自然保护区公路野物动物穿行保障措施进展

李 虎, 叶建军, 王冠海, 詹 鼎, 张 良,肖衡林, 王 志, 朱兆华, 徐国钢

自然保护区公路野物动物穿行保障措施进展

李 虎1, 叶建军2, 王冠海1, 詹 鼎2, 张 良1,肖衡林2, 王 志1, 朱兆华3, 徐国钢3

(1.中铁十六局集团第一工程有限公司,北京 100084;2.湖北工业大学 土木建筑与环境学院,湖北 武汉 430068;3.深圳万信达生态环境股份有限公司,广东 深圳 518045)

随着公路建设的发展,在自然保护区修建公路已不可避免.公路穿过自然保护区会带来生境破坏和分割、野生动物交通事故致死等严重影响,威胁自然保护区内野生动物的生存和繁衍.除了选择合适施工时段、设置栅栏和野生动物标识等措施外,修建野生动物通道是保障自然保护区野生动物安全穿行公路、避免生境分割的主要措施.通过总结国内外相关实践,探讨了野生动物通道类型、设计原则和维护要点.图6,参20.

自然保护区;公路;野生动物通道;穿行

自然保护区是作为野生动物就地保护的区域,其设立的目的是为了避免人类活动对野生生物的破坏,保护生物的多样性和维持生态平衡.作为物种最丰富的国家之一,中国先后建立了多部关于保护野生动物的法律,截止2016年年底已经在全国范围内建立了2 640个国家级自然保护区[1].

随着国民经济的迅速发展,我国的公路建设也发展速度惊人.截止2016年年底,我国公路总里程已达469.63万km,相较于1990年的74.11万km已经增加了近六倍[2].虽然公路选线尽量绕开自然保护区,但很多公路因为建设成本控制等原因不得不从自然保护区穿越.迄今为止,已有40多条公路的建设穿越了自然保护区[3].深入认识公路修建对于生境和野生动物的影响,在此基础上,采取合理的措施,减轻(乃至避免)公路建造对于野生动物的不利影响,已经成为当务之急.

该文在全面回顾国内外有关研究成果的基础上,总结和探讨了国内外在公路修建时保证野生动物穿行措施的合理做法和存在的问题,以为国内公路工程建设同行们提供借鉴.

1 自然保护区公路修建对生境和野生动物的影响

综合国外公路生态学研究成果[4-8],可以发现主要的影响有以下几个方面.

1.1 生境的破坏

公路施工带来的植物砍伐、水土流失和水污染、滑坡、地形地貌的改变,破坏了原有的生境;施工噪音、汽车行驶的噪音、汽车尾气,污染和恶化了生境环境.生境的破坏和恶化对很多动物的生存繁衍十分不利,动物往往远离公路附近,导致有效生境的缩小.

1.2 生境分割隔离

公路的路堤和路堑,以及沿路设置的铁丝网封闭,将原有自然保护区分割隔离,实际上使生境碎片化,进一步缩小了有效生境.这对于需要大面积狩猎的大型动物尤其不利.生活在碎片化的生境里的动物,因为公路的阻隔,缩小了寻偶交配的活动区域,种群间近亲繁殖的概率增加,远亲基因交流机会减少;同时,由于觅食活动区域的减少,野生动物的发育和成长也会受到影响,使得种群抗病能力下降.最终自然保护区内的野生动物变得脆弱,甚至会导致物种灭绝.这对于数量稀少的珍惜物种危害尤其严重.

1.3 交通事故

一些没有设置封闭和保障措施的公路,野生动物穿过马路时,与交通车辆相撞导致野生动物死亡,导致野生动物死亡率增加.这对于数量稀少的珍稀动物的生存和繁衍,构成极大威胁.

由于自然保护区一般面积有限、多呈孤岛状,公路修建带来的上述不利影响,尤其严重.这对于自然保护区内珍惜物种的保护,极为不利.所以,在自然保护区修建公路,要尽量采取措施,减少这些影响.其中,最主要的就是要采取措施,保证野生动物能自由安全地穿行公路,尽量保证绝大多数野生动物的生境不被分割缩小.

2 保证自然保护区公路野生动物穿行的常见措施

综合国内外相关实践[9-11],可以总结出在自然保护区修建公路时,应该采取以下措施保护野生动物的迁徙:

1)加强施工监理,优选施工时间,避开野生动物活动的高峰时段;

2)在野生东西出没的路段设置安全和减速标识,如图1所示;

3)在非穿越设置栅栏或植物屏障减少野生动物与行驶车辆碰撞的危险;

4)在野生动物主要出没的路段设置生物保护镜,利用光的反射作用驱赶野生动物,使其尽量远离公路;

5)设置野生动物通道以使野生动物能够安全横穿公路;

6)防止土壤侵蚀,提高地表植被覆盖率,尽量恢复原生态系统.

上述措施中,为野生动物的设置通道最为重要,其建造成本也最高,在很多场合已经成为必要措施.

3 野生动物通道

3.1 野生动物通道类型

1)野生动物通道从体积上划分可分为小通道和大通道.小通道是指高度或者直径小于1.5 m的野生动物通道,在实际使用时可以与栅栏一起来引导野生动物到达野生动物通道的入口,可以有效地防止野生动物跑到公路路面上,从而防止了野生动物与公路车辆发生碰撞等情况.除此之外,在通道附近建成土堆隔离物和在通道内恢复植被都可以有效的引导野生动物进入通道.大通道则是指高度或者直径大于1.5 m的野生动物通道,主要是为了大型野生哺乳动物穿行公路而修建的[12].

2)野生动物通道从建设位置上可分为路下式野生动物通道、路上式野生动物通道.路下式野生动物通道是一种较为普遍的通道形式,它包括在修建时碰到沟壑或者水域时而建的高架桥和涵洞[13].通常高架桥的上部用来通车和供行人通过,而桥的下部空间则用来连接公路两侧生境,保证野生动物自由的穿行,如图2所示.为保证野生动物顺利通过公路,路下式野生动物通道一般跨径都会超过8 m,为了防止某些对于公路上车辆噪音特别敏感的野生动物因为害怕而不敢通过通道,因此路下式野生动物通道可以在桥梁两侧恢复植被或者种植树木来消除噪音.

图2 路下式野生动物通道Fig.2 wildlife passage under road( brige)

涵洞式野生动物通道在修建时为了节约成本一般采用造价相对较低的金属涵管或者混凝土涵箱的形式.涵洞式野生动物通道是为小型爬行类野生动和两栖类动物穿行公路提供安全通道[14],如图3所示.

图3 涵洞式野生动物通道Fig.3 Channel-type wildlife passage

路上式野生动物通道.当公路修建的路线碰到山体时,会直接横穿山体修建隧道,但是隧道出口处很常常是野生动物经常活动的区域.这就会破坏野生动物的栖息地或者阻隔野生动物的迁徙.为了保护野生动物穿行公路,可设计一种隧道口上方野生动物通道.在隧道口种植植被并模拟当地自然环境,吸引偶蹄类野生动物穿行[15],如图4所示.

图4 为偶蹄类动物设置的隧道口上方通道Fig.4 Passage above the tunnel opening for hoofed animal crossing highway

路上式野生动物通道是为了将公路建设时切断的山体重新连接在一起而在公路上方修建的桥梁.桥面为了诱导野生动物通过,可在上面铺设土壤和种植植被,而桥两侧则会种植一些灌木丛来降低野生动物的警觉性和降低公路上车辆的噪音污染,如图5所示.路上式野生动物通道也被称为“绿桥”,尽量与周围自然环境融为一体,降低野生动物在穿行时受到公路行车的影响而产生的压迫感.某些小型野生动物也可以将其作为临时的栖息地.某些食肉性动物和蹄类动物因为天性原因不喜欢钻洞,路上式绿桥野生动物也会很好的解决这方面的问题[16].

图5 路上绿桥式野生动物通道Fig.5 Green-bridge wildlife passage above road

3)野生动物通道从使用目的上划分为专用野生动物通道和非专用野生动物通道.专用野生动物通道是为了保护某一种特定的野生动物或者某一个地区的野生动物群落而修建的,因为这类野生动物通道针对性强,所以在实际使用时会对某个地区的野生动物保护起到非常积极的作用.比如青藏铁路在修建时为了保护藏羚羊而专门修建的野生动物通道[17].再比如,在西汉高速公路建设方就专门为金丝猴设计吊索和藤桥等通道,并且利用配偶的气味来吸引金丝猴通过专用野生动物通道[18].如图6所示为保护金丝猴等野生动物通过的吊索通道.

图6 吊索通道Fig.6 Suspension rope passage

非专用野生动物通道除了供野生动物穿行外,还兼作其他用途.如排水涵洞或大桥桥洞.因为其位置隐蔽,受人类活动的干扰较少,所以在实际使用时效果也很好[14].

3.2 野生动物通道的设计原则

总结国内外设计实践，如文献[12,16,19-20]所述,得出在自然保护区设计野生动物通道的设计原则:

1)经济性原则:通过对原自然保护区野生动物的活动轨迹和当地生态环境进行实地调查,选择最佳的修建位置、最适用的通道数量、合适的参数修建通道,达到最大的保护效果;为降低成本,应尽量设计多用途通道.

2)预先设计原则:应该在工程修建的设计阶段预先设计野生动物通道,从而达到最好的技术经济效果.

3)综合利用原则:在公路建设的初期,为了防止野生动物进入施工区域,需要在公路两侧设置围栏,而在公路进入运营期内,可在原先围栏增设栅栏保护野生动物不会横穿公路,同时在设置栅栏时可把把栅栏作为诱导野生动物穿行野生动物通道的措施.

4)可持续原则:研究自然保护区环境和野生动物的长期变化趋势,设计通道数量和尺寸具有长远考虑,可持续使用.

5)融入自然环境原则:在通道的附近要尽量构造出符合自然的环境,使得野生动物能够自主进入野生动物通道,同时也要有一定诱导作用.

3.3 存在的主要问题

虽然野生动物通道很早就开始使用,但是,已有的实践表明,野生动物通道的使用效果不佳,甚至有些野生动物通道已经完全废弃.这些使用率不高的野生动物同往往在修建时存在以下两个问题:

1)设计野生动物通道时对当地实际情况的调查研究不充分,对野生动物通道在何处设置才能得到最佳的效应没有进行细致的研究,野生动物通道的设置就显得非常随意;对不同的野生动物横穿公路的特性也缺乏深入认识.这些都导致了野生动物通道在建成后没有得到预期的效果.

2)野生动物通道的设计和建造需要生态学、环境工程、路桥工程等多个专业技术人员的通力合作,而现实往往只有路桥专业人员参与野生动物通道的设计建造,其他专业技术人员往往没有参与进来或者没有在公路修建勘察设计时就参与进来.这对设计建造出具有良好效果的野生动物通道十分不利.

野生动物通道建成后,在使用过程中,还应该坚持做好监测和维护工作,这两个方面目前都做得很不好,需要在以后的工作中高度重视:

1)野生动物通道在建成后需要进行长期的监测工作,并根据监测数据分析野生动物通道对公路两侧的生态系统所起的作用、野生动物对野生动物通道的利用率和使用野生动物通道的野生动物物种等信息.从而对野生动物通道效用进行评估,为将来改善野生动物通道设计建造提供依据.

2)野生动物通道需要在建成后进行定检查期维护工作.检查维护对象包括野生动物通道的结构本身和野生动物通道附近的栅栏.一些涵洞式野生动物通道在保护野生动物穿行的同时也作为排水通道,很容易被淤泥和沙石等堵塞,或者通道的入口处会被水流冲刷而腐蚀.其它类型的野生动物通道也有可能会在长期的使用中被破坏.定期检查维护是保证野生动物通过能持续发挥作用的关键.

[1] 赵广华,田 瑜,唐志尧,等.中国国家级陆地自然保护区分布及其与人类活动和自然环境的关系[J].生物多样性,2013,21(6): 658-665. Zhao Guang-hua,Tian Yu,Tang Zhi-yao,et al.Distribution of terrestrial national nature reserves in relation to human activities and natural environments in China[J].Biodiversity Science,2013,21(6): 658-665.

[2] 中国产业调研网.中国公路建设行业现状调研分析及发展趋势预测报(2016年版)[R],报告编号:1679505.http://www.cir.cn/R_JianZhuFangChan/05/GongLuJianSheWeiLaiFaZhanQuShi.html. China Industry Research Website.Investigation and analysis of current situation of China's highway construction industry and forecast of its development trend(2016 version) [R],Report number:1679505.http://www.cir.cn/R_JianZhuFangChan/05/GongLuJianSheWeiLaiFaZhanQuShi.html.

[3] 邹味莲.有关自然保护区的公路建设项目生态环境影响研究[D].成都:西南交通大学,2013. Zou Wei-lian.Study on ecological environment influence of highway construction project in nature reserve[D].Chengdu:Southwest Jiao Tong University,2013.

[4] Reh,W.,and A.Seiz.The influence of land use on the genetic structure of populations of the common frog Rana temporaria[J].Biological Conservation,2013,54:239-249.

[5] Singer,F.J.,and J.b.Beattie.The controlled traffic system and associated wildlife responses in Denahi National Park[J].Arctic,2013,39:195-203.

[6] Alexander,S.,and N.Waters.The effects f highway transportation corridors on wildlife: a case study of Banff National Park[J].Transportation Research Part C:Emerging Technologies,2000,8:307-320.

[7] 陈迎春,段云海,马 彪.缓满公路扩建对扎花自然保护区的影响及防治措施[J].北方环境,2002,(3):47-49. Chen Ying-chun,Duan Yun-hai,Ma Biao.Influence on the Zhalong Natural Reserve and its control measures after the expansion of the Sui and Yang highway[J].North Environment,2002,(3):47-49.

[8] 王 云,朴正吉,关 磊,等.环长白山旅游公路对野生动物的影响[J].生态学杂志,2013,32(2):425-435. Wang Yun,Piao Zheng-ji,Guan Lei,et al.Influence of Ring Changbai Mountain Scenic Highway on wildlife[J]．Chinese Journal of Ecology,2013,32(2) : 425-435.

[9] Schonewald-cox,C.,and M.Buechner,Park protection and Public roads[C].In conservation Biology: The theory and practice of nature conservation,preservation and management,edited by P.L.Fiedler and S.L.Jain,1992,373-395.New York:Chapman and Hall.

[10] 宋伟香.高速公路建设对自然保护区的影响及对策[J].河南科技大学学报(自然科学版),2004,25(6):58-61. Song Wei-xiang,Influences of Expressway Construction and Environmental Protection of Natural Conservation Zone[J].Journal of Henan University of Science and Technology (Nalural Science),2004,25(6):58-61.

[11] 候 祥.公路建设中野生动物保护措施的研究—以青藏公路为例[D].硕士论文,西北大学,西南,2011. Hou Xiang.Study on protection measures of wildlife in Highway Construction -- Taking Qinghai Tibet highway as an example[D].Xi’an:Northwestern University,2011.

[12] 马光涛,段奇勇.肯尼亚察沃国家公园动物通道设置研究[J].铁道勘察,2016,5:58-61. Ma Guang-tao,Duan Qi-yong.Influences of Expressway Construction and Environmental Protection of Natural Conservation Zone[J].Railway Investigation and Surveying,2016,5:58-61.

[13]陈迎春,段云海,马 彪.缓满公路扩建对扎花自然保护区的影响及防治措施[J].北方环境,2002,3:47-49. Chen Ying-chun,Duan Yun-hai,Ma Biao.The corrosion effect on Zhahua nature reserve with highway expansion and prevention measures[J].North environment,2002,3:47-49.

[14]傅 祺.林区公路两栖爬行动物通道的设计研究—以湖南莽山国家级自然保护区为例[D].长沙:中南林业科技大学,2012. Fu Qi.Study on the design of forest roads to the channel of amphibians and reptiles in Hunan Mangshan National Nature Reserve as an example[D].Changsha:Central South University of Forestry and Technology,2012.

[15] 宋秀全,彭重华.汝郴高速公路不同生境动物通道设置[J].北方园艺,2011,10:99-102. Song Xiu-quan,Peng Zhong-hua.Design of Ruchen Highway Based on the different habitat wildlife passage[J].Northern Horticulture,2011,10:99-102.

[16]李玉强,邢韶华,刘生强,等.陆生野生动物通道设计方法[J].北京林业大学学报,2013,35(6):137-143. Li Yu-qiang,Xing Zhao-hua,Liu Sheng-qiang,et al.Designing method of terrestrial wildlife path[J].Journal of Beijing Forestry University,2013,35(6):137-143.

[17]殷宝法,淮虎银,张镱锂,等.青藏铁路、公路对野生动物活动的影响[J].生态学报,2006,26(12):3917-3923. Yin Bao-fa,Huai Hu-yin,Zhang Yi-li,et al.Influence of Qinghai-Tibetan railway and highway on wild animal’s activity[J].Acta Ecologica Sinica,2006,26(12): 3917-3923.

[18]王 硕,贾海峰.生态交通建设中的动物因素考虑[J].生态学杂志,2007,26 (8) :1291-1296. Wang Shuo,Jia Hai-feng.Consideration of animal factors in ecological transportation construction[J].Chinese Journal of Ecology,2007,26 (8) :1291-1296.

[19]Evink,G L.,P.Garrett,D.Zeigler,eds.Proceedings of the third international conference on wildlife ecology and transportation.Publication FL-ER-73-99.Tallahassee: Florida Department of transportation.1999.

[20]万 敏,陈 华,刘 成.让动物自由自在地通行—加拿大班夫国家公园的生物通道设计[J].中国园林,2005,11:17-21. Wan Min,Chen Hua,Liu Cheng.Let the animals pass freely-the Critter Crossing design of Banff National Park in Canada[J].China horticulture,2005,11:17-21.

Biography：LI Hu,male,born in 1974,senior engineer,highway construction.

Progress on Guarantteeing Measures for Wild Animals Crossing Highway in Nature Reserve

LI Hu1, YE Jian-jun2, WANG Guan-hai1, ZHAN Ding2, ZHANG Liang1,XIAO Heng-lin2, WANG Zhi1, ZHU Zhao-hua3, XU Guo-gang3

(1.China Railway 16th Bureau Group First Engineering Co.,Ltd,Beijing 100084,China;2.School of Civil and Environmental Engineering,Hubei University of Technology,Wuhan 430068,China;3.Shenzhen Wanxinda Ecology and Environment Co.,Ltd.,Shenzhen 518045,China)

It has become inevitable to build highway in natural protection areas with the spray of highway around China.Highway going across natural protection areas can cause habitat destruction,splitting and animal traffic accidents,which threatens the survival and reproduction of wildlife in nature reserves.In addition to selecting suitable construction periods,setting fences and wildlife marking,construction of wild animal passages is the most necessary measure to ensure wildlife crossing the highway safely and to avoid the splitting of the habitats.The types,design principles and maintenance points of wild animal passages has been discussed by summarizing the related practices at home and abroad.6figs.,20refs.

natural protection area; highway; wildlife passage; crossing

2017-05-12

国家重点研发计划项目资助(编号:2016YFC0502208);深圳市科技计划项目资助(编号:GCZX2015051514435234);中铁十六局一公司横向科研项目资助(编号:4201/00324)

李 虎(1974-),男,辽宁昌图人,高级工程师,研究方向:路桥施工技术.

10.3969/j.issn.2095-7300.2017.02-055

U421

A