热带雨林高速公路的生态景观绿化设计_李家春

收稿日期: 2007-02-10 基金项目:国家西部交通建设科技项目( 200331879903) 作者简介:李家春( 1968- ) ,男,陕西商洛人,副教授,博士, E-mail: fz 03@ gl. chd. edu. cn。 第 28 卷 第 1期 2008年 1月 长安大学学报(自然科学版) Journal of Changpan University( Natural Science Edit ion) Vol. 28 No. 1 Jan. 2008 文章编号: 1671-8879( 2008) 01-0055- 05 热带雨林高速公路的生态景观绿化 李家春1 ,智庆玺2 ,袁永新3 ( 1. 长安大学 特殊地区公路教育部重点实验室,陕西 西安 710064; 2. 青岛市公路管理局, 山东 青岛 266061; 3. 甘肃省交通规划勘察设计院, 甘肃 兰州 730030) 摘 要:根据云南省西双版纳热带雨林自然保护区生态环境特点和高速公路的建设条件,结合植被 的生态恢复与重建理论, 分别对思小(思茅 ) 小勐养)高速公路的边坡、中央分隔带、立交区、隧道和 特殊区域(取弃土场、服务区、停车区等)进行生态景观绿化设计。景观设计以自然景观和人文景观 为设计元素,生态防护采用以植物防护为主并与工程防护相结合的防护措施;绿化主要采用乔灌草 复合模式, 并适当运用灌草混栽、乔灌结合的模式;尽量利用原生植被,以乡土物种为主, 合理搭配 目标植物和先锋植物,充分体现物种多样性, 实现人工绿化向周边环境的自然过渡。 关键词:道路工程;高速公路; 热带雨林; 生态恢复;景观绿化 中图分类号: U 412. 3 文献标志码: A Landscape greening design for expressway based on ecological intension in tropical rain forest LI Jia-chun 1 , ZH I Q ing-x i 2 , YU AN Yong-x in 3 ( 1. Key Labor ator y fo r Special A rea H ighway Eng ineering o f M inistr y o f Educat ion, Chang. an Univ er sity , X i. an 710064, Shaanx i, China; 2. Q ingdao Administ ration o f H ighw ay, Q ingdao 266061, Shandong , China; 3. Gansu P rov ince Instit ute o f T ransportat ion Survey and Design, Lanzhou 730030, Gansu, China) Abstract: Accor ding to the eco logical condit ions of t ropical rain forest in natural protect ion area and the const ruct ion condit ions of expressw ay , the measur es of expressw ay ecolog ical restor at ion w ere studied about the slope, median str ip, interchange, tunnel and the special areas ( large dump, serv ice stat ion, par king lot ) in Simao-Xiaomengyang Expressw ay. T he g reening pro tect ion and eng ineer ing protect ion w er e combined to restore eco logy, the aboriginal plants and various plants w ere used to t ransit the art ificial gr eening to natur e, the natural landscape and ar tif icial landscape w ere taken into account as the main factors to design the ecolo gical highway. 1 tab, 5 f ig s, 10 refs. Key words: road eng ineer ing; expressw ay; t ropic rain forest ; ecolo gical intension; landscape gr eening 0 引 言 高速公路景观绿化设计是一项复杂的技术, 是生 物环境工程技术和路域生态恢复技术的综合。国内 外在高速公路修建时,力求在传统工程防护措施的基 础上,将生物保护和生态学原理相融合; 在保障工程 效益的基础上,最大程度地恢复路域生态和景观,以 此来降低公路建设对环境特别是生态环境的影响,实 现公路建设的可持续发展[ 1-10]。热带雨林高速公路 建设的生态环境保护问题更为突出,必须提出一套新 的公路绿化景观设计理念和,才能在建设高速公 路的同时保护好原生植被和自然景观。传统的公路 景观只注重公路绿化,而对路域的生态恢复及生物多 样性的保护却未引起足够的重视。为此,本文研究了 云南省思小(思茅 ) 小勐养)高速公路的生态景观绿 化设计,提出了基于生态恢复的高速公路景观绿化设 计的新方法和新理念。绿化设计时,要遵循生态学原 理,保护生物多样性;景观设计时,要尊重自然景观要 素和本土文化元素,使公路建设融入大自然之中。 1 生态、景观环境分析 1. 1 生态环境分析 思小高速公路所处的区域是北半球北回归线附 近唯一的一片热带雨林, 也是中国保存完好的一块 热带雨林,森林资源非常丰富,自然树种多, 森林覆 盖率高。路域植被系统主要由季节雨林、山地雨林、 季雨林和热带山地常绿阔叶林组成的原生植被, 以 及次生落叶季雨林、稀树、灌木丛和牡竹林组成的次 生植被和农作物经济林木组成的人工植被所构成。 拟建公路最重要的 4个生态环境保护目标是: 西双版纳国家级自然保护区勐养片区、热带重要的 植被类型、珍稀植物和珍稀动物。 1. 2 景观类型分析 思小高速公路沿线的天然原始森林经长期演变, 已发展成顶级群落,具有较为稳定的森林景观,对外 界干扰具有一定的抵抗性,属高稳定要素。公路主要 沿老路布线,人为开发程度较高,村寨、农田和经济林 较多,人为景观因素影响较大。公路沿河路段较多, 河流宽度较小,河岸两侧植被覆盖好, 可以充分考虑 河流景观的设计,以满足路域整体景观的需要。 2 绿化景观设计原则 ( 1)生态效益最大化原则。路域生态系统具有 以下各项功能与服务最优化: ¹交通安全,保证路体 的稳定和行车的安全; º 生态安全,防止外来物种的 入侵对路域生物多样性的影响; » 水土保持, 保持水 土,减少水土流失; ¼顺次演替, 绿化施工后能保持 植被总体初级生物量的持续增长; ½景观美化,给予 驾乘人员生态美、艺术美的感受; ¾文化标识, 通过 植物景观感受当地的地域性或民族性的独特自然条 件及文化氛围。 ( 2)生态环境可容性原则。其即因地制宜, 在土 壤、气候等环境条件可容性的限制范围内,进行生态 系统功能与服务最优化的设计。同时, 应在经济条 件许可的范围内, 尽可能地改善植物的立地条件,扩 大生态环境的可容性范围。 ( 3)工程可实施性原则。其即通常说的经济实 用原则,具体到植物品种的选择时要求所选的植物 种子易于采集、施工便捷、易于成活和养护成本低。 3 分区生态景观绿化设计 3. 1 绿化的模式 根据热带雨林地区的环境特点及思小高速公路 的具体情况,绿化主要采用灌草混栽、乔灌结合和乔 灌草复合等模式。 乔灌草复合的模式最适合思小高速公路绿化的 要求,是思小高速公路绿化追求的主要方向。乔灌 草复合的模式不仅容易达到较好的安全和生态效 益,而且绿化层次结构与原始的植被结构相似, 能够 在较短的时间内完成路域生态的恢复。 3. 2 生态边坡景观绿化设计 ( 1)思小高速公路全长近百公里,跨越两个气候 带及 500 m 的高差, 边坡条件千差万别。为了充分 发挥边坡景观绿化的工程、生态和景观效应,按沿线 的气候、边坡类型、地形地貌、土质和位置,将边坡划 分为不同的区段进行生态绿化设计, 对所有的边坡 按照不同的功能要求设计植被的组合。同时,各区 之间设置一定的过渡路段, 以保证景观的连续性,这 对高速公路的安全性也极其重要。 ( 2)思小高速公路边坡的形式很多,不同的边坡 对工程防护及绿化技术要求也不一样, 绿化既要满 足生态、景观的要求,又能在经济上最合理、有效,这 需要根据边坡的不同情况选择不同的绿化方法: ¹ 对于坡面低、坡度缓的土质挖、填方边坡, 直接采用 植物绿化的方法, 较短的边坡可种植灌木或藤本植 物,较长的边坡则采用乔灌草的复合模式绿化; º对 于坡面高、坡度陡的边坡, 在保证安全的前提下, 通 常采用工程防护和植物防护相结合的方法,不同坡 度和坡长的防护和绿化措施是不同的,如表 1所示; » 岩质边坡一般属于高陡边坡, 无植物生长的条件, 绿化时需要考虑特殊的绿化方法, 思小高速公路对 于特别高陡的岩质边坡, 采用混凝土框架梁格内植 绿色植生袋的方法(图 1)。对于低缓的岩质边坡, 采用土工格室客土绿化的方法。 56 长安大学学报(自然科学版) 2008年 表 1 不同坡度及高度的防护及绿化方法 坡度 高度/ m 防护方法 绿化方法 < 1B 1 < 10 不需工程防护,直接栽种植物 坡度缓于 1B 1. 5且较长时,可采用乔灌草的复合模式;坡度在1B 1 ~ 1B 1. 5且较短时,可采用灌木、藤本或多年生草本植物 < 1B 1 > 10 不需工程防护,分级栽种植物 远离路边的区域可采用乔灌草的复合结构,而近路边的可采用低矮灌木、藤本或多年生草本植物 > 1B 1 < 10 可采用浆砌混凝土预制块、浆砌片石 拱形骨架、土工格栅的防护方法 框格或格栅内种植乔木、灌木、藤本或多年生草本植物 > 1B 1 > 10 可采用分级混凝土锚索或锚杆框架 格梁防护的方法,可把边坡按不同的 坡度分成多级 远离路边格内可种植乔木或大灌木及藤本植物,而近路边的格内可 种植低矮灌木、藤本或多年生草本植物 图 1 植生袋施工 7 d后的效果 ( 3)从生态效益、生态适应性及景观效益等方面 考虑,采用乔灌草相结合的绿化模式是最佳选择。 根据生态学原理,引入乔灌木(图 2) , 使之经过几年 后逐渐成为群落中的主体, 才能形成稳定的植物群 落,保障高速公路边坡的长期稳定。为了增强高速 公路的景观表现力,可在植物配比中适当的添加花 草,有利于改善高速公路的景观效应。 图 2 拱形框架内植物绿化效果 ( 4)尽量保护原有的植被。在高速公路景观设 计时, 对于征地范围内的原有植被要充分利用。原 有的植被是经过多年演替形成, 且与当地环境相适 应的植物群落, 其特点是: ¹ 群落组成比较稳定; º 抗逆性强, 几乎不需要管护; » 与周围环境协调; ¼ 防护效果突出。由于原有的植物群落是由多个物种 组成,经过多年的生长,不同植物根系分布在不同层 次,有利于控制路域内的水土流失。 (5)合理的搭配先锋植物。由于思小高速公路边 坡质地条件比较差,且改造土壤的难度较大,因此需要 合理的搭配目标植物和先锋植物的比例。为了给目标 植物创造良好的生长条件,以目标植物为主,适当的辅 以先锋植物,这样可以兼顾前期效果和长期效果。 3. 3 中央分隔带景观绿化设计 中央分隔带绿化除了防眩功能外, 对于整个路 域景观构成的影响也是至关重要的。景观绿化的主 要目的是选择合适的植物,满足中央分隔带绿化要 求,创造出舒适的环境,并保证行车安全。 中央分隔带的绿化要做到四季常绿, 尽量减少 落叶,冠形整齐, 能够形成明显的节奏感和韵律感, 能够渲染和调节单调的行车环境。 中央分隔带绿化植物色彩不宜太艳丽, 以免分 散驾驶人的注意力,影响行车安全。同时,色彩应注 意每隔一定距离增加一些跳跃性的色彩, 使局部色 彩丰富,以调节驾驶人的视线。 中央分隔带的绿化应与高速路边坡绿化结合起 来综合考虑,进行系统的景观设计,如图 3所示。 图 3 高速公路中央分隔带生态绿化 57第 1期 李家春, 等:热带雨林高速公路的生态景观绿化设计 3. 4 立交区景观绿化设计 立交区是思小高速公路绿化中面积最大、景观 要求最高的区域,其绿化应以生态效应为基础,在满 足安全的前提下,与全线景观绿化的总体风格相协 调,力求反映地方特色,突出文化内涵及不同立交的 识别性。立交区景观绿化设计要满足以下原则: ( 1)满足交通安全的功能。立交区绿化要求在 满足交通功能的前提下, 突出诱导种植、标志种植等 特点,利用乔灌植物进行视线诱导, 力求疏密有致, 合理改善交通视线。 ( 2)与周围的景观相协调。思小高速公路沿线 的环境景观优美,立交区的绿化要特别注意同周围 的景观和整条路的景观相协调,具体措施为: ¹植物 应用,选择同其他绿化区域相似的植物种类和绿化 模式; º立体绿化, 将混凝土构造物用绿色掩饰, 方 法可以在立交桥上部设种植池栽植藤本植物和在桥 墩下栽植攀援植物。 ( 3)突出地方特色。互通立交是高速公路的出 入口,占地面积大, 是重要的公路路域景观, 最能代 表一条路的特色,其绿化在满足行车功能的需要和 视觉要求下,必须具有独特的地方特色,见图 4。 ( 4)因地制宜,注重绿化模式的变化。不同的立 交区周围的环境不同,对景观的要求不同,因此立交 区绿化的模式也应不同。 图 4 立交区绿化景观 3. 5 隧道口景观绿化设计 ( 1)隧道口边、仰坡的绿化设计。仰坡绿化设计 的关键在于植物的选择要与周围环境相融合, 并尽 量结合工程防护, 确保绿化的长期性。边坡的绿化 设计基本等同一般路基段的边坡绿化设计, 重点是 协调与洞口、仰坡绿化、洞前绿化的关系, 使四者融 为一体,如图 5所示。 ( 2)洞前区域绿化设计。洞前区域绿化设计主 要针对分离式隧道。分离式隧道洞前的区域面积一 般很大,良好的景观设计能够把隧道与周围的环境 融为一体,并且可以给驾乘人员提供美的享受。针对 图 5 隧道口的保护与景观 思小高速公路的具体自然环境, 可以在洞前区域绿 化设计中加入一些西双版纳自然保护区特有的物种 造型,以突出区域标识。 4 问题探讨 4. 1 高速公路生态景观绿化设计的概念 生态景观绿化设计是不同于绿化设计和绿化景 观设计的,是基于生态学和绿化的基础上考虑景观 特色的有效绿化方式。它注重生态的恢复和绿化量 的保证,同时考虑景观,以满足路域与周围自然环境 和人文环境的融和。高速公路沿线的生态景观绿化 设计是给无机的公路添上有机的自然色彩,是路域 生态环境恢复的主要措施。高速公路沿线生态景观 绿化设计,首先考虑的是绿化生态的恢复能力, 同时 通过有效的绿化与景观设计,加强视线的诱导, 减轻 高速行驶对驾乘人员造成的紧张情绪, 增强路域景 观的美化功能。高速公路沿线生态景观绿化设计, 不仅是对中央分隔带、行车道的遮蔽带进行设计和 路域范围内简单的绿色覆盖及景观构造, 而且要满 足沿线生态环境与高速公路路域环境生态整体上的 和谐过渡。良好的生态景观绿化设计不仅能减轻公 路对环境的影响, 而且能保持动植物界的生态平衡, 使整个高速公路区域充满活力。 4. 2 生态绿化边缘过渡的问题 在思小高速公路景观绿化设计时, 应该避免边 坡植被恢复后与周围环境的不协调, 使人为绿化与 自然区域的边缘地带有效自然过渡的衔接。边缘的 过渡主要内容包括生态的过渡和景观形态的过渡。 ( 1)生态的过渡。生态的过渡是生态绿化恢复 的主要内容,和谐的过渡可以加速边坡小生态系统 的恢复及与周围生态大环境的融合。加强边坡绿化 边缘地带生态过渡的主要措施有: ¹ 边坡绿化植物 群落结构与周围环境植物群落最大相似, 相似才能 尽可能的在初步恢复后在整体景观结构上保证最大 58 长安大学学报(自然科学版) 2008年 相似性; º 边坡绿化边缘地带植被立地条件的渐进 过渡,立地条件的合理过渡能够保证植被生长与周 围环境区域植被生长的最大相似性; » 边坡排水系 统的生态合理性,边坡排水系统是边坡防护的重要 措施,但以往的排水系统的设置,人为的阻碍了绿化 边缘地带的生态过渡,要设置生态的边坡排水系统, 以达到生态的和谐过渡。 ( 2)景观形态的过渡。景观形态的过渡是在生 态过渡的基础上更进一步, 对于保证思小高速公路 沿线热带雨林地区特有的景观资源的完整性具有重 要意义。景观形态的合理过渡, 主要体现在边坡开 挖时最大限度的保护原有植被, 使恢复后的植被在 生态上达到最佳和谐过渡。 5 结 语 ( 1)从生态恢复角度进行思小高速公路路域景 观绿化设计,其生态恢复机理符合/生态公路0的建 设理念。 ( 2)生态景观绿化注重生物多样性的保护,全部 使用当地物种, 并合理搭配;景观设计则注重本地自 然及社会要素的运用,使公路融入自然,减少了人工 痕迹。 ( 3)良好的工程效果,证明了思小高速公路路域 景观绿化能够与周围生态环境相融合。 ( 4)景观绿化后的监测显示了路域生态系统的 初步恢复,生态景观绿化的综合效益十分显著。 参考文献: References: [ 1 ] 王文生, 杨晓华, 谢永利. 公路边坡植物的护坡机理 [ J] . 长安大学学报: 自然科学版, 2005, 25 ( 4) : 26-30. WANG Wen-sheng , YANG Xiao-hua, XIE Yong- li. M echanism o f biotechnichal protection for highw ay slope[ J] . Journal of Chang. an Universit y : Natur al Science Edit ion, 2005, 25( 4) : 26-30. [ 2 ] 张生瑞, 马壮林. 高速公路隧道交通环境评价指标体 系[ J] . 长安大学学报:自然科学版, 2006, 26( 2) : 77- 80. ZH ANG Sheng- rui, MA Zhuang- lin. Evaluation indices for tr affic env ironment o f expr essw ay tunnel [ J] . Journal of Chang. an Univer sity : Natura l Science Edition, 2006, 26( 2) : 77-80. [ 3 ] 杨 琦, 郗恩崇. 高速公路外部性量化研究[ J] . 中国 公路学报, 2006, 19( 5) : 102-107. YANG Qi, XI En-chong . Quantification r esear ch on ex ternalit y of f reeway [ J] . China Journal of H ighway and T ranspo rt, 2006, 19( 5) : 102-107. [ 4 ] 蒋树屏, 刘元雪,黄伦海, 等. 环保型傍山隧道结构研 究[ J] . 中国公路学报, 2006, 19( 1) : 80-83. JIANG Shu-ping, L IU Yuan-xue, HUANG Lun-hai, et al. Resear ch on envir onmenta l friendly str uctur e o f tunnel adjacent to mounta in [ J ] . China Journal o f H ighw ay and T ransport, 2006, 19( 1) : 80-83. [ 5 ] 杨云峰. 公路网规划环境评价技术方法[ J] . 交通运 输工程学报, 2006, 6( 1) : 113-117. YANG Yun- feng . T echnolog ical methods o f envir onmenta l ev aluation fo r highway netw o rk planning [ J] . Journal of T raffic and T ranspo rtation Engineering , 2006, 6( 1) : 113-117. [ 6 ] Delgado J D. Edge effects of roads on temperature, light, canopy cover, and canopy height in laur el and pine fo rests ( T ener ife, Canar y Islands) [ J ] . Landscape and U rban P lanning , 2007, 81( 4) : 328-340. [ 7 ] JTG B03-2006,公路建设项目环境影响评价[ S] . [ 8 ] 杨 延, 吴华金,田伟平, 等. 思茅至小勐养高速公路 建设环境保护与工程对策研究[ R ] . 昆明: 云南 省公路勘察规划设计院, 2007. [ 9 ] 陈 红, 魏风虎. 公路生态系统评价指标体系构建方 法研究[ J] . 中国公路学报, 2004, 17 ( 4) : 89-92. CH EN Hong , WEI Feng-hu. Study o f the w ay on indicator set o f ecolo gica l assessment of highway[ J] . China Journa l of H ighw ay and T ranspo rt, 2004, 17 ( 4) : 89-92. [ 10] 马荣国, 刘艳妮. 公路建设项目综合评价权重确定方 法[ J] .交通运输工程学报, 2005, 5( 2) : 110-112. MA Rong-guo, L IU Yan-ni. Weight value determination method o f highw ay constr uction comprehensiv e evaluat ion[ J] . Journal of T r affic and T ranspo rtation Eng ineering , 2005, 5( 2) : 110-112. 59第 1期 李家春, 等:热带雨林高速公路的生态景观绿化设计