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文章信息
- 郑纯宇, 张乾, 李冬雪, 李忠遥, 赵海珍
- ZHENG Chun-yu, ZHANG Qian, LI Dong-xue, LI Zhong-yao, ZHAO Hai-zhen
- 我国道路工程湿地生态影响评价——以东北地区公路项目为例
- Ecological Impact Assessment of Road Construction in Wetland of China -A Case Study of Highway Projects in Northeastern Area
- 公路交通科技, 2017, 34(9): 153-158
- Journal of Highway and Transportation Research and Denelopment, 2017, 34(9): 153-158
- 10.3969/j.issn.1002-0268.2017.09.021
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文章历史
- 收稿日期: 2017-01-09
2. 环境保护部环境工程评估中心, 北京 100012
2. Appraisal Center for Environmental Engineering, Ministry of Environmental Protection, Beijing 100012, China
道路工程是国民经济和社会发展的重要基础设施之一,已从平原、城市地区延伸至森林、草原、湿地等生态敏感区。《国家公路网规划(2013年—2030年)》实施后,普通国道和国家高速公路总规模将达到40.1万km,其中穿越湿地生态系统约6 445.7 km,至少有55个中国重要湿地、超过5 000 hm2的湿地受到影响[1]。随着路网规模的不断扩大,道路工程建设占用和穿越湿地引起的湿地水文情势的改变以及生境破碎化、生态功能下降等不利影响持续累积,给湿地保护带来了巨大压力[2]。
国外学者在道路工程对湿地自然水文过程[2]、湿地水体和土壤的理化性质[3]、野生动植物及生物多样性[4-9]等方面的影响研究取得了一定成果。近年来,国内学者以单个道路工程[10-11]或以区域公路网[12]为研究对象,通过选取评价指标和建立评价模型,分析了道路工程建设对湿地生态系统的影响并提出了相应保护措施。基础研究的不断深入为道路工程建设中开展湿地生态保护工作提供了重要支撑,也为环境影响评价中湿地相关评价提供了理论依据。我国环境影响评价制度已实施多年,相关导则、规范的出台和完善以及技术方法的进步,极大地提高了环评的规范性和有效性。但是,由于缺乏有关湿地生态影响评价的具体技术指南以及生态系统本身的复杂性,道路工程的湿地生态影响评价工作仍然面临诸多困难,其存在的主要问题尚未得到系统梳理和研究。
因此,本研究以2006—2015年环境保护部审批和验收的东北地区公路项目(主要为高速公路和国道主干线)环境影响评价和验收调查文件等资料为基础,剖析道路工程湿地生态影响评价现状和存在的主要问题,探讨下阶段工作的发展方向,旨在进一步提高道路工程湿地生态影响评价的科学性和有效性,推动湿地保护工作。
1 案例选取东北地区是我国湿地的主要分布区之一,区域内沼泽湿地、湖泊湿地、河流湿地、滨海湿地等天然湿地类型丰富,分布于三江平原、松嫩平原、辽河下游平原、沿海河口以及大、小兴安岭和长白山山地,湿地面积约占全国湿地总面积的16%[13]。自2007年国家出台的《东北地区振兴规划》提出完善综合交通运输体系以来,东北地区公路网建设进入了快速发展阶段。经过近10 a的建设,东北地区国家干线公路网络已初步形成,绥芬河至满洲里、鹤岗至大连、珲春至乌兰浩特、大庆至广州高速公路大庆至通辽至赤峰至茅荆坝(蒙冀界)段、长春至深圳高速长春至双辽段、丹东至锡林浩特、吉林至黑河等国家高速公路网规划中重要路段已基本建成。因此,综合考虑湿地分布、公路网格局以及国家层面项目环评管理尺度的一致性,选取2006—2015年环境保护部审批和验收的东北地区公路项目为案例,具有较好的代表性。
2006—2015年,环境保护部审批的357个公路建设项目中,53个项目位于东北地区,其中,黑龙江省14个,吉林省14个,辽宁省10个,内蒙古自治区15个,共21个项目涉及湿地,共计约2 983 km,其中新建1 697.5 km,改扩建1 285.5 km,实际穿越湿地路段长度为82.4 km(部分项目环评和验收文件中无数据)。截至2015年,21个项目中17个已验收。
2 道路工程湿地生态影响评价现状及其存在的主要问题 2.1 调查和评价内容不完善吕宪国等[14]提出,湿地生态影响评价除了遵循生态影响评价的一般性原则,还应注意湿地生态系统有别于其他生态系统的特殊性。水是湿地生态系统中最重要的物质迁移媒介,水文过程制约着湿地土壤、水分和沉积物的物理与化学性质,影响着湿地生物区系的类型以及湿地生态系统的结构和功能[15],因此,湿地水源补给情况(大气降水、河流径流、人为补给等)、湿地水文支出情况(如蒸散发、下渗量和出流量等)、地表和地下水水位是湿地水文特征调查的重要内容,是分析道路工程建设对湿地的生态影响以及制订针对性的减缓措施的重要基础。目前,道路工程湿地生态影响评价以定性分析为主,常用的定量分析指标主要有湿地占用面积、生物量以及湿地功能(部分功能如调蓄洪水、补给地下水能力的变化可根据占用面积进行估算),如表 1所示。环评中对于道路工程所在区域水文情况一般有所概述,但是,在涉及沼泽湿地的项目中,一般存在湿地水文情况调查不足、水文特征相关指标(如径流补给量、水位、水系连通性等)变化趋势的分析内容缺失等问题。从项目梳理情况来看,除穿越扎龙国家级自然保护区的绥满公路黄牛场至齐齐哈尔段工程、穿越内蒙古荷叶花湿地水禽自然保护区的国家高速公路网长春至深圳公路新民至鲁北联络线通辽至鲁北段公路,针对穿越保护区湿地的水源补给方式和情况进行了调查外,其他项目基本上未对工程穿越湿地的水文情况开展充分的调查。
具体内容 | 方法 | |
现状调查 | 沿线湿地类型、分布情况 | 遥感数据、地面调查。 |
湿地植物群落 | 样方调查或类比。 | |
栖息于湿地的野生动物 | 资料收集、野外调查。 | |
评价范围内的湿地面积 | 利用遥感图像解译结果估算。 | |
评价范围内的生物量 | 利用样方调查结果估算。 | |
影响分析和预测 | 湿地占用面积及比例 | 根据工程建设内容和湿地分布情况进行计算。 |
对湿地功能的影响 | 根据湿地面积减少情况进行定量计算或定性分析。 | |
对湿地植被的影响 | 计算生物量损失;对植物生长、植物群落结构的变化一般只做定性分析。 | |
对野生动物的影响 | 定性分析工程的阻隔影响、对野生动物栖息地的影响以及对物种行为的干扰程度等。 | |
对湿地景观的影响 | 多采用定性分析,部分项目采用景观综合评价指数分析公路建设对景观的影响。 |
另一方面,在改扩建公路项目或与既有公路、铁路并行、交叉的新建项目中,既有工程对湿地的影响未得到充分的调查和评价。由于缺乏工程建设前湿地水文、土壤、植被和动物的相关资料,很难客观反映既有工程对湿地水文、水质、植物群落组成、动物分布、生境破碎化等方面产生的影响。从项目梳理情况来看,8个项目在既有的、穿越或邻近湿地的公路基础上进行改扩建,3个项目所经过的湿地分布区域至少存在着2条并行的线性工程(包括公路、铁路)。绝大多数项目仅通过简单调查和分析给出“既有工程对湿地无影响”或“湿地生态系统已得到恢复”的结论,缺乏系统的回顾性评价。仅在长春至深圳公路新民至鲁北联络线通辽至鲁北段公路项目中,通过收集遥感数据,对公路建设前后沿线湿地情况进行了对比,并对湿地变化的结果进行了多因素相关分析,在综合考虑气候变化、流域水生态变化及地下水动态变化情况,提出了保护区湿地面积缩减与公路建设不存在显著相关性的结论。
2.2 调查和评价方法存在局限性在调查和评价方法中,基于遥感图像和地面调查对湿地信息的准确提取和判读是对道路工程生态影响进行定量分析的基础,通过遥感数据获得的湿地占用面积,将进一步用于因湿地面积减少引起的生物量、湿地功能变化等的统计分析。因此,现状调查对湿地识别的不足,以及湿地相关信息的缺失或遗漏,将直接影响定量分析的准确性和对影响程度的判断。
21个项目中,2个项目直接采用了土地利用遥感调查数据,其他项目主要通过选取美国陆地探测卫星系统(Landsat)的TM遥感影像作为数据源,利用遥感影像处理软件对获取的影像进行几何校正、波段组合、影像融合、图像增强等预处理,根据地面调查数据建立并修正解译标志,经过综合分析提取出土地利用类型、植被类型等空间数据。总体来看,绝大多数项目提取的土地利用类型数据以耕地、林地、灌草地、水域、建设用地、未利用地为主,湿地数据往往归入草地、水域或未利用地中,仅极少数项目单独提取出湿地或沼泽地的数据,如鹤岗至大连高速公路靖宇至通化段、小沟岭(省界)至抚松段,国家高速公路网绥芬河至满洲里公路牙克石至海拉尔段等。解译人员对湿地类型的理解差异以及影像本身分辨率高低差异是造成对湿地识别不足和湿地相关信息缺失或遗漏的主要原因[16]。例如,草甸、一些季节性的低洼处的灌草丛在湿地的遥感制图上判读为湿地,而在土地利用的遥感调查或环评中前者可能被判读为草地,后者可能被判读为草地、林地或者裸地[17]。
2.3 基于减缓阻隔影响的工程优化方案论证不足道路工程通过湿地的形式主要是路基、桥梁和隧道3种。路基路面的排水处理以及路基的填筑、护坡处理都不可避免地会阻隔湿地的水系连通,改变地表水和地下水的流动,对湿地的影响最为突出。桥梁、隧道方式对湿地的扰动相对较小,工程造价相对较高。在道路工程设计阶段,由于对湿地水文动态调查不足或过多考虑经济因素,未从湿地保护的角度对工程通过形式开展充分论证,可能造成因桥涵设计不合理等原因而导致湿地萎缩或功能退化。
21个项目中,部分项目通过优化线位绕避湿地,从源头减缓了对湿地的占用和破坏。例如,大庆至广州高速公路大庆至肇源(省界)段工程在K0+000至K20+253段选线时绕避了龙凤湿地自然保护区,推荐线位距离保护区边界最近约6 km。鹤岗至大连高速公路小沟岭(省界)至抚松段工程绕避了雁鸣湖自然保护区,在保护区南部110 m外经过。14个项目在环评阶段提出了优化工程方案的建议,包括以桥代路、增加桥梁或涵洞密度、增大桥梁跨度等,以减缓对湿地的阻隔影响。但是,具体的工程设计方案如桥梁长度、跨度、位置、涵洞数量等往往不明确或缺乏充分的比选和论证,未以恢复湿地的自然水文条件、维持栖息地功能和生境连续性等为目标确定各项设计参数。
2.4 缺少运营期生态监测和后评价的具体要求大多数生态系统在功能开始退化到可以显现出全部生态效应的过程中会表现出时滞性。例如,湿地的萎缩和退化、生物多样性下降以及生境片断化等问题,在道路工程运营初期可能并不能完全显现。因此,在运营期开展持续的生态监测和环境影响后评价是评估实际生态影响以及检验生态保护措施有效性的重要手段,也是提出并实施道路工程改造和湿地修复方案的基础。
“十一五”期间,涉及湿地的公路建设项目几乎都没有提出施工期和运营期有关湿地的生态监测以及后评价要求。从已验收运营的公路项目情况来看,基本上也都未开展过湿地生态监测工作,包括穿越自然保护区等生态敏感区的项目。“十二五”期间情况有所改善,对于一些涉及湿地自然保护区等生态敏感区的项目,环评阶段明确提出了开展生态监测和后评价的要求,但仍然缺乏具体的监测方案内容。
3 我国道路工程湿地生态影响评价工作的发展方向探讨 3.1 完善调查和评价内容,建立科学的评价体系近年来,湿地生态系统评估研究不断深入,几乎涵盖了湿地科学研究各领域的主要方面,包括湿地过程研究、湿地功能评估研究、湿地健康研究、湿地恢复研究等,并提出了若干评估/评价指标,为湿地生态系统保护提供了重要支撑,也为建设项目环评中湿地相关评价提供了理论依据[18]。衷平等[19]根据压力-状态-响应(Pressure-State-Response, PSR)框架模型,建立了公路工程的湿地生态效应及其反馈机制的概念模型,该模型可用于指导道路工程湿地生态影响评价体系的构建,完善相关调查和评价内容。评价体系的构建建议以湿地水文、功能以及生态系统健康等相关指标体系为指标集,指标选择应考虑其科学性、代表性、可操作性和可度量性。一级指标可主要包括水文特征、土壤、植物、动物、景观、功能及其他压力指标,每个一级指标可进一步划分为若干二级指标。各项评价指标应在环评阶段建立本底数据资料,作为道路工程建成运营后监测数据的对比基础。
3.2 加强关键技术方法研究,提高湿地数据的精确度在道路工程生态影响评价工作中,空间信息技术(遥感、地理信息系统)应用于生态制图,较传统的地面调查具有相对客观、经济和快速的优势。但是,湿地生态系统本身的复杂性以及遥感影像解译人员对湿地类型的理解差异导致湿地数据精确度明显不足。随着微型无人机技术的发展,湿地数据的获取能力进一步提高,数据采集更为灵活,图像空间分辨率更高[20-21]。在此基础上,根据湿地类型的定义,并结合典型地区湿地的特征,建立对应的解译标志,是提高湿地数据精确度的关键。牛振国等[17]以覆盖全国的Landsat ETM+为基本数据源,采用人工目视解译为主的方式对我国湿地资源的分布状况进行了宏观制图。部分学者基于3S技术对我国不同区域的湿地变化情况开展了相关研究,对各种湿地类型如近海及海岸湿地、湖泊湿地、沼泽湿地、河流湿地、人工湿地(包括库塘和水稻田)等建立了解译标志[22-23]。道路工程湿地生态影响评价工作可以参考相关研究成果,进一步研究并改进湿地遥感信息提取的技术方法,提高湿地数据的精确度。
3.3 实现环评提前介入,从源头控制湿地退化、丧失和破碎化《国家公路网规划(2013年—2030年)》对公路网规模和布局进行了调整,按照“主体保留、局部优化,扩大覆盖、完善网络”的思路,普通国道规模由10.6万km调整至26.5万km,国家高速公路规模由8.5万km调整至11.8万km(不含远期展望线约1.8万km)。根据国际能源署2013年全球陆上交通基础设施需求分析报告的预测[24],至2050年或2050年之前,中国铺油公路里程数将很可能接近美国水平。在这种建设强度和压力下,一方面可以通过规划环评手段控制路网规模和布局,加强对湿地的保护力度。例如在《国家公路网规划(2013年—2030年)》编制过程中,其规划环境影响报告书对公路网的湿地生态影响进行了识别和评价,并对部分涉及湿地自然保护区、重要湿地的线路提出了调整建议,以避让或减少穿越湿地。另一方面,在具体项目立项阶段,实现环评的早期介入,从降低湿地生境破碎化程度、缓解对湿地水文条件、生态系统功能影响的角度提出工程选线和建设方式的优化方案并开展深入论证,通过综合比选,科学确定线路和建设方案,从源头控制湿地退化、丧失和破碎化。
3.4 强化运营期生态监测和后评价,做好湿地恢复和补偿工作“十三五”规划的公路及铁路网络将进一步向西部地区扩展,东中部地区持续进行扩容改造和路网加密,必然会加剧湿地生境破碎化程度。因此,对于涉及湿地的新建项目,应在环评阶段结合现状调查和影响分析情况,制定具体的生态监测方案,明确监测内容和方法。对于已建成运营的项目,应选取重大、敏感项目开展环境影响后评价,全面评估工程建设影响下湿地水文条件和生态系统结构、功能的变化情况,以及重要生态保护措施的实施效果,最终提出并实施道路工程改造和湿地修复方案,以实现恢复湿地自然水文条件、维持栖息地功能和生境连续性等湿地保护目标。
4 结论文中以2006—2015年环境保护部审批和验收的东北地区公路项目环境影响评价和验收调查文件等资料为基础,对道路工程湿地生态影响评价方法、内容、减缓措施以及运营期环境管理等方面存在的问题进行分析,针对问题探讨了下阶段工作的主要方向,对进一步提高道路工程湿地生态影响评价的科学性和有效性,推动湿地保护工作有一定的借鉴和指导作用。
[1] | 交通运输部规划研究院. 国家公路网规划环境影响报告书[R]. 北京: 交通运输部规划研究院, 2012. Transport Planning and Research Institute of MOT. Strategic Environmental Impact Assessment Report of National Road Network Planning[R]. Beijing:Transport Planning and Research Institute of MOT, 2012. |
[2] | FORMAN R T T, SPERLING D, BISSONETTE J A, et al. Road Ecology:Science and Solutions[M]. Washington, D.C.: Island Press, 2003. |
[3] | SRIYARAJ K, SHUTES R B E. An Assessment of the Impact of Motorway Runoff on a Pond, Wetland and Stream[J]. Environment International, 2001, 26(5/6): 433-439 |
[4] | FAHRIG L, PEDLAR J H, POPE S E, et al. Effect of Road Traffic on Amphibian Density[J]. Biological Conservation, 1995, 73(3): 177-182 |
[5] | FINDLAY C S, BOURDAGES J. Response Time of Wetland Biodiversity to Road Construction on Adjacent Lands[J]. Conservation Biology, 2000, 14(1): 86-94 |
[6] | CARR L W, FAHRIG L. Effect of Road Traffic on Two Amphibian Species of Differing Vagility[J]. Conservation Biology, 2001, 15(4): 1071-1078 |
[7] | GIBBS J P, SHRIVER W G. Can Road Mortality Limit Populations of Pool-breeding Amphibians?[J]. Wetlands Ecology and Management, 2005, 13(3): 281-289 |
[8] | COLLINS S J, RUSSELL R W. Toxicity of Road Salt to Nova Scotia Amphibians[J]. Environmental Pollution, 2009, 157(1): 320-324 |
[9] | BEEBEE T J C. Effects of Road Mortality and Mitigation Measures on Amphibian Populations[J]. Conservation Biology, 2013, 27(4): 657-668 |
[10] | 张奉元. 淮盐高速公路沿线湿地生态环境质量评价研究[D]. 南京: 南京林业大学, 2008. ZHANG Feng-yuan. Research on Evaluation of Wetland Ecological Environmental Quality along Huaiyan Expressway[D]. Nanjing:Nanjing Forestry University, 2008. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10298-2008112820.htm |
[11] | 李晓珂, 王红旗, 王新军, 等. 公路建设对湿地水系连通性的影响评价及影响因素研究:以延边地区为例[J]. 交通建设与管理, 2014(11): 105-110 LI Xiao-ke, WANG Hong-qi, WANG Xin-jun, et al. Research on Impact Assessment of Highway Construction on Hydrologic Connectivity and Its Influencing Factors:A Case Study in Yanbian Area[J]. Transport Construction & Management, 2014(11): 105-110 |
[12] | 衷平, 杨志峰, 崔保山, 等. 公路网对湿地生态功能的累积效应研究-以云南纵向岭谷区为例[J]. 环境科学学报, 2009, 29(2): 397-405 ZHONG Ping, YANG Zhi-feng, CUI Bao-shan, et al. Cumulative Effect of Highway Networks on Ecological Functions of Wetlands in the Longitudinal Range-gorge Region[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2009, 29(2): 397-405 |
[13] | 国家统计局, 环境保护部. 中国环境统计年鉴:2015[M]. 北京: 中国统计出版社, 2015. National Bureau of Statistics, Ministry of Environmental Protection. China Statistical Yearbook on Environment:2015[M]. Beijing: China Statistics Press, 2015. |
[14] | 吕宪国, 王起超, 刘吉平. 湿地生态环境影响评价初步探讨[J]. 生态学杂志, 2004, 23(1): 83-85 LÜ Xian-guo, WANG Qi-chao, LIU Ji-ping. Primary Study on Impact Assessment of Wetland Ecological Environment[J]. Chinese Journal of Ecology, 2004, 23(1): 83-85 |
[15] | MITSCH W J, GOSSELINK J G. Wetlands[M]. New York: Van Nostrand Reinhold Company, 2000. |
[16] | 宫鹏, 牛振国, 程晓, 等. 中国1990和2000基准年湿地变化遥感[J]. 中国科学D辑:地球科学, 2010, 40(6): 768-775 GONG Peng, NIU Zhen-guo, CHENG Xiao, et al. China's Wetland Change (1990-2000) Determined by Remote Sensing[J]. Science in China (Series D:Earth Sciences), 2010, 40(6): 768-775 |
[17] | 牛振国, 宫鹏, 程晓, 等. 中国湿地初步遥感制图及相关地理特征分析[J]. 中国科学D辑:地球科学, 2009, 39(2): 188-203 NIU Zhen-guo, GONG Peng, CHENG Xiao, et al. Preliminary Mapping of China's Wetlands by Remote Sensing and Analysis of Associated Geographical Features[J]. Science in China (Series D:Earth Sciences), 2009, 39(2): 188-203 |
[18] | 鞠美庭, 王艳霞, 孟伟庆, 等. 湿地生态系统的保护与评估[M]. 北京: 化学工业出版社, 2009. JU Mei-ting, WANG Yan-xia, MENG Wei-qing, et al. Protection and Evaluation of Wetland Ecosystem[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2009. |
[19] | 衷平, 杨志峰, 崔保山, 等. 公路对湿地的生态效应及其反馈的研究进展[J]. 湿地科学, 2009, 7(1): 89-98 ZHONG Ping, YANG Zhi-feng, CUI Bao-shan, et al. Advance on Ecological Effects of Highway Construction on Wetland and Its Reactions[J]. Wetland Science, 2009, 7(1): 89-98 |
[20] | 冯家莉, 刘凯, 朱远辉, 等. 无人机遥感在红树林资源调查中的应用[J]. 热带地理, 2015, 35(1): 35-42 FENG Jia-li, LIU Kai, ZHU Yuan-hui, et al. Application of Unmanned Aerial Vehicles to Mangrove Resources Monitoring[J]. Tropical Geography, 2015, 35(1): 35-42 |
[21] | 井然, 邓磊, 赵文吉, 等. 基于可见光植被指数的面向对象湿地水生植被提取方法[J]. 应用生态学报, 2016, 27(5): 1427-1436 JING Ran, DENG Lei, ZHAO Wen-ji, et al. Object-oriented Aquatic Vegetation Extracting Approach Based on Visible Vegetation Indices[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2016, 27(5): 1427-1436 |
[22] | 崔翰文. 30年来东北地区湿地变化及其影响因素分析[D]. 长春: 吉林大学, 2010. CUI Han-wen. Study on Wetland Change and Its Influencing Factors in Northeast China during Past Thirty Years[D]. Changchun:Jilin University, 2010. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10183-2010110048.htm |
[23] | 王丽. 近20年来纳帕海湿地景观格局变化及其对黑颈鹤生境质量的影响研究[D]. 昆明: 云南大学, 2015. WANG Li. Landscape Dynamics and Its Impacts on Habitat of Black-necked Crane in Napa Wetland in the Last Two Decades[D]. Kunming:Yunnan University, 2015. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10673-1015613060.htm |
[24] | DULAC J. Global Land Transport Infrastructure Requirements:Estimating Road and Railway Infrastructure Capacity and Costs to 2050[R]. Paris:International Energy Agency, 2013. |