国外生态公路研究进展

国外生态公路研究进展

国外的道路和公路建设非常重视道路沿线生态环境保护。从以前的普通绿化变成了生态公路和生态景观绿化。充分考虑了生态、景观、环境协调等多功能的完美结合，使道路建设与自然融为一体。随着我国政府及民众对环境保护意识的日益提高,公路建设引发的生态问题已引起了交通、环保等相关部门及民众的普遍关注和重视,一些地区根据工程具体情况,不同程度地开展了公路生态保护、水土保持生态恢复技术等相关研究。2001年,新疆规划把布尔津-喀纳斯-白哈巴-哈巴河环型旅游道路、独库公路-巴音布鲁克天鹅湖道路建成旅游生态公路;2002年,穿越秦岭的西安—汉中高速公路提出了以人为本、生态选线、注重生态、交通安全的标准;2003年,沈大高速公路被改造成为桥涵、隧道景观突出,建筑风格典雅、绿化美观、自然和谐的生态旅游观光通道。目前进行的较大的生态公路研究课题有“三江源区公路建设与生态环境保护研究”;“秦岭山区高速公路建设生态保护技术研究”等。1施工生产居住区、临时便道区、公路绿地高速公路工程主要项目组成包括主体工程区、施工生产生活区、临时便道区、取土区、弃渣场区、拆迁安置区。主体工程区一般包括:高填方路基边坡、开挖路堑边坡、跨河桥梁、涵洞、分离立交、互通立交、隧道、排水设施、服务区、公路绿地等。施工生产生活区:通常设在工程建设征占地范围内,同时兼有钢材、涵管等建筑材料堆放场地和机械停放及检修场地的功能。临时便道区:施工便道为建筑材料运输临时开辟的便道,其宽度及数量取决于项目规模及项目区交通情况。工程竣工后应将其恢复原状。取土、弃渣场区:挖方经综合利用后,不能满足工程土石方质量要求及多余土石方的妥善安置需建设弃渣场,土石方不能满足工程建设所需的部分需另建取土场。拆迁安置区:高速公路建设所涉及拆迁工程通常由当地政府协调解决,一般采用本靠后安置。2道路建设中水土流失特点及危害2.1水土流失特征2.1.1施工单元的水土流失公路建设伴随着开挖路堑、填筑路基、架设桥涵、挖掘隧道,修建排水系统、路基防护以及取、弃土、修筑施工便道、建设临时设施等活动,占用大面积土地,扰动、损坏地表土壤结构和植被,将会在上述施工单元引起多种形式的新增水土流失,并加剧潜在水土流失危害(表1),如不采取有效的保护和治理措施,将会给区内、周边地区生态环境造成严重危害。2.1.2水土保持工程对自然因素影响的控制根据《开发建设项目水土保持方案技术规范》,建设类项目水土流失预测、监测时段分为建设期和试运营期(植被恢复期)两个阶段。1)建设期,因采石取土、开挖地面、填土堆渣、桥涵施工、修筑便道等活动破坏沿线植被,扰动土体结构,破坏土体抗蚀能力,土壤侵蚀加剧。2)试运营初期,随着各项水土保持措施的实施及其水土保持功能的逐步恢复,工程建设引发的水土流失逐渐得到治理,沿线生态环境得以恢复和改善,并达到新的平衡状态。高速公路建设期间,开挖路基边坡、临时便道、临时堆料场、取土场、弃渣场等施工单元是水土流失重点发生部位,因此,这些施工单元也是水土流失重点防治部位(图1)。2.2水土流失的风险分析2.1.1延迟产流,弥补水流自然地表,尤其是植被生长地带有良好的透水和持水能力,具有延缓产流,补给地下水功能。因公路建设使不透水地面增加,产流历时缩短,流量曲线急升急降,峰值出现时间提前,对河道或排水沟造成较大压力,且土壤水分补给减少,影响地下水位。2.2.2降低洪水、灌溉效能公路建设工程施工期及试运营期引发新增水土流失,泥沙随径流直接泄入下游河道,造成下游河道、水库泥沙淤积,抬高河床,形成洪水隐患或降低防洪、灌溉效能。2.2.3周边土地退化公路建设占用大量土地资源,在工程建设中,因取土、弃渣、临时堆放建筑材料等,破坏临时占地原微地貌类型、植被、表层土壤,加剧周边土地退化。2.2.4路沿边坡厚层土流失业发生严重冲淤路基边坡、取土场、弃渣场易受吹蚀和径流的冲刷,特别是取土场,陡峭的边坡和弃渣场松散堆积物,极易产生崩塌、滑坡等重力侵蚀和冲蚀,水土流失将加速扩展。2.2.5促进防灾天气的形成在高速公路建设施工期,路基边坡、取土场、弃土场、预制厂等大量沙物质直接暴露,为风蚀准备了充分的沙物质,促进扬尘灾害性天气的发生。2.2.6影响道路安全运营路面、路基的形成,改变了下垫面,且使水流汇集,引发路基的冲刷和吹蚀,增加公路正常维护的压力,影响公路安全运营。3土壤和生态恢复的内容和原则3.1土壤和生态恢复的内容3.1.1施工单元绿化美化高速公路主体工程防治区水土保持生态恢复一般包括路基边坡生态防护、中央隔离带、立交中心环绕区、服务区等施工单元绿化美化。修筑路基通常需移动土石方,形成裸露的路堑、路基边坡,在降雨、风力等外营力反复作用下,极易发生水土流失,严重时甚至发生坍塌。在主体工程建设时,要加强临时拦挡、遮盖、排水措施,防患于未然。3.1.2设施破坏,水土流失高速公路建设中临时施工便道、土料临时堆放场、施工生产生活区等临时设施因压实、分隔、挖损或践踏、排放污水等活动,破坏植被及表层土壤。自然生态系统受到人为干扰,生态功能退化,水土流失时有发生。在工程建设期间应采取相应的临时措施及严密的管理措施,在第一线防治水土流失。3.1.3建设裸地水土流失取土场、弃渣场是高速公路建设各施工单元中水土保持生态恢复的重点单元。取土过程中破坏原有植被,将土壤连同其中的植物繁殖材料破坏或取走,形成裸地。弃渣场是工程挖方经挖填平衡和综合利用后所剩挖方的储存场地,因大量堆积弃土(渣),形成松散的裸露堆积平台或坡面,是高速公路建设中水土流失发生的重点部位。由于工程扰动强度大,新成裸地的生态条件更为恶化,全然失去植被自然恢复能力,且人工恢复植被难度也较大。因此,在高速公路土建工程施工阶段,就应尽量以挖做填,综合利用,力求挖填平衡,避免或减少路外取土或弃渣对沿线植被的破坏。3.1.4避免水土流失高速公路建设的目的是健全国家或地区交通运输网络,加快城镇、乡村之间的有效连接,但在线位选择应尽量避免或减少拆迁。少量拆迁通常靠后安置,由当地政府有关部门协调解决,不会形成较严重的水土流失。高速公路建设项目水土保持恢复措施体系见图2。3.2生态恢复原则3.2.1自然恢复原则高速公路建设中沿用的浆砌石满铺及水泥沙浆喷附护坡等防护措施减少地表水补给量,加大雨水对道路及其周边地区的冲刷,还会引起视觉不适等不良景观效应,已不符合建设高等级高速公路的标准,因此,高速公路建设中的水土保持生态恢复需坚持恢复近自然景观的原则。3.2.2自然恢复与助与自然恢复相结合的措施高速公路建设中水土保持生态恢复主要采用人工辅助与自然恢复相结合的措施。因此,植物品种的选择不仅要求其生物学、生态学特性适应性强,而且要求其生态功能和造景功能与周边自然植物群落相似。3.2.3生态环境质量高速公路建设水土保持生态恢复除恢复自然生态系统外,还具有控制水土流失、改善生态环境和景观的功能,一方面,恢复工程建设中受损的自然生态系统及其生态功能,控制水土流失,确保公路安全运营;另方面,美化路域景观环境,提高环境质量。因此,水土保持生态恢复植物种的选择应将其生态习性与景观绿化美化要求相结合。3.2.4种工程结构中的种植被可以通过一系列的方式有机地融合到多种工程结构中。工程措施主要确保主体工程的安全运营,同时可为植被生长创造稳定的生境,两者相结合可以优势互补,达到最佳效果。4一般土壤保护技术4.1沟边技术是指根据一定的距离在倾斜岩石上的距离进行人工填充开挖楔形沟,在沟内回填改良客土,并铺设三维网,然后进行喷播绿化的一种植被恢复技术。4.1.1范围该技术适用于坡度较缓的低矮边坡,一般坡率不超过1∶1.0,结合挖沟措施,则可用于坡率为1∶0.75的较陡风化岩石边坡。4.1.2施工方法施工工艺流程为:平整坡面→排水设施施工→楔形沟施工→回填客土→三维植被网施工→喷播施工→盖无纺布→前期养护。1整地及整地①消除坡面杂物,包括突出坡面的石块(挖方边坡大块突出岩石可视具体情况妥缮处理),确保坡面平整。②比较疏松的路堑边坡应压实坡面,确保坡面稳定。③比较光滑的路堑边坡,应在坡面上打小穴或横向开槽,增加其粗糙度,使三维网和沁泥浆附着坡面,防止泥浆层下滑。④个别填挖施工不平整的坡面,须进行整平。2坡面排水系统是否合理和完善直接影响到边坡植草的生长环境,对于长大边坡,坡顶、坡脚及平台均需设置排水沟。并应根据坡面集雨流量考虑是否设置坡面排水沟。坡面排水沟横向间距一般为40~50m。31楔形槽结构在坡面上按设计行距开挖楔形沟,楔形沟竖向保持直立,横向设置5%的倒坡,以保证回填客土的稳定。4返回客人网站在楔形沟内回填改良客土,为保证回填客土的稳定,应将填土轻轻压实,并适量洒水润湿,润湿厚度1~3cm。5土石中三维网搭接包括铺网及固定。铺网:①挖方边坡,三维网在坡顶须延伸80cm以上并埋入截水沟或坡顶平台中。②填方边坡,三维网在坡顶须延伸50cm以上埋入路缘土石中。③坡顶的三维网埋置固定好后,自上而下进行铺设,网片搭接长度须不小于10cm。固定:①在坡顶及三维网搭接处用锚钉(Ф6mm的U型钢钉)固定,锚钉纵向间距50cm,间距100cm,坡顶布置一行,坡面三维网搭接处布置一行。②在坡其余位置按100cm×100cm布置锚钉。③对不平整坡面须增设锚钉,务必保证三维网紧贴坡面。④锚杆固定时,网务必贴紧坡面,避免出现空网包。6喷播施工按设计比例配合草种、木纤维、保水剂、黏合剂、肥料及水等混合物料,并通过喷播机均匀喷射于坡面。72覆布织物雨季施工时,为使草种免受雨水冲失,保温保湿,促进种子发芽和保护幼苗。也可采用稻草、秸秆编织席覆盖。8无高压射弱化坡面的防护洒水养护:用高压喷雾器均匀地湿润坡面,注意控制好喷头与坡面的距离和移动速度,保证无高压射流水冲击坡面。洒水周期视坡面植被生长状况而定。病虫害防治:应定期喷广谱药剂,及时预防各种病虫害的发生。追肥:应根据植物生长需要及时追肥。及时补播:及时对稀疏无苗区进行补播。4.2eeing植被恢复技术液压喷播,在国际上称为水力播种(Hydroseeding),是将草籽、肥料、纤维、黏合剂、保水剂、土壤改良剂等按一定比例配水搅匀,通过高压泵体加压喷射到绿化场地的现代化植被恢复技术。4.2.1范围直接液压喷播植草技术适用于低缓的土坡,坡比1∶1~1∶1.5以上。该方法可用于大面积裸地、公路、铁路边坡的快速绿化。4.2.2直接机械喷播技术的施工技术4.2.3施工方法1等高开沟清除坡面上的垃圾、碎石等,播前7~10d喷除草剂,以防喷播后杂草入侵。等高开沟是在坡面上开挖宽度为20cm的横沟,以便草种扎根生长。高速公路边坡土层薄、土壤贫瘠,不适宜树木、草种生长,应按需求进行土壤改良及回填客土。2按比例进行搅拌将适应当地土壤、气候条件的草种、木纤维、土壤改良剂、复合肥、水等按比例进行搅拌。根据测试的土壤肥力状况,配以植物种子萌发和幼苗前期生长所需要的营养元素。32飞机喷播用高压泵将混合浆料喷射到待绿化地表面。4加强施肥和除草管理喷播后盖无纺布保温保湿,养护管理阶段,主要抓好喷灌水、追施肥料、病虫害防治、清除杂草等工