三江源保护区典型公路对湿地影响的实证分析

孙海秀 赵元鹏 汪正芸 郑天立

摘要：湿地是水资源保护和生物多样性保育的重点区域。公路穿越湿地时，可能会阻隔湿地斑块之间的水力连通，破坏湿地生态系统的健康。本研究以三江源保护区共玉公路和S308为靶区，采用沿线考察、无人机航拍和遥感影像解译相结合的方法，获取公路周边湿地的现状及其演变过程，以此为基础探讨了三江源保护区公路建设对湿地的影响。研究发现，沿线仅有两处可能由公路建设导致的湿地变化，公路建设基本未对三江源保护区湿地产生阻隔。建议未来通过增加或改善已有涵洞减少该类现象出现。

关键词：湿地;公路建设;无人机;三江源保护区

中图分类号：X833 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）04-0-02

Abstract：Wetlands play an important role on water conservation and biodiversity accumulation. The crossing highways may cut off the water flow relationship between wetland patches， and further influence wetland ecosystems. In this study， we investigated the situation of wetlands based on ground， aerial photographic and remote sensing image interpretation along two roads （Gongyu Expressway and S308 road） in the SanJiangYuan Part. We found that there were only two places exhibit a different wetland image at the either site of the road. Road construction basically did not obstruct wetlands. It was also found that by improving existing culverts， measures could be taken to avoid or alleviate such phenomena.

Key words：Wetland;Road construction;Unmanned aerial vehicle;Sanjiangyuan Protected Area

三江源保護区平均海拔约4400 m。区域内高寒湿地大面积发育，在水资源保护和生物多样性保育等方面发挥了重要作用[1]。公路是国民经济的重要基础设施，但公路建设和运营可能会导致湿地结构与功能的连通性及水质受到影响[2]。明晰公路对湿地的影响，保证公路建设不破坏原有水力连通系统，维持湿地正常水文过程十分重要。然而现有研究多为基于经验的描述，缺乏基于现场的实证分析，特别是针对三江源区内公路建设对湿地影响开展案例分析的研究还十分缺少。

本项目以三江源保护区内共玉公路和S308为靶区，采用沿线考察、无人机航拍和卫星遥感影像目视解译相结合的技术手段，获取公路修建前后的遥感影像特征，对公路建设是否对三江源保护区高寒湿地产生阻隔效应开展实证分析，以期为未来三江源保护区内的公路建设提供科学依据和研究基础。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

本研究以三江源保护区共玉公路和S308为靶区。共玉公路（共和至玉树（结古）公路）沿线平均海拔4500 m，沿线以高原湿地生态系统为主。S308公路（S308线玉树结古镇至不冻泉段公路）沿线高寒缺氧，主要为高寒草甸草原生态系统。

1.2 研究方法

本项目采用沿线考察、遥感影像解译和无人机航拍相结合的技术手段，获取公路周边湿地的现状及其演变过程。

湿地现状调查：结合卫星遥感影像 ，对共玉公路和S308公路开展沿线考察，利用无人机航拍技术，调查湿地现状，发现2处湿地阻隔地段，分别位于共玉公路桩号K355（35°20'3.24"N，99°4'12.03"E）处与S308（33°30'54.14"N，96°5'2.24"E）处，另选取共玉公路K520处（34°40'36.80"N，98°3'3.11"E）作为公路穿越湿地未造成阻隔的典型案例。

湿地变化分析：根据1990-2017年卫星影像和2018年的无人机航拍影像进行对比分析，卫星影像影像源类型quickbird，分辨率0.6 m;无人机航拍影像源类型DJI phantom 4 pro，分辨率0.05-0.1 m

2 结果与分析

2.1 公路未造成湿地阻隔的案例

对共玉公路与S308全线进行调查，结果显示公路建设在绝大多数区域均未对湿地产生阻隔影响。以共玉公路K520处为例，未使用涵洞的共玉老路（G214）与架桥通过的共玉公路，在建成前后两侧湿地均未发生退化。推测原因为该处地势平坦，周边山脉能够汇集径流，地下水位较高，常年在低洼地带形成水泡，这些水泡间横向水力联系较低，而被公路截断的地表径流对其整体水力连通影响较小。

2.2 公路造成湿地阻隔的案例

共玉公路全线仅发现桩号K355处湿地被公路阻隔。卫星遥感影像显示修建较早的共玉老路（G214）已造成水系阻隔，路北和路南的湿地已被分割开，唯有经涵洞形成的较细河道穿过公路连接南北。2015和2017年（图2中e、f）影像显示共玉公路北侧已因严重积水形成湖泊，而南侧植被呈现退化，2018年无人机航拍图（图2中g）表现出相同的结果。因为自然条件下难以形成一侧为河漫滩湿地，一侧收窄为狭窄河道的现象[3]。推测该处公路导致湿地阻隔原因为，径流方向由北至南，但涵洞过水面积不足，导致路北形成积水，无法充分通过涵洞宣泄，在南侧被涵洞收紧为狭窄河流。

S308公路沿线发现了一处公路对湿地产生间歇性阻隔地段。不同飞行高度的无人机航拍照片（图3中）显示，该处间歇性阻隔因涵洞位置过高导致水量较少时无法流过涵洞，在公路东北侧形成积水，从而导致积水处植被死亡。相关研究也发现，当涵洞修建过高时，沙运移会使得涵洞一侧产生积水、积沙[4]。

3 结论与建议

沿线考察、无人机航拍和遥感影像解译结果显示，共玉公路和S308公路建设基本未对三江源保护区湿地产生阻隔。全程仅有两处可能由公路建设导致的湿地退化，通过施加措施如增加与改善涵洞即可减缓该类现象出现。

公路对湿地的影响具备长期性和累积性[5]。未来需要加强对三江源保护区公路沿线高寒湿地演化动态监测，在量化三江源内公路建设与运营对沿线生态环境影响程度的基础上，寻求建设与生态保护的新的平衡点。

参考文献

[1]Mitsch，W.J.，Gosselink，J.G.The value of wetlands：importance of scale and landscape setting[J].Ecological Economics，2000，35（1）：25-33.

[2]周玉海，和莹.公路建设对湿地的影响[J].安徽农学通报，2017，23（23）：83-85.

[3]宋新山，邓伟，宋新山等.基于连续性扩散流的湿地表面水流动力学模型[J].水利学报，2007，38（10）：1166-1171.

[4]Barnard，R.J.，J.Johnson，P.Brooks，K.M.Bates，B.Heiner，J.P.Klavas，D.C.Ponder，P.D.Smith，and P.D.Powers，Water Crossings Design Guidelines[M].Washington：Department of Fish and Wildlife，Olympia，Washington，2013.

[5]周禹.浅谈基于无人机遥感的湿地植被监测[J].城市地理，2017（2）：01.