公路選線生態適宜性分析與生態修復技術應用研究
——以東山環島生態旅游公路為例

■陳振興

（1.福建省交通科學技術研究所;2.福建省公路、水運工程重點實驗室,福州 350004）

1 生態旅游公路及生態選線概述

生態旅游公路隸屬于綠色公路的范疇，它作為綠色交通建設的主陣地，其初衷是在實現公路基礎設施本身固有功能的同時，實現公路與生態環境和諧共生，體現向大自然索取和回報之間的平衡，是推進交通行業生態文明建設的根本措施。2016年7月，交通運輸部印發《關于實施綠色公路建設的指導意見》，提出了5大專項行動，要求推行生態環保設計，加強生態環保選線，推行生態防護和修復等技術[1]。

公路生態環保選線是以環境保護和可持續發展理念出發，把環境影響因素作為公路走向的重要因素之一納入方案決策中或根據環境影響大小對路線比選方案進行排序，利用科學技術的發展（航測、遙感、GIS等）進行選線設計，保證不因公路建設而使沿線周邊環境受到破壞，盡量使之保持原有水平，甚至有所改善。

東山環島生態旅游公路位于福建漳州市東山縣境內,全長110.6hm，項目總投資68.88億元。路線沿東山島海岸線繞島一周，把東山灣、南門灣、馬鑾灣、金鑾灣、烏礁灣、澳角灣、宮前灣等7大海灣串成一線，與風動石、蘇峰山、大帽山景區相呼應，把生態、低碳、景觀、旅游作為設計理念，突顯海島特色，把親海、臨海、近海作為設計原則，路隨景移，靈活布線，保護和修復岸線生態資源，合理布置觀景旅游服務設施，形成一條以觀海、休閑、文旅為特色的生態低碳精品公路。其中烏礁灣段是未來東山島旅游產業發展的腹地，也是目前生態資源亟待修復的海灣段落，被國家交通運輸部列為生態修復示范試點公路項目。

2 基于層次分析法的公路選線生態適宜性評價模型建立

2.1 公路選線生態適宜性分析評價體系及評價模型構建

從公路生態選線生態適宜性的內涵出發，公路生態選線生態適宜性評價包含公路用地適宜性評價和生態系統敏感性評價兩個部分，因此從這兩個方面出發構建評價指標體系，通過層次分析法（AHP）,綜合評價分析確定公路生態選線的適宜程度。針對旅游公路和東山的實際情況，參考相關研究成果[2]，從公路建設的自然條件、土地利用和道路連通性3個準則層選擇6個指標作為公路用地生態適宜評價指標體系（見表1）。從生態系統特征出發，結合相關研究成果，分別從生物、氣候、土壤、水文、地形5個方面14個指標構建生態系統敏感性評價指標體系（見表 2）。

表1 公路用地適宜性評價指標體系

表2 生態敏感性評價指標體系

由于評價指標體系中各指標的類型復雜，且量綱不一，缺乏可比性，因此評價時對各因子進行標準化處理，本研究采用歸一化進行標準化處理[3]。對指標體系中各評價因子進行分級，形成單項因子的評價結果，然后依據評價指標的權重，將單因子評價結果進行加權疊加，分別計算出公路用地生態適宜性和生態系統敏感性，計算公式為：

式中，Sij——第ij個格網的綜合用地適宜性（或生態敏感性）值；

n——第k個因子（k=1，2，……，n）；

W（K）——第k個因子的權重；

Cij（K）——第k個因子在ij個格網的用地適宜性值（或生態敏感性值）。

對最后得出的綜合評價結果進行再處理，聚類分析，劃分出不同適宜等級的用地區域，繪制土地適宜性及生態敏感性評價等級圖。最后將兩圖疊加，得到公路用地的生態適宜性評價結果。

2.2 構建判斷矩陣及等級劃分

按照上述構建的評價指標體系，根據生態、景觀、資源開發、區域規劃、社會經濟等專家的意見，將評價體系的各種要素分解成若干遞階層次，根據各評價因素的重要性進行排序，構建判斷矩陣，通過兩兩的判斷比較和計算，求出各要素權重值。對判斷矩陣進行一致性檢驗，滿足CR=CI/RI＜0.1時，認定可以矩陣可以接受，否則須對其進行重新調整。CI=1/（m-1）×（λmax-m）;RI表示平均隨機一致性指標。

根據公路用地適宜性和生態系統敏感性計算結果，按照數據等距劃分，將公路用地生態適宜性分為很不適宜、不適宜、一般、適宜、很適宜 5個等級；將生態系統敏感性分為很低、低、中等、高、很高 5個等級。在此基礎上采用判斷矩陣法（見表3），依照生態優先的原則，判斷公路選線的適宜性結果。

表3 公路選線生態適宜性判斷矩陣

3 東山環島旅游公路生態選線適宜性比選

3.1 東山環島旅游公路生態選線的原則

東山環島公路作為一條綠色環島生態公路，整體規劃理念是打造景觀、生態、旅游、低碳四大特征的東山環島旅游公路，在結合其自身自然環境、地理狀況、社會經濟情況等特點基礎上，除需要遵循常規的公路選線原則如系統分析原則、綜合選線原則、整體最優原則等，東山環島旅游公路選線還應當遵循適宜東山旅游區域安全性、保護性、便利性和經濟性的生態選線原則。

3.2 東山環島綠色公路生態選線公路用地適宜性分析

（1）自然條件：首先考慮地形起伏度及地質條件，生態選線以順應地勢，減少土方量，確保安全地質為基本出發點，同時兼顧東山環島優勢的大海自然景觀。

（2）土地利用：根據實際調研，生態選線考慮充分發掘利用農田景觀。

（3）連通性：連通性是公路生態選線用地適宜性的關鍵準則，旅游景區與居民點科學合理連通是公路建設的基本目標。具體見圖1～圖3。

圖1 地勢條件圖

圖2 土地利用圖

圖3 景觀聯通資源圖

圖4 NDVI指數

圖5 東山島干旱風險

圖6 東山島洪澇風險

3.3 東山環島綠色公路生態選線生態系統敏感性分析

（1）生態系統服務價值，優化生態選線盡量避開現有自然保護區域以及充分考慮擬選經過區植被指數 （以NDVI指數代表），以經過植被指數低區為首選減少破壞。

（2）氣候敏感性，按照暴雨、干旱季節將擬生態選線路區進行風險等級劃分，地勢低洼大量匯水區應避讓。

（3）生態系統脆弱性，根據東山現狀數據，生態選線應盡力保護濕地，防護林,合理利用農田景觀。具體見圖4～圖 6。

3.4 東山環島路生態適宜性指標量化和權重確定

基于東山島實際情況和可獲得的資料[2]，對公路用地適宜性和生態系統敏感性指標進行歸一化處理和權重計算。建立東山環島公路生態選線生態適宜性評價指標，指標量化和權重情況見表4和表5。

3.5 東山環島綠色公路生態選線生態適宜性評價

從圖7公路用地適宜性評價結果中可以看出東山環島路用地適宜在居民點、旅游景點附近地形平緩的地區，很不適宜在城鎮中心區及島邊緣的海域區，不適于區集中在山區和沿海鹽場、灘涂。圖8生態敏感性評價結果看出，東山島生態敏感性高和很高的地區所占面積較大，敏感性低和很低的地區主要為城鎮建設區、西浦灣的鹽場等地。通過對東山環島公路用地適宜性評價和生態敏感性評價結果的疊加得到東山環島路選線生態適宜性評價的結果見圖9。東山環島路選線生態非常不適應區域主要分布于島的西北部、東南海灘沿線、西南部分靠山區域等，公路選線時應該重點考慮。

表4 東山環島公路用地適宜性評價指標權重及量化標準

表5 東山環島路生態敏感性評價指標權重及量化標準

3.6 東山環島旅游公路選線方案比選

根據《東山縣環島公路工程可行性研究報告》，東山縣環島公路規劃有兩種選線方案A線和K線 （圖9），路線生態適宜性比選范圍選取公路兩側200m。通過選線方案與選線生態適宜性評價結果疊加分析（見表6）可以看出，K線方案很不適宜的區段小于A線方案，在一定程度上減少了對很高生態敏感性區域的干擾，K線方案北段經較多沿海灘涂，南段則途經景區及水產養殖區，使其不適宜區段比例略高于A線方案，但很適宜段比例明顯高于A線方案，K線路域范圍內一般、適宜和很適宜用地比例合計為79.8%,略高于A線方案。因此從生態適宜性的角度來說，生態適宜性程度上K線略優于A線。結合東山環島路的社會經濟要求，比選方案K線的公路輻射范圍（可服務更多的區域和人群）較A線多29%左右，因此最終推薦方案K作為最終選線方案。但通過分析也可以看出東山環島公路建設不可避免地通過少部分高生態敏感性地區，在環島公路建設過程中應該加強其生態保護與修復。

表6 選線方案生態適宜性分析

4 東山環島旅游公路生態修復關鍵技術應用研究

4.1 東山島公路生態修復目標

生態修復最本質的目標是恢復生態系統的必要功能并且使其具有系統自我維持的能力，重點是生態系統結構和功能的恢復，東山島公路生態修復目標為:（1）恢復現有退化的生態系統，比如海岸帶植被群落生態恢復。（2）對現有生態系統進行科學管理避免其退化，比如東山自然保護區，防護林帶。（3）確保生態適宜、景觀協調、行車安全、經濟實用基本前提快速實現生態恢復并且呈現良好的景觀視覺效果。

4.2 東山環島公路生態修復措施和修復技術應用

根據東山環島公路生態敏感性分析結果可知，K線公路沿線的生態高敏感區主要分布在：東北部向陽鹽場及杏陳鎮至樟塘鎮路段 （K60+979～K67+714、K0+000～K7+100）；銅陵鎮路段（K10+436～K12+961）；金鑾灣路段（K16+866～K18+823）；烏礁灣路段（K27+015～K30+128），大帽山景區路段（K34+817～K37+489），南部西港鹽場路段（K41+779～K46+235），西部葉厝村、埔頭村路段（K51+991～K57+516）。根據各敏感路段的生態調查，道路建設可能造成的主要生態問題如下表所示，同時針對生態問題提出了相應的修復措施,見表7。

（1）公路邊坡防護技術

邊坡植被建植及生態恢復是公路路域生態建設的主要內容之一，對保證公路路基安全、公路行車安全和公路生態安全具有重要意義。東山島處于濕潤地區，大部分建植技術在一年四季均適用，不過應避開暴雨時節。材料配比和施工應著重考慮防暴雨侵蝕，并需考慮保水措施以防季節性干旱。目前主要的公路邊坡技術有人工植被、植生地帶、液壓噴播、三維網復合植被，框格工程技術、有機基材噴護等。從邊坡類型上來看，鋪草皮、人工播種、人工移栽、液壓噴播和紙質植生帶等可適用于土質邊坡；三維土工網、土工格室、客土噴播、六角型混凝土空心塊植草等可適用于石質土邊坡；植生基質噴播、連續纖維噴播、剛性骨架植草、混凝土預制件植草等可適用于巖石邊坡。從坡率來看植生基質噴播、連續纖維噴播、剛性骨架植草、混凝土預制植草等可適用于 1∶1.0～1∶0.8的邊坡，其他技術可適用的坡率一般都在1∶1.0以下[4-5]。

（2）路側林帶防護技術

圖7 公路用地適宜性評價

圖8 生態敏感性評價

圖9 環島路選線生態適宜性評價

表7 東山環島旅游公路敏感路段生態保護與修復的對象與措施

東山環島公路路側林帶防護技術主要針對基本農田保護區，以及防護林修復。樹種選擇應選用不同的造林樹種，或不同樹種的搭配可以形成不同疏透度的林帶，因此，應將樹種混交、針闊混交、喬灌草相結合，以保證結構上動態最佳。農田防護林帶在樹種選擇上，一般考慮一下幾個方面：立地的適宜性、高生長的速生性、穩定性、抗蟲能力、長壽性、冠形、樹冠密度、根系特性和自然更新力等方面[6]。根據以上特性，結合東山島的適生植物，喬木可選擇木麻黃、濕地松和厚莢相思，灌木樹種選擇抗污染、同時兼具觀賞效果的米仔蘭、夾竹桃、山茶，林下草種則可選擇狗牙根、結縷草和假儉草。

（3）生物廊道技術

東山環島公路在建設過程中，應利用生物通道把道路兩側的農田、山林和城市內綠地之間聯系起來，把孤立的、狹小的生物生存空間連通成較大的、遠遠大于物種臨界生存空間的地域。

①設置植被天橋，寬度由8～50m不等，橋上覆蓋厚度為0.5～2m的土壤，以利于植物的生長。過街天橋要為野生動物搭建“過街通道”，以幫助野生動物安全通過道路的設施，過街動物天橋通常有10～30m寬，橋下通道部位凈高要求大于4m；

②利用渠道為提供給兩棲類動物和水生動物的季節性遷徙，渠道內上部需要設置一定寬度且連續的平臺或擱板，以便在水漲時，兩棲動物如青蛙得以通過，通常渠道設計標準是內徑不小于1.2m寬；

③采用路下通道來對不利于河流、溪流進行遷徙活動的非水生和某些兩棲類動物，如蛙、蛇等小型動物有巨大幫助。路下通道可以幫助它們安全通過道路及其他人工障礙，其具體形式包括橋梁下放通道、隧道、路基下方涵洞等。

（4）路面徑流技術

由于路面機動車輛運行排放的污染物，如輪胎顆微粒、燃燒排放物、泄露的油料等，隨雨水徑流對道路周邊沿線水體產生污染的問題，通過植被控制、濕式滯留池、滲濾系統和濕地等手段減少雨水污染。具體措施可以利用雨水溝（見圖10），將路側排水渠出水口壘高，使得有0.4m深的靜止區，通過渠內設隔板，使初期帶有大量污染物的雨水經隔板在排水渠內通過水流自然擾動將泥沙等固體污染物截留于排水渠底部，達到收集污染物的目的，隨進水量的增加，后期污染較輕的雨水經溢流槽排入河道達到疏水的作用。平日，渠內積累的雨水在消化菌的作用下使渠內富集的有機物逐漸分解，泥沙可通過人工定期清除，達到去除污染物，保護天然水體的目的，同時，排水渠內的積水通過帶式滲透層 （土工布+大顆粒鵝卵石）緩慢向路兩側綠化帶滲透，補充植物的生長用水。既可去除部分路面污染物，同時也合理利用了水資源，達到保護道路周邊生態環境的目標。

圖10 雨水溝吸附設施示意圖

4.3 東山環島旅游公路生態修復效果評價

東山環島路正在分段實施建設中，目前建成通車的環島路先行先試路段、蘇峰山路段等工程，依山設計，路隨景移，靈活布線，盡量減少山體破壞，保留了沿海丘陵的地形地貌，極大保護沿線生態資源，充分體現出東山環島路生態選線和因地制宜生態修復技術良好地助力東山生態環島公路建設，取得良好的生態、低碳、景觀建設效果，有力促進當地旅游的發展。

圖11 蘇峰山路段生態恢復圖

5 結語

生態文明是福建今后交通發展建設的主旋律，通過公路選線生態適宜性分析與生態修復技術應用研究，可有助于建設者判別公路工程對生態系統的干擾度，為科學規劃和決策提供依據，從根本上減少對區域生態系統的不利影響，并通過實地分析和適宜技術應用，指導后期建設生態保護與修復，為公路生態建設添磚加瓦。但由于綠色生態公路的實施標準和相關技術仍在探索和實踐階段，本項目的研究成果可供以后建設參考。

[1]交通運輸部.關于實施綠色公路建設的指導意見.2016.

[2]程朝輝，衷平.公路選線生態適宜性評價體系構建及應用[J].交通標準化，2014.

[3]王晉，吉光，馬軍.綠色低碳公路評價指標體系與評價方法研究[J].公路，2014.

[4]秦自昂.淺議公路建設的生態影響及生態公路建設[J].城市建設理論研究，2013.

[5]張榮芝，張麗珍，張焱，孫永章，劉鵬.河北省高速公路邊坡生態恢復措施適宜性研究[J].安徽農業科學，2012.

[6]馬國強，李秋潔，張堂松，胡光萬，楊漢忠，劉春霞，龍春林.高速公路對路域生態系統的影響及修復技術研究進展[J].林業調查規劃，2010.