公路建设生态修复及边坡绿色防护新技术

国家环境保护创面生态修复工程技术中心高明清 博士/副总工1国家环境保护创面生态修复工程技术中心State Environmental Protection Engineering Center for Ecological Restoration on Destroyed Surfaces2主要内容1、公路建设创面生态修复及环境资源协调的现实问题2、公路生态系统的概念与作用3、公路生态系统的关键技术及工程实施4、典型工程的实施效果国家环境保护创面生态修复工程技术中心State Environmental Protection Engineering Center for Ecological Restoration on Destroyed Surfaces1、公路建设创面生态修复及环境资源协调的现实问题 对土地利用的影响工程占地是土地利用的直接转变，截止到2010年，中国公路的总里程达到1.80106km，这些道路造成5.541010m2的土地永远丧失农业生产能力；公路工程巨大的社会经济效益，公路沿线的城镇用地斑块数显著增加；公路交通网的结点处，城镇化进程加快，导致土地产品需求的变化。对水土保持影响路基工程对公路征地范围内的原地面进行填筑或挖方，造成了地表植被的破坏。原有表土与植被之间的平衡关系失调，新形成的表土抗侵蚀能力减弱，在降雨和风力作用下极易造成水土流失。31.1 土地利用及创面生态修复的法律要求（中华人民共和国水土保持法、中华人民共和国土壤污染防治法）1.1.1 公路建设及交通运输对土地利用及水土保持的影响国家环境保护创面生态修复工程技术中心State Environmental Protection Engineering Center for Ecological Restoration on Destroyed Surfaces1、公路建设创面生态修复及环境资源协调的现实问题 对植被的直接破坏建设过程中各种施工活动，包括土石方工程、道路工程、桥梁工程、筑路材料料场、弃土场、弃土堆、施工营地、临时便道和施工机械活动等。对植物群落的演替影响在历史上，人类会有意无意地沿着小径和道路携带某种植物，引起非本地种入侵；重金属、尾气导致某些植物物种死亡；公路导致小气候的变化，引起植物群落演替。对生物多样性的影响公路建成以后，产生“廊道效应”，使景观破碎，将自然生境切割成孤立的块状，即生境岛屿化。对自然保护区的影响尤其巨大。41.1.2 公路建设及交通运输对自然植被的破坏（中华人民共和国森林法）国家环境保护创面生态修复工程技术中心State Environmental Protection Engineering Center for Ecological Restoration on Destroyed Surfaces1、公路建设创面生态修复及环境资源协调的现实问题1.1.3 公路建设及交通运输对水资源的影响（中华人民共和国水污染防治法）5 对水质量的影响建设期钻渣、泥浆、污水排放；运营期公路服务区等；路面径流所含污染物，目前公路建设项目环境影响评价中不考虑路面径流污染。对地下水的影响公路挖方路段如果位于地下水位线以下，会使地下水流出，导致地下水位降低；填方路段会升高上游水位，降低下游水位，进而使地表植被的生存环境发生变化。对地表水的影响改变地表径流的固有态势，从而造成冲、淤、涝、渍等局部影响。国家环境保护创面生态修复工程技术中心State Environmental Protection Engineering Center for Ecological Restoration on Destroyed Surfaces1、公路建设创面生态修复及环境资源协调的现实问题1.1.4 交通污染排放问题，减排要求（中华人民共和国大气污染防治法）环境问题是当今世界面临的重大问题之一。人类生存环境遭到破坏主要系人类活动所致，交通运输行业是能源资源消费和温室气体排放的重点领域之一，根据国家对节能减排的总要求，交通运输业节能减排的任务非常艰巨。交通运输造成的环境污染又以公路运输为主，如汽车尾气、颗粒物、噪音等污染的排放。从发达国家情况看，一些主要污染物如一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、细小颗粒物、挥发性有机复合物等的排放量中，交通运输所占的比重仅次于工业，其中公路运输污染物排放量又占交通运输污染物排放量的60%90%。6由于最近10年中我国汽车数量的大幅度增长，尤其在一些大城市中，由于汽车排放所造成的空气污染日益严重，估计约有50%的氮氧化物来自汽车排放，在交通拥挤的市区一氧化碳超标，光化学烟雾存在潜在危险，臭氧超标也不断增强。在大城市中汽车排放已经成为空气污染的主要原因。国家环境保护创面生态修复工程技术中心State Environmental Protection Engineering Center for Ecological Restoration on Destroyed Surfaces1、公路建设创面生态修复及环境资源协调的现实问题 道路上野生动物的死亡率 栖息地质与量的变化71.1.5 公路建设及交通运输对动物的影响（中华人民共和国野生动物保护法）国家环境保护创面生态修复工程技术中心State Environmental Protection Engineering Center for Ecological Restoration on Destroyed Surfaces1、公路建设创面生态修复及环境资源协调的现实问题8区域生态损失估算（元/kma）东北区1009850.12华北区1397513.29黄土高原区776431.04西北干旱区893113.76长江中下游区726930.80华南区1004309.46西南区834190.88表1 我国不同区域高速公路建设造成的生态损失估算结果1.1.6 公路建设造成的生态损失估算（党政领导干部生态环境损害责任追究办法（试行）以生态系统服务功能价值和环境资源的多种价值为出发点。为了便于计量和经济学处理，把高速公路生态损失划分为三种类型：直接生态损失、间接生态损失和生态恢复费用（成本）。中国生态区划国家环境保护创面生态修复工程技术中心State Environmental Protection Engineering Center for Ecological Restoration on Destroyed Surfaces1、公路建设创面生态修复及环境资源协调的现实问题1.2 国家政策法规的基本要求 党的十八大报告将生态文明建设纳入“五位一体”发展总体布局。党的五中全会又将加强生态文明建设、建设美丽中国写入“十三五”规划纲要。中华人民共和国大气污染防治法、中华人民共和国水污染防治法、中华人民共和国水土保持法、中华人民共和国土壤污染防治法等。中共中央、国务院印发了关于加快推进生态文明建设的意见，成为推动生态文化建设的纲领性文件。党政领导干部生态环境损害责任追究办法（试行）由中组部对外发布。办法确定了“党政同责”的环境损害事件问责原则，并明确提出“对违背科学发展要求、造成生态环境和资源严重破坏的，责任人不论是否已调离、提拔或者退休，都必须严格追责”。运输需求旺、建设规模大、品质要求高是当前公路交通的特点。在公路建设中，环境约束和资源约束是两大突出矛盾。我国公路建设取得巨大成就的同时也引发资源消耗日益增加，对生态和人类居住环境的负效应逐步显现。公路生态系统就是合理利用自然资源和环境容量，实现道路和车辆与生态环境的和谐与可持续发展。因此，公路生态系统建设是有效地解决公路建设需求同自然生态环境系统供给之间的矛盾，实现公路建设与生态环境的协同进化，促进经济社会、自然生态环境可持续发展的科学途径。9国家环境保护创面生态修复工程技术中心State Environmental Protection Engineering Center for Ecological Restoration on Destroyed Surfaces1、公路建设创面生态修复及环境资源协调的现实问题1.3 交通行业建设品质工程的新内涵 交通建设项目环境保护管理办法（试行）（1987年）、公路环境保护设计规范（1998年）交通运输部在加快“四个交通”建设的同时，进一步按照“创新、协调、绿色、开放、共享”五个理念布局交通运输“十三五”发展规划。2016年全国交通运输工作会议上，提出加快构筑综合交通基础设施网络，提升基础设施品质，推行现代工程管理，开展公路水运建设工程质量提升行动，打造“品质工程”战略。2016年交通运输部发布关于实施绿色公路建设的指导意见。打造公路“品质工程”，除了质量、安全、服务、管理等内涵要素创新、提升之外，最应该强化生态功能和环境减排等薄弱环节，更进一步协调三大关系，即公路工程与生态环境、运营车辆与生态环境、司乘人员与生态环境的建设。“品质工程”建设面临土地、岸线等资源紧缺和综合交通协调发展等刚性约束，也面临环境保护和生态修复社会发展的新要求，公路生态系统建设任务也更加繁重。公路生态系统建设耦合交通部以往的环境影响评价、环境工程及景观设计、节能减排、灾害防治、安全管理等关键环节，通过加大生态修复和改良大气、排水、噪声、土地等环境保护工程力度，消纳路域范围内环境影响因子，实现减量化发展，在提升公路主体工程耐久性和交通出行安全性的基础上，缩小与国家生态文明建设的差距，达到“五位一体”发展新高度。10国家环境保护创面生态修复工程技术中心State Environmental Protection Engineering Center for Ecological Restoration on Destroyed Surfaces1、公路建设创面生态修复及环境资源协调的现实问题1.4 发达国家公路建设及交通运输生态环境保护的发展经验 1962年Rachel Carson 出版了寂静的春天，引发对公众环境的关注。1965年美国公路美化法案，“鲜花盛开的地方，就有希望”，要求新建公路必须进行绿化。1969年美国国家环境政策法案除空气质量外，还针对各种道路生态问题的关键性立法。1975年原苏联公路建设和景观设计规范 1976年日本公路绿化技术基准 1980年德国道路景观设计规定 1991年美国陆地联合运输效率法案规定，在空气质量未达标地区，交通规划必须依照空气质量规划来进行。1992年美国美国土木工程施工指南中增加了生物工程技术篇章，推进了生态防护在公路工程的应用。2002年Richard T.T.Forman联合来自北美交通部门、生态环保部门的14位科学家出版了道路生态学：理论与实践，标志着道路生态学的诞生。11国家环境保护创面生态修复工程技术中心State Environmental Protection Engineering Center for Ecological Restoration on Destroyed Surfaces1、公路建设创面生态修复及环境资源协调的现实问题 2009年美国提出了“绿色公路”评级系统（The Greenroads Rating System），从环境保护计划、寿命周期费用分析、寿命周期清单、施工质量控制、废旧物管理计划、污染预防计划、路面管理系统等11 个方面对公路项目的可持续发展水平进行量化评价。12 2012年欧洲提出第五代公路5th generation Road(R5G)：应对目标包括气候变化、低碳、节能等。1.4 发达国家公路建设及交通运输生态环境保护的发展经验国家环境保护创面生态修复工程技术中心State Environmental Protection Engineering Center for Ecological Restoration on Destroyed Surfaces2、公路生态系统的概念与作用2.1 公路生态系统的概念与范畴 生态学一词是由希腊文oikos衍生而来，oikos的意思是“住所”或“生活所在地”。