戈壁荒漠区铁路工程野生动物通道设置研究

韩立鹤

(中铁第一勘察设计院集团有限责任公司,西安 710043)

戈壁荒漠区铁路工程野生动物通道设置研究

韩立鹤

(中铁第一勘察设计院集团有限责任公司,西安 710043)

针对荒漠戈壁区铁路工程在设计和环境影响评价阶段，因缺乏区域内动物详细分布和活动状况的长期观测和研究成果而难以准确设置野生动物通道的问题，以新建红柳河至淖毛湖铁路为例，通过利用遥感、资料收集、走访、实地调查等方法，调查当地野生动物的类型、生活习性、活动规律和沿线植被及水源分布情况，通过类比青藏铁路等动物通道的利用效果，初步确定动物通道的位置、型式和规格，为我国西北荒漠戈壁区铁路工程野生动物通道的设置提供一种思路和方法。

戈壁荒漠；铁路；野生动物通道；设置

近年掀起的铁路建设高潮,为西部地区开发、开放创造了更好的条件,但由于西北内陆地区荒漠戈壁广布、生态环境脆弱,铁路建设项目对荒漠戈壁区活动的野生动物的影响也成为环境影响评价以及评估工作关注的热点和难点之一［1]。新建红柳河至淖毛湖铁路位于新疆东北部荒漠戈壁区,区域内特有动物种群以大中型有蹄类哺乳动物(如鹅喉羚、野驴、野骆驼等)为代表,其具有分布密度低、范围广、活动能力较强、无固定迁徙通道等特点,国内外对于该区域内上述动物的详细分布和活动状况研究成果较少,给设计和环境影响中分析铁路对沿线野生动物的活动、繁衍和迁徙造成的影响,进而并采取设置动物通道等保护措施带来困难。本文提出了一种思路和方法,在工程设计和环境影响评价阶段,通过遥感、资料收集、走访、实地调查等方法,调查当地野生动物的类型、生活习性、活动规律和沿线植被和水源分布情况,把水源分布情况作为动物通道位置选择的重要依据,类比青藏铁路等工程动物通道的利用效果,确定动物通道的型式和规格。在我国暂未发布铁路动物通道设计规范,缺乏区域内动物的详细分布和活动状况的长期观测和研究数据的情况下,红淖铁路野生动物通道的设置研究对我国西北荒漠戈壁区铁路工程野生动物通道的设置具有借鉴意义。

1 工程及环境背景介绍

新建红柳河至淖毛湖铁路位于新疆维吾尔自治区东部的哈密地区敏感、脆弱、干旱的荒漠地带,线路起于甘新交界处的兰新铁路红柳河车站,东南至西北走向,终于伊吾县淖毛湖镇,线路全长438.1 km,本工程参照国铁I级标准单线铁路设计,设计车速120 km/h,路基宽度7.8 m,边坡坡度1∶1.5。

哈密地区地处亚欧大陆腹地,属典型的大陆性荒漠气候,区域气候干旱、水源不足、冬季严寒,可食性植物资源少,这些因素致使哈密地区野生动物种类分布较为独特,突出表现为啮齿类、鸟类较为丰富,两栖类很少,但有蹄类较多。经当地林业部门统计,哈密地区野生动物种类有兽类5目2 1科5 9种、鸟类16目4 3科1 6 1种、爬行类2目7科18种、两栖类2目2科4种、鱼类2目5科10种以及昆虫类13目 9 6科3 5 9种,合计共4 0目1 7 4科6 17种。本工程位于哈密地区最东缘,根据中国动物地理区划［2],项目区域位于古北界中亚亚界蒙新区西部荒漠亚区,动物区系成分以古北型为主。工程沿线分布有国家I级重点保护陆生野生动物蒙古野驴(Equus hemionus)［3]、野骆驼(Camelus ferus)［4]、北山羊(Capra ibex)［5]3种,国家Ⅱ级重点保护野生动物有鹅喉羚(Gazella subgutturosa)［6]、盘羊(Ovis ammon)［7]、兔狲(Felis manul)3种。上述野生动物种群密度低、分布广、无固定迁徙通道,水源是其活动的主要目的地［8- 9]。

2 铁路野生动物通道的设置

首先应该明确,红淖铁路所设动物通道主要为受其阻隔影响的重点保护陆生野生哺乳动物而设。哺乳动物按体型大小又可分为大型、中型、小型三类,大型动物如蒙古野驴、野骆驼等,中型动物如鹅喉羚、北山羊、盘羊等,小型动物如兔狲等。由于铁路沿线区域内没有划定自然保护区等保护区域,且人迹罕见,缺乏国内外对区域内动物详细分布和活动状况的长期观测和研究,要在工程设计和环境影响评价阶段,完成动物通道设定并计列投资,有一定难度。本工程利用遥感、资料收集、走访、实地调查等方法,并类比青藏铁路等工程动物通道的利用效果,设置了动物通道的位置、型式和规格,较好地解决了这一问题。

(1)野生动物现状调查的方法

①资料收集

充分利用各类已发表的文献、专著、权威数据库(中国动物志数据库、中国濒危和保护动物数据库、国际自然保护联盟濒危物种红色名录以及中国生物物种名录)、野生动物考察报告、地方林业局物种名录等文献资料,确定野生动物历史上相对集中分布的区域及重点保护物种分布范围,明确物种分布与铁路设计线路之间的位置关系,绘制野生动物历史分布图。由于本工程范围内上述动物研究资料较少,历史分布数据不完善,无法确定准确分布范围,尚需通过野外实地调查和遥感等方法,根据适宜栖息地确定潜在的可能分布范围。

②野外实地调查

考察时间的选择:每年春季(3～4月)是水与食物资源相对匮乏的季节,野生动物活动范围也会相应扩大,动物的饮水、取食路线均比夏季(7～8月)更加集中而明晰,同时由于降水少,动物活动痕迹(足迹和粪便)也更易保存和识别。

走访:访问工程线路两侧聚居点居民、牧民和当地林业局专业人员、林业公安现场工作人员等,雇佣当地向导进行现场考察,收集项目区域野生保护动物的信息。

水源调查:工程所在区域属于内陆水系,降水稀少,沿线没有常年流水的河流,仅有暂时性洪流形成的干沟谷,工程沿线在临近天山南北坡的山前丘陵区分布有一些间歇性小河和泉眼。对于水源的调查,应在工程勘察时,首先前往当地水利部门收集沿线区域水系、泉眼分布图,访问工程线路两侧聚居点居民、牧民,确定初步的调查目标,然后雇佣当地向导,去实地位置寻找泉眼及水流,并用GPS记录详细位置坐标,测算水量等。

平行样线调查［9]:沿铁路线路驱车行驶,时速低于30 km,通过肉眼+望远镜直接观测线路两侧野生动物活动情况。由于沙漠野生动物,特别是受铁路影响较大的大中型哺乳动物多晨昏活动,调查须按时段进行,以保证每段线路覆盖动物活动频繁的时段。

垂直样线调查［9]:项目路线涉及区域植被类型相对简单,生境复杂度较低,平均每20 km设置一对样线、与铁路线路垂直交叉,左右各设置一条,长度2～ 3 km,样线布设位置尽量覆盖不同生境类型,并在水源处加设样线。考察人员分2组沿两侧样线踏查,记录样线及两侧动物实体、活动痕迹(足迹、粪便、毛发)、巢穴等,拍照、鉴定并用GPS记录详细位置及样线轨迹。

③遥感［10]、航测调查

根据工程勘察阶段的航测资料和遥感影像数据,参考哈密地区土地利用图(1∶250 000)［11]、中国植被图集(1∶1 000 000)［12],结合植被样方调查,利用ARCGIS软件生成铁路沿线10 km范围内的植被类型斑块,将铁路工程和铁路沿线的植被类型斑块相叠加,可形成铁路沿线植被类型图。通过对铁路沿线的植被状况按照植被类型、覆盖程度进行了等级划分,可以辅助评价动物栖息地的生境适合度。

(2)动物通道型式选择

铁路建设有3种野生动物通道,即桥梁下方通道、隧道上方通道和路基缓坡通道［13-14]。桥梁下方通道和隧道上方通道,即利用桥梁下方和隧道上方设置动物通道,缓坡通道是要求路基边坡坡率放缓为1∶2,再改造为动物通道,各种不同类型动物通道类型的优劣对比详见表1。

表1 不同通道类型优劣对比

通过青藏线2004～2006年的连续监测［14],缓坡通道在铁路运营后野生动物利用并不明显,并且对列车运行及野生动物自身构成严重的安全隐患,为避免铁路运营后列车碰撞野生动物事故的发生和保证铁路行车安全,在运营期已逐步对铁路缓坡通道采取防护网封闭,用桥梁代替方案,红淖铁路无隧道工程,所以,其动物通道设置形式以桥梁、涵洞下方通道为主。

(3)动物通道位置设置

根据同区域内明哈高速公路动物通道设置的研究结论［8],沿线野生动物无固定迁徙通道,水源成为其活动的主要目的地,野生动物通道的位置与铁路两侧水源的分布有较为密切的关系。经过收集相关资料并现场调查核实,红淖铁路沿线线路两侧10 km范围内共发现固定、不固定或季节性泉眼18处,其中7处集中分布于下马崖乡冬天山坡脚一带(2处干涸),8处集中分布于淖毛湖镇附近及胡杨林中(3处干涸),另外3处为DK100～DK130两侧的百子泉、坡子泉和羊头泉。此外在DK106～DK110野外调查新发现多个季节性积水区。照片见图1～图3。

图1 淖毛湖镇胡杨林附近无名泉眼

图2 下马崖附近无名泉眼

图3 DK106～DK110附近季节性积水区

动物通道的最大间距根据目标物种的习性及分布特点控制,阿联酋Shah―Habshan―Ruwais铁路项目位于西亚的戈壁荒漠地区,与红淖铁路所处区域生态环境类似,均为干旱荒漠生境,生境异质性低,通道设置目标物种主要为沙漠瞪羚(Sand gazelles),其和鹅喉羚同属,体形相差不大,都具有分布密度低,大范围漫游的特点,该项目动物通道设置时,通道间距在10 km左右［15]。因此,对于红淖铁路,在鹅喉羚数量相对较大的中高密度分布区段,动物通道间距不应超过10 km,对于活动能力强、范围广的骆驼和蒙古野驴及偶至项目区域活动的盘羊、北山羊,通道最大间距控制在15 km。

以上述原则为指导,结合铁路沿线鹅喉羚、蒙古野驴、野骆驼、盘羊和北山羊的历史分布和现状调查,红淖铁路初步设计中能满足以上目标动物通过的桥梁和涵洞共有20处,可以直接设置为专用野生动物通道；在本项目的环境影响评价阶段,在通道间距和高度不满足野生动物通道参数标准的区段,通过增设或改造现有设计桥梁、涵洞增加了7处野生动物专用通道,全线共设置野生动物通道28处。这些通道可以在位置、间距、数量上满足该范围内目标动物基本通行的需要。

(4)动物通道规格设计

鉴于目前国内尚无该区域通道设置的指标标准,可参考国外发达国家相关领域内的设计标准或国内外相类似区域内铁路工程动物通道的设置情况,来确定本工程野生动物通道的设计规格。美国《北美野生动物通道设计和评估手册》［16]中针对不同物种的生物和生态学特性对公路动物通道参数的设置提出了建议指标,对大型有蹄类动物专用野生动物通道建议宽度在10 m以上,高度3.5～4.5 m。明哈高速公路为国内同区域唯一可类比的工程,其环评中认为净高大于3.5 m跨径大于8 m的桥梁可以作为蒙古野驴等大型动物的通道,净高大于3.0 m跨径大于8 m的桥梁可以作为鹅喉羚等中型动物的通道［17]。根据青藏铁路桥梁数据统计［12]:青藏线DK1112+767处桥长311.2 m,净高5 m,青藏线DK1051+660处桥长18.5 m,净高3.3 m,青藏线DK1042+828处桥长17.5 m,净高3 m,均能满足藏羚羊和藏野驴通行需要。鹅喉羚与藏羚羊同属,蒙古野驴与藏野驴同属,体形等生物学特征类似,通道大小也能满足鹅喉羚和蒙古野驴通行需要。

对于长期生活在开阔地带的荒漠有蹄类动物,通道的视野开阔度是影响通道使用率的最主要因素之一,而通道建筑参数的宽度(通道开口的长度/桥长)、深度(路基宽度)等指标的设置主要是要尽量保证通道内的光线条件和视野的开阔程度,使动物能清晰地观察到通道内部和对侧的环境,减少通道和高大路基对其产生的心理压力,以提高通道的使用效率。因此通道指标的设置很大程度要参照路基宽度,对于越宽的路基则需要更大的通道开口面积。红淖铁路路基宽度仅为明哈高速公路路基宽度的1/4～1/2,也比《北美野生动物通道设计和评估手册》中所针对的高速公路路基宽度小,但是鉴于野骆驼、蒙古野驴国家重点一级保护野生动物的稀有性和敏感性,为提高通道的使用效率,本工程中通道的设置技术指标为:作为野骆驼、蒙古野驴和北山羊等大型哺乳动物的野生动物通道,建议通道宽度大于12 m,高度大于4.5 m(最低不得小于4 m)；作为鹅喉羚、盘羊等中型有蹄类动物设置的通道宽度最低不小于10 m,高度不小于3.5 m。上述标准未因铁路路基宽度［18]小于公路而降低标准,比青藏铁路同类型通道的标准也略有提高,建成后通道的视野开阔度、内部光线条件将明显高于明哈高速公路野生动物通道。红淖铁路实施中典型动物通道见图4。

(5)通道辅助措施设计

设置围网或围栏,防止动物翻越路基,引导动物移动至通道,以增加通道的使用率。根据工程要求,本工程在列车运行期将进行线路封闭,围网设置于路基下方紧靠路基设置,高度1.8～2 m,在所有通道和桥涵附近开放,并设置引导和警示设施。

图4 红淖铁路实施中的动物通道

对野生动物通道地面覆土10～20 cm,以保持通道内外地面基质的一致性,引导动物自然通过。此措施不仅对动物有引导作用,同时也可通过记录通道内动物足迹监测动物对不同通道的使用率,以对运营后野生动物通道效果进行后评价。

采取积极的诱导措施,如设置水源、光源、使用食物或盐诱导等,这些诱导措施虽然可能在通道设置初期增加动物在通道周围的活动频率或使用率,但其也可能存在目前可见或未知的潜在“副作用”。非自然的诱导方式可能导致动物自然分布格局和活动路线的改变,而使用盐或“诱饵”则会改变通道内或附近的理化环境,造成对目标保护物种以外的其他物种不利的影响［9]。在不同的项目中,诱导措施的可操作性有较大的差异。由于诱导措施的作用存在争议,因此,本项目不采取额外的诱导措施。

(6)野生动物监控

由于本工程区域现有野生动物资料有限,且国内铁路建设项目设计和环境影响评价工作周期较短,短时间内难以全面掌握区域内动物的活动状况,应在工程建设及运营过程中开展以野生动物迁徙规律调查为主要内容的生态监控,根据监控资料,及时调整、优化设计的动物通道,在设计中应预留此项费用。

3 结论

以上述思路和方法为指导,可在铁路工程设计和环境影响评价阶段,初步确定西部荒漠地区野生动物研究成果缺乏地区铁路建设中动物通道的位置、型式、规格和工程数量,并计列投资。但是,由于国内铁路建设项目设计和环境影响评价工作周期较短,短时间内难以全面掌握区域内动物的活动状况,因此,应通过在工程建设及运营过程中开展以野生动物迁徙规律、动物通道适应状况调查为主要内容的生态监控,根据监测结果及时调整、优化动物通道的设置,同时,也能和青藏铁路动物通道监测结果一样,为我国荒漠戈壁区铁路工程建设中野生动物通道的设置积累观测资料和实施经验。

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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

韩立鹤(1983―),男,工程师,2004年毕业于兰州大学,理学学士,E-mail:bestthing2000@126.com。