毕业设计（论文）-杭瑞高速公路建设对生态环境的影响与对策研究.doc

毕 业 论 文杭瑞高速公路建设对生态环境的影响与对策研究学生姓名：专业班级：交通工程2009级1班指导教师：学 院：交通学院2013年6月东北林业大学毕 业 论 文 任 务 书杭瑞高速公路建设对生态环境的影响与对策研究学生姓名：专业班级：交通工程2009级1班指导教师：学 院：交通学院2012年12月13日题目名称：杭瑞高速公路建设对生态环境的影响与对策研究任务内容（包括内容、计划、时间安排、完成工作量与水平具体要求）随着公里建设的迅速发展，其对环境的影响也越来越受到重视。如何缓解公路建设与生态环境之间的激烈的矛盾问题，减少公路对生态环境的影响，对路域生态系统做出科学的修复与研究，是公众和公路建设者都在考虑的问题。本文以杭瑞高速公路建设为例，研究其对生态环境产生的影响，并提出相应的对策。具体时间安排如下：2012.12.72012.12.19 撰写开题报告 2012.12.19 开题2013.2.252013.3.10 毕业实习2013.3.112013.4.9 撰写论文2013.4.25 中期考核2013.4.152013.5.12 完成论文初稿2013.5.23 论文预答辩2013.5.27 2013.6.2 修改论文，确定最终文稿，完善内容、格式，制作电子答辩演示稿，完成答辩准备。2013.6.6 论文答辩其中：参考文献篇数：20篇以上（其中，外文文献3篇以上）论文字数：15 000字以上专业负责人意见签名：年 月 日 杭瑞高速公路建设对生态环境的影响与对策研究摘要杭瑞高速是贯穿我国东西部的一条主干线，连通七个省，有利于完善东西部之间的综合交通运输体系，有利于促进东西部经济社会协调发展，对我国实行的西部大开发具有重要的意义。但杭瑞高速公路的建设也对路域生态环境造成一定的影响，主要有占用土地，破坏植被，影响野生动物的生息，污染了大气，造成水土流失等。本文在调查公路的施工和运营情况的基础上，详细介绍了各种影响的形成原因和特点。结合国内外研究的最新研究成果和研究区域内路段的工程实际和工程施工特点，对路域生态环境的恢复从理论研究到工程技术等多方面进行了研究并建立了多种方案，对每种方案进行综合论证，进行方案的优化评比，提出符合研究路段的生态恢复措施关键词：杭瑞高速，路域生态，生态恢复research on the impact of the ecological environment and its countermeasure hang-rui highway constructionabstracthang-rui highway is a main line through the ministry of our country thing, connecting seven provinces, is conducive to the improvement of the comprehensive transportation system between the west and the east, is conducive to the promotion of economic and social harmonious eastern-western development, has the vital significance to the west development in china. but the impact of a construction hang-rui highway is the road ecological environment, mainly occupied land, destruction of vegetation, effects of wild animal habitat, pollution of the atmosphere, causing soil erosion. based on the construction and operation of the highway survey, detailed introduces the causes and characteristics of various effects. the engineering and construction features of the latest research results and research area at home and abroad to study the road, roadside ecological environmental recovery from theory to engineering technology and other aspects of the study and the establishment of a variety of programs, comprehensive demonstration of each method, optimized rating scheme, put forward ecological study of coincidence sections of the restoration measures.keywords: hang-rui highway, road territory ecology, ecological restoration目录摘要abstract1 前言11.1 高速公路建设对生态环境的影响研究的意义11.2 国内外的研究动态11.3 研究的主要内容22 杭瑞高速建设对生态环境的影响32.1 对路域植被的影响32.1.1 直接影响42.1.2 间接影响52.2 . 对动物的影响62.2.1 直接影响62.2.2 间接影响62.3 对大气的影响62.3.1具有全球性影响72.3.2 区域及局地影响72.3.3小气候影响72.4 对水土资源的影响82.4.1 占用土地资源82.4.2 边坡与土壤侵蚀82.4.3土壤污染92.4.4对水体的影响103 路域生态环境的恢复措施113.1 路域植被的保护与恢复113.1.1 设计选线时尽量保护植被113.1.2 施工时尽量减小对植被的破坏113.1.3 运营时尽可能恢复植被113.2 对路域动物的保护153.3 对大气的保护163.3.1公路施工时期大气保护163.3.2公路运营时期对大气的保护173.4 路域水土资源的保护173.4.1水体资源的保护173.5 土地资源的保护18结论20参考文献21致谢223 路域生态环境的恢复措施1 前言1.1 杭瑞高速公路建设对生态环境的影响研究的意义随着我国高速公路的快速发展，高速公路通车总里程的增加已经成为世界第二。高速公路的建设在带动经济飞速发展和驱动着人类文明进步的同时，也影响到了环境。高速公路是人类在地球上最庞大的人工构造物，因此高速公路成为了影响地球环境的重要因素之一。1杭瑞高速的建设占用了大量的土地、破坏路域植被、造成水土流失、运行时各种车辆产生的大气污染和噪声污染。路网对自然生态系统产生了孤立、破坏、干扰、分割、退化等各种影响。2环境保护作为我国的基本国策，在西部大开发同时，特别是植被的恢复与重建西部公路建设最突出的问题。特别是贵州的自然条件复杂，生态环境多样，物种丰富，生态十分脆弱，环境容量十分有限。因为公路会穿越丛林、农田耕地、草地、水域等地方。在其穿过区域的各种植物被清除，改变了地表的乡土植被，对植被繁殖体的传播产生阻碍作用，改变了附近植物的连续性等等。甚至还会带来外来物种入侵。对野生动物的影响也很大，是造成动物死亡的主要因素之一，并且还阻碍了公路两侧的动物个体之间的交流及互补性资源间的周期性迁移。迫使公路附近的各物种回避公路，影响了各种动物或植物的行为，导致有些动物会濒临灭绝的危险，可能造成生态环节的脱落。同时公路对微生物的影响也很大，施工的土地开挖填埋都会影响的微生物的生存条件，还可能导致外来微生物的入侵。对自然地理环境也有影响。比如路堑的开挖会影响山体的稳定性，改变了土层的物理结构、化学理性，引起水文条件的变化，造成水土流失，破坏农田。某些人工构造物还改变了风和大气的流动。隧道的爆破作业对岩体的稳定性影响很大，容易造成滑坡等地质灾害。车辆排出的废气，丢弃的废物对，噪声都影响了环境。以往公路的设计和规划都重视了技术和经济方面的考虑，忽视了生态环境问题，导致生态严重破坏。当前我们就必须对公路建设和运行存在的各种生态风险进行分析和研究。通过研究后，如果西部高速公路的生态环境能够得到很好的治理恢复，与之相关的行车问题、水土流失问题、道路灾害问题、动植物破坏问题、大气与噪声污染等问题就能得到解决。维持生态平衡，保护环境关系的人类的生存的根本性问题。人要与自然和谐相处，要让公路带动经济发展的同时环境也能得到改善，这样才达到可持续发展，因此对公路生态环境展开研究刻不容缓。1.2 国内外的研究动态公路生态环境的研究是公路建设中的一个重要环节，国外公路生态环境研究起步比较早，欧美国家在20世界60年代就开始关注到了建设对水土流失、水文效应的影响，并且逐步发展了系统的防控方案。在20世界70年代就建造了一些为了野生动物穿越公路的桥梁和涵洞，比如法国就建造了欧洲第一个最大的动物绿桥。德国、瑞士和其他几个欧洲国家已经在道路、汽车和生态环境之间解决了问题的传统。德国有一套严格的法律，特别是在保护机动车驾驶员的安全方面。由于许多公路无速度限制，因此在公路沿线采取措施缓解野生动物与汽车之间的碰撞事件就显得特别重要。目前在护栏、标志标线、下行通道、许多绿桥和土地保育方面的投资得以广泛开展。在德国自然和野生动物得益于广大公众的支持。在瑞士交通不仅要关注驾驶员的生命安全，还要为保护野生动物以及方便农村人口来维持生态环境的平衡。科学执行项目已经为我们提供了一系列缓解措施。这样减少了对野生动物的影响，也减小动物的死亡率。在生态恢复方面特别是荷兰、日本在这个领域是最领先的国家，这些国家针对生态问题在公路生态研究中提出了系统的解决方案，进行了综合性、专业性、系统性、广域性的研究，走在了前沿领域。特别是荷兰在公路建设中的生态问题系统的研究取得了卓越的成果。3西方发达国家在公路建设中十分重视人与自然的和谐统一，并且制定了许多的生态工程方案。在20世纪90年代，许多趋势继续发展并且有所高涨。在美国沉积物搬运、湿地、大气污染、气候变化、水土流失成为了交通领域吸引眼球的关注点。一些国家就此进行了系统的研究。我国公路生态环境的研究起步晚，在进入21世纪才意识到公路生态问题不仅局限于边坡绿化方面，还包括了土壤侵蚀、动物影响、各种污染等。虽然我国和发达国家在某些方面比起来还是有着自己的长处，但是很有局限性，在路域植被、化学污染、大气污染等方面研究较为深入，在路域动物，路域沉淀物，水体生态等研究较少。总的来说我国在解决路域生态问题方面有着自己的长处，但是基础知识、学科沉淀、学术思想和理论构建十分薄弱。很多领域还处于起步阶段。对外来的物种入侵、公路路域生态的系统的维护、公路建设时对路域各种资源的保护等方面缺缺少深入系统的研究。在生态工程技术上我国也很落后于发达国家，由于20世纪80年代中期以前我国的公路建设主要以低等级公路为主，交通量小，高挖深填较少，投资不大，因此公路建设对路域引起的生态破坏不大，对生态工程技术的研究就常常被忽视。进入21世纪了我国才重视生态工程技术。我国的生态工程技术经历了从简单到多样、从传统到现代技术的发展过程，这种发展变化是与公路绿化的模式和公路建设规模直接相关的。随着全国高等级公路的建设，促使我国公路路域生态工程技术开始面向现代化，以机械喷附为代表的新型植被建植技术在国内许多高速公路建设中被尝试应用，绿化范围也从公路边坡扩展到中央分隔带、互通式立交桥、服务区、匝道，全方位、立体式、多功能、景观生态的设计理念和绿化模式正成为我国公路路域生态建设的指导思想。可以说具有中国特色的现代化公路生态工程技术体系已经有了一定的框架结构。但是我国生态工程技术还存在一些问题，缺乏专门针对公路路域生态环境的影响机理及其退化演变、恢复与重建过程等系统的、全面的研究；各种生态工程技术在适应性方面的研究不够；缺乏对各种单一综合应用的集成研究；路域生态工程的施工方面开展的研究较多，但对工程实施后效果缺乏系统的评价和分析研究，防护技术在理论方面尚需进一步的研究；注重园林梅花和观赏效果，忽略了植物的生态保护功能和高速公路的养护特殊要求；只注重路界内和近期的效果，对整个路域范围内的物种的逐步恢复和自然演替考虑较少；植物品种单一，忽视了植物的异质性、地域性、适应性和多种植物的共生性。辽阔的国土、复杂的公路生态环境和不平衡的区域经济，注定了我国公路生态工程技术必须向多种类、全方位、传统与现代相结合的方向发展，形成有多学科基础、有鲜明地域特点、满足不同标准的工程要求技术体系。在公路生态工程技术建设中不应该只采用某一个国家的模式，更不能照搬别人的技术，要通过集成化、体系化的生态工程技术实现公路路域生态环境的破坏最小化、恢复最大化和持续稳定的发展。1.3 研究的主要内容高速公路的建设对生态环节的影响很广泛。本文以杭瑞高速公路金沙段为研究对象，包括研究杭瑞高速金沙段的建设永久性占用土地资源，取土和弃土影响地表物理属性；在建设中砍伐树木、填筑路基等破坏植被；运营时产生个噪声、光线都会影响野生动物的生息；交通工具的尾气排放污染了大气；造桥修涵、坡面开挖等造成水土流失等。对杭瑞高速路域生态环境进行了研究并建立了方案，包括路域已经破坏的植被的恢复和未被破坏的植被的保护与恢复、保护大气环境、减小对野生动物的影响、消除水土流失等措施。2 杭瑞高速公路建设对生态环境的影响2.1 对路域植被的影响公路是地球上最大的人工设施，公路建设对生态环境产生的影响多种多样，国内外都有研究表明公路建设对生态环境的影响涉及各方各面的。对整个地球生态环境都产生了影响。如图21所示：图21公路对生态环境的影响杭瑞高速贵州省金沙县段地处贵州西北部山区，地理位置如图22所示。属于亚热带高原季风湿润气候，主要植被类型有常绿阔叶林、亚热带针叶林、人工防护林等森林植被，农作物主要以玉米、水稻、甘蔗、油菜、烤烟为主，另外还要还分布了一些小面积的草地，湿地、河流等区域植被。图22杭瑞高速金沙段研究区域地理位置杭瑞高速金沙段内由大桥、涵洞、中桥、隧道、等结构，各结构对环境的影响不一样。主要数据如表21所示：表21道路设计参数序号单元名称单位数量备注1 公路级别级四车道高速公路2 设计速度公里/小时1203 远景交通量(小轿车)辆/日190822030年4 永久占用土地hm2854.25 估算总金额万元677123.32746 平均每公里造价万元7652.84057 路线长度公里88.488 平曲线最小半径米/个400/29 最大纵坡% /米/处3.1/1000/110 路基宽度米21.5011 路基挖方数量万立方米1829.912 路基填方数量万立方米1950.313 排水及防护工程万立方米112.6614 沥青混凝土路面万平方米190.23不含桥隧部分15 设计车辆荷载公路 级16 特大桥延米 / 座5304/817 大 桥延米 / 座20960/5918 中 桥延米 / 座520/719 涵 洞道175其中兼通道114道21 特长隧道延米 / 座2988.5/122 长隧道延米 / 座3657/323 中、短隧道延米 / 座7505/2424 互通式立交处825 分离式立交处9426 动物通道道1227 拆迁建筑物平方米4230028 交通工程、沿线设施公路公里90.4812.1.1 直接影响杭瑞高速公路的建设施工，直接干扰了植物的生存环境，包括两个方面的内容。一是公路工程永久性占用土地造成路域植物消失，包括工程路线、沿线设施区等破坏地表植被，造成植物的损失如图23所示。据估算金沙段修建一条88.48km的山区高速公路占去林地80公顷，毁坏树木11万株，使森林资源遭到严重的破坏。还有灌木植物，藻类、苔藓、地衣和开花草被。二是 临时性用地破坏了地表结构，破坏表土资源，区域地表裸露面积增加，对风力、水力作用的抵抗性降低，生态环境稳定性下降。三是公路建设中需要木材、石材，满足木材和石材的需求则需要砍林伐木，推土取石，还有路基的高挖深填产生的取土或者弃土，取土时破坏了原来地表的植被，弃土时会有大量的土石堆放在道路沿线附近，原有的植被会被埋压在弃土地下，这些被埋的植被就会不能进行光合作用等活动而死亡。如图23所示：图23路基的开挖造成植被破坏2.1.2 间接影响杭瑞高速的运营也会影响到植物的生理生态特征。路域的植物要经受汽车的碾压、汽车尾气排放的化学物质、公路撒盐、公路扬尘、道路管理活动等各种干扰。如道路扬尘附着在植被的叶片表面会影响到其光合作用、呼吸作用和蒸腾作用，因此导致植物体不能进行正常生命活动而产生疾病和生产力的下降；还有车辆运输过程中排出大量的尾气，其主要成分是nox，它会导致叶片失绿，严重时还会导致叶子细胞破裂，抑制其生长发育。重金属和有机化合物常常被吸附在灰尘、黏土和沙子表面，随着水流进入土壤内部，被植物所吸收，影响植物体内的化学性质。运行时产生的废水、废物、废气对藻类、苔藓、地衣等草被植物影响很大，它的酸碱性破坏了土壤的性质，严重威胁着藻类、蕨类、真菌类、地衣类的生存.因而造成路域植物的空间分布格局，主要体现在从公路由近及元的带状分布格局。4道路附近经常受到车辆和重型维修机械的碾压，同时在人工护理时除草剂的使用也会抑制路边植物的生长。因此，在路肩附近的植物生长稀疏，常见的植物种类都具有耐旱、耐压和生长缓慢的特征，改变了原来的植物结构。还有一种现象就是来自于公路表面的雨水注入路旁边沟，导致道路两侧的边沟成为湿生物集中分布的地段，如莎草科植物的集中分布。邻近地区的植物不仅是路域植被的种子库，也是影响着路边生物群落中动物的组成。如果是森林植被，则对路边生景风场、和光照条件等也产生了作用。通常情况下靠近森林公路外出的植被与靠近边沟的植被类型有显著差异。杭瑞高速公路系统四通八达，因此公路通常贯穿大部分生态系统或景观中的各种植物群落，每一种植物群落类型都是由不同物种组合而成的，每个路段都可能存在着大量的乡土物种。公路贯穿自然生态系统的同时，也丰富了人类利用土地的类型，比如农场和居住区等。为了保证驾驶员的安全和视线不被阻挡，道路两旁无一例外的被外地草本植物所覆盖。路域范围内的木本植物群落被迫呈狭窄带状分布。道路形成的小气候也对植被有影响，夏天路面的温度很高，产生热气，有可能灼伤树叶，草叶等植物的叶子，甚至使植物变黄干枯掉。杭瑞高速路域有着丰富的外来物种，因为植物可以借助通行的人或者动物皮毛进行传播，而且还可以借助交通工具扩散。外来物种的入侵，侵占了乡土植物的生存环境，使乡土植物失去了生存的境地，引起生态破坏。2.2 . 对动物的影响2.2.1 直接影响杭瑞高速金沙段路线所经均为动物种类繁多并且活动频繁地区，这区间有家禽和野生动物，野生动物一般为适应农耕地、森林地、草原地、河流和居民点栖息的种类，种类繁多。路域动物为了寻求个体生存以及种群的长期繁衍而进行的活动赚在四个范围：觅食区、洞穴附近、某一区域和整个大陆。活动的类型有四种：觅食、交流、扩散和迁徙。觅食是指到达生境区域内的食物源区而进行的活动。交流是指某一个体经常性的在不同的资源地点之间移动。扩散就是指动物个体离开他们的出生地或者父母的生活范围区建立自己的领地，有利于维持复合种群内的持续繁衍。迁徙就是指整个种群为了适应季节的变化，在季节性的生境之间进行往复长距离的移动，对许多物种的生存至关重要，而且总是沿着千百年来祖先迁徙的路线移动。公路对于大多数的哺乳动物、爬行动物、两栖动物、和不具备飞行能力的无脊椎动物的行动具有屏障作用。表现为干扰、直接阻碍和“路杀”等形式。道路路面及其附属工程结构，如排水沟、篱笆和路堤等都是动物穿越的障碍。“路杀”是指由公路交通事故造成的动物死亡。路杀对其的影响只占其死亡总数的小部分，但对于稀有物种而言则有很大的影响。两栖动物的季节性迁徙通常要穿越道路，因此是对“路杀”特别敏感的类群。当动物常常以成群结队的方式迁徙、觅食时经常受到行驶车辆的伤害。尽管道路没有完全阻碍动物的运动，但是减少了穿越公路的个体数量，增加了觅食、求偶等活动和种群的内部基因交流难度。公路干扰了某些动物的迁徙路线，蛇为了避免横穿道路而被迫沿着路旁植被移动，野鹿的穿行也受到阻碍。这些情况会导致杭瑞高速路域内 种群隔离，阻碍基因交流，最终导致物种发生遗传学变异。5公路也为偷猎者提供便利的条件，提高了捕杀率。公路会导致动物回避，因为公路运行时产生很多干扰因子，其中噪声影响是最显著的，它影响动物晚上或者白天的栖息，也可能损伤动物的听觉、诱导荷尔蒙产生、干扰喂食过程等交流。由于物种的差别，公路回避带宽从几十米到几百米不等，回避带内的物种密度和品种下降。2.2.2 间接影响杭瑞高速导致动物栖息地丧失、割裂和破碎化。单条公路增加了斑块的隔绝程度，栖息地斑块面积减小，有的彻底消失。公路横穿于动物栖息区，导致生境损失和隔离效应，限制了物种个体之间的交流。在局部和区域尺度上造成了生境损失对于生物多样性和发展是一个严重的问题，生境损失直接威胁到当地与相邻区域的种群数量。公路引起的边缘效应可能导致生境退货范围超过公路表面面积的10倍左右。 但是公路也有一定的正面影响，公路廊道可以为一些野生动物提供栖息地，比如蝙蝠喜欢栖息于混凝土裂缝中，裂缝的特征是至少1530cm深1.33.2cm宽，位置高于地面的。护坡还成为蝴蝶的栖息地。路域增加鸟类的栖息场所，提高鸟类栖息地的质量。因为鸟类可以使用很多路域的结构物筑巢，比如，鸽子利用桥梁栖息和筑巢。2.3 对大气的影响公路建设施工和运营都会对大气产生影响，但是各自影响表现出不同的空间尺度。其中对大气和气候在较大空间尺度上的影响，主要是道路交通工具运行与排放的结果，而对于气候的影响则主要表现为路域小气候环境的产生，形成沿着道路分布的特殊生境类型。2.3.1具有全球性影响杭瑞高速上运行的交通工具排放出各种各样的气体、悬浮颗粒以及微粒。其中一些物质，如co2等会存在数百年，会扩散到大气中，并且改变气候模式，对自然生态系统造成全球性的影响。造成这种变化的一个主要原因是由于人类制造的温室气体的激增。co2是导致气候变化的主要温室气体，同时还受到ch4、no2和其他工业气体的作用。目前co2的增长速度已达到2万年以来的最高水平。6大约1/4是由于土地利用变化所导致的，主要是热带森林的砍伐，另外大约3/4是由化石燃料燃烧造成的。而机动车是这种co2的主要来源。机动车排放co2大约占全部co2排放量的25%。机动车运行同样直接或者间接产生了一些温室气体，如：o3 、ch4 、n2o和so2等。而n2o浓度的增加会导致大气圈中的o3.。地球上的公路和汽车如此普遍，由此排放温室气体数量将足以改变全球气候变化，会造成全球最低气温升高、无霜期更长、最高气温升高、春寒期缩短、有更多炎热的夏天、炎热的指数升高。基于气候变化的模型，容易出现更大的连日降雨事件，出现更大的整日降雨事件，更多湿期，全球类似厄尔尼诺的反常气候普遍。这些温度、降水和其他气候变化会造成生态环境的大范围变化，进而影响地区的生态环境。如气候变暖会导致甲烷排放量增多，永冻层开始消融，海平面上升，淹没城市或农田，树木开花、昆虫出现以及鸟类产卵的时间会有所提前。2.3.2 区域及局地影响杭瑞高速施工时使用到多种重型机械，重型机械在工作时会排放出大量的废气和一些燃烧不完全的微粒，同时也产生扬尘，比如碎石加工，沙子的生产，沥青混合的粉尘都会对大气造成一定的污染，会受到风的作用而长时间漂浮在空气中。贵州金沙县属于山区，物流都是靠公路来承担，交通工具在公路上运行会产生一系列的颗粒和气体，这些颗粒和气体一经产生便被带走并在数小时甚至数年内都长期存在。虽然存在的时间最长的物质最终会到平流层，但是更多的颗粒和气体则聚集在对流层产生区域效应。大气中所有的颗粒物质，来自交通工具的只占很少一部分。但是区域大气中氮氧化物、硫氧化物和碳氢化合物的含量则与道路上交通工具进门相关。人为制造的氮氧化物和碳氢化合物中，约有1/3来自交通工具中化石燃料的燃烧。汽车排放的硫氧化物中，大部分来自卡车燃烧的柴油。气候湿润时，大气中的硝酸盐和硫酸盐会产生硝酸和硫酸，而这也是局部酸雨地区酸雨和沉积的主要组成成分。酸雨对生态环境的危害特别大。氮元素的沉降也是影响金沙县生态系统的重要因素，在繁忙的杭瑞高速公路上，汽车排放出的氮氧化物有可能影响周围生态环境和植物群落。这些气体的排放似乎会造成富营养化效应。在距离高了200m以内的土壤氮水平有所提高，氮氧化物对区域大气的影响还表现在导致光化学烟雾的形成。在阳光的作用下，它们会与碳氢化合物结合（包括挥发性的有机化合物），从而形成光化学烟雾。7烟雾的主要成分是臭氧，当它处于低层大气时会对人类健康造成危害。臭氧同样会危害各种农作物和林木，它会使某些植物群落和自然生态系统退化。总之道路系统会增加区域大气圈中的污染物，这些污染物的混合物对整个地区的自然生态系统都会有各种各样的影响。2.3.3小气候影响贵州地理位置纬度较低，杭瑞高速金沙段在夏天会受到强烈的阳光直射，路面的温度会急剧升高，会形成一种小气候环境。小气候是由下垫面性质以及人类和生物活动的影响而形成的近地层大气的小范围气候，通常指示距地面1.52.0m空气内层的气候状况，也有更严格的定义认为小气候是指受到下垫面影响而形成的距离地面50cm内空气层面中的气候。8杭瑞高速建设改变了金沙县境内植被覆盖情况以及植物种群甚至某些景观的分布格局，更重要的是公路建设中多用砂石、沥青、水泥或者其他建筑材料造成路域下垫面热容性与自然下垫面的比热容不同，比如沥青、水泥路面的比热容小、反射率大，导致路面下垫层的温度产生大幅度变化。路域及其两侧的建筑物的热力学特征，一方面使其周围地区气温增高，另一方面使空气湿度降低，形成与周边自然生态环境部同的路域小气候。由于路面区域地表面温度高于相应区域的天然地表面温度，路域地温度变化幅度大于相应的天然地表面，尤其是在盛夏的白天，路面区域成为了一个“热浪带”，使得道路局部多呈现出干热的小气候特征。9有研究表明：公路路域小气候特征主要与路域的地形和周围大气稳定性有密切的关系。根据观测的数据指出，与道路有关的小气候只涉及道路及其两侧的狭窄地带，路面自身的吸热性与热辐射肯是确定这种微观气候的核心因素。对道路两侧的森林进行观测，靠近道路边缘的树木蒸腾率上升。道路两侧的植物都是耐热、耐旱的。这都是受到道路小气候的影响形成的。2.4 对水土资源的影响杭瑞高速的施工与运营改变了路边土壤的结构与土壤物理特性，也在不同程度上改变了土壤的化学成分和微生物群落。由于道路建设导致边坡土壤侵蚀，加剧区域水土流失的问题已经引起了广泛的关注，乃至道路侵蚀已经成为土壤侵蚀研究中的一项重要内容，与此同时，公路护坡工程也成为公路生态建设的重要任务。道路系统对周边土壤的化学影响同样是普遍存在的问题，与边坡土壤侵蚀不同的是化学影响不仅仅产生于道路建设过程，而且随着道路的通车和运营管理等，影响不断加剧。公路的建设对地表很强烈的扰动，公路建设的扰动不仅仅表现在对动植物的破坏，而且会产生大量的松散物质，在河流的附近还直接增加河流泥沙。在公路施工时，路堤、路面受到夯实作用，地表土壤的入渗能力降低，容易产生径流，进而加剧土壤的侵蚀，甚至诱发严重的地质灾害。2.4.1 占用土地资源杭瑞高速建设占用一定的土地，这部分土地被永久性的改变了使用方式。高速公路占地面积相对较大，路界范围内永久占地4060米宽。我国的人均耕地面积很少，多山区的金沙县高产良田尤其稀少和宝贵。加上土石的堆弃也会占用到农田耕地，堆弃的土石上不能种植农作物，所以在杭瑞高速建设中要遵循少占耕地，保护好农田的原则。2.4.2 边坡与土壤侵蚀杭瑞高速路基的开挖与填筑、桥涵及各类防护与排水工程的建设、取土采石、弃土弃渣等活动，使原来的地貌、土壤、植被及附属的水土保持设施遭到破坏，金沙县境内原来地貌水文网络改变，公路再塑地貌裸露，原有水土保持功能大大下降，造成公路沿线的水土流失严重，流入河流、水库的泥沙增加，影响了生态平衡。使杭瑞高速周围的土壤结构、气候条件等自然状况，使边坡的稳定性下降、弃土侧向倾滑、排水沟渠不通畅，并且由此导致路面水流增多等状况，山区会诱发一些灾害现象的发生，如滑坡、泥石流、路基冲坏等，严重的还可能危及公里正常运营。公路边坡及其影响下形成的附属景观结构也会造成土壤侵蚀，例如取弃土场等地段的土壤侵蚀包括重力侵蚀和坡面侵蚀两种，前者是指修路过程中对植被的影响和边坡不合理改造等，破坏了坡面的稳定性，导致滑坡、崩塌等过程的发生；而坡面侵蚀是指施工造成的坡面或者渣土堆弃场等地段，在侵蚀营力的影响下所发生的表面物质被移动或者移去的过程，这种侵蚀过程因所在地区的自然条件差异，可以表现为水蚀，也可以表现为冻融侵蚀，或者变相为不同侵蚀营力复合作用下的侵蚀过程。10路堤、路堑、路面、弃土、施工驻地和便道设施等几种不同的结构类型。这些结构单元的土壤侵蚀条件具有明显的差别。如路面坡度较大，渗透率很低，地表坚实不容易被侵蚀。填方破和路面相连，坡度较大，受坡面径流的冲刷作用强，若没有植被或者其他措施保护，在金沙县潮湿雨水较多的地方，沟蚀、重力侵蚀会占很大的比例。挖方破的情况与填方破的相似，路面往往会受到上方自然坡面水流的冲刷作用。弃土弃渣一般是土石混合物，结构松散、渗透性强，受沟蚀的作用较强。施工营地和便道设施的土壤被压实，土壤侵蚀强度相对其他地方较小。土壤侵蚀还受到道路的等级的影响，水土流失情况也不同。对于路面等级低，边坡很短的公路来说容易侵蚀。随着公路建设的加快，公路会不断增加，如果治理措施滞后，路域土壤侵蚀过程会逐渐加剧，甚至成为区域径流泥沙的重要来源。2.4.3土壤污染杭瑞高速金沙段路域污染物的主要来源是：各种交通工具、道路和桥梁，以及大气干湿沉降。局部低频率的来源包括石油、汽油、工业化学和其他物质的泄漏，以及交通工具和路旁建筑设施引起的意外事故时的材料损失。此外，交通工具残留的废弃物也会在沿路积累起来。道路维护措施通常会增加污染物质，如路面打磨，在路旁使用除草剂等。同时，随着路面和在路面上滚动的轮胎的逐渐老化，也会产生一些化学物质。在多重污染物来源中，交通工具占据主要地位。研究表明，道路路域的23种污染物种，发动机和其他部件的磨损占30%、金属电镀和锈蚀占22%，轮胎磨损占22%，燃料和废气占22%，制动磨损占17%。11路面、路边及公路管理是道路物质输入土壤的重要途径之一，道路建设材料和路边废弃物等混入路边的土壤或者水体中会对道路旁生态系统造成一定的影响。从化学角度来看，道路建设中用于修路的填充材料可能与邻近区域的土壤成分截然不同。比如道路建设时，经常讲石灰石中提取的填充材料置于从酸性花岗岩中提取出来的填充材料之上，在这种情况下，来源于路基的化学物质将改变相邻区域土壤的酸碱度。在道路运营期，机动车辆的长期磨损、渗漏和尾气的排放往往会导致沿路散步并积累大量的化学物质，多种化学污染物来源交通工具的运行时。路面径流中含有大量的n或p等元素，还有包括zn和cu等各种重金属元素，其中zn和cu这两种成分的主要来源于车辆的磨损、燃烧产物、摧毁转换器、刹车片中的磨蚀材料和未燃烧的燃料添加剂。公路附近的重金属含量偏高的现象已经被研究证实，公路的两侧，逐渐升高的重金属浓度范围通常可以向外延伸50100m。尽管重金属的毒性因物而异，但是其毒性波及范围非常之广。了解这些污染物如何分布及其产生什么样的潜在影响是至关重要的，因为它们可能对某个区域内的所有生命包括人来产生不利的影响。此外还有很多究发现，径流中大多数的有机化合物来自于尾气、溢漏的燃料、冷却液、润滑剂和液压液。例如原油和石油产品中通常含有单芳烃化合物，而径流中出现的单芳烃化合物主要是由于汽油和其他石油产品的泄露造成的。除此之外，公路周边还会沉淀从路面侵蚀下来的粉末状路面材料和轮胎材料以及尘土。每年公路上大约会产生100000t粉末状的物质，它们不仅会沉积在公路附近，还会随着水流的作用进入土壤中，造成突然污染。12沿路的化学品还会扩散，通过气流、车流传播。这些物质大部分沉积在路旁，离道路越远沉积的数量越少。沉积在道路附近的污染物随着路面径流向土壤和水体中扩散，其扩散模式多种多样。通常，来源于车辆的各种金属沉积受到本地气候和交通流量的影响。关于污染物浓度与平均日交通流量直接的关系所得出结果不一样。与正常天气条件下的平均日交通量相比较而言，暴风雨期间的交通流量可能对公路径流中的污染物浓度具有强烈的作用。pu、zn、n等污染物的浓度与暴风雨期间的交通流量密切相关。冬天的路盐也是会影响土壤的特性，路盐融化后随着水流进入土壤里，开阔地带的路盐也会随空气的流动被搬运、扩散到距离道路数百米远的地方，有植被覆盖的地方植被会将空气过滤，盐就会在植被下方的地面上堆积起来，浓度很高。在这种情况下沉积盐质会破坏植被，改变土壤的渗透度，只有很少的几个物种能耐受这样的环境。2.4.4对水体的影响金沙县境内河流众多，水源分布广，但水生态系统并不是孤立存在的，而是与周边的土地紧密相连。杭瑞高速周边土壤中的污染物在地表和地下径流作用下，大都会进入湖泊、河流、小溪、湿地等水生态系统。水生态系统的健康状态取决于其底质的组成、结构、水文与水化学特征、水体周边生态系统的联系以及水生态系统之间的链接等多重因素，这些直接关系到水生物的生存、繁殖及其种群的稳定性，杭瑞高速的建设及运行对水资源的影响包括水系水文结构的改变和水质变化两个方面。公路建设不仅仅改变地表径流的自然状态，还会改变地下水文格局。当公路挖方路路基的位置低于地下水位时，容易出现坡面渗水，影响地下水位；填方路段路基使上游地下水位抬高，使土壤的湿度发生变化，还会影响地表植被的生境。交通事故中的化学污染物散落到公路路面及其附近。由于大多数公路两边都会有沟渠，一旦发生交通事故，很可能对地面及地下水产生严重的污染和危害。杭瑞高速公路系统以及与之相关的土地利用，对水生态系统起着非不寻常的作用，这些作用可以直接或者间接改变水生态系统的连通性。直接影响通常表现为对本地自然水生态条件的改变。横跨河流水域的交通工程结构深刻影响水流的特性，当道路填充、桥梁引道以及内径狭窄的暗渠阻碍水流时，会撤销水流阻塞现象，从而导致雨水滞留和泥沙沉积，有时还有木材等沉积。同时公路建设过程中会使用大量的水，但是施工时并不能把所有的水在于道路建设中都用掉，而会产生施工废水。还有运行时服务区产生的大量生活废水也会和施工废水会排到边沟和暗渠，最终会经过各种途径进入水循环系统。施工废水和生活废水中含有大量的污染物也会随着水流进入水循环系统，从而对水系统造成长久性、严重性的污染。杭瑞高速公路是一项庞大的人工设施结构，很多研究表明公路建设对生态环境产生各种各样的影响，并涉及各方各面的。甚至对整个地球生态环境都产生了影响。杭瑞高速的施工和运营对路域植被，伐树木，占用湿地，影响水的循环。从而对水系统产生很大的影响。3 路域生态环境的恢复措施3.1 路域植被的保护与恢复公路建设中，植被资源保护是我国公路生态环境保护研究与实践一直以来都是十分关注的问题，尤其在路域、边坡等生态恢复方面都做了大量的研究工作。3.1.1 设计选线时尽量保护植被杭瑞高速金沙段在选线时尽量避绕珍稀和茂密的植被保护区，这一点是保护金沙县境内生态环境的重要环节。如果研究路段布线无法避让珍稀和茂密植被区时，应适当提高桥梁隧道比例就成了首选在做法。在贵州山区可以提高桥梁隧道比例不仅能满足高速公路的工程技术指标要求，同时也最大可能的避免公路路基的高挖深填给地面带来的扰动，创伤面积小，对原有植被的影响也最小。特别是贵州生态脆弱、植物物种丰富的多山地区就很适合采取这样的设计来有效保护植被资源。杭瑞高速设计时要遵循“新理念公路设计指南”，从路线、路基排水防护、沿线设施等方面着重于保护金沙县本地植被。路基设计方面要根据沿线的自然地理环境特征来灵活确定边坡率，在有条件的情况下精灵放缓边坡，缓边坡有利于植被恢复，易于自然协调；边坡坡面尽量粗糙化，能够种植植被；路基设计时尽降低路基高度，可以减少占用土地，也减少对植被的破坏。排水设计方面，自然条件好的情况下采用浅碟式草皮排水沟，不仅能提高路域的绿化区域面积，节省造价，容易与周围自然环境相协调，增加路侧净区宽度，提高行车安全。133.1.2 施工时尽量减小对植被的破坏杭瑞高速施工时，要严格控制在红线范围内施工，做好红线内表土资源的保护、乔灌木的移植工作，这样能尽量保护减小对原生植物的破坏。特别是在生态环境脆弱的金沙县施工要严格控施工红线，确保红线外的一草一木不遭到破坏，路基施工前将分布在红线内的树苗移栽到指定的苗圃假植，并将腐质土清理堆放到指定位置，待路基土建工程完工后立即将树苗移回，并重新铺设腐质土，既节约投资，也很好地保护植被资源。隧道洞口的“零开挖”做法也值得借鉴，零开挖贯彻隧道施工的“早进洞，晚出洞”的原则，甚至增加一些明洞以保证隧道洞口安全，大大减少开挖，有效地保护了隧道口原有植被的完整性。在桥梁施工中，尽量保留桥下地面植被，桥墩占用的树木，可以进行的移植别处，对于与桥梁基础位置不存在冲突的高大树木，应采取人工断顶、截枝的办法保护。14施工便道要与金沙县农村公路建设衔接起来，减少对植被资源的破坏。在施工时，无法避让和无法保护的植被可以进行异地补偿栽培。同时施工中尽量减少对木材的使用，这也是保护树木的一个重要环节，施工中用的支附、顶挡工具应该使用铁制的或者反复使用的，不要使用一次性的树木等。岩石爆破施工时，有石头飞溅，会砸坏附近的植被，这时要采取一定的措施，减少飞石对植被的破坏。在爆破岩石处覆盖网状的编织物，可以控制爆破飞石的量，就能更好保护附近植被。3.1.3 运营时尽可能恢复植被边坡是路基的重要组成部分，杭瑞高速运营时边坡的绿化是其路域生态建设的主要内容之一，对保证公路路基安全、公路行车安全和公路生态安全有着重要意义。杭瑞高速边坡采用各种先进的生态工程技术进行生态恢复，以金沙县地方乡土物种为主，外来引进的五种为辅。边坡生态恢复起到了稳定边坡、防治水土流失的作用，如图31所示。中央隔离带种植树木具有防眩功能，可以代替防眩板，不仅满足安全需要，而且还降低投资成本，并具有生态和景观功能，15（图32所示）。有的外来入侵物种生长会很快，适应性强，对环境不利，它会很快侵占了原来的物种的生境，使原来的物种丧失竞争力而失去生存的环境。以免影响到乡土或者引进的物种的生长和绿化目的，对于不利的外来物种要及时进行人工整体清除，并把植株销毁，以免再次复活。图31 边坡植草图32 边坡绿化的景观功能（1）根据贵州金沙的气候条件和自然环境，研究路段的边坡、路堤、路堑可以采用的生态工程建植技术主要有以下几种，见表31所示。（2）中央分隔带是分离上下机动车道的带状空间，在中央分隔带进行植被建设或开展绿化，其主要目的是阻挡相向行驶车辆的眩光，美化景观，协调公路与自然环境的关系，对于行车安全，减轻驾驶疲劳，路域植被恢复有重要的意义。根据研究路段的气候条件和自然环境，可以采用绿篱建植技术和草坪建植技术两种生态工程技术。见表32所示。21- -表31边坡、路堤、路堑的生态工程绿化技术技术施工方法适用坡率坡高稳定性适用边坡类型施工季节人工播种将植物种子直接播散在坡面上，种子直接与边坡表层土壤相接触，当土壤的温度和水分适宜时，种子就可以在土壤中发芽生根并生长发育，最终在坡面上形成植被群落，1:1.5一般不超过10米稳定边坡土质边坡（路堤、路堑）、石质土路堤边春季、夏季和秋季可施工，适宜施工为春秋两季铺草皮将商品草皮平铺在已经平整好的坡面土壤上面，并在铺后及时镇压和浇水形成草坪1:1.5一般不超过10米稳定边坡土质边坡（路堤、路堑）适宜施工为春秋两季液压喷播将种子、肥料、有机纤维、土壤改良剂、粘合剂等与水充分混合后，用大功率喷射器将其喷射到平整好的坡面上1:1.51:2.0，坡率超过1:1.25应与其他方式结合使用每级高度不超过10米稳定边坡土质边坡（路堤、路堑），土石路堤经处理后可用施工一般在春秋进行，避免在暴雨季节施工客土喷播使用专用的机械设备将客土、植物种子和各种添加物均匀混合在一起，以压缩空气或者高压水流输送喷附于立地条件较差的边坡表面一般常用的坡率在1:1.11:1.5，陡于1:1.0时慎用每级高度不超过10米稳定边坡土质边坡（路堤、路堑），土石路堤经处理后可用施工一般在春秋进行，避免在暴雨季节施工植生带用无纺布、纤维棉、木浆纸、麻制品等位载体制成镶嵌有植物种子肥料、各种添