喀斯特地区路域环境评价与生态恢复措施研究

曹智伟，刘昆赟，吴永军

(国家林业局昆明勘察设计院，云南 昆明 650216)

我国山区面积广大，占国土面积的2/3，在西部某些省份，山区面积占95%以上，是最主要的地貌类型。喀斯特地貌是西南地区典型的地貌单元，其生态环境具有敏感性、脆弱性和难恢复性，具体表现为:形成土壤的物质少，且成土速度慢;土壤含水量小，土壤极易流失;植物生长缓慢，植被覆盖率低;生态结构简单脆弱;生态系统承载能力低，使得岩溶地区生态系统有强烈的脆弱性［1］。公路基础设施建设将对喀斯特地区生态环境造成极大的破坏。喀斯特地区路域生态恢复对保护喀斯特地区生态环境意义重大，将促进喀斯特地区经济建设与环境保护和谐发展。

美国、日本和法国路域生态恢复技术研究和应用比较成熟。20世纪20年代，美国修建风景区道路时就开始进行专门的景观设计［2］，成为公路生态景观设计的雏形。日本于1976年制定了公路绿化技术标准，研究并应用客土喷播、三维网护坡、复合绿生袋、喷附绿化、袋筋绿化及防灾绿化等许多针对不同类型坡面的生态恢复技术。我国对生态恢复技术的研究还比较落后。以喀斯特地区广西崇左——靖西高速公路为依托工程，进行生态本底环境的分析与评价，基于总体分布和评价结果，针对不同路域生态环境状况进行生态恢复技术的研究，以保护喀斯特地区的生态环境，使工程项目发挥整体效益。

1 路域生态环境状况

植被资源、水环境状况、土壤流失状况、地形坡度指标和土地资源利用现状可以反映喀斯特地貌路域生态环境状况的好坏，所以主要对这5方面进行调查。

1.1 植被资源

根据对工程影响区的现场调查，得出项目区地带性植被为常绿季节性雨林和石灰岩常绿季节性雨林。项目区内的原生性植被是北热带季雨林和以蚬木林为代表的石灰岩季雨林。然而，由于人类活动的长期影响，天然植被已经明显破碎化。除了自然保护区内村落附近“风水林”中还有呈小块状分布的蚬木林，大树已不多见，为封山育林恢复起来的次生林;有时甚至蚬木的优势不明显，和海南蒲桃、木棉、任豆等组成混交林。其它占优势的是次生的阔叶林和各种灌丛，阔叶林以枫香、菜豆树、楹树、仪花、海红豆等为优势种;有些地方受破坏严重，反复放牧樵采，演替为红背山麻杆、灰毛浆果楝、八角枫、毛桐等灌丛。不同演替阶段的不同群落镶嵌分布，杂乱无章［3］，项目区路域植被类型调查结果见图1。

图1 路域植被类型调查图

1.2 水环境

喀斯特地貌地表水系发育较差，大部分地表水经岩溶通道潜入地下，但地下水埋藏浅，潜流与明流的交替十分频繁而普遍。高等级公路建设将对喀斯特地区路域水环境造成严重破坏和污染。路线位于广西西南部，处于左江及其支流黑水河，属珠江流域，地表水系发育较差［4］。

1.3 地形地貌

项目区地形处于向华南丘陵盆地过渡的云贵高原西南端，整个区域主要为峰丛、峰林岩溶分布区，地势北高南低，西高东低。由E3和D1y的砂岩、泥质砂岩和泥页岩或者S3B花岗岩构成的中山、低山沟谷地貌，山顶多呈圆缓脊状，高程700～1 200 m，地形有一定起伏，切深150～300 m，坡角较缓，为15°～25°，谷沟断面多呈较宽缓的“V”形，山体有8～20 m厚的风化带，表层有1～3 m厚的残坡积土，此地貌区呈10～100 km2的条带状或片状分布，多为当地林区或果园。此类地貌在项目区成片发育于线路南东段的揽圩—那隆—新民一带和线路的起始段，构成岩石为T1、P2、P1、C1的有碎屑岩夹层的碳酸盐岩段，岩层倾角一般较缓(多＜20°)。石峰形态呈浑圆或椭圆的锥状峰，峰体斜坡较缓(10°～30°)，构成坡地，坡麓有厚度数m的第四系坡残积黏性土堆积，丘间谷沟短促而起伏不平。与峰丛、峰林谷地为同一地貌演化阶段产物，但岩溶发育中等～强烈。各种公路灾害都与地形地貌有关。

1.4 土壤资源

从成土母质分析，喀斯特地貌主要有残积物、坡积物、洪积物、河积物、红土物质等。喀斯特地区土壤分8个土类，21个亚类，49个土属，133个土种。主要有水稻土、红壤、砖红壤、紫色土、石灰岩土、冲积土、沼泽土等。其中砖红壤分布比较广泛，约占土地面积的50%，耕地土类总体状况是有机质偏低，严重缺磷、缺钾，保肥性能差，耕作层浅薄。公路建设会对喀斯特地区路域土壤造成更加严重的破坏。

1.5 土地资源利用现状

土地利用类型主要有耕地、林地、草地、旱地、水库或水塘用地、公路等基础设施用地、村庄用地、城市用地等。喀斯特地区高等级公路建设占用了大量的农田、草地、林地和居民用地。土地利用现状中以农用地为主，沿线各县市农用地占土地总面积的比例大部分超过88%，其中线路所经过的大新县各乡镇最高，达到95.44%。在农用地中，林地、耕地所占的比例较大。项目区耕地面积比例较高，路线经过的乡镇内耕地面积在国土面积中所占的比例均值为34.98%，项目区土地利用现状见图2。项目区未利用土地所占比例较高，说明土地的开发利用潜力不大。沿线所经县城中未利用土地占国土面积的最大比例为7.31%，均值为1.96%。

图2 项目区土地利用现状图

2 路域生态环境评价

2.1 确定评价指标权重

为了客观、真实反映喀斯特地区生态环境状况，需要对每个指标赋予影响权重。采用模糊综合评价法，建立模糊关系矩阵、确定指标权重和模糊综合评价［5］。

1)基于模糊关系函数，建立模糊关系矩阵

设 Sij为第 i个指标第 j等级的标准值，i=1，2，…k(评价指标数)，j=1，2，3，4，5。喀斯特地区路域生态环境评价选取了植被资源、水环境、土壤资源、地形地貌和土地资源利用现状5个指标对该地区生态本底进行研究。若评价指标i的实测值为Ci，则评价指标i对5个等级的模糊关系函数表达式可以写成

①Ci属于第1等级的隶属程度

②Ci属于第2、3、4等级的隶属程度

③Ci属于第5等级的隶属程度

基于以上模糊关系表达式，对研究对象的所有k个指标分别进行隶属度计算，即可得到研究对象的模糊关系矩阵R5k为

2)确定指标权重集W

指标权重是指喀斯特地区路域生态环境评价指标对综合评价的影响程度，其权重的大小对评价结果将产生直接影响。采用聚类权法确定指标权重。

设Wij是第i个评价指标在第j个级别的权重，则

因此，聚类权法确定的第j等级的指标权重矩阵Wj为

通过计算，得到喀斯特地区生态本底各指标的权重值，如表1所示。

表1 项目区生态环境评价指标权重

2.2 生态环境综合评价与分析

通过调查喀斯特地貌路域生态环境状况，利用模糊综合评价方法确定各调查指标的权重［6］，建立喀斯特地貌生态环境综合评价模型。运用评价模型，对调查指标数据进行计算，得到项目区路域生态环境综合评价分级图，将项目区分为优、良、中、差、极差5个等级［7］。

项目区生态环境优等面积为43.5 km2，占总面积的10.3%。该区域的特点是植被覆盖密度大，水环境质量好，土壤侵蚀程度很轻，地形平坦，主要分布项目区的中部区域［8］。良等生态环境面积为74 km2，占总面积的17.5%，该区域植被覆盖密度大，水环境质量较好，有轻度土壤侵蚀，地形较平坦，分布在项目区的北部。中等生态本底区域面积为34.6 km2，占总面积的8.2%，植被资源较好，水环境、土壤资源破坏严重，地形地貌较平坦，主要分布在项目区的南部和北部。差等生态本底区域面积为225 km2，占总面积的53.3%，植被覆盖密度较低，水环境质量较差，土壤侵蚀程度严重，地形坡度较大分布广泛。项目区极差生态环境面积为45.2 km2，占总面积的比例为10.7%，植被破坏严重，水环境破坏严重，水土流失严重，地形地貌破坏大，主要分布在项目区的北部［9］。

3 路域生态恢复措施

在公路路域生态环境综合评价的基础上，针对不同生态环境状况进行喀斯特地区公路路域生态恢复技术的研究。公路建设中，土石方填挖直接破坏地表植被，改变原地貌形态，极易造成生态破坏。堆放大量弃土、弃渣会引起水土流失、污染水体甚至淤塞河道，边坡开挖面和路侧裸露表土会带来一系列生态环境问题，靠自然界自身的力量恢复生态平衡需要较长的时间，对路域环境进行生态恢复，需要进行系统的考虑和处理。

3.1 植物绿化措施及动植物保护措施

1)植物绿化措施

由于喀斯特地区土源缺少，施工结束后复耕和绿化用土需远运，很不经济，且所运生土不利于植物生长。在施工前期进行场地平整时，就近选择适当的位置对弃土场的表土进行收集，并进行挡护、遮盖，防止流失。施工结束后，用储存的表土覆盖弃渣表面。

克服沿线不良地质条件，配合周边自然环境，刚性结构与柔性结构相结合，在有条件的地段采用柔性支护、绿色防护，力求既起到防护的作用、又利于丰富路容景观［10］。运用人工挖穴点植、生态袋护坡、爬藤植物绿化岩石边坡等技术，并结合当地面山绿化工程进行路侧草灌乔多层次混植，改善绿化效果。沿线大多数路段立地条件较差，边坡的生态防护需考虑根系发达，抗旱性强的植物品种，岩石边坡绿化主要采用攀缘植物，立地条件差的地段采用喷播、混播绿化，尽量增加绿化面积。

植树造林采用穴植法，填土踏实的穴面比原地表低约为3 cm，栽植树苗时，树苗要扶正栽植，填土时应先填表土、湿土，后填生土干土，浇灌透水，再覆一层虚土，以利保墒［11］。

2)植物保护措施

路侧野生植物是可以利用的资源，在施工前期场地清理时，对道路用地范围内可以在后期用于绿化工程的植物进行假植，待完工后栽植到路侧需要绿化的区域，可以减少环境破坏，并保持路侧植物的乡土特性。在路侧国家二级保护野生植物樟树、金毛狗及古树黄角榕所在地设置标志，上面标明树种名称、保护级别、照片，禁止在保护植物及黄角榕内设置取弃土场［12］。

3)动物保护措施

设计阶段分析沿线动物的生存环境、生态行为，在连接成片的农田区、植被密集区、水源的周边、河沟地带、复杂地形地貌区等地段建立动物通道。野生动物通道有上跨式、下穿式，在国内通常使用的为下穿式，即路基下为野生动物通道。经过沟溪生态处治的桥梁和涵洞可以作为路基下野生动物通道，在动物迁徙区加密涵洞设置，并对涵洞孔径进行加大处理。在森林植被覆盖率较高、可能有野生动物出没的路基路段，设置预告、禁止鸣笛等标志;在村寨附近的路旁设置宣传栏，倡导生态文明，培养群众自觉爱护动物的意识。

3.2 工程区生态恢复措施

1)主体工程生态恢复措施

对路基占地范围内进行清表，表土临时堆放场设置在汇水较少的支毛沟内，在表土坡脚处设置临时拦挡，采用编织袋装土进行拦挡防护，场地使用完毕后拆除临时拦挡。在堆放表土前，在堆放场周边布设土质排水沟，排水沟出口设置沉砂池，堆放表土时需对表面进行拍实，并注意进行洒水。施工完毕后，对场地进行土地整治，撒播马尼拉草进行短期绿化防护，防止表土养分流失以及占地区域水土流失，便于当地进行复耕［13］。

2)桥梁钻渣生态恢复措施

桥梁钻渣前，在该桥梁挖方堆放场周边设临时拦挡，采用编织袋装土进行防护并在周边布设土质排水沟，排水沟出口设置沉砂池，堆放桥梁钻渣时需对其表面进行拍实，并注意洒水。桥梁工程基础工程完毕后，将所有桥梁挖方均匀回填到桥梁下远离河流处，占地处撒播马尼拉草进行绿化。

3)取土场和弃渣场生态恢复措施

对于坡面取土场，削坡开级，并设边坡平台;对于山包取土场，开挖后形成平地［14］。

取料前先将该取土场的表土进行剥离，集中堆放于场地内不影响施工的一角，堆放时需对堆放表土进行压实，及时洒水，并采用临时措施进行防护，保持其水分，防止表土流失。取料完毕后，作为绿化用土或复耕用土进行返还。

对于坡面取土场，在进行开采之前先沿征地界限开挖周边浆砌片石截排水沟，并在排水沟出口设浆砌片石沉砂池对径流中泥沙进行沉淀。

对于山包取土场，在进行开采之前先沿征地地界开挖周边土质排水沟，排水沟出口设土质沉砂池对径流中泥沙进行沉淀，并利用排水沟开挖土方在其外缘修建挡水土埂。取料完毕后，对开挖造成的坡面进行植物恢复，而开挖形成的平地则在返还表土并进行土地整治后，归还当地进行耕种。

对削坡开级形成的边坡及级间平台进行植物恢复，在边坡覆土后坡脚以及坡面平台栽植爬山虎进行垂直绿化，并在坡面撒播马尼拉草草籽，以便在短时间增加地表覆盖，避免水土流失［15］。

沟道弃渣场上游设置截水沟，在坡面平台设置平台截水沟，径流被截流后排向急流槽，急流槽末端设置消力池，最后将径流排至渣场下游附近的沟渠。弃渣前于沟口采用浆砌块石挡渣墙进行拦挡防护。山凹地弃渣场则在弃渣场周边设置截、排水沟，以汇集坡面来水，最后将来水排入蓄水池，所蓄水用于复耕用地或植被恢复。山凹地弃渣场则将所汇集来水排入蓄水池。

4)生产生活区生态恢复措施

施工前先将表层熟土进行剥离，在其堆放处周边设编织袋装土临时拦挡，并布设周边临时排水沟，后期表土进行返还后，拆除临时拦挡。施工完毕后清除施工生产生活区的硬化层及建筑垃圾，并返还表土，注意保证场地恢复平整，防止局部造成严重的水土流失［16］。对于原地貌为耕地的，进行土地整治后归还当地进行复耕。土地使用完毕返还表土后，撒播生长迅速的草种，在短时间增加地表覆盖，同时不影响后期复耕造林等综合利用。

5)施工便道生态恢复措施

在施工便道来水一侧修建土质边沟。对便道路堤及路堑边坡进行灌草绿化防护。草种选择生长迅速的狗牙根，灌木选用黄荆或桃金娘。

施工完毕后，对占用农用地的一部分施工便道，施工完毕后进行土地整治，满足复耕要求，返还当地进行复耕，其它占地则进行植被恢复。

4 结语

在调查喀斯特地貌路域植被资源、水环境状况、土壤流失状况、地形坡度指标和土地资源利用现状的基础上，利用模糊综合评价法，确定喀斯特地貌路域生态环境5大评价指标权重，对喀斯特地区生态环境状况进行综合评价，在此基础上，从路侧及边坡绿化、动植物保护、主体工程生态恢复、取土场和弃渣场生态恢复、生产生活区生态恢复和施工便道生态恢复等方面对喀斯特地貌路域生态环境提出了针对性的生态恢复措施。

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