層土壤應占總覆蓋土量的60%。

(4)三維網(wǎng)植草或噴混植生需選擇適合本地生長的草籽，并加入種子量30%～40%的矮灌木籽。坡度1∶1以下的巖質(zhì)邊坡綠化植物覆蓋率，成活率≥60%。

3.1.3 巖質(zhì)邊坡主要生態(tài)防護技術(shù)

(1)巖面垂直綠化技術(shù)

此技術(shù)是普通垂直綠化技術(shù)的深化，其原理是通過在裸露巖體的洼地部位栽種攀援植物的育苗，解決其坡度較陡、不適合采用其他綠化方式的問題，實現(xiàn)巖面、墻的綠化以及生態(tài)修復，如圖4所示。

圖4 巖面垂直綠化施工斷面圖

(2)景觀再造技術(shù)

一般對景觀要求較高的地方可采用此法，如靠近景區(qū)、城區(qū)、道路等的邊坡。此技術(shù)適用于有較高景觀要求的大范圍邊坡、距離路肩較遠的裸露面積較大的邊坡和采石場，如圖5所示。

圖5 景觀再造綠化施工斷面圖

(3)巖質(zhì)邊坡SNS柔性防護+噴播植生基材生態(tài)防護技術(shù)

此技術(shù)的原理是用專用的噴射裝置將均勻攪拌的植生基質(zhì)按照設(shè)計要求的厚度噴射到巖面邊坡上，結(jié)合土工合成網(wǎng)等來構(gòu)建形成一個生態(tài)功能系統(tǒng)，通過植物的自生長以及輔助工程來實現(xiàn)邊坡的加固。如圖6所示。

圖6 柔性防護的植生基材綠化施工斷面圖

(4)生態(tài)袋防護技術(shù)

生態(tài)袋易透水，可用于水土保持，也有利于植物根系的生長，如圖7所示。

圖7 生態(tài)袋綠化施工斷面圖

3.2 路堤邊坡生態(tài)防護技術(shù)

按照路堤的材料可以分成土質(zhì)路堤和填石路堤兩大類，按路堤高度來分可分為高填路堤和低矮路堤。

(1)土質(zhì)路堤。土質(zhì)路堤一般為低矮路堤，其邊坡的生態(tài)防護方式主要有草皮護坡，或直接噴播喬灌草種植組合進行邊坡生態(tài)恢復，在邊坡條件允許的情況下結(jié)合坡面建植技術(shù)進行喬灌木的栽植。

(2)低矮填石路堤。低矮填石路堤的邊坡生態(tài)防護方式主要有：①邊坡平臺覆土種植喬灌木及種植爬藤植物覆蓋坡面。②邊坡坡面全面覆土，噴播草灌種子組合進行全面綠化；坡腳及邊坡平臺點植喬灌木，以增加坡面植物群落物種的多樣性。綠化效果如圖8所示。

圖8 低矮填石路堤生態(tài)防護效果圖

(3)高填石路堤。高填石路堤的邊坡生態(tài)防護方式主要有：①坡腳及邊坡平臺種子喬灌木及爬藤植物。②漿砌片石骨架護坡，骨架內(nèi)覆土結(jié)合灌草噴播進行生態(tài)防護。③坡腳及一級邊坡平臺覆土種子喬灌木，坡腳種植爬藤植物。綠化效果如圖9所示。

圖9 高填石路堤生態(tài)防護效果圖

4 結(jié)語

(1)本文結(jié)合層次分析法以及專家打分法，利用灰度聯(lián)系理論，采用權(quán)重分析理論，突出了生態(tài)評價指標。根據(jù)本依托項目的實際地質(zhì)結(jié)構(gòu)，參考相關(guān)文獻資料，優(yōu)化評價指標，建立了路域評價體系，最后利用權(quán)重分析法得出了相關(guān)的權(quán)重指標。

(2)根據(jù)喀斯特地區(qū)實際生態(tài)情況，通過多方調(diào)查及技術(shù)論證并結(jié)合該地區(qū)的實際情況，得出了本地區(qū)自然環(huán)境恢復的方法和理論依據(jù)，并用以分析喀斯特地區(qū)路域巖質(zhì)邊坡路域生態(tài)損傷，研究巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復的適宜性，提出植物資源保護與建植技術(shù)、邊坡植物生態(tài)防護技術(shù)、邊坡柔性生態(tài)防護技術(shù)。

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Study on Ecological Background Evaluation and Restoration Technology of Expressway Road Region in Karst Area

WEI Zhi-xiang，ZHAO De-xin，NONG Shao-chuang

(Guangxi Guishan Expressway Co.，Ltd.，Du’an，Guangxi，530700)

The terrain along Hedu Expressway project is complex and varied，distributed with stone peaks，and most areas along the route are covered by the strong karst development zones，forming the geological structure of strong leakage and slow soil settlement along the route，which has the characteristics such as strong soil erosion，easy vegetation damage and difficult reverse succession.Therefore，how to ensure the harmony between man and nature during highway construction and to build an ecological highway is a great challenge.With the ecological background evaluation and ecological restoration technology of expressway road region in karst area as main study content，this article proposed the corresponding countermeasures and suggestions for ecological environment protection within road region in karst area.

Ecological civilization construction；Karst area；Expressway；Ecological background evaluation；Ecological restoration technology

韋志翔(1978—)，高級工程師，主要從事高速公路工程技術(shù)管理工作；

趙德新(1972—)，高級工程師，碩士，主要從事高速公路工程技術(shù)管理工作；

農(nóng)紹闖(1971—)，政工師，碩士，主要從事高速公路工程管理工作。

U417

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.11.016

1673-4874(2016)11-0077-06

2016-10-25