戈壁荒漠區鐵路工程野生動物通道設置研究

韓立鶴

(中鐵第一勘察設計院集團有限責任公司,西安 710043)

戈壁荒漠區鐵路工程野生動物通道設置研究

韓立鶴

(中鐵第一勘察設計院集團有限責任公司,西安 710043)

針對荒漠戈壁區鐵路工程在設計和環境影響評價階段，因缺乏區域內動物詳細分布和活動狀況的長期觀測和研究成果而難以準確設置野生動物通道的問題，以新建紅柳河至淖毛湖鐵路為例，通過利用遙感、資料收集、走訪、實地調查等方法，調查當地野生動物的類型、生活習性、活動規律和沿線植被及水源分布情況，通過類比青藏鐵路等動物通道的利用效果，初步確定動物通道的位置、型式和規格，為我國西北荒漠戈壁區鐵路工程野生動物通道的設置提供一種思路和方法。

戈壁荒漠；鐵路；野生動物通道；設置

近年掀起的鐵路建設高潮,為西部地區開發、開放創造了更好的條件,但由于西北內陸地區荒漠戈壁廣布、生態環境脆弱,鐵路建設項目對荒漠戈壁區活動的野生動物的影響也成為環境影響評價以及評估工作關注的熱點和難點之一［1]。新建紅柳河至淖毛湖鐵路位于新疆東北部荒漠戈壁區,區域內特有動物種群以大中型有蹄類哺乳動物(如鵝喉羚、野驢、野駱駝等)為代表,其具有分布密度低、范圍廣、活動能力較強、無固定遷徙通道等特點,國內外對于該區域內上述動物的詳細分布和活動狀況研究成果較少,給設計和環境影響中分析鐵路對沿線野生動物的活動、繁衍和遷徙造成的影響,進而并采取設置動物通道等保護措施帶來困難。本文提出了一種思路和方法,在工程設計和環境影響評價階段,通過遙感、資料收集、走訪、實地調查等方法,調查當地野生動物的類型、生活習性、活動規律和沿線植被和水源分布情況,把水源分布情況作為動物通道位置選擇的重要依據,類比青藏鐵路等工程動物通道的利用效果,確定動物通道的型式和規格。在我國暫未發布鐵路動物通道設計規范,缺乏區域內動物的詳細分布和活動狀況的長期觀測和研究數據的情況下,紅淖鐵路野生動物通道的設置研究對我國西北荒漠戈壁區鐵路工程野生動物通道的設置具有借鑒意義。

1 工程及環境背景介紹

新建紅柳河至淖毛湖鐵路位于新疆維吾爾自治區東部的哈密地區敏感、脆弱、干旱的荒漠地帶,線路起于甘新交界處的蘭新鐵路紅柳河車站,東南至西北走向,終于伊吾縣淖毛湖鎮,線路全長438.1 km,本工程參照國鐵I級標準單線鐵路設計,設計車速120 km/h,路基寬度7.8 m,邊坡坡度1∶1.5。

哈密地區地處亞歐大陸腹地,屬典型的大陸性荒漠氣候,區域氣候干旱、水源不足、冬季嚴寒,可食性植物資源少,這些因素致使哈密地區野生動物種類分布較為獨特,突出表現為嚙齒類、鳥類較為豐富,兩棲類很少,但有蹄類較多。經當地林業部門統計,哈密地區野生動物種類有獸類5目2 1科5 9種、鳥類16目4 3科1 6 1種、爬行類2目7科18種、兩棲類2目2科4種、魚類2目5科10種以及昆蟲類13目 9 6科3 5 9種,合計共4 0目1 7 4科6 17種。本工程位于哈密地區最東緣,根據中國動物地理區劃［2],項目區域位于古北界中亞亞界蒙新區西部荒漠亞區,動物區系成分以古北型為主。工程沿線分布有國家I級重點保護陸生野生動物蒙古野驢(Equus hemionus)［3]、野駱駝(Camelus ferus)［4]、北山羊(Capra ibex)［5]3種,國家Ⅱ級重點保護野生動物有鵝喉羚(Gazella subgutturosa)［6]、盤羊(Ovis ammon)［7]、兔猻(Felis manul)3種。上述野生動物種群密度低、分布廣、無固定遷徙通道,水源是其活動的主要目的地［8- 9]。

2 鐵路野生動物通道的設置

首先應該明確,紅淖鐵路所設動物通道主要為受其阻隔影響的重點保護陸生野生哺乳動物而設。哺乳動物按體型大小又可分為大型、中型、小型三類,大型動物如蒙古野驢、野駱駝等,中型動物如鵝喉羚、北山羊、盤羊等,小型動物如兔猻等。由于鐵路沿線區域內沒有劃定自然保護區等保護區域,且人跡罕見,缺乏國內外對區域內動物詳細分布和活動狀況的長期觀測和研究,要在工程設計和環境影響評價階段,完成動物通道設定并計列投資,有一定難度。本工程利用遙感、資料收集、走訪、實地調查等方法,并類比青藏鐵路等工程動物通道的利用效果,設置了動物通道的位置、型式和規格,較好地解決了這一問題。

(1)野生動物現狀調查的方法

①資料收集

充分利用各類已發表的文獻、專著、權威數據庫(中國動物志數據庫、中國瀕危和保護動物數據庫、國際自然保護聯盟瀕危物種紅色名錄以及中國生物物種名錄)、野生動物考察報告、地方林業局物種名錄等文獻資料,確定野生動物歷史上相對集中分布的區域及重點保護物種分布范圍,明確物種分布與鐵路設計線路之間的位置關系,繪制野生動物歷史分布圖。由于本工程范圍內上述動物研究資料較少,歷史分布數據不完善,無法確定準確分布范圍,尚需通過野外實地調查和遙感等方法,根據適宜棲息地確定潛在的可能分布范圍。

②野外實地調查

考察時間的選擇:每年春季(3～4月)是水與食物資源相對匱乏的季節,野生動物活動范圍也會相應擴大,動物的飲水、取食路線均比夏季(7～8月)更加集中而明晰,同時由于降水少,動物活動痕跡(足跡和糞便)也更易保存和識別。

走訪:訪問工程線路兩側聚居點居民、牧民和當地林業局專業人員、林業公安現場工作人員等,雇傭當地向導進行現場考察,收集項目區域野生保護動物的信息。

水源調查:工程所在區域屬于內陸水系,降水稀少,沿線沒有常年流水的河流,僅有暫時性洪流形成的干溝谷,工程沿線在臨近天山南北坡的山前丘陵區分布有一些間歇性小河和泉眼。對于水源的調查,應在工程勘察時,首先前往當地水利部門收集沿線區域水系、泉眼分布圖,訪問工程線路兩側聚居點居民、牧民,確定初步的調查目標,然后雇傭當地向導,去實地位置尋找泉眼及水流,并用GPS記錄詳細位置坐標,測算水量等。

平行樣線調查［9]:沿鐵路線路驅車行駛,時速低于30 km,通過肉眼+望遠鏡直接觀測線路兩側野生動物活動情況。由于沙漠野生動物,特別是受鐵路影響較大的大中型哺乳動物多晨昏活動,調查須按時段進行,以保證每段線路覆蓋動物活動頻繁的時段。

垂直樣線調查［9]:項目路線涉及區域植被類型相對簡單,生境復雜度較低,平均每20 km設置一對樣線、與鐵路線路垂直交叉,左右各設置一條,長度2～ 3 km,樣線布設位置盡量覆蓋不同生境類型,并在水源處加設樣線。考察人員分2組沿兩側樣線踏查,記錄樣線及兩側動物實體、活動痕跡(足跡、糞便、毛發)、巢穴等,拍照、鑒定并用GPS記錄詳細位置及樣線軌跡。

③遙感［10]、航測調查

根據工程勘察階段的航測資料和遙感影像數據,參考哈密地區土地利用圖(1∶250 000)［11]、中國植被圖集(1∶1 000 000)［12],結合植被樣方調查,利用ARCGIS軟件生成鐵路沿線10 km范圍內的植被類型斑塊,將鐵路工程和鐵路沿線的植被類型斑塊相疊加,可形成鐵路沿線植被類型圖。通過對鐵路沿線的植被狀況按照植被類型、覆蓋程度進行了等級劃分,可以輔助評價動物棲息地的生境適合度。

(2)動物通道型式選擇

鐵路建設有3種野生動物通道,即橋梁下方通道、隧道上方通道和路基緩坡通道［13-14]。橋梁下方通道和隧道上方通道,即利用橋梁下方和隧道上方設置動物通道,緩坡通道是要求路基邊坡坡率放緩為1∶2,再改造為動物通道,各種不同類型動物通道類型的優劣對比詳見表1。

表1 不同通道類型優劣對比

通過青藏線2004～2006年的連續監測［14],緩坡通道在鐵路運營后野生動物利用并不明顯,并且對列車運行及野生動物自身構成嚴重的安全隱患,為避免鐵路運營后列車碰撞野生動物事故的發生和保證鐵路行車安全,在運營期已逐步對鐵路緩坡通道采取防護網封閉,用橋梁代替方案,紅淖鐵路無隧道工程,所以,其動物通道設置形式以橋梁、涵洞下方通道為主。

(3)動物通道位置設置

根據同區域內明哈高速公路動物通道設置的研究結論［8],沿線野生動物無固定遷徙通道,水源成為其活動的主要目的地,野生動物通道的位置與鐵路兩側水源的分布有較為密切的關系。經過收集相關資料并現場調查核實,紅淖鐵路沿線線路兩側10 km范圍內共發現固定、不固定或季節性泉眼18處,其中7處集中分布于下馬崖鄉冬天山坡腳一帶(2處干涸),8處集中分布于淖毛湖鎮附近及胡楊林中(3處干涸),另外3處為DK100～DK130兩側的百子泉、坡子泉和羊頭泉。此外在DK106～DK110野外調查新發現多個季節性積水區。照片見圖1～圖3。

圖1 淖毛湖鎮胡楊林附近無名泉眼

圖2 下馬崖附近無名泉眼

圖3 DK106～DK110附近季節性積水區

動物通道的最大間距根據目標物種的習性及分布特點控制,阿聯酋Shah―Habshan―Ruwais鐵路項目位于西亞的戈壁荒漠地區,與紅淖鐵路所處區域生態環境類似,均為干旱荒漠生境,生境異質性低,通道設置目標物種主要為沙漠瞪羚(Sand gazelles),其和鵝喉羚同屬,體形相差不大,都具有分布密度低,大范圍漫游的特點,該項目動物通道設置時,通道間距在10 km左右［15]。因此,對于紅淖鐵路,在鵝喉羚數量相對較大的中高密度分布區段,動物通道間距不應超過10 km,對于活動能力強、范圍廣的駱駝和蒙古野驢及偶至項目區域活動的盤羊、北山羊,通道最大間距控制在15 km。

以上述原則為指導,結合鐵路沿線鵝喉羚、蒙古野驢、野駱駝、盤羊和北山羊的歷史分布和現狀調查,紅淖鐵路初步設計中能滿足以上目標動物通過的橋梁和涵洞共有20處,可以直接設置為專用野生動物通道；在本項目的環境影響評價階段,在通道間距和高度不滿足野生動物通道參數標準的區段,通過增設或改造現有設計橋梁、涵洞增加了7處野生動物專用通道,全線共設置野生動物通道28處。這些通道可以在位置、間距、數量上滿足該范圍內目標動物基本通行的需要。

(4)動物通道規格設計

鑒于目前國內尚無該區域通道設置的指標標準,可參考國外發達國家相關領域內的設計標準或國內外相類似區域內鐵路工程動物通道的設置情況,來確定本工程野生動物通道的設計規格。美國《北美野生動物通道設計和評估手冊》［16]中針對不同物種的生物和生態學特性對公路動物通道參數的設置提出了建議指標,對大型有蹄類動物專用野生動物通道建議寬度在10 m以上,高度3.5～4.5 m。明哈高速公路為國內同區域唯一可類比的工程,其環評中認為凈高大于3.5 m跨徑大于8 m的橋梁可以作為蒙古野驢等大型動物的通道,凈高大于3.0 m跨徑大于8 m的橋梁可以作為鵝喉羚等中型動物的通道［17]。根據青藏鐵路橋梁數據統計［12]:青藏線DK1112+767處橋長311.2 m,凈高5 m,青藏線DK1051+660處橋長18.5 m,凈高3.3 m,青藏線DK1042+828處橋長17.5 m,凈高3 m,均能滿足藏羚羊和藏野驢通行需要。鵝喉羚與藏羚羊同屬,蒙古野驢與藏野驢同屬,體形等生物學特征類似,通道大小也能滿足鵝喉羚和蒙古野驢通行需要。

對于長期生活在開闊地帶的荒漠有蹄類動物,通道的視野開闊度是影響通道使用率的最主要因素之一,而通道建筑參數的寬度(通道開口的長度/橋長)、深度(路基寬度)等指標的設置主要是要盡量保證通道內的光線條件和視野的開闊程度,使動物能清晰地觀察到通道內部和對側的環境,減少通道和高大路基對其產生的心理壓力,以提高通道的使用效率。因此通道指標的設置很大程度要參照路基寬度,對于越寬的路基則需要更大的通道開口面積。紅淖鐵路路基寬度僅為明哈高速公路路基寬度的1/4～1/2,也比《北美野生動物通道設計和評估手冊》中所針對的高速公路路基寬度小,但是鑒于野駱駝、蒙古野驢國家重點一級保護野生動物的稀有性和敏感性,為提高通道的使用效率,本工程中通道的設置技術指標為:作為野駱駝、蒙古野驢和北山羊等大型哺乳動物的野生動物通道,建議通道寬度大于12 m,高度大于4.5 m(最低不得小于4 m)；作為鵝喉羚、盤羊等中型有蹄類動物設置的通道寬度最低不小于10 m,高度不小于3.5 m。上述標準未因鐵路路基寬度［18]小于公路而降低標準,比青藏鐵路同類型通道的標準也略有提高,建成后通道的視野開闊度、內部光線條件將明顯高于明哈高速公路野生動物通道。紅淖鐵路實施中典型動物通道見圖4。

(5)通道輔助措施設計

設置圍網或圍欄,防止動物翻越路基,引導動物移動至通道,以增加通道的使用率。根據工程要求,本工程在列車運行期將進行線路封閉,圍網設置于路基下方緊靠路基設置,高度1.8～2 m,在所有通道和橋涵附近開放,并設置引導和警示設施。

圖4 紅淖鐵路實施中的動物通道

對野生動物通道地面覆土10～20 cm,以保持通道內外地面基質的一致性,引導動物自然通過。此措施不僅對動物有引導作用,同時也可通過記錄通道內動物足跡監測動物對不同通道的使用率,以對運營后野生動物通道效果進行后評價。

采取積極的誘導措施,如設置水源、光源、使用食物或鹽誘導等,這些誘導措施雖然可能在通道設置初期增加動物在通道周圍的活動頻率或使用率,但其也可能存在目前可見或未知的潛在“副作用”。非自然的誘導方式可能導致動物自然分布格局和活動路線的改變,而使用鹽或“誘餌”則會改變通道內或附近的理化環境,造成對目標保護物種以外的其他物種不利的影響［9]。在不同的項目中,誘導措施的可操作性有較大的差異。由于誘導措施的作用存在爭議,因此,本項目不采取額外的誘導措施。

(6)野生動物監控

由于本工程區域現有野生動物資料有限,且國內鐵路建設項目設計和環境影響評價工作周期較短,短時間內難以全面掌握區域內動物的活動狀況,應在工程建設及運營過程中開展以野生動物遷徙規律調查為主要內容的生態監控,根據監控資料,及時調整、優化設計的動物通道,在設計中應預留此項費用。

3 結論

以上述思路和方法為指導,可在鐵路工程設計和環境影響評價階段,初步確定西部荒漠地區野生動物研究成果缺乏地區鐵路建設中動物通道的位置、型式、規格和工程數量,并計列投資。但是,由于國內鐵路建設項目設計和環境影響評價工作周期較短,短時間內難以全面掌握區域內動物的活動狀況,因此,應通過在工程建設及運營過程中開展以野生動物遷徙規律、動物通道適應狀況調查為主要內容的生態監控,根據監測結果及時調整、優化動物通道的設置,同時,也能和青藏鐵路動物通道監測結果一樣,為我國荒漠戈壁區鐵路工程建設中野生動物通道的設置積累觀測資料和實施經驗。

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Research on How to Set UP Wildlife Crossings across Railway in the Gobi Desert Region

HAN Li-he
(China Railway First Survey and Design Institute Group Co.,Ltd.,Xi'an 710043,China)

In the stages of project design and environmental impact assessment,it was difficult to accurately set up the wildlife crossings across the railway in the Gobi desert region,because there was a shortage of detailed data of long-term observation and research of wildlife distribution and activity pattern in the region.Focusing on this problem,this paper took the new Hongliuhe-Naomaohu Railway as an example to do research.Meanwhile,the paper investigated the types of local wildlife,living habits, activity patterns and the distributions of vegetation and water source along the railway,by means of remote sensing,data collection,interviews,field survey and other methods.Furthermore,based on the analogy of application situations of wildlife crossings of the Qinghai-Tibet Railway and other railways,this paper preliminarily determined the locations,types and standards of the wildlife crossings,providing a new idea and method for how to set up wildlife crossings across the railways in the Gobi desert region of northwestern China.

Gobi desert；railway；wildlife crossings；setting up

X171.4

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.07.015

1004-2954(2014)07-0063-04

2013-12-17

韓立鶴(1983―),男,工程師,2004年畢業于蘭州大學,理學學士,E-mail:bestthing2000@126.com。