（道路与铁道工程专业论文）高速公路路域生态景观恢复技术研究.pdf

摘要 随着高速公路的迅速发展和生态恢复理念、美学思想的贯彻和深入，高速公路生态景 观建设日益得到交通部门和环境部门的高度重视，尤其是国家采取扩大内需政策以来， 我国的高速公路建设面临前所未有的发展契机，由于高速公路建设规模大、指标高，不 可避免地会对周围自然生态环境和景观环境产生不利影响，因此，保证高速公路的生态 安全性和景观美化度，建设”生态性、景观性、协调性、持续性 的现代化高速公路是 目前高速公路亟需解决的关键问题。深入开展路域生态景观恢复技术研究，既是环境科 学研究的紧迫课题，也是实现公路建设与环境保护、社会经济协调发展的现实需要。 本文本着“恢复生态，再造景观”的宗旨，在借鉴国内外公路生态景观研究成果的 基础上，采取理论推导和实证研究相结合的方法，考虑到研究的可行性、实用性及可操 作性，通过实际调研，以生态理论、景观设计原理为手段，结合河南省宛坪高速公路建 设中生态退化的实际情况，以路域生态系统和路域景观为研究对象，研究高速公路路域 生态景观恢复技术。本文首先对路域生态景观进行界定和描述，然后从高速公路路域生 态景观恢复关键技术研究入手，系统研究我国路域生态景观建设中急需解决的公路边坡 绿化恢复技术、生物型公路声屏障技术、路域景观与生态、文化整合技术以及三维仿真 技术等关键问题，之后以宛坪高速公路为例，综合考虑沿线的生态特性、经济文化发展 水平、景观恢复重建等方面，研究高速公路综合生态恢复体系。 本文的研究能够为高速路建设中的景观规划、生态保护提供决策支持，为进一步研 究、建设生态景观公路提供基础和技术平台。研究成果对于协调高速公路交通与生态环 境的关系，保持高速公路与周围景观相协调、融合，促进高速公路与旅游、资源、环境 保护协调发展，及高速公路建设的可持续发展均具有现实意义。 关键词：高速公路：生态景观恢复技术；绿化；声屏障；整合；三维仿真模型 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fh i g h w a yc o n s t r u c t i o na sw e l la sp u b l i c i t ya n de d u c a t i o n c o n c e r n i n ge c o l o g i c a li m p r o v e m e n ta n de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nh a v eb e e nw i d e l yc a r r i e d o u t ，s t r i k i n gd e 印r o o t si nt h eh e a r t so ft h ep e o p l e ，t h ec o n s t r u c t i o no fh i g h w a ye c o l o g i c a l l a n d s c a p eh a sb e e np a y e dc l o s ea t t e n t i o nb yt h et r a n s p o r t a t i o na n de n v i r o n m e n t a ld e p a r t m e n t p a r t i c u l a r l y , w i t ht h ep o l i c i e sf o re x p a n d i n gd o m e s t i cd e m a n do fc h i n a ，t h ec o n s t r u c t i o no f h i g h w a yi sf a c i n ga nu n p r e c e d e n t e do p p o r t u n i t yf o rd e v e l o p m e n t b e c a u s eo ft h el a r g es c a l e a n dh i g hi n d i c a t o r s ，t h ec o n s t r u c t i o no fh i g h w a yw i l li n e v i t a b l yh a v en e g a t i v ei m p a c to nt h e n a t u r a le c o l o g i c a le n v i r o n m e n ta n dl a n d s c a p ea r o u n di t a c c o r d i n g l y , i ti st h ek e yi s s u e st h a t n e e du r g e n ts o l u t i o n st oe n s u r et h ee c o l o g i c a ls a f e t yo fb e a u t i f u ld e g r e eo fl a n d s c a p ea sw e l l a sb u i l dm o d e m h i g h w a yw h i c hi se c o l o g i c a l ，b e a u t i f u l ，h a r m o n i o u sa n dc o n t i n u a b l e i ti sn o t o n l ya np r e s s i n gt a s kf o rs c i e n t i f i cr e s e a r c hi ne n v i r o n m e n tb u ta l s oa ni m m e d i a t en e e d sf o r a c h i e v i n g b a l a n c e d d e v e l o p m e n ta m o n ge x p r e s s w a y , e n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o n a n d s o c i o e c o n o m i c w i t ht h es p i r i to f ”r e s t o r et h ee c o l o g y , r e c o n s t r u c tt h e l a n d s c a p e , o nt h eb a s i so f d o m e s t i ca n da b r o a dr e a s e r c ha c h i e v e m e n t sa b o u tr o a de c o l o g i c a ll a n d s c a p e ，t h i st h e s i ss t u d y t h er e s t o r a t i o nt e c h n o l o g yo fh i g h w a ye c o l o g ya n dl a n d s c a p e ，w h i c hi st h eo b je c to ft h e r e s e a r c h c o m b i n i n gt h et h e o r e t i c a ld e r i v a t i o nw i t he m p i r i c a lr e s e a r c ha n da s s o c i a t i n gt h e s i t u a t i o no fe c o l o g i c a ld e g r a d a t i o ni nw a n p i n ge x p r e s s w a yl o c a t e di nh e n a np r o v i n c e ，t h e a u t h o rt a k et h ef e a s i b i l i t y , p r a c t i c a l i t ya n do p e r a b i l i t yi n t oa c c o u n t ，a tt h es a m et i m et a k et h e e c o l o g i c a lt h e o r y , l a n d s c a p ed e s i g np r i n c i p l e sa sam e a n s i nt h i sp a p e r , t h ea u t h o rf i r s t l yd e f i n e a n dd e s c r i b et h ee c o s y s t e mt o g e t h e rw i t hl a n d s c a p ea l o n gh i g h w a y , s e c o n d l y , f r o mt h ea s p e c t o fk e yr e s t o r a t i o nt e c h n i q u ea b o u th i g h w a ye c o l o g ya n dl a n d s c a p e ，t h ea u t h o rs y s t e m a t i c a l l y s t u d yt h et h ep i v o t a li s s u e st h a tn e e du r g e n ts o l u t i o n s ，i n c l u d i n gt h et e c h n o l o g yo fv e g e t a t i o n r e s t o r a t i o ni nh i g h w a ys l o p ，e c o l o g i c a ls o u n db a r r i e r s ，i n t e g r a t i o no fl a n d s c a p e ，e c o l o g ya n d c u l t u r ei nt h e f r e e w a ye n v i r o n m e n t a ld e s i g n ，t o g e t h e rw i t ht h r e e d i m e n s i o n a ld y n a m i c s i m u l a t i o nt e c h n o l o g y t h i r d l y , t a k i n gt h ew a n p i n ge x p r e s s w a ya sa ne x a m p l e ，t o g e t h e rw i t h a no v e r a l lc o n s i d e r a t i o no fe c o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c s ，e c o n o m i ca n dc u l t u r a ll e v e l s ，l a n d s c a p e r e s t o r a t i o n ，a n ds oo n ，t h i sp a p e ra l s oc o m p r e h e n s i v e l ys t u d yt h er e s t o r a t i o ms y s t e mo f h i g h w a ye c o l o g ya n dl a n d s c a p e t h es t u d yi sa b l et op r o v i d ed e c i s i o ns u p p o r tf o rl a n d s c a p ep l a n n i n ga n da n de c o l o g i c a l e n v i r o n m e n tp r o t e c t i o ni nt h ec o n s r u c t i o no fh i g h w a y , a sw e l la sp r o v i d ef u n d a m e n t a l sa n d t e c h n o l o g yp l a t f o r mf o rt h eb u i l d i n go fe c o l o g i c a ll a n d s c a p er o a d a tt h es a m et i m e ，t h i s i i r e s e a r c hr e s u l t si so f p r a c t i c a ls i g n i f i c a n c ef o rc o o r d i n a t i n gt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nh i g h w a y t r a f f i ca n dt h et h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n t ，k e e p i n gt h eh i g h w a yh a r m o n i o u sw i t ht h e s u r r o u n d i n gl a n d s c a p e ，a n dg i v i n ga ni m p u l s ef o rh i g h w a yt od e v e l o ph a r m o n i o u s l yw i t h t o u r i s m ，r e s o u r c e sa n de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n k e y w o r d ：h i g h w a y ；e s t o r a t i o nt e c h n o l o g yo fe c o l o g ya n dl a n d s c a p e ；g r e e n i n g ；n o i s e b a r r i e r s ；i n t e g r a t i o n ；t h r e e d i m e n s i o n a ls i m u l a t i o nm o d e l i i i 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：赵桎弱沙7 年伪移日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：议犯善勾沙7 年月g 日 别雅轹许孝蕾 j 1 瓠耶日 长安大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景及意义 基于高速公路建设在基础设施建设中的重要地位和对拉动经济发展的极大促进作 用，从2 0 世纪8 0 年代开始，我国高速公路发展速度逐渐加快，建设规模日益加大，通 车里程迅速增加，已取得举世瞩目的成就，“五纵七横 、“7 9 1 8 ”都是我国高速公路 发展的里程碑。2 0 0 7 年底，我国高速公路总里程已达5 3 6 万k m ，到2 0 0 8 年底，高速 公路里程已突破6 万k m 。目前，高速公路交通已经成为我国及区域交通及基础建设投 资的主体，随着近期国家扩大内需政策的出台，全国各个省市都在加大基础设施投资力 度，作为基础设施建设的主力军，我国的高速公路建设将面临着前所未有的发展契机。 由于建设理念的落后，我国大多数高速公路项目建设仅仅注重工程经济性，忽视公 路的生态性景观性，从而使道路周边地区的生态环境、景观环境及路域居民生活环境发 生恶化，极大地影响沿线地区的生态景观质量，不利于公路建设与生态景观环境的协调、 持续发展。随着人为活动对环境的加剧性破坏所带来的严重后果日益得到重视，人们的 生态环境意识也逐渐加强，传统的仅仅注重使用功能的高速公路设计和建设己远远不能 适应时代的要求。因此，对公路建设前后的路域生态景观状况进行调查研究，摸索出一 套符合自然规律的路域生态景观技术，有效解决高速公路建设给周围生态、景观、环境。 带来的负面效应，是目前公路建设的当务之急。 针对高速公路建设的生态景观问题，我国也进行了一定程度的研究，提出一些生态 恢复措施和景观设计方法，但整体而言还不够成熟。如路域生态恢复仅仅追求短期绿化 效果，忽视长期生态景观效果；难以因地制宜、发挥地域特色等。故深入开展生态景观 恢复技术研究，既是环境科学研究的紧迫任务，也是实现公路建设与环境保护协调发展 的现实需要。 基于此，本论文结合河南省宛坪高速公路建设中生态景观退化的实际情况，以路域 生态系统和路域景观为研究对象，从高速公路路域生态景观恢复关键技术研究入手，综 合考虑沿线的生态特性、经济文化发展水平、景观恢复重建等方面，建立高速公路综合 生态恢复体系，研究高速公路路域生态景观恢复技术，以提高高速公路建设水平、促进 高速公路建设与生态系统和景观环境的和谐统一，促进河南省乃至全国高速公路路域生 态景观的构建，为进一步研究、建设生态景观公路提供基础和技术平台。 l - 2 我国高速公路建设中存在的生态景观恢复问题分析 第一章绪论 1 2 1 现存问题 针对高速公路路域生态景观恢复技术，我国也进行了一定程度的研究，但还存在一 定的问题，主要表现在： ( 1 ) 路域本土资源研究薄弱。目前，大规模路用本土植物的育种工作在高速公路 建设中还未展开，众多高速公路生态景观恢复工程中大量采用外来物种，造成后期养护 成本大大增加，并存在植被容易退化的严重问题，难以达到长远的生态景观效果。 ( 2 ) 缺乏特定地区、特定条件下的公路路域生态景观恢复技术的研究。目前大多 公路路域生态景观技术研究过程中所提出的具体技术措施针对性不强，使得所构建的路 域生态景观缺乏特色，甚至千篇一律。 ( 3 ) 研究范围较为狭窄。目前高速公路生态景观恢复技术的研究大都集中在边坡、 立交区、中央分隔带等主体部位上，针对取弃土场、边沟等的生态景观恢复方面的研究 还未引起足够的重视，研究较少且深度不够。 ( 4 ) 漠视路域文化内涵。以往的高速公路生态景观建设和恢复工作，普遍存在漠 视路域文化内涵的现象，缺乏对公路走廊带内的生态保护区、风景名胜区及文物古迹等 深层体现当地文化内涵的区域的深度调查和认识，忽视拟建公路作为社会精神文化系统 的作用。由于漠视社会文化，忽视本地的风俗人情，建造出诸多与路域沿线文化内涵甚 不相符甚至背道而驰的生态景观作品，使得沿线的文化氛围和传统风貌受到严重影响。 1 2 2 问题分析 我国高速公路生态景观恢复之所以出现以上问题，其原因主要有以下四个方面： ( 1 ) 起步较晚。我国的高速公路生态景观研究工作从2 0 世纪8 0 年代才开始，由 于起步较晚，研究内容和研究手段均处于较低水平，全面系统的高速公路生态景观恢复 研究并没有得到必要的重视与关注。 ( 2 ) 发展滞后。我国生态景观学本身目前仍处在有待完善发展的阶段，使得我国 高速公路生态景观方面的研究和探讨在很长时间内都停留在较为滞后的阶段，从而导致 高速公路生态景观建设理念、生态景观规划理论与方法、生态景观恢复重建等方面都存 在诸多问题。 ( 3 ) 认识不足。对高速公路的内涵和文化价值认识不足，忽视了高速公路是集工 程性、功能性、和谐性与美观性为一体的综合性工程，未贯彻可持续发展的理念，缺乏 多元化的手段，没有多学科的充分交叉渗透等等，这些认识方面的严重不足导致了我国 高速公路建设中的问题层出不穷。 2 长安大学硕士学位论文 ( 4 ) 经济水平有限。相比于国外发达国家，我国高速公路生态景观研究及实施在 很大程度上还受经济发展水平的制约。就目前我国所处的经济发展阶段而言，我国还是 以经济为先导，还没有达到以牺牲一定的经济效益为代价来达到避免或减小对自然环境 破坏的阶段。 1 3 国内外研究现状 1 3 1 国外研究现状 国外的公路交通行业非常重视公路沿线生态景观问题，很多国家一般在公路建设初 期就综合考虑生态功能、景观美化功能、同周边环境的协调功能、交通附属设施功能等 多方面的完美结合，从而使公路建设与大自然最大程度地融为一体。这些国家之中，以 美国、德国、日本、加拿大、法国、瑞士、英国、韩国最为典型。 美国从2 0 世纪三、四十年代逐渐开始尝试开展公路边坡生态景观的设计与重建工 作，很多公路生态景观恢复与设计理论均是美国在多年的交通工程实践中提出的【l 】。1 9 4 3 年和1 9 4 4 ，m o o r i s h r h 和h a r r i s o n c m 先后进行了路侧种草的试验。1 9 6 5 年，美国国“ 会通过了道路美化条例( h i g h w a y b e a u t i f i t y a c to f l 9 6 5 ) ，该条例通过一系列的硬性 规定和巨额投资，使得建造的公路风景宜人，促进了公路建设的艺术化。美国佛罗里 达州公路景观设计指南对公路生态景观构建的诸多细节都提出了详细要求。同时，美 国在公路建设中十分重视路域生态恢复重建及人与自然的和谐统一。例如，遇到生态环 境中的湿地问题时，一般采取充分的补偿措施，即占用多少面积的湿地，就在附近补偿 相等或大于所占面积的湿地，以保护原有自然景观的生态功能。在生态景观技术方面， 美国在要求公路建设部门高度重视的同时，还鼓励全社会的广泛参与，努力通过全民的 参与来提高公路环境保护与景观建设水平，把对自然生态景观的破坏程度降至最低，实 现公路建设与自然生态的和谐统一。 德国自2 0 世纪3 0 年代开始修建高速公路，从那时起，德国就十分注重路域生态景 观问题，采取诸多生态保护措施【2 ，3 1 。1 9 7 0 年，汉斯洛伦茨在其所著的公路线形与环 境设计书中从多角度阐述了公路线形与环境景观的协调问题【4 1 。德国的环保法规要 求在设计阶段就解决沿线的生态和环保问题，以保护植被和路域自然生态系统。采取的 典型措施有：为保护野生动植物、保护自然湿地等制定景观保护规划；对一些不可回避 的影响采取适宜的生态景观补偿措施，如营造新的生物群落；深入考虑受损景观的特征 并采取针对性的措施，从而恢复近自然性的路域景观；在自然保护价值较高的地段建设 “生态桥 或“绿色桥”；对工程项目中环境敏感点，如自然保护区、居民区等采取相 3 第一章绪论 应的环保措施，从而最大限度地减少或者避免公路建设对生态景观的不利影响等。 日本在自然保护与恢复、道路坡面植被恢复与绿化、恢复路域自然生态等方面积累 了丰富的经验。在道路绿化方面，日本虽然比美国晚2 0 一3 0 年，但其发展速度之快、技 术水平之高、理念影响之大一直为世界各国所瞩目。日本道路绿化一般基于生态景观恢 复和重建的理念，其根本思想一是尊重自然，二是以人为本【8 】。为促进路域生态景观建 设，日本于1 9 9 2 年1 月成立了专门委员会，该委员会由昆虫类、鸟类、小动物、鱼类、 植被等方面的专家与政府、道路建设集团共同组成，其主要目的就是研究路域沿线的生 态景观现状，提出生态景观道路建设建议，以最大程度地恢复自然。近几十年内，日本 生态景观恢复的理论和技术体系得到了不断的发展并日趋成熟，成为全球生态景观恢复 和绿化设计的典范。 “尊重自然、恢复自然”的理念在加拿大的道路建设中也得到充分体现【5 】。其公路 绿化以保护沿线生活环境和自然环境、提高行车的安全性和舒适性、提供和谐的公路景 观为根本目的。在公路设计和施工中，加拿大的相关工作者都努力降低公路对自然生态 景观的扰动和破坏，如在施工前先将树木或者树桩移走；在动物经常出没的地段建设动 物通道：公路线形设计基本按照原地貌，尽量避免对原地貌的过度切割和开挖；公路尽 量绕避森林、湿地等重要的生态景观区域；为保留自然的动物栖息环境而建设很多国家 自然公园；政府采取一切措施，尽快地恢复原有的自然群落，尽量避免人工痕迹，使路 域植被与周围环境融为一体。 瑞典从2 0 世纪7 0 年代末开始关注公路噪声等生态影响问题，在2 0 世纪9 0 年代开始考 虑和实施公路环保措施【6 】。至今，瑞典公路环保工作已步入规范化、系统化和社会化的 轨道。不管是在公路规划与设计阶段还是工程项目的施工阶段以及建成后的运营与管理 养护阶段，瑞典国家公路局都要求采取相应的环保措施，尽量降低公路建设对周围环境 的影响。如在设计阶段根据不同的情况采取避免措施、代替措施、减缓措施；在施工阶 段采取防护性措施、恢复性措施、补偿性措施等。 此外，诸如法国、瑞士、英国、韩国等国家的公路生态景观技术和相关研究也已开 展多年【7 】。法国从2 0 世纪9 0 年代中期开始考虑公路建设与生态保护的关系，在修建高 速公路的同时创建生物栖息场所来保护动物。法国公共事务部的j e s s i c ab r o u a r d 对道路 安全与景观的关系进行了研究【9 】；瑞士在修建高速公路时实施建设替代栖息地的措施； 英国也越来越重视路域沿线生态景观的保护、恢复及优化；韩国有明确的要求，如在公 路建设中所经过的森林、特殊地貌区段采取避让或其他措施加以保护【10 1 。 4 长安大学硕士学位论文 上述发达国家的高速公路生态景观建设和研究比较系统，研究内容广泛而深入，并 有其独有的特点，主要表现在： ( 1 ) 注重规划设计。很多发达国家在公路规划初期就开始考虑高速公路生态景观 规划和设计，吸收多学科多领域的专家及相关公众的参与，作出与环境和谐的规划，为 降低公路的影响程度而不懈努力。 ( 2 ) 坚持以人为本。坚持从人的角度出发，提高道路使用者的视觉美感和景观质 量。 ( 3 ) 尊重自然生态。发达国家在高速公路建设的过程中都努力采取措施降低公路 对自然生态景观的扰动和破坏，对于不可避免的影响，能够采取合理有效的补偿措施， 并强调公路建设与自然环境的融合统一。 ( 4 ) 重视技术开发。发达国家都十分重视公路生态景观方面的技术开发，各国都 投入诸多的人力、财力、物力来开发相应的技术。目前，减少公路建设对生态环境的影 响以及破坏后生态环境的恢复和景观再造技术已成为发达国家公路环保产业的核心技 术，世界上公路生态恢复所采用的技术几乎都是从以上发达国家的技术演化或直接借鉴 而来。 ( 5 ) 技术手段先进。在发达国家，公路生态景观的研究手段相当先进，电子信息 技术、自动控制技术、遥感技术、g i s 技术、三维仿真技术等已经成为有效成熟的研究 手段，这些先进技术手段的应用促进了本领域研究和应用的科学化、合理化和现代化。 1 3 2 国内研究现状 相比于国外发达国家，我国的公路生态景观恢复技术研究工作起步较晚，大多数研 究还处于较低的水平，研究多集中在理论水平和美化布局的层次【1 3 】，全面系统的生态景 观技术还没研究有得到必要的重视与关注。直至2 0 世纪8 0 年代，随着公路建设的快速 发展，我国的生态恢复和公路景观构建工作才日益引起人们的关注。1 9 8 3 年，我国交通 部制定颁发了公路标准化美化标准，标志着我国交通行业开始注重路域生态景观问 题。此后，交通部相继颁布了公路路线设计规范( 1 9 9 4 ) 和公路环境保护设计规 范( 1 9 9 8 ) 。此外，各地方也根据地域的实际情况编制了地方性的使用手册和使用指南， 如河南省高速公路景观设计指南，标志着我国的公路环保法规逐步健全。进入2 l 世 纪以后，我国的公路生态景观恢复工作得到了进一步的发展。2 0 0 3 年4 月，交通部环保 中心与中国公路杂志社在成都主办了全国公路环保与景观技术研讨会，国内交通专家在 生态景观恢复进行深入的探讨，取得了一系列阶段性的成果。2 0 0 4 年8 月，交通部在北 5 第一章绪论 京举办了交通可持续发展的高层论坛，此外，中国土木工程协会、交通工程协会多次举 办公路绿化及景观构建方面的专题会议，会议内容日益与国际接轨，由此，公路生态景 观研究已经在全国范围内步入一个新的发展阶段。 在实践方面，我国还一直处于探索和尝试阶段，积累了一定的宝贵经验。1 9 9 5 年， 我国在宜黄公路首次开展公路边坡植被建植的实验，采用的措施有植生带、贴草皮和人 工撒播。1 9 9 6 年在云南省昆明一曲靖高速公路首次采用液压喷播技术对高速公路边坡进 行全面的防护与绿化，成为我国生态景观绿化技术应用的起点。此后，云南、海南、广 西、四川、陕西等省都开始进行生态景观道路的尝试性建设，取得了良好的经济效益、 生态效益和社会效益，比较有代表性的有云南楚雄一大理高速公路、云南昆明玉溪高速 公路、海南环岛高速公路、广西钦州北海高速公路、四川九寨沟旅游公路、陕西铜川 黄陵高速公路等。随着我国扩大内需政策的出台，各省高速公路建设又出现一个新的建 设高潮，很多高速公路建设者都提出了建设“生态路、景观路、人文路 的口号，我国 的高速公路建设理念已经有很大转变。 在理论研究方面，我国很多学者也对公路生态景观恢复进行了探讨和研究，取得了 一系列的研究成果，这些研究大致可以分为三个方面。第一个方面是研究公路生态景观 的设计方法和设计内容，如葛飞( 2 0 0 5 ) 等分别从不同角度对公路景观设计进行了研究 与探讨；孙丙湘对道路绿化防护及道路环境美化工程类型的选择和布局设计进行了重点 研究；刘朝晖( 2 0 0 0 ) 对高速公路路域景观恢复工程的设计方法进行了研究。第二个方 面是研究高速公路生态景观恢复中的物种选择，如刘秀峰等( 2 0 0 1 ) 于1 9 9 8 2 0 0 0 年对贵 遵高速公路两侧人工植被进行调查，动态分析了代表性的样地进行物种组成和种群数 量；在楚大高速建设过程中，余晓华等( 2 0 0 2 ) 针对风化紫色砂岩地区进行植被恢复种类 选择性研究；在惠河高速公路建设过程中，张梦涛( 2 0 0 0 ) 、舒翔( 2 0 0 1 ) 、周颖( 2 0 0 1 ) 进行了喷混植生试验方面的研究；蔡志洲等对公路立交生态工程设计、公路边坡灌木生 态绿化进行了深入研究；周存秀深入研究了生物多样性在路域植被恢复中的应用。第三 个方面是研究公路绿化恢复技术措施，如吴卫华、李铁振、刘哲峰等对s n s 柔性防护 技术的在公路生态景观建设中的应用进行了研究；张朝辉研究了多孔植被混凝土的设计 方法和应用；沈毅、晏晓林、梁爱学、李统益等对厚层基材喷播技术进行了研究等。 以上研究成果的应用已使得我国的高速公路生态景观恢复和重建逐步步入一个新 的环节，促进了我国路域生态景观恢复重建技术的日趋成熟。然而，同其它发达国家和 地区相比，我国路域生态景观方面的研究还比较落后，在设计理念、设计方法上尚有很 6 长安大学硕士学位论文 大差距。例如，现有的一些理论多是在国外道路生态景观理论以及园林景观理论的基础 上发展起来的，尚未形成独具中国特色的技术措施和技术体系，并缺乏系统性、针对性 和独创性的研究。此外，与道路设计建设及管理相关的法律法规还不够健全，高速公路 生态景观建设的法规体系还需逐步完善，此方面的研究也亟待加强。 1 4 研究目的、方法、内容及技术路线 1 4 1 研究目的 在对路域的自然生态环境、社会环境、经济文化发展水平、景观水平等方面实地调 查的基础上，综合研究高速公路路域生态景观恢复关键技术和高速公路综合生态景观恢 复体系，为河南省乃至我国的公路建设生态恢复和景观构建工作提供科学的依据和方 法，以防范和削弱路域生态景观退化程度，提高路域生态景观健康水平，推动我国基础 设施建设的可持续发展。 1 4 2 研究方法 本课题本着“恢复生态，再造景观”的宗旨，在借鉴国内外公路生态景观研究成果 的基础上，采取收集资料、阅读文献、分析整理结合实际调研的方法，以生态理论、景 观设计原理为手段，综合研究高速公路路域生态景观恢复技术。 1 4 3 研究内容及技术路线 1 4 3 1 研究内容 本论文在已有理论基础研究和实践成果的基础上，结合我国高速公路建设的实际情 况和我国路域生态研究工作的不足之处，考虑到研究的可行性和可靠性，从以下三个方 面对高速公路生态景观技术进行研究。 ( 1 ) 路域生态景观的界定与描述。在系统分析前人研究成果的基础上，结合我国 高速公路建设的实际情况，对本文的研究目标进行界定。 ( 2 ) 路域生态景观恢复关键技术研究。包括公路边坡绿化恢复技术、生物型公路 声屏障技术、路域景观与生态、文化整合研究以及路域生态景观仿真技术，站在公路建 设的前沿研究热点问题。 ( 3 ) 高速公路综合生态景观恢复体系研究。以关键技术研究为基础，以“恢复生 态，再造景观 为宗旨，结合宛坪高速所在区域的自然状况，社会经济状况和技术力量 等特征，综合研究高速公路综合生态景观恢复体系。 1 4 3 2 技术路线 7 第一章绪论 本课题技术路线如图1 1 所示： 公路边坡绿化恢复技术研究 生物型公路声屏障技术研究 路域生态景观恢复关键 技术研究 寻 路域景观与生态文化整合研究 基于u c w i n r o a d 的 生态景观恢复仿真技术 1 1 技术路线流程图 1 5 本章小结 本章在总结、归纳、分析国内外研究现状的基础上，结合我国高速公路建设的实际 情况，提出我国高速公路生态景观建设存在的问题，确定我国生态景观建设中亟待解决 的问题。之后从现存问题出发，本着“恢复生态、再造景观 的宗旨，确定本文的研究 方法、研究内容和技术路线。 8 长安大学硕士学位论文 第二章研究目标的界定与描述 2 1 路域生态系统的界定与描述 2 1 1 路域生态系统概念界定 1 ) 路域 公路路域主要包括路基、边坡、中央分隔带、隔离带、立交、特殊防护地段、取弃 土场以及主体工程和各临时工程的影响区，即公路的直接侵占的区域及影响区域。路域 是一个狭长的地带，长度一般为几十公里，有的甚至长达几千公里，其宽度除与公路等 级、路基宽度、公路建筑界限相关外，还与公路所经区域的生态敏感程度紧密相关，一 般轮廓较为模糊。 国外交通工程专家和生态学家对公路影响区的范围研究较多，很多研究认为，公路 影响区距离路线中心线的距离主要依据生物分布、物种位置和交通干扰类型而定，且这 一区域会随着交通量的增加而增j j h ( c l a r ka n dk a r r l 9 7 9 ；r e i j n e na n df o p p e n l 9 9 4 ； n e l l e m a n ne ta 1 2 0 0 1 ) 。不同的物种、不同区域的公路影响范围见表2 1 【5 们。 表2 1 公路对附近栖息地的影响范围 公路影响 距离参考文献 1 重金属的影响 公路附近的植被和土壤 5 0 1 0 01 1 1 荷兰交通部( 1 9 9 4 ) 化学污染的影响 氮氧化合物对植物群落的影响 2 0 0m a n g o l d ( 1 9 9 7 ) 2 动物分布的影响 1 0 0mk e l l e r ( 1 9 9 1 ) 粉红脚雁和灰雁 1 5 0m o r t e g aa n dc a p e n ( 1 9 9 9 ) 3 道路灯光的影响 鸟类饲养密度 2 0 0 - 2 5 0md em o l e n a a re ta 1 ( 2 0 0 0 ) 4 动物绕行区域的影句 5 0 0 0 1 t in e l l e m a n na n dc a m e r o n( 19 9 8 ) 北美驯鹿 2 0 0 i nr o s ta n db a i l e y ( 1 9 7 9 ) 鹿( 麇鹿) 1 0 0 0 mk a s w o l - ma n dm a n l e y ( 19 9 0 ) 灰熊 5 边缘物种增加的影响 鸟群组成 1 0 0 i t if e r r i s ( 1 9 7 9 ) 9 第二章研究目标的界定与描述 表2 1 公路对附近栖息地的影响范围( 续) 公路影响距离 参考文献 6 ，公路密度的影响 湿地物种丰度 2 0 0 0 m f i n d l a ya n dh o u l a h a n ( 19 9 7 ) 沼泽蛙的存在 7 5 0m v o sa n dc h a r d o n ( 1 9 9 8 ) ： 美洲豹分布 1 5 0 0m c a r ra n df a h r i g ( 2 0 0 1 永久冻结带的早期融化 1 0 0mw a l k e re ta 1 ( 1 9 8 7 ) 由表2 1 可知，公路对大型野生动物和湿地保护区的影响范围较大，而对中小型动物 的影响范围在2 0 0 m 左右，对附近的植被和土壤的影响范围一般也在2 0 0 m 以内。 就我国而言，按照公路建设项目用地指标的规定，高速公路平均宽度一般不超 过1 0 0 m ，显然建成的公路一般具有明确的边界，但其影响区边界却难以确定。我国在公 路环境保护设计规范( j t j t0 0 6 9 8 ) 中明确指出公路环保设计规范中所指的生态环境 质量是指公路中心线两倾, j 2 0 0 m 范围内的自然保护区、水源保护地、森林、湿地和野生生 物及其栖息地等。现行的公路建设项目环境影响评价规范( j t gb 0 3 2 0 0 6 ) 也指出， 生态因子之间相互影响和相互依存的关系是划定评价范围的原则和依据，其范围主要根 据各路段所在区域与周边环境的生态完整性确定。该规范在测定一般交通噪声污染水平 时采取的最远测点为离道路中心线两侧各2 0 0 m ，在路线动物保护区等环境敏感区时两侧 各延长至3 0 0 m 。 参考国内外研究及相关规范，结合我国路域界限划分，本文认为，路域为公路中心 线两侧平均2 0 0 m 的区域，该区域在野生动物保护区、湿地等生态敏感点时应向两侧延伸， 延伸的距离根据现场实况调查确定。 2 ) 生态系统 生态系统( e c o l o g y ) 由英国植物生态学家t a n s l e ya g 于1 9 3 5 年首先提出，是生 物及其非生物环境组成的相互影响、相互依存的统一体【l 引。 生态系统是在一定空间中共同栖居的所有生物及其非生物环境之间在不断进行物 质循环和能量流动过程中形成的统一整体，是由生物和菲生物共同构成的相互作用、物 质不断循环、能量不断流动的系统【1 9 】。生态系统的基本成分包括生产者、消费者、分解 者和非生物环境，这四种成分相互之间沿着一定的途径，不断地进行着物质和能量的交 换，在一定条件下保持着相对平衡，见图2 1 及图2 2 。 1 0 长安大学顾十学位论文 图2 1 生态系统组成结构的一般性模型( 赍料来源：孙儒泳，2 0 0 2 ) ? 乞。 图2 2 生杏系统的组成 健康稳定的生态系统能在很大程度上克服和消除外来的干扰，维持自身的稳定性。 但当外来干扰超越生态系统自我调节能力时，生态平衡就遭到破坏，若受破坏的程度不 严重，该生态系统在一定的条件下能够恢复到健康或者初始状态。例如在人为有益的 影响下，受损或破坏的生态系统可以建立新的平衡，甚至结构更合理、功能更健全。但 当生态系统受到严重破坏时，则难以恢复生态平衡。 3 ) 路域生态系统 道路建成以后，随着道路主体工程和环保工程的实施，路域沿线会出现一个新的生 态系统，该系统即为路域生态系统。目前我国对路域生态系统还没有一个统一的定义， 第二章研究目标的界定与描述 相关科研工作者都是根据研究需要对该概念进行描述。例如：陈雨人认为路域生态系统 就是“路界环境系统 ，包含路界生态环境、路界大气环境、路界声环境以及道路景观 环境【2 0 】；蔡志洲认为路域范围是公路用地界影响范围，宽约5 0 7 0 米宽、数十至数百公 里的地带【7 】；刘惠民认为路域生态系统是指公路系统在同地球表层系统进行物质交换、 能量流动、信息传递中发生、形成和发展起来的实体系统等。 公路的建设和运营改变了路域周围原有的生态景观结构，打破了自然生态系统固有 的性能，破坏了原有生态系统的稳定性，改变了原有生态系统中各组分的物流、能流和 信息流的传输方式，因此路域生态系统是一个退化的生态系统。同时，路域生态系统随 着人类建设公路而产生并受到扰动甚至平衡性受到破坏，又在公路建成后人类有目的的 生态恢复措施中逐步达到新的平衡，因此，路域生态系统又是一个半人工干扰型的生态 系统。 基于上述分析，结合上文对路域的界定，本文认为，路域生态系统是在公路形成的 过程中，在公路中心线平均2 0 0 m 左右的范围内，人类模仿自然生物群落所建造的一个 退化的干扰型、半人工的复合生态系统。该系统由人工生态系统和自然生态系统组成， 两部分系统分别又包括生物和非生物两个方面，结构详见图2 3 【1 2 】。 图2 3 路域生态系统结构 1 2 长安大学硕士学位论文 2 1 2 公路建设项目生态影响分析 公路建设项目对生态系统的影响涉及路域几百米甚至上千米范围内很多生物和非 生物，影响范围之广泛、影响内容之丰富，影响作用之复杂往往超出科学研究的一般尺 度。公路生态影响及其影响模式详见图2 4 ，影响尺度见图2 5 。 图2 4 路域生态影响及其影响模式( 资料来源：龟山，1 9 9 7 ) 世纪 年 厘 月 曾 小时 分钟 图2 5 公路生态影响的时空尺度示意图 1 3 一 生系的响一 种的响 一 个的晌 一 要因 生题原， 一 一 对态统影一 对群影 一 对体影 一 主原 一 产问的屋 一 第= 章究目标# 定- ，描n 2 12 1 生物影响 公路的生物影响可分为对动物的影响和对植物的影响。对动物的影响主要是破坏 动物栖息地、对动物活动产生屏障效应，造成动物死亡等；对植物的影响主要是破坏路 域天然植被、影响植物群落演替规律、引发外来物种入侵等。主要生物影响见酎26 。 图2 6 公路对生物的主要生态影响( 赍料来源：v a n t i e r z a n d ee t a l 1 9 8 0 d i s p e r s a l ) 1 ) 对动物的影响 ( 1 ) 破坏动物栖息地，造成生境破碎化 公路对动物柄息地有较人的影响州r c1 9 9 6 ，2 0 0 4 ：f o r m a nc t 鲥2 0 0 3 ) 。道路的修 建娃蜘、了动物的栖息、生眭、繁贿和活动的场所，x t 动物的觅食、