生態選線理念在高速公路路線設計中的應用

吳晨旭

（北京市大興區中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京102600）

0 引言

當下我國堅持綠色發展理念，打造綠色健康生態社會，其中交通體系是相對重要的建設內容，必須堅持人與自然和諧發展的原則，因此在高速公路路線設計中，應采用生態選線理念，樹立良好的生態保護觀念。作為大型建設工程，高速公路往往會受到地形、地質以及生態環境等因素影響，建設過程中如果不注意也會給當地的生態環境造成破壞。因此我國提出了生態選線理念，最大限度保護、最低程度破壞，實現高速公路與生態環境共同發展的目標。

1 高速公路路線設計的重要性

在高速公路路線設計上，應采用最新的理論與概念，通過精準計算完成高速公路修建，既保證質量又能適當降低造價。路線設計是高速公路建設的前提條件，路線設計是否合理將會直接影響后續工程開展，包括高速公路結構、橋梁、隧道、路基以及路面等。如果路線設計合理，不僅會提高工程建設的安全性，還會提高經濟效益，所以路線設計至關重要，關乎我國公路交通運輸發展。由于近些年我國倡導生態選線理念，因此路線設計不僅要保障性能、質量，同時要結合周邊的自然條件，帶動地區經濟可持續性發展，為生態環境提供全面保護[1]。

2 生態選線理念在高速公路路線設計中的應用原則

2.1 持續發展原則

在生態選線理念下高速公路建設必須充分考慮沿線的自然資源條件，堅持持續性發展原則，對當地的生態環境進行充分保護，尤其是重點環境保護地區，必須降低路線設計造成的影響和破壞。因此應注重結合耕地資源、林地資源以及濕地資源，合理調整高速公路路線設計方案，盡量避開重要的生態環境保護區域。另外在路線設計中滿足城鄉規劃建設需求，減少路線中的征地拆遷，實現公路與地區生態持續發展。在生態選線理念下安全因素同樣至關重要，設計人員必須充分考慮路線的實際需求、美觀需求等，充分保障高速公路的結構安全、耐用性，為當地經濟發展提供保障[2]。

2.2 環境保護原則

在生態選線理念中，環境保護是基礎的原則之一，無論高速公路路線設計還是規劃，都要基于該原則降低生態環境破壞，把環境保護放在首位。在路線設計時必須順應當地自然條件，例如公路結構、沿線設施以及平縱線性等，都要與自然環境形成協調，促使高速公路融入當地生態環境中。對于高速公路建設成本、施工量、施工技術的選擇，要結合當地自然環境，從而規劃出更完善的路線設計方案，這樣也能適當節省建設成本，達到控制工程造價的目標。因此，要貫徹好生態選線理念，詳細掌握當地自然環境條件，并在此基礎上考慮環境保護、資源節約，滿足高速公路建設需求[3]。

3 生態選線理念在高速公路路線設計中的應用策略

3.1 注重資源節約

3.1.1 合理設置立交、服務區

在高速公路路線設計中，如何解決資源沖突問題非常關鍵。比如，在山區地形中的耕地資源，很多農田都會集中在山間地勢平坦的地帶，但是這些地區同樣屬于優質的路線走廊帶，所以雙方會存在一定沖突，因此要注重解決路線設計與耕地資源的矛盾問題。當下可以通過合理設置立交、服務區的形式，降低對周邊耕地資源的影響，結合當地路網規劃、城鄉規劃以及農田規劃，合理設置互通式立交、分離式立交與服務區數量，在滿足居民生產、生活的條件下完成路線設計。另外，要多使用荒地與荒坡，避免過多地占用耕地資源，同時減少大規模拆遷，把廢土場作為服務區，降低建設成本節約資源。

3.1.2 路線設計中協調其他專業技術

為了能夠更好地保護生態環境，路線設計必須注重工程與自然之間的協調發展，確保路基、橋梁以及隧道等基礎設施能夠布局合理，不會對周邊環境造成影響。若路線設計中需要通過農作物區、自然保護區，應選擇高路堤、高架橋以及隧道等方案，通過對比提高經濟性，優先考慮對生態環境影響較小的設計方案。同時減少高填深挖，并做好擋墻、支護等措施，盡量不占用農田，可以使用棄土場結合其他閑置土地，最大程度地減少用地。除此之外，在高速公路建設中，采取耕作層土壤剝離再利用的方法，實現土壤再生目標，提高耕地數量、質量，在完成公路建設的同時促進生態發展[4]。

3.2 應用智能技術

3.2.1 數字地面模型

數字地面模型一般是指地形表面多種信息的數字表示，能夠對空間分布地形屬性特征展開數據描述，空間分布大多采取平面坐標系統表現，地形屬性特征是平面位置（x，y）上地面點的高程。數字地面模型大多通過三個部分構成，首先將地區采樣信息存儲于計算機中，用x與y表示平面坐標系，z代表高程點，數據信息借助編碼或分層等方法進行表示。其次利用數學理論擬合地表形態，并求出地區任何平面位置的點高程，或推算出地面具體的地面特征。最后通過數字地面模型中的功能程序塊，完成坐標系轉換工作。目前數字地面模型能夠應用在路線設計中的各個階段，并針對路線方案展開對比和選擇，以此來獲取優質的設計方案。

3.2.2 公路三維建模

三維建模的優勢在于直觀，并且可以劃分為多個模塊，包括公路建模、基礎設施建模以及橋梁建模等，完成整個高速公路的構造，為設計人員提供空間視角、透視視圖。在高速公路路線設計中，利用三維模型能夠為設計人員提供直觀的公路形象，以此來判斷設計方案的可行性，包括周圍地區的三維地形模型，不過需要數字地面模型數據的支持，若缺少數據必須從地形圖中獲取，從而模擬出高速公路與周圍地形地貌。由于三維模型與地形模型能夠疊加效應，可以更好地對比分析，利用三維模型把高速公路建成后的運營效果提前呈現，甚至能夠實現三維動畫演示，保證了三維公路的真實性，為后續建設提供重要依據[5]。

3.2.3 GIS與遺傳算法

由于現代高速公路路線設計，需要融入生態選線理念，對于經濟、環境等方面有著特殊要求，因此要選擇更加科學的設計方法，包括地理信息系統（GIS）、遺傳算法理論等，對公路選線方法進行優化。在以往的路線設計中，主要按照經驗確定設計方案，同時需要對備選方案展開對比，不僅復雜還缺乏主觀性，不過在智能科技的發展下，高速公路路線設計也在朝著智能化方向進步。其中地理信息系統（GIS），有利于選擇出最具經濟性的路線，借助地理數據對路線方案展開分析，從而全面優化路線設計方案。而遺傳算法理論則充分融入了基于大自然優勝劣汰的原則。

3.3 尊重自然環境

3.3.1 堅持地質選線

當下高速公路路線設計應充分認識自然環境與規律，以此來對生態環境進行有利保護。例如處于山區地域的高速公路，在地質方面存在明顯特點，例如坡陡流急、地形復雜，并且有很多軟土、采空區，同時存在巖堆碎落、崩塌、滑坡等風險。由此可見會對路線設計造成很大影響，包括安全穩定性、經濟性等，因此在路線設計中應做好地質災害評估，借助報告掌握地質特點，包括巖石種類、巖石層走向以及傾斜度，是否存在軟土、地下水，通過詳細分析地質情況，盡量避開這些不良地質區域，避免不良地質對高速公路建設造成影響。

3.3.2 堅持地形選線

地形也是路線設計中的重要因素，大多數情況下高速公路路線走向，必須和山谷、河流方向形成一致，應避免強拉直線，在與地形存在沖突時，要做到順勢而為才能保障路線設計與地形協調。如果滿足安全視距的條件，應靈活使用直線、曲線，包括根據地形展開合理布線，促使高速公路建設更加科學，使駕駛員在行駛過程中根據視覺景觀變化，降低疲勞狀態，最大程度地提高安全穩定性。

3.3.3 堅持環保選線

環保是高速公路路線設計的重要原則，尤其在融入生態選線理念后，必須保護好周邊原有景觀，避免對公路周圍的自然環境造成嚴重破壞。路線設計過程中盡量保留原有植被，同時搭配景觀綠化加大自然環境的美化效果。例如，在地形起伏的條件下，應適當增加灌木、草本植物形成立體層次。另外，在進行景觀綠化時，注意結合當地植物種類選擇，避免使用外來物種，從而降低對當地生物系統的破壞。其次，在邊坡防護中，必須采用生態綠色柔性防護措施，杜絕使用全封閉式防護，同時調查該地區的動物種群，掌握動物生活區域、習性以及遷徙路線。

4 結語

在現代高速公路路線設計中，除了滿足安全穩定等要求以外，生態環境保護也是比較重要的因素。目前，生態選線理念得到廣泛運用，能夠實現高速公路設計與生態環境保護協調發展，并實現資源節約、能源節約目標，也就是確保高速公路滿足基礎運行條件的情況下，大大降低對周邊環境造成的破壞。因此，設計人員應把握好生態選線理念的作用，與高速公路路線設計全面融合，打破傳統選線方法的局限性，在地勢復雜的環境下選擇出合理路線，為高速公路建設提供保障。