戈壁荒漠区铁路工程生态恢复技术研究

张维成

摘 要：该文概述了新建额济纳至哈密铁路额济纳至梧桐水段沿线自然概况、生态植被现状。提出了戈壁荒漠区铁路工程生态植被的恢复原则和应用，论述了以工程防护措施为主，注重临时防护措施和因地制宜的绿化防护措施体系。对同类区铁路工程生态恢复技术及管理措施提出了相关建议。

关键词：脆弱生态区 戈壁荒漠 铁路 生态恢复

中图分类号：P624 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（b）-0043-03

铁路工程是一种线形工程，配套有相关的站场、整备和运营等设施，一般具有工程占地和土石方量大，所经地域长、跨越区县多、涉及环境范围广等特点，工程建设过程将会对生态环境等造成较大影响。根据《中国铁路中长期规划》调整方案，预计到2020年，我国铁路的运营总里程将达到12万 km，其中规划新建铁路1.6万 km，既有线增建二线1.3万 km，既有线电化1.6万 km[1]。大量铁路工程的建设，不仅占压土地资源，破坏生态植被，特别是干旱、半干旱脆弱生态环境区域，若不加强对既有生境的保护和恢复，将对沿线生态环境带来极大的挑战。根据我国第三次荒漠化、沙漠化监测结果显示，我国荒漠化土地面积已达263.62万km2[2]，戈壁作为荒漠的一种表现形式，主要分布于内蒙西部、新疆及西藏等区，大部分区域为砾石所覆盖，林草植被覆盖率低，局部区域流沙活动频繁，开发建设项目等人为活动干扰下，极易形成新的风沙源。

1 研究区概况

1.1 自然地理概况

新建额济纳至哈密铁路额济纳至梧桐水段，位于内蒙古自治区额济纳旗、甘肃省肃北县境内。线路自临策线的额济纳车站引出后，跨过嘉策铁路，向西北方向行进经过额济纳旗的黑鹰山矿区、肃北县的马鬃山矿区，进入新疆自治区哈密市的梧桐水。额济纳至梧桐水段，线路全长418.845 km，新建正线长度416.589 km。工程共经过额济纳河平原区、北山低中山、丘陵及剥蚀准平原区等地貌单元。地势中部高，两端低，沿线戈壁占绝大多数，植被稀少，发育众多干河床，风沙活动频繁。沿线地下水按含水层的岩性结构特征分为第四系松散岩类孔隙潜水、基岩裂隙水及构造裂隙水。地下水埋藏较深，埋深一般数十米至上百米，局部区域钻探未发现有地下水分布，主要为季节性地表水的渗漏和上游地下水迳流补给。工程所经区域属大陆性干旱气候区，年平均气温4.2～8.9 ℃，极端最低温度-37.1～-31.3 ℃，极端最高气温35.4～42.5 ℃，年平均降雨量35.2～63.3 mm，平均风速3.2～4.6 m/s，最大积雪厚度7～19 cm，年均蒸发量3072～3399.6 mm，最大季节冻土深度1.20～2.20 m。

1.2 生态植被现状

1.2.1 工程所经区域植被现状

沿线生态植被主要分为两类，即荒漠绿洲植被和戈壁荒漠植被。根据地方林业志和有关研究资料，沿线所经过的额济纳旗和肃北县有约有植物42科，189种，最大科是藜科和禾本科，最大的属是菊科蒿属7种[3]。

1.2.2 工程沿线植被现状

沿线植被现状采用分辨率为30 m TM遥感影像，通过与ETM全色波段融合后，得到15 m分辨率的遥感影像，并通过非监督分类和人机交互判读分析方法，解译出沿线植被类型分布图和属性数据。根据《中国植被》和《中国植被区划》植被分类体系[4]（2007年地质出版社），工程沿线评价区域内植被群落类型主要有以下几类：阔叶林——温带阔叶小叶疏林——胡杨疏林；灌丛——温带落叶阔叶灌丛——多支柽柳灌丛；荒漠——温带矮半乔木荒漠——梭梭砾漠；荒漠——温带灌木荒漠——膜果麻黄荒漠、多枝柽柳荒漠、泡泡刺荒漠、红砂荒漠、合头草荒漠、无叶假木贼荒漠、戈壁藜荒漠；荒漠——一年生草本荒漠——盐生草荒漠。沿线主要植被类型划分为3个植被型，4个植被亚型和10个群系，详见表1。

2 生态恢复体系构建技术

2.1 生态恢复原则及应用

本工程所经区域生态系统是由沟谷植被、戈壁沙漠、流动沙丘和适应荒漠生境的动物等组成的一个相对稳定的能量和物质的交换体系。其能流和物流的输入、输出交换速度低，丰富性差，基本勉强维持自身的结构和功能，具有抗干扰能力差、每个子系统的波动对整个生态系统都会产生较大的影响。基于上述原因，本工程建设过程，特别注重主要线路方案的比选，采取易绕则绕[5]的原则，尽可能降低工程对脆弱生态区的干扰。对造成破坏的区域加强生态植被的对位配置[6]，以工程防护措施为主，注重临时防护措施和因地制宜的绿化防护措施体系。本次就额济纳地区研究了川地托站接轨方案（Ⅰ）和川地托接轨与嘉策线共通道方案（Ⅱ）的比选。方案Ⅰ比选段落线路长84.256 km，方案Ⅱ比选段落线路长102.535 km，与方案Ⅰ相比，方案Ⅱ穿越内蒙古黑河中下游防风固沙重要区线路长度短，占用公益林面积小，特别是对线路周边零星生长的胡杨林影响较小，遵循了“易绕则绕，减少破坏”的环保理念。按照集中取土的原则，本段内共设80处取土场，占地面积约468.4 hm2。经水保方案优化后，对局部地段能满足工程填方路的取土场采用线路两侧取土的原则，一方面大大减少了因路基排水设施建设的工程投资，另一方面减少了运输车辆等对地表结皮碾压破坏，同时取土沟经削坡整平后可起到阻沙的效果，植物种子落入其中，通过路基坡面收集的雨水能够形成半天然绿化带。

2.2 工程措施防护体系构建技术

2.2.1 路基、站场区工程防护措施

为减少路基填筑和路堑开挖后造成的水土流失和保证路基工程本身安全，本次路基坡面采用4 m×3 m，厚0.4 m不带截水沟槽浆砌石拱形骨架护坡，路基本体采用TGSG-25双向拉伸塑料土工格栅对路基本体进行加固处理，并用碎石土、卵石土包坡或水泥砂浆预制块铺砌；盐渍土路堤采用换填碎石处理并铺设600 g/m2两布一膜复合土工膜；区间路基天沟、排水沟采用C25钢筋混凝土预制拼装，侧沟采用C25钢筋混凝土现浇等措施。风沙危害严重地段设置防风固沙设施，即自路堤坡脚（或堑顶）外依次设置防火带、沙障防护带、外围植被保护带等防护体系，其规格由沙丘高度、分布面积、沿线风速等来确定。endprint

2.2.2 桥梁工程区工程防护措施

本段工程共设特大桥、大中桥共计27288 m/154座，桥梁采用扩大基础与钻孔基础相结合，钻孔基础施工会产生部分泥浆水。本次对地下水位埋深较浅、采取钻孔桩基础的桥梁设置长2 m×宽2 m×深1.5 m的两级串联式沉淀池进行沉淀处理，不仅可以减少水土流失，而且可促进钻出水的循环利用。

2.2.3 取（弃）土区工程防护措施

本段铁路共设置取土场80处，取土量约1983万 m3，占地面积468.40 hm2。工程共产生弃方40.61万 m3，为了减少临时工程对原地表的碾压扰动和扰动破坏，按照先取后弃的原则，利用取土后形成的坑洼地进行弃土，不再单独设置弃土场。为保证取土开挖坡面的稳定性，施工过程根据地形情况对取土场按1∶1.5进行削坡，并保证一次成型，避免二次开挖。取土后采取清理平整、碾压并及时洒水形成地表结皮，减少风蚀作用。对先取土后弃土形成的裸露坡面，采用干码片石进行防护。

2.2.4 施工便道、生产生活区工程防护措施

由于本工程线路较长，需修建约538 km的施工便道，施工生产生活区主要包括铺轨基地（含焊轨厂、存碴场）、制存梁场、换装站、混凝土集中拌合站、填料集中拌合站、砂石料场以及施工营地等。工程结束后，约520 km的施工便道将作为养护便道保留，其余部分进行碾压、清理平整并洒水结皮。生产生活区已硬化地面就地保留，对裸露地面进行碾压、清理平整并洒水结皮，以减少风蚀作用。对工程施工便道、施工生产生活区修建形成的裸露坡面采用干码片石进行防护。

2.3 植被恢复体系构建技术

由于工程沿线降雨极端稀少，大部分区域被隔壁和流沙所覆盖，地下水埋深大，综合分析植物在本区生长的要求，除站区可利用排放污水进行植物措施的浇灌外，不具备绿化条件。考虑到客运要求，站场绿化植物的选择上选取根系发达，保水固土能力强，耐旱、耐寒、耐盐碱、耐瘠薄、耐沙埋、萌蘖能力强树、草种。乔木主要选择樟子松、刺槐等，灌木主要有沙枣、柽柳、花棒等，草种主要有芨芨草、星星草等。本段车站按新增用地的25%进行绿化，补植率按15%考虑。本段车站主要以灌木绿化为主，有条件的地段可适当栽植乔木。

2.4 临时防护措施体系构建技术

对路基、站场、桥梁区等临时土方及时清运，土层翻动后含水量极低，加之区域干旱，不易于临时撒播草籽等进行防护。对风沙路施工过程产生的临时土方无法及时清运时，结合路基填料改良随时洒水，特别是春季或秋季大风季节应加强洒水措施，同时将剩余填筑骨料及时回铺至临时土方表层，压紧、拍实。工程取弃土形成的临时创面应在本段工程土石方完工后及时进行清理平整并采取洒水结皮措施，避免整条铁路完工或标段完工后进行集中恢复，以减少施工期造成的风蚀影响。施工便道充分利用既有乡村道路或戈壁沙漠采矿、放牧等活动形成的道路左边运输便道，减少临时占地的数量；对于新修的施工便道两侧设置彩条布，严格控制施工机械和车辆的行驶路线，禁止各种施工车辆随意下道行驶或随意另行开辟便道。施工过程中，为减轻施工便道产生的扬尘，应加强运输车辆的的车顶防护，禁止沿路撒漏。

2.5 管理技术体系

为避免滥取乱挖，施工准备阶段，对全线取土场的位置、面积等进行现场核对并备案，作为环境监督管理的依据。线路经过戈壁、半固定、沙垄及风沙流地段，严禁施工人员及各类工程活动超出划定的区域，任意碾压沙结皮、破坏植被，最大限度的减少工程扰动范围，半固定沙丘及风沙流地段迎风侧，即上风向避免设置取土场。尽量缩小扰动范围，保护原始地表和天然植被，使新增水土流失得到有效控制，并保护好本区域的既有生态植被和地表结皮。业主单位要加强对各标段施工单位的监管，将环境保护作为重要的考核指标予以贯彻执行，同时要配合各级行政主管部门的检查、监督工作。

3 结语

随着《中国铁路中长期规划》的实施和西部开发性铁路的建设，脆弱生态区新建、改（扩）建工程将越来越多，同时，我国在包兰铁路、兰新铁路、青藏铁路等的建设过程中积累了丰富的经验[7]。这些区域往往工程条件相对较好，因此，工程设计及施工过程往往会忽视对生态环境的保护。而在这些地区，生态环境越是脆弱，就越要强调其保护的重要性。线形工程虽然工程范围较狭窄，但影响长度大，面积广，脆弱区生态环境遭受破坏后，短期内几乎难以恢复，因此必须树立以预防和保护为主的环境保护理念。本工程地处戈壁荒漠区，除施工期严格控制施工范围，对因工程扰动的区域需采取有效的防护措施。本次生态防护体系的构建采取因地制宜，以工程措施为主，对有条件绿化的站场采取绿化措施，并加强临时防护措施的原则进行了生态环境的恢复。各项措施落实后，对工程新增水土流失能够起到有效的控制，从而对生态环境的破坏能降低到最小。在综合防护体系的构建中，不应一味提高防治标准，应做到经济技术和防护效益的最优结合。

参考文献

[1 铁道部经济规划研究院.铁路发展回顾与展望[J].大视角，2007，77（3）：26-37.

[2] 郭婷，周建华.中国荒漠化防治政策沿革及问题对策研究[J].内蒙古农业大学学报：社会科学版，2010（4）：125-127.

[3] 朱宗元，温都苏.额济纳植被和植物区系考察报告[J].内蒙古大学学报：自然科学版，1984（4）：417-431.

[4] 张新时.中国植被[M].北京：地质出版社，2007.

[5] 孙世云.青藏铁路沿线的生态环境特点及保护对策[J].铁道劳动安全卫生与环保，2002，29（3）：121-125.

[6] 张富，余新晓，景亚安，等.黄土高原水土保持防治措施对位配置研究[M].河南：黄河水利出版社，2007.

[7] 陈辉，李双成，郑度.青藏公路铁路沿线生态系统特征及道路修建对其影响[J].山地学报，2003，21（5）：559-567.endprint

2.2.2 桥梁工程区工程防护措施

本段工程共设特大桥、大中桥共计27288 m/154座，桥梁采用扩大基础与钻孔基础相结合，钻孔基础施工会产生部分泥浆水。本次对地下水位埋深较浅、采取钻孔桩基础的桥梁设置长2 m×宽2 m×深1.5 m的两级串联式沉淀池进行沉淀处理，不仅可以减少水土流失，而且可促进钻出水的循环利用。

2.2.3 取（弃）土区工程防护措施

本段铁路共设置取土场80处，取土量约1983万 m3，占地面积468.40 hm2。工程共产生弃方40.61万 m3，为了减少临时工程对原地表的碾压扰动和扰动破坏，按照先取后弃的原则，利用取土后形成的坑洼地进行弃土，不再单独设置弃土场。为保证取土开挖坡面的稳定性，施工过程根据地形情况对取土场按1∶1.5进行削坡，并保证一次成型，避免二次开挖。取土后采取清理平整、碾压并及时洒水形成地表结皮，减少风蚀作用。对先取土后弃土形成的裸露坡面，采用干码片石进行防护。

2.2.4 施工便道、生产生活区工程防护措施

由于本工程线路较长，需修建约538 km的施工便道，施工生产生活区主要包括铺轨基地（含焊轨厂、存碴场）、制存梁场、换装站、混凝土集中拌合站、填料集中拌合站、砂石料场以及施工营地等。工程结束后，约520 km的施工便道将作为养护便道保留，其余部分进行碾压、清理平整并洒水结皮。生产生活区已硬化地面就地保留，对裸露地面进行碾压、清理平整并洒水结皮，以减少风蚀作用。对工程施工便道、施工生产生活区修建形成的裸露坡面采用干码片石进行防护。

2.3 植被恢复体系构建技术

由于工程沿线降雨极端稀少，大部分区域被隔壁和流沙所覆盖，地下水埋深大，综合分析植物在本区生长的要求，除站区可利用排放污水进行植物措施的浇灌外，不具备绿化条件。考虑到客运要求，站场绿化植物的选择上选取根系发达，保水固土能力强，耐旱、耐寒、耐盐碱、耐瘠薄、耐沙埋、萌蘖能力强树、草种。乔木主要选择樟子松、刺槐等，灌木主要有沙枣、柽柳、花棒等，草种主要有芨芨草、星星草等。本段车站按新增用地的25%进行绿化，补植率按15%考虑。本段车站主要以灌木绿化为主，有条件的地段可适当栽植乔木。

2.4 临时防护措施体系构建技术

对路基、站场、桥梁区等临时土方及时清运，土层翻动后含水量极低，加之区域干旱，不易于临时撒播草籽等进行防护。对风沙路施工过程产生的临时土方无法及时清运时，结合路基填料改良随时洒水，特别是春季或秋季大风季节应加强洒水措施，同时将剩余填筑骨料及时回铺至临时土方表层，压紧、拍实。工程取弃土形成的临时创面应在本段工程土石方完工后及时进行清理平整并采取洒水结皮措施，避免整条铁路完工或标段完工后进行集中恢复，以减少施工期造成的风蚀影响。施工便道充分利用既有乡村道路或戈壁沙漠采矿、放牧等活动形成的道路左边运输便道，减少临时占地的数量；对于新修的施工便道两侧设置彩条布，严格控制施工机械和车辆的行驶路线，禁止各种施工车辆随意下道行驶或随意另行开辟便道。施工过程中，为减轻施工便道产生的扬尘，应加强运输车辆的的车顶防护，禁止沿路撒漏。

2.5 管理技术体系

为避免滥取乱挖，施工准备阶段，对全线取土场的位置、面积等进行现场核对并备案，作为环境监督管理的依据。线路经过戈壁、半固定、沙垄及风沙流地段，严禁施工人员及各类工程活动超出划定的区域，任意碾压沙结皮、破坏植被，最大限度的减少工程扰动范围，半固定沙丘及风沙流地段迎风侧，即上风向避免设置取土场。尽量缩小扰动范围，保护原始地表和天然植被，使新增水土流失得到有效控制，并保护好本区域的既有生态植被和地表结皮。业主单位要加强对各标段施工单位的监管，将环境保护作为重要的考核指标予以贯彻执行，同时要配合各级行政主管部门的检查、监督工作。

3 结语

随着《中国铁路中长期规划》的实施和西部开发性铁路的建设，脆弱生态区新建、改（扩）建工程将越来越多，同时，我国在包兰铁路、兰新铁路、青藏铁路等的建设过程中积累了丰富的经验[7]。这些区域往往工程条件相对较好，因此，工程设计及施工过程往往会忽视对生态环境的保护。而在这些地区，生态环境越是脆弱，就越要强调其保护的重要性。线形工程虽然工程范围较狭窄，但影响长度大，面积广，脆弱区生态环境遭受破坏后，短期内几乎难以恢复，因此必须树立以预防和保护为主的环境保护理念。本工程地处戈壁荒漠区，除施工期严格控制施工范围，对因工程扰动的区域需采取有效的防护措施。本次生态防护体系的构建采取因地制宜，以工程措施为主，对有条件绿化的站场采取绿化措施，并加强临时防护措施的原则进行了生态环境的恢复。各项措施落实后，对工程新增水土流失能够起到有效的控制，从而对生态环境的破坏能降低到最小。在综合防护体系的构建中，不应一味提高防治标准，应做到经济技术和防护效益的最优结合。

参考文献

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[7] 陈辉，李双成，郑度.青藏公路铁路沿线生态系统特征及道路修建对其影响[J].山地学报，2003，21（5）：559-567.endprint

2.2.2 桥梁工程区工程防护措施

本段工程共设特大桥、大中桥共计27288 m/154座，桥梁采用扩大基础与钻孔基础相结合，钻孔基础施工会产生部分泥浆水。本次对地下水位埋深较浅、采取钻孔桩基础的桥梁设置长2 m×宽2 m×深1.5 m的两级串联式沉淀池进行沉淀处理，不仅可以减少水土流失，而且可促进钻出水的循环利用。

2.2.3 取（弃）土区工程防护措施

本段铁路共设置取土场80处，取土量约1983万 m3，占地面积468.40 hm2。工程共产生弃方40.61万 m3，为了减少临时工程对原地表的碾压扰动和扰动破坏，按照先取后弃的原则，利用取土后形成的坑洼地进行弃土，不再单独设置弃土场。为保证取土开挖坡面的稳定性，施工过程根据地形情况对取土场按1∶1.5进行削坡，并保证一次成型，避免二次开挖。取土后采取清理平整、碾压并及时洒水形成地表结皮，减少风蚀作用。对先取土后弃土形成的裸露坡面，采用干码片石进行防护。

2.2.4 施工便道、生产生活区工程防护措施

由于本工程线路较长，需修建约538 km的施工便道，施工生产生活区主要包括铺轨基地（含焊轨厂、存碴场）、制存梁场、换装站、混凝土集中拌合站、填料集中拌合站、砂石料场以及施工营地等。工程结束后，约520 km的施工便道将作为养护便道保留，其余部分进行碾压、清理平整并洒水结皮。生产生活区已硬化地面就地保留，对裸露地面进行碾压、清理平整并洒水结皮，以减少风蚀作用。对工程施工便道、施工生产生活区修建形成的裸露坡面采用干码片石进行防护。

2.3 植被恢复体系构建技术

由于工程沿线降雨极端稀少，大部分区域被隔壁和流沙所覆盖，地下水埋深大，综合分析植物在本区生长的要求，除站区可利用排放污水进行植物措施的浇灌外，不具备绿化条件。考虑到客运要求，站场绿化植物的选择上选取根系发达，保水固土能力强，耐旱、耐寒、耐盐碱、耐瘠薄、耐沙埋、萌蘖能力强树、草种。乔木主要选择樟子松、刺槐等，灌木主要有沙枣、柽柳、花棒等，草种主要有芨芨草、星星草等。本段车站按新增用地的25%进行绿化，补植率按15%考虑。本段车站主要以灌木绿化为主，有条件的地段可适当栽植乔木。

2.4 临时防护措施体系构建技术

对路基、站场、桥梁区等临时土方及时清运，土层翻动后含水量极低，加之区域干旱，不易于临时撒播草籽等进行防护。对风沙路施工过程产生的临时土方无法及时清运时，结合路基填料改良随时洒水，特别是春季或秋季大风季节应加强洒水措施，同时将剩余填筑骨料及时回铺至临时土方表层，压紧、拍实。工程取弃土形成的临时创面应在本段工程土石方完工后及时进行清理平整并采取洒水结皮措施，避免整条铁路完工或标段完工后进行集中恢复，以减少施工期造成的风蚀影响。施工便道充分利用既有乡村道路或戈壁沙漠采矿、放牧等活动形成的道路左边运输便道，减少临时占地的数量；对于新修的施工便道两侧设置彩条布，严格控制施工机械和车辆的行驶路线，禁止各种施工车辆随意下道行驶或随意另行开辟便道。施工过程中，为减轻施工便道产生的扬尘，应加强运输车辆的的车顶防护，禁止沿路撒漏。

2.5 管理技术体系

为避免滥取乱挖，施工准备阶段，对全线取土场的位置、面积等进行现场核对并备案，作为环境监督管理的依据。线路经过戈壁、半固定、沙垄及风沙流地段，严禁施工人员及各类工程活动超出划定的区域，任意碾压沙结皮、破坏植被，最大限度的减少工程扰动范围，半固定沙丘及风沙流地段迎风侧，即上风向避免设置取土场。尽量缩小扰动范围，保护原始地表和天然植被，使新增水土流失得到有效控制，并保护好本区域的既有生态植被和地表结皮。业主单位要加强对各标段施工单位的监管，将环境保护作为重要的考核指标予以贯彻执行，同时要配合各级行政主管部门的检查、监督工作。

3 结语

随着《中国铁路中长期规划》的实施和西部开发性铁路的建设，脆弱生态区新建、改（扩）建工程将越来越多，同时，我国在包兰铁路、兰新铁路、青藏铁路等的建设过程中积累了丰富的经验[7]。这些区域往往工程条件相对较好，因此，工程设计及施工过程往往会忽视对生态环境的保护。而在这些地区，生态环境越是脆弱，就越要强调其保护的重要性。线形工程虽然工程范围较狭窄，但影响长度大，面积广，脆弱区生态环境遭受破坏后，短期内几乎难以恢复，因此必须树立以预防和保护为主的环境保护理念。本工程地处戈壁荒漠区，除施工期严格控制施工范围，对因工程扰动的区域需采取有效的防护措施。本次生态防护体系的构建采取因地制宜，以工程措施为主，对有条件绿化的站场采取绿化措施，并加强临时防护措施的原则进行了生态环境的恢复。各项措施落实后，对工程新增水土流失能够起到有效的控制，从而对生态环境的破坏能降低到最小。在综合防护体系的构建中，不应一味提高防治标准，应做到经济技术和防护效益的最优结合。

参考文献

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