（环境科学专业论文）张石高速公路张北至旧罗家洼段防砂固砂技术与生态效应研究.pdf

c l a s s i f i e di n d e x ： u d c ： d i s s e r t a t i o nf o rt h em a s t e rd e g r e ei ne n g i n e e r i n g s t u d yo ns a n d c o n s o l i d a t i o na n d e c o l o g i c a le f f e c t si n z h a n g j i a k o u s h i j i a z h u a n g e x p r es s 、m y ( z h a n g b e i j i u l u o j i a w a ) c a n d i d a t e ： s u p e r v i s o r ： a c a d e m i cd e g r e ea p p l i e df o r ： s p e c i a l i t y ： d a t eo fs u b m i s s i o n ： d a t eo fo r a le x a m i n a t i o n ： u n i v e r s i t y ： c h e n n a n p r o f j i aj i a n h e m a s t e ro f e n g i n e e r i n g e n v i r o n m e n t a ls c i e n c e d e c e m b e r ，2 0 0 9 d e c e m b e r ，2 0 0 9 h e b e i u n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n d t e c h n o l o g y ；- - i ：t l 科技大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发 表或撰写过的作品或成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：礁桶 钞口7 年1 2 月乙乙日 指导教师签名：项过年咆 砂哆年l2 月z z - f ；- - - i ：t l 科技大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权河北科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 口保密，在一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 日不保密。 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名：f 乖椭 指导教师签名： 嘎建和 沙罗年f 2 月乙明 伽7 年亿月z 乙日 摘要 摘要 随着国家经济的不断增长，我国高速公路也处在一个快速发展的时期，国家用 于高速公路建设的投资逐年增加，高速公路建设已经进入高速建设阶段。然而与此 不协调的是高速公路生态环境保护方面的政策、法规制定，理论研究以及生态治理 技术仍然相对滞后，高速公路生态保护措施的现状不容乐观。高速公路在带给人们 出行方便的同时，也给其周围生态环境带来了一定破坏。随着高速公路里程的不断 加长，等级不断提高，通达深度不断向山区延伸，这种影响会日益加剧，势必危及 地区生态安全和可持续发展。 本文归纳了现今高速公路所依据的基本理论，总结并提出了高速公路生态防护 的基本原则，分析了高速公路建设所带来的可能生态影响，概括了现今高速公路主 要的生态防护技术等基础工作。并针对张石高速公路( 张北至旧罗家洼段) 所经区域的 自然环境与生态现状，提出了适合该高速公路的防砂固砂技术措施和生态恢复技术 措施，且实践证明产生了一定的技术、经济、社会和生态效益。本文还初步建立了 该高速公路的生态评价指标体系，并运用该体系对高速公路周围的生态环境进行简 单分析。具体研究内容及创新包括： ( 1 ) 通过分析张石高速公路( 张北至旧罗家洼段) 特有的地形、地貌和气候特 征，结合现有生态防护技术，提出了针对高原一山区一丘陵一盆地等复杂地形条件 下的防砂固砂技术和生态恢复技术，为类似地形条件下的高速公路提供了一定技术 指导。 ( 2 ) 初步建立了张石高速公路( 张北至旧罗家洼段) 生态评价指标体系，为类 似复杂条件下的生态效应评价提供了基本依据。 关键词高速公路；防砂固砂；生态恢复；生态效应：指标体系 河北科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i mt h en a t i o n a le c o n o m yi sg r o w i n g ，c h i n a sh i g h w a y sa l ei na p e r i o do fs p e e d i n g a n da h e a do ft h ed e v e l o p m e n to ft h es t a t ef o rh i g h w a yc o n s t r u c t i o ni n v e s t m e n ti n c r e a s e d y e a rb yy e a r ，h i g h w a yc o n s t r u c t i o ni sa b o u tt oe n t e rh i g h - s p e e dc o n s t r u c t i o np h a s e h o w e v e r ，h i g h w a y sa r ei n c o m p a t i b l ew i t ht h i se c o - e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o np o l i c i e s ， l a w sa n dr e g u l a t i o n s d e v e l o p m e n t ，t h e o r y ，r e s e a r c h , a n de c o l o g i c a lm a n a g e m e n t t e c h n o l o g yi ss t i l ll a g g i n gb e h i n d , h i g h w a ys t a t u so fe c o l o g i c a lp r o t e c t i o nm e a s u r e s ，i sn o t o p t i m i s t i c f r e e w a ya tt h es a m et i m ee a s yt ob r i n gp e o p l et ot r a v e l ，b u ta l s ot o t h e s u r r o u n d i n ge c o l o g i c a le n v i r o n m e n th a sb r o u g h ts o m ed a m a g e w i t ht h e c o n s t a n t l e n g t h e n i n gh i g h w a ym i l e a g e ，c l a s sc o n s t a n ti m p r o v e m e n to fa c c e s st o t h em o u n t a i n s c o n t i n u et oe x t e n dt h i si n f l u e n c ew i l lb e c o m ei n c r e a s i n g l yi n t e n s i f i e d ，i sb o u n dt o e n d a n g e rr e g i o n a le c o l o g i c a ls e c u r i t ya n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t t h i sa r t i c l es u m m a r i z e st h ec u r r e n th i g h w a yb a s e do nt h eb a s i ct h e o r y ，s u m m a r i z e d a n dm a d et h eh i g h w a yt h e b a s i cp r i n c i p l e so fe c o l o g i c a lp r o t e c t i o n ，a n a l y s i so ft h e h i g h w a yb r o u g h ta b o u tb yt h ep o s s i b l ee c o l o g i c a li m p a c t sa r es u m m e du pt o d a y sm a j o r e e o - p r o t e c t i o nt e c h n o l o g yh i g h w a ya n do t h e rb a s i cw o r k a n df o rt h ez h a n g j i a k o u - s 蝎i a z h u a n ge x p r e s s w a y ( z h a n g b e i - j i u l u o j i a w a ) w e n tt h r o u g ht h er e g i o no ft h en a t t l r a l e n v i r o n m e n ta n de c o l o g i c a ls t a t u s ，m a d eo fs a n ds u i t a b l ef o rt h eh i g h w a ys a n ds o l i d t e c h n i c a lm e a s u r e sa n dt e c h n i c a lm e a s u r e sf o re c o l o g i c a lr e s t o r a t i o n ，a n dh a v eh a ds o m e p r o v e nt h et e c h n i c a l ，e c o n o m i c ，s o c i a la n de c o l o g i c a lb e n e f i t s t h i si s a l s ot h ei n i t i a l e s t a b l i s h m e n to ft h ee c o l o g i c a le v a l u a t i o ni n d e xs y s t e mo fh i g h w a y s ，a n dt ou t i l i z et h e s y s t e mo nh i g h w a y sa r o u n dt h es i m p l ea n a l y s i so ft h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n t s p e c i f i c r e s e a r c hc o n t e n ta n di n n o v a t i o ni n c l u d e ： ( 1 ) b ya n a l y z i n gt h eu n i q u et o p o g r a p h y ，g e o m o r p h o l o g ya n dc l i m a t ec h a r a c t e r i s t i c s o fz h a n g j i a k o u - s 蝎i a z h u a n ge x p r e s s w a y ( z h a n g b e i - j i u l u o j i a w a ) ，c o m b i n e d 、i t ht h e e x i s t i n gc c o - p r o t e c t i o nt e c h n o l o g yw a sp r o p o s e df o rt h eh i g h l a n d s - m o u n t a i n s - h i l l s - b a s i na n do t h e rc o m p l e xt e r r a i nu n d e rt h ec o n d i t i o n so fs o l i ds a n ds a n dt e c h n o l o g ya n d e c o l o g i c a lr e s t o r a t i o nt e c h n o l o g y ，s i m i l a rt ot h et o p o g r a p h i c a lc o n d i t i o n so ft h eh i g h w a y p r o v i d e ds o m et e c h n i c a lg u i d a n c e ( 2 ) i n i t i a l l ye s t a b l i s h e dt h ee c o l o g i c a l e v a l u a t i o ni n d e x s y s t e mo fz h a n 西i a k o u - s 蝎i a z h u a n ge x p r e s s w a y ( z h a n g b e i j i u l u o j i a w a ) f o rs i m i l a re c o l o g i c a le f f e c t su n d e r c o m p l i c a t e dc o n d i t i o n sp r o v i d e dt h eb a s i sf o re v a l u a t i o n 1 1 k e yw o r d sh i g h w a y ；s a n dc o n s o l i d a t i o n ；e c o l o g i c a lr e s t o r a t i o n ；e c o l o g i c a le f f e c t ；i n d e x s y s t e m i i l 河北科技大学硕士学位论文 目录 摘要1 a b s t r a c t 第l 章绪论1 1 1 研究背景及意义l 1 1 1 研究背景l 1 1 2 研究意义1 1 2 国内外公路环境保护发展现状及趋势2 1 2 1国外公路环境保护发展现状及趋势2 1 2 2 我国公路环境保护发展现状及趋势”6 1 2 1 3 公路生态评价指标体系研究进展9 1 3 本课题的来源、研究目的及工作内容1 0 1 3 1 课题来源与研究目的l o 1 3 2 工作内容1 0 第2 章高速公路生态问题研究“1 1 2 1高速公路生态防护理论基础1 1 2 1 1 可持续发展理论叩1 l 2 1 2 恢复生态学理论1 2 2 1 3 生态位理论1 2 2 1 4 限制因子理论1 2 2 1 5 结构化理论1 3 2 1 6 生态适宜性理论1 3 2 1 7 生物多样性理论1 3 2 2 高速公路生态防护基本原则”1 3 2 2 1 科学性原则1 3 2 2 2 系统性原则1 3 2 2 3 适宜性原则1 4 2 3 高速公路建设产生的主要生态影响1 4 2 3 1 对植被的影响1 4 2 3 2 对动物的影响1 5 2 3 3 水土流失1 5 2 3 4 工程占地对农业生产的影响”1 5 t v 目录 2 3 5 对景观的影响1 5 2 3 6 廊道效应1 6 2 4 高速公路生态防护技术概况”1 6 2 4 1 普通植草技术1 6 2 4 2 客土喷播技术1 6 2 4 3 三维网植草技术”1 6 2 4 4 其他生态防护类型”1 7 2 4 5 高速公路生态防护技术应用_ 1 7 2 5 本章小结1 8 第3 章生态防护技术研究1 9 3 1 自然环境概况。1 9 3 1 1 地理位置。1 9 3 1 2 地形地貌1 9 3 1 - 3 气候2 1 3 1 4 水文2 1 3 1 5 地质构造“2 2 3 1 6 土壤2 3 3 1 7 植被2 3 3 2 生态环境概况”2 4 3 2 1 土地沙漠化状况”：2 4 3 2 2 水土流失状况2 6 3 3 张石高速公路生态防护技术2 7 3 3 1 防砂固砂技术2 7 3 3 2 生态恢复技术“2 9 3 4 生态恢复效果对比3 8 3 5 本章小结4 0 第4 章张石高速公路生态效应研究4 1 4 1 生态评价的原则、内容和思路4 l 4 1 1 评价原则4 1 4 1 2 评价内容。4 1 4 1 3 评价思路4 1 4 2 指标的选择4 1 4 2 1 指标选择原则、程序4 1 4 2 2 指标体系构建方法，4 3 v 河北科技大学硕士学位论文 4 2 3 指标体系构建技术路线4 4 4 2 4 评价指标初选、筛选与优化“4 4 4 2 5 评价指标内容及指标值的获取方法4 5 4 3 生态评价方法”4 8 4 4 评价指标标准4 9 4 4 1 评价等级3 9 4 4 2 评价指标标准3 9 4 5 生态效应研究4 9 4 5 1建立递阶层次模型4 9 4 5 2 确定指标权重5 0 4 5 3 综合分析5 1 4 6 效益分析o 5 1 4 6 1 技术效益分析5 2 4 6 2 经济效益分析5 2 4 6 3 社会效益分析5 2 4 6 4 生态效益分析5 2 4 7 本章小结5 3 结论5 4 参考文献。5 5 攻读硕士学位期间所发表的论文5 8 致 射5 9 v l 第1 牵绪论 第1 章绪论 及意义 1 1 1 研究背景 随着国家经济的不断增长，我国的道路交通正处在一个超速与超前发展的时期， 国家用于公路建设的投资逐年增加。交通部制定的国家高速公路网规划中，高速公 路规划里程为8 5 万k m ，这标志着我国高速公路建设将进入高速建设阶段。而对于 自古以来就为兵家必争的战略要地张家口，近年来随着地区经济的持续快速发 展，其高速公路建设规模不断扩大，路、桥、隧的建设技术、方法工艺、施工设备 也更新换代，逐步与国际接轨，极大推动了当地的社会经济发展。 张家口至石家庄高速公路是河北省高速公路布局规划的“五纵、六横、七条线” 中的“五纵 之一，其走向基本上为国道g 2 0 7 线的路线走向。国道g 2 0 7 线目前是 一条二、三级混杂的低等级公路，通行能力差，张家口至石家庄的绝大部分车辆须 经北京，由京张、京石高速公路到石家庄，从而加重了北京过境交通的负担，也制 约着张家口地区经济和交通运输的发展。为了实现全省高速公路“联网畅通”的目 标，改善区域落后的交通状况及投资环境，适应社会经济和交通发展的需要，为石 家庄及河北南部地区与张家口地区的经济交往开辟出便捷的通道，缓解北京的过境 交通压力，为内蒙古自治区和山西北部与我国东南及沿海地区的交往提供便利，建 设一条由张家口通往石家庄的高速公路刻不容缓。 然而与此不协调的是公路生态环境保护方面的政策、法规制定，理论研究以及 公路生态治理技术的相对滞后性，公路生态保护措施的设计与实施现状不容乐观， 并逐渐陷入一种尴尬的局面：人类一面享受着便捷与舒适的交通同时，另一面却不 得不承担着高速公路建设产生的生态恶果。随着高速公路里程的不断加长，等级不 断提高，通达深度不断向山区延伸，这种影响会日益加剧，势必危及地区生态安全 和可持续发展。因此，开展张石高速公路生态防护技术研究，建立生态评价指标体 系，既是环境科学研究的紧迫课题，也是实现公路建设与当地生态保护、社会经济 协调发展的现实需要。 1 1 2 研究意义 张石高速公路( 张北至旧罗家洼段) ，全长9 0 2k m ，是河北省公路网规划“五纵 六横”中之“纵五 的一部分，也是河北省西北地区南北方向的一条主干线。该高 速公路的建成，将进一步密切内蒙古、张家口与石家庄及其南部地区的联系，将减 轻北京市的过境交通压力，对河北北部、内蒙古东南部、北京市等都有重要的影响， 1 河北科技大学硕士学位论文 对进一步加快该地区经济发展的步伐，改善投资环境，疏导区域交通提供了有利的 保证，进而推进全区经济快速发展。 由于该公路在建设时对路面进行挖掘，取土、弃土使地表植被，土壤结构都受 到不同程度的扰动和破坏，造成当地植被破坏、水土流失、土地砂化等生态问题。一 而项目建成后，其对周围生态环境的影响仍将持续。为此采取防砂固砂、生态恢复 等技术措施，建立生态评价指标体系，做好公路周边生态环境的保护与监督，对防 止土地砂化，保护公路周边土壤；防治新的水土流失、保持公路沿线水土资源；保 护周边生态安全；保障公路运输安全；促进社会、经济、环境协调发展等都具有重 要意义。 1 2 国内外公路环境保护发展现状及趋势 1 2 1国外公路环境保护发展现状及趋势 1 2 1 1 美国公路环境保护发展概况 美国是一个国土面积超过9 6 2 万k m 2 ，人口超过3 亿的经济最发达的国家，其交通 运输业也相当发达。根据美国1 9 9 6 年统计显示，美国汽车保有量达2 1 7 亿辆，越占全 国人口数的三分之二，也就是说每三个人就拥有一辆汽车，因此美国有“汽车轮子 上的国家”之称，其中洛杉矶人口l0 4 0 万，汽车保有量达11 4 0 万辆。美国公路交通 网络也十分发达，纵横交错、四通八达，城乡之间公路干支相连，油路基本上铺到 每个房屋下面，全美公路通车里程6 4 万k m ，高速公路8 8 万k m ，主干线或国道7 2 6 万 k m ，次干线或区道6 9 5 万k m ，其它道路4 9 1 万k m ，铺面率7 0 8 ，是全球公路通车里 程最多的国家i l 3 】。而美国公路公路两边环境保护优美，公路修造顺地势而走与周围 环境浑为一体，有的公路两幅间预留有几个车道，在空地上种植花草，既改善了公 路环境，也为今后拓宽发展留有余地。环境保护在公路建设和运营上的作用十分突 出。 美国的公路交通环保工作，在第二次世界大战后大规模公路建设初期就得到高 度重视其，公路交通对环境的多面影响都被控制在最小的程度和范围内。公路交通 对社会经济起到了有力促进和协调发展，取得了显著的社会、经济与环境效益。公 路两旁人们视野所及范围内，或是林木茂盛，或是绿草茵茵，或是山花烂漫。植被 稀少地区，公路两边硬化、固化完整，与原貌浑然一体。美国公路交通环保在公路 建设前期，公路建设施工过程和公路运营阶段都有全面而具体要求。 在公路建设前期，美国的公路规划在满足区域经济发展和社会交往需求时，首 要考虑的是公路工程项目与自然环境的有机协调，坚持可持续发展观念下对自然环 境及生物多样化的有效保护和对生态平衡自觉维持，具体到每一个工程项目的可行 性研究中，都必须同步完成全面的环境影响评价报告( e i s ) 。报告从项目实施可能对 2 ，筛选数 。在公路 土流失及 的泥水弓 求林业部 察，没有 季节，另 避免动物 或原始森 用起来造 在公路建成投入使用后，除了对交通带来的废气、噪音等污染采取必要工程防 护措施外，在生态防护方面( 尤其是生态恢复方面) ：基本废除了浆砌片石和喷射水泥 砂浆护面等破坏自然环境的技术在边坡防护中的应用，取而代之的是各种柔性支护 和绿化措施；在解决公路占用重要生态功能区用地的问题时，常采用异地补偿、复 原等方法，以求做到公路建设占用多少林地，就补偿多少林地的目的。2 0 世纪5 0 年 底初期，美国制定了相应的法律，要求新建公路必须进行生态恢复。其中，公路边 坡的生物防护技术是研究的重点。美国公路生态恢复技术具有以下明显特点： ( 1 ) 草坪草+ 高强度养护管理：在植被选择上，采用外观整齐、单一的草坪草 种，日常管理措施包括修剪、施肥、清除灌木和杂草等，养护成本高。 ( 2 )湿式喷播技术是被广泛应用的公路路域草本植被技术，在立交区追求简单 自然绿化。 ( 3 ) 重视当地野生植物的开发和利用，美国联邦公路局专门拨出公路生态环境 恢复基金( 5 工程费) ，用于鼓励野生植物的利用。 ( 4 )重视制定和实施公路生态恢复规划和计划，有力地推动了美国公路环境生 态恢复技术的推广。 综上分析，美国公路环保在生态防护方面采取的主要技术措施为“工程+ 生态” 防护模式，以尊重自然、生态防护为主。 1 2 1 2 加拿大公路环境保护发展概况 针对公路建设不可避免会给生态系统带来许多问题，加拿大采取各种积极措施， 3 河北科技大学硕士学位论文 将损害减少到最低程度。比如，建造动物通道( 动物天桥、动物涵洞) ，在公路两旁坡 地上种植以乔、灌木和草地等形式的“绿色长廊 ，建造动植物的“绿色属地。 以加拿大安大略湖畔修建湖滨公路为例，建设者充分考虑到公路建设可能对周围鸟 类的栖息产生影响，故在建设公路的同时还为鸟类修建一个很大的人工岛，并在岛 上种植了大量的树木草类，以供鸟类觅食、栖息、繁殖。公路路基在建设过程中还 破坏了一处滑雪场，公路部f - j n 用施工的废土方覆土植草后恢复了滑雪山坡。此外， 加拿大其他公路建设过程中也遇到了各式各样的问题，例如在沼泽地生活的水獭有 一种本能，它会筑一道土坝蓄水以维持其栖息水塘里的水位。某公路在建设过程中 须穿过一条河边的沼泽地，这必然会影响沼泽中冰獭原有的生存环境。为此，加拿 大有关部门安装了调节水位的水泵，基本维护了水獭自然的生活环境。 针对加拿大公路生态保护，其采取的技术措施主要包括以下几点： ( 1 )为防止公路建设可能带来的水土流失，采取的措施主要包括：地面水土保 持，如种草籽、植草皮、铺网垫、铺砾石、引流沟；河沟水土保持，如修建暴雨池、 沉淀池；边坡等水土保持，如草苇挡流、砂坝挡流、砂袋挡流、土工布( 以桩加固) 挡流、毛石坝挡流。 ( 2 ) 植物保护措施：加拿大的公路建设过程中，施工合同中没有规定要移走的 树，都必须予以保护；在施工合同中规定为“标本”的树，都必须予以保护，并且 一旦由于承包商施工损坏，必须予以修复；必要时修筑篱笆保护，确保在树冠投影 范围内没有车辆停泊，也没有材料、设备堆放。 ( 3 ) 动物保护措施：。公路建设对动物生存环境和栖息的影响是明显的，导致了 动物数量的逐渐减少。为了缓解这种负面影响，加拿大公路环保部门采取了许多措 施，如建设国家自然公园，著名的有班夫国家公园给动物保留一个自然的栖息环境。 另外，在公路建设的同时，建筑专门给动物横穿公路的下穿通道或上跨式的通道桥， 并人为地撒上一些动物粪便，诱导动物从这些通道穿过。建造动物涵洞，将它与两 边的排水沟相连，便于青蛙、乌龟等通过。另外动物可能出没的路段，设置警示牌， 提醒司机不要误撞动物。 ( 4 ) 地表土保护措施：地表土是建立植被有机的、肥沃的材料，加拿大公路施 工前将地表土铲起、堆积，以便将来用于边坡植草。 综上分析，加拿大公路环保在生态防护方面采取的主要技术措施与美国类似， 均为“工程+ 生态”防护模式，然而所不同的是，加拿大更加注重采取人为干扰少、 自然的、生态的防护措施。 1 2 1 3 瑞典公路环境保护发展现状及趋势 瑞典国家公路网总里程约1 3 7 万k m ，覆盖全国公路主干线和地方道路。除此以 外，还有75 0 0k m 得到政府补助的私人公路以及相当数量没有得到政府补助的其他 4 第】章绪论 私人公路约3 0 5 万k h m l 5 4 j 。瑞典公路分为国家公路和地方公路及街道，国家公路中 又分为欧洲公路、其他国家公路、主要的郡际公路和其他各郡内公路。 瑞典国家公路局非常注重环保，在公路规划与设计、工程项目的施工以及建成 后的运营与管理等各阶段，都采取相应的环保措施，使公路对周围环境的影响降低 到最小。 在公路规划与设计阶段，主要是确定研究范围、项目的可行性，对公路可能造 成的自然景观、生态等环境影响作出评估，提出各种具体的环保措施。比如在选择 路线走向时，充分考虑国家和各地政府规定的保护区( 如动植物保护) 、自然景观以及 脆弱、敏感区域( 如水源) 等因素，不以投资、经济效益为主要指标，综合分析环保、 社会等因素尽量避免路线穿越上述区域；对于生态系统遭到严重破坏的区域，可考 虑在附近具有相同或相近的地理环境条件下建立新的生态区，代替被破环的生态区 域。 在公路施工阶段，采取必要的措施进行防治、恢复、补偿。比如公路施工会留 下许多取土场、弃土堆、木头、铁、玻璃、塑料等废弃物，对周围环境产生不良影 响，施工完成后均予以恢复。 在公路的运营与养护阶段，对公路周围遭到破坏的植被进行及时恢复；加强对 公路两侧设置的净化池、湿地、路边绿化等水资源净化设施的维护，确保它们正常 发挥净化作用；公路养护中对路边杂草的处理，尽量不用除草剂，采用人工除草。 1 2 1 4 澳大利亚公路环境保护发展现状及趋势 同其他发达国家一样，澳大利亚也非常重视公路环境保护。在澳洲见不到裸露 的土地，除建筑、道路、公共设施等用地依照不同功能进行地表硬化外，其他皆由 草皮或森林覆盖。在公路工程建设中，澳大利亚相关部门把环境保护落实到所有公 路工程项目的各个环节和各个阶段中。 在公路设计阶段，澳大利亚公路设计部门就同美国一样均注意环境保护，设计 单位在项目的可行性研究、初步设计、详细设计等阶段都要做出环境保护评估报告， 政府部门在设计的各阶段也都邀请环保专家对设计项目做出环境保护审查报告，对 达不到环保标准的应采取改善设计、改变结构形式、改变施工方式、直至改线等措 施。比如路线通过动、植物保护区时，应采取有效措施，防止公路施工和运营对动、 植物造成影响；对动物活动区，公路要设置隔离栅防止动物跑到公路上，另外还要 设置警告标志提醒驾车者注意，同时还要给动物设置专门的过路通道；在通道植树、 植草以尽量保持原貌，不影响动物的正常生活习性。 在施工阶段，采取必要的工程措施减少对路线周围生态环境的影响。比如路基 边坡挖好后，及时对边坡进行覆盖，通常的方法是在边坡上洒一层树皮屑，再洒上 水，这样一方面是防止有风时裸露边坡的土扬起造成粉尘污染，另一方面起到保湿 5 河北科技大学硕士学位论文 作用，使边坡草籽尽快生长，同时树皮腐烂也是草皮的肥料。施工完成后，所有施 工垃圾进行科学处理，或搬运、或掩埋、或进行化学处理，施工场地进行绿化、恢 复生态环境。 因施工阶段已经对可能产生的生态影响进行了及时处置和恢复，所以在公路运 营阶段采取的生态防护措施大大减少，这与其他国家在该阶段仍要进行大规模生态 恢复产生了鲜明对比。 此外，其他一些国家在公路环保方面也采取了许多有效的措施。例如，日本对 公路环保也极为重视，尤其是对公路的坡面绿化工作非常重视，其对高速公路生态 环境的保护、恢复研究已走在世界的前列。2 0 世纪5 0 年代，学者仓田宜二郎首次提 出“绿化工程”的概念，产生了诸如喷播绿化、袋筋绿化等坡面绿化工程技术，并 取得了良好的植被恢复效果。2 0 世纪9 0 年代，山寺喜成和竹内雅彦也都认为坡面树 林化有利于边坡的稳定【9 1 0 。近年来，日本公路的绿化工程经常是结合公路边坡坡面 的综合治理工作同时进行。对于坡顶高、坡度陡的边坡，通常是采用工程防护与植 物防护相结合的方法。达到了坡面治理、保护公路、减少水土流失和美化环境、改 造景观等综合目的。 1 2 2 我国公路环境保护发展现状及趋势 在我国，生态公路建设在过去一直未引起人们的真正重视，开展生态公路设计 的研究工作也起步较晚，无论设计内容或设计手段都处于比较低的水平，研究也多 集中在理论水平和美化布局的层次，全面系统的生态公路建设在理论和实践方面并 没有得到必要的重视与关注。 随着国家经济的发展，高速公路也在不断发展。尽管高速公路极大地促进了国 民经济的发展，但伴随其产生的生态环境破坏问题正愈演愈烈，生态恢复和公路景 观绿化等工作日益引起人们的注意。因为高速公路存在高填深挖、造成大量的土地 裸露，如不及时垦复、绿化，就会造成严重的水土流失、生态破坏。近年来洪涝、 旱灾、土地沙漠、风尘暴等自然灾害也不断发生，生态环境不断恶化，其根本原因 是植被减少，森林破坏，尤其是高速公路建设对生态环境破坏有工程规模大、影响 不可逆、持续时间长、影响范围大等特点。因此，高速公路建设要重视生态环境的 保护。在选线、设计、施工及运营过程中要全面贯彻环境保护的思想，要树立“建 绿色通道，走环保之路”观念，把高速公路建设和我国经济建设的可持续性发展有 机地结合起来。为此，我国在公路的生态保护特别是高速公路生态保护方面也采取 了各种措施。 在公路设计阶段，我国公路环境保护设计目前缺少一个完整、统一的模式，因 此该阶段采取的生态保护技术也不尽相同。根据国内的公路设计项目以及查阅各单 位环境保护方面的设计文件来看，目前国内高等级公路环保设计主要是公路绿化设 6 第】章绪论 的恢复设计。 绿化设计主要有：中央分隔带绿化美化，路基两侧公路用地范 防护，互通立交的绿化美化，隧道洞口景观绿化，服务区、停 理中心及收费站等房建区的场地平整及绿化美化，以及桥梁、 隧道、挡墙等构造物和附属设施的景观设计。公路生态恢复设计有：边坡绿化、取 弃土场植被恢复设计。 以桂林至梧州高速公路( 阳朔至平乐段) 为例，该公路是西部开发8 条省际公路阿 荣旗至北海公路、南宁至梧州至桂林支线的重要组成路段，路线全长3 9k m 。该公路 所经地区部分为喀斯特地形、著名的旅游风景区，部分为剥蚀中的低丘山地，丘顶 多呈馒头状，连绵起伏。因此，在公路设计阶段采取的主要生态防护措施有：设计 填土路堤排水、路堑防护排水，做好排水设计；在道路两侧、中央分隔带种植不同 种类不同功能不同搭配方式的绿色植物，在路堑边坡进行种草绿化，对取弃土场进 行植被恢复，做好景观绿化设计和生态恢复设计。 在公路施工、运营阶段，我国也采取了必要的生态防护措施，目前高速公路边 坡、取弃土场是我国高速公路建成后生态恢复的重点。对于边坡的生态防护，我国 目前主要是：首先，边坡生态防护施工前应对边坡进行修整，土质和软质岩石边坡 将坡顶、坡脚和两端修成具有自然风格的圆弧形，坚硬岩石挖方边坡，则采用直线 式边坡，坡脚、坡顶用折角；其次，在做好周围自然环境现有植被群落构成调查的 基础上，对不同段落、不同地质条件以及不同坡率、坡向的边坡，采用森林型、草 灌型、草本型、观赏型等不同的植物群落设计模式；然后，采用“植物+ 工程 一体 化防护模式和新的边坡绿化技术，例如植生带法【l l 。5 1 、普通液压喷播植被建植法 f 1 纯o 】、三维植被网法【2 1 2 5 1 、土工格室绿化法【2 6 1 、客土喷播法【2 7 1 及预应力锚索框架植 被法1 2 8 j 等；最后，综合考虑边沟、截水沟、防护栏等对边坡生态景观的影响，最终 形成和谐统一的边坡生态防护体系。 与国外发达国家相比，国内在植物护坡技术应用方面的研究起步较晚，2 0 世纪 9 0 年代以前一般多采用撒草种、穴播或沟播、铺草皮、片石骨架植草、空心、六棱 砖植草等护坡方法。1 9 8 9 年，广东省水利水电科学研究所从香港引进1 台喷播机开 始在华南地区进行液压喷播试验。1 9 9 0 至1 9 9 1 年，中国黄土高原治山技术培训中心 与日本合作在黄土高原首次进行了坡面喷播绿化技术( 即液压喷播) 试验研究。1 9 9 6 年云南省昆明一曲靖高速公路全线路堑、路堤、中央分隔带和立交区等进行了全面 防护和绿化，并首次采用瑞士湿法喷播技术进行大规模的植被种植，为我国公路绿 化技术的提高做出了有益的尝试。1 9 9 3 年我国引进土木材料植草护坡技术，随后土 木工程界与塑料制品生产厂家合作，开发研制出了各式各样的土工材料产品，如三 维植被网、土工格栅、土工网、土工格室等，结合植草技术在铁路、公路、水利等 7 河北科技大学硕士学位论文 工程的边坡中陆续获得应用。1 9 9 6 年1 0 月交通部在昆明举办的“全国交通环保培训 班”，为公路绿化尤其是喷播技术的宣传和推广起到了积极的推动作用。 国内高速公路边坡生态防护研究有以下特点及存在的问题： ( 1 )目前比较成熟的技术主要有：三维植被网、浆砌片石骨架植草防护、藤蔓 植物护坡、土工格室植草及钢筋混凝土框架植草护坡等，对于填方边坡或较缓的中 小挖方边坡实施效果良好，但对于高陡岩质或劣质土边坡的防护措施，虽然已有如 锚杆框架梁、客土喷播、液压喷播及厚层基材喷射工法等技术出现，但由于高速公 路地域性的差别，而引起的地质土质差别较大，笼统照搬试点成功技术大多达不到 满意效果，缺乏生态防护技术适应性研究，造成资源和财力的浪费。 ( 2 )对单一防护形式研究较多，但对于防护体系的研究较少，缺少综合防护研 究；同时，在生态防护的重要内容植被恢复中，缺乏系统全面的恢复理论研究， 物种选择显得很随意，没有进行基于恢复生态学理论基础上的筛选与配置，导致了 绿化效果的千差万别，造成了不必要的损失与浪费。 ( 3 ) 在防护形式研究中，缺乏对不同防护模式对边坡稳定性影响的计算分析， 大多为定性分析，缺乏数据支撑。 对于取、弃土场，我国采取的主要生态防护措施为： ( 1 ) 沿线取土场特别是经济林地，必须严格控制征地范围，要求退耕的，必须 严格按设计控