基于景观生态学的城市道路建设

黎仕国

（成都市市政工程设计研究院，四川　成都　610036）

基于景观生态学的城市道路建设

黎仕国

（成都市市政工程设计研究院，四川成都610036）

城市道路的规划和建设关系到城市的健康可持续发展。立足景观生态的理论与实践，阐述了城市道路建设中可能出现的生态环境问题，探讨城市道路的生态评价方案。最后，讨论了城市建设生态道路应该考虑的几个问题。

景观生态学；城市道路；评价；海绵城市

0　引言

道路建设是城市基础设施规划的重要组成部分，在城市这种人口高度密集，自然生态环境较为单一的空间进行大规模道路施工建设，不可避免会对城市环境产生干扰。某些城市道路建设项目只看重眼前的经济利益，缺乏环保意识，致使这种工程的干扰范围与影响强度超越了城市本身的环境载荷，对城市生态平衡造成破坏，同时也使原有的自然景观支离破碎。近几年，景观生态学的理论被逐步引入城市规划和建设中，通过景观恢复和再造的途径，尽可能减少城市大型施工项目对生态系统的干扰。因此在满足城市道路建设客观需求的基础上，研究将景观生态学的理论和方法融入道路建设中去，是维持城市环境可持续发展的积极途径。

1　景观生态学相关概念

20世纪80年代后期，景观生态学迅速崛起，逐渐成为世界上资源、环境、生态方面研究的热点。景观生态学的产生和发展得益于人们对现实大尺度生态环境问题的重视。德国学者特罗尔最早认为景观生态学是协调统一生物学和地理学两个领域科学的一门科学，特罗尔开辟了景观综合研究从地理学角度向生态学发展的道路。Vink［1］（1983）认为景观生态学是将动物、植物和人类的各门具体科学有机结合在一起，实现景观利用的最优化。Forman与Godron［1］（1986）认为景观生态学是以整个景观为对象，通过物质流、能量流、信息流与价值流在地球表层的传输和交换，通过生物与非生物以及人类之间的相互作用与转化，研究景观动态变化的机理和景观的空间格局，是优化结构、合理利用和保护环境的措施。国际景观生态学会将景观生态学定义为研究不同尺度上的景观空间变化，包括对景观异质性、生物、地理及社会原因的分析，是连接自然科学与人类学的交叉学科。我国学者肖笃宁［1］认为，景观生态学是以生态学的理论和框架为依托，吸收现代地理学和系统科学之所长，研究景观和区域尺度的资源、环境经营与管理问题，具有综合整体性和宏观区域性的特色，并以研究中尺度的景观结构和生态过程关系为主要内容。

2　城市道路建设对生态的影响及评价

2.1生态环境的影响

道路在景观生态学中称作廊道，指的是将景观分割开来的狭长地带，包括道路、河流和篱笆等在内的带状景观。城市道路是城市发展和人类活动的必要场所，在城市这个特殊的环境中，道路的设计和建设直接关系到城市生态环境的质量。从景观生态学意义上讲，城市道路是人工干扰廊道的一种。它们的存在会对周围环境，包括植物、土壤和生物等产生一定的影响，如图1所示。这种影响有正面的意义，也有负面的破坏。

（1）道路的廊道效应

景观生态学把道路和道路网看作是廊道，纵横交织的道路网将原先统一的景观结构单元分割成众多的孤立块体，景观的连通性遭到破坏，阻碍了生态系统间物质和能量的交换。例如封闭城市公路、铁路等，阻碍了相邻景观元素间物种特别是小动物和微生物的通过。道路这时候形成了屏障作用，这样就妨碍了物种和基因的交流［2］。积极的方面是，道路建设在大尺度的空间里促进了景观间的物质和能量交换，这种通道作用使系统更为开放。例如道路的运输功能，通过城市道路可以跨越一个或几个生态系统或者自然地带，这种物质和能量的交换可以在数小时内完成，明显增加了城市不同生态系统间物质与能量交换的频率。人类经济活动的需要决定了道路运输中货物的类型、数量等，在城市道路这样的小尺度上，解决了城市中各种物质的平衡分配。大尺度上讲，道路的修建改变了资源及环境要素的自然分布格局，例如我国的西气东输、南水北调等工程。

图1　道路建设对景观生态系统的影响关系

（2）城市气候的影响

城市道路的下垫面结构和大气成分决定了城市的小气候。道路建设所使用的材料往往与周围地表物质存在差异。城市公路大多使用砂石、水泥和沥青等材料，城市轻轨或者地铁则多使用小石块、木质材料与钢材等。太阳对地表的辐射因下垫面性质而存在差异，下垫面对太阳辐射的吸收和反射也往往不同。沥青和水泥路面比热容较小，因此反射太阳辐射较大，反射过程的蒸发耗热量基本没有，自身温度升高较快。例如，每年的酷暑季节，水泥与沥青路面的表面温度可以迅速达到40℃，再结合道路上的扬尘、CO2和车辆自身运行的散热，导致道路在夏季成为一个热浪聚集区。

城市道路周围的行道树往往在改善线状道路的小气候环境方面发挥一定作用。行道树有明显的增加空气湿度、遮荫与降温的作用。例如在酷暑季节，道路两旁有行道树的道路最高气温比没有行道树的道路平均低3℃以上，而空气的相对湿度则可增加10%～20%［3］。行道树还可降低风速，减缓土壤水分蒸发和土壤的风蚀。

（3）道路建设的环境破坏

城市道路对生态环境的负面影响表现在两个方面，即道路建设过程的环境污染和交通运输过程带来的污染。道路开工建设需要石材、木材等原料，在原料的开采和使用过程中，就会对原先的植被、地貌、地质、土壤和农田造成影响。在一些山区城市中，建设道路有可能导致滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害。与道路建设同时进行的采石、采矿和道路两侧的房地产开发等，也会对周围地区带来较大的生态破坏和干扰。机械的过分碾压使土壤板结，植物群落减少，最终导致局部地域景观退化。

城市交通运输业往往也会对城市道路周边环境带来负面影响，这种污染主要的特点是影响范围大、污染源流动性强、污染扩散速度快等。常见的城市道路运输过程的污染有交通工具的尾气、司机和乘客丢弃的固体废物、拉土运渣车遗留的垃圾以及道路两旁水体污染等。城市道路的大气污染主要是机动车运行时排放的尾气和烟尘。城市交通的运输功能所带来的空气污染，直接影响到了道路两旁的大气组成，而烟尘等物质在道路上处于悬浮状态，致使城市道路的能见度降低。在不少城市道路两旁的行道树、景观树的叶子上布满一层厚厚的灰尘，这些灰尘会直接影响到植物的光合作用与呼吸作用，进而使得这些城市道路两侧的植物健康受到威胁。城市道路环境的污染会逐步改变周边区域生态平衡。与此同时，道路的固体废物污染和水环境污染也不能无视。水果瓜皮、废旧纸屑、塑料，甚至大小便等，常使路面垃圾遍地，不仅影响城市环境的清洁美观，而且这些废物在道路环境中不会轻易降解，造成严重的生态环境污染。

2.2城市道路建设的景观生态学评价

（1）在城市道路工程修建前，所经之处的地域称之为本底，它与周围的环境一般是具有相似性的。城市道路修建完成后，会形成景观生态学意义中的廊道，完全颠覆了原先的景观要素组成。建成的廊道具有连通性，主要的现实作用是交通运输用途，这个廊道的景观系统中生物因素几乎不存在。当城市道路系统与周围环境结合在一起时，其物理性质容易发生一些改变，不会牵扯到生态学意义上的稳定性［4］。换句话说，城市道路的修建会降低原先区域景观生态学功能的稳定性。道路建设工程可以看做是对城市景观结构的干扰因素之一。景观生态要素会发生改变，对原先的生物生存形式造成一些障碍，同时也会影响道路这个本底周围的生物多样性。城市的公路、铁路等在空间上呈现出连续性，形状大多为线性展布，繁忙的交通往往构成了人为因素的干扰，因此在城市道路工程建设前期应对道路修建地域的景观生态的稳定性进行评价，对景观结构功能的变化进行评价。

（2）城市道路建设工程后期，已初具形态的廊道即是区域景观生态结构的重要组成部分，它置于景观生态要素中，其特点却存在明显的空间异质性。这种特征还表现在对象被高度聚集，并且伴有明显的边界，边界的存在使原先连续空间被分割和中断。城市道路建设工程完工后，其所经之处会形成一条明显的地理学意义上的景观类型［4］。例如，长城的修建本意是防御性的军事设施，是战争时期供士兵快速走动的走廊，而现在长城已经作为一道名胜古迹存在。城市道路建设时会修筑一些宏伟的桥梁，这些桥梁也逐步演变成一座城市景观的组成部分，比如美国旧金山的金门大桥，不仅是一条连接海峡的公路大桥，同时也是美国旧金山文化的一个标志。城市道路的修建，对其路面的弯曲度、通直度的设计也应该有其自然的技术规范和经济效果，更重要的是将景观生态学的理念融入在设计中。通过设计将建设的城市道路与周围的景观完美结合，并满足道路本身的美学规律，创造出心旷神怡的生态环境形象。建设道路时，需对这些要素进行评价。另外，在道路建设中，也要重视道路本身这个狭小线形空间的景观生态建设。高速行驶的交通工具中的人，视野范围往往会变窄，因此城市道路的生态绿化方面的评价也显得非常重要。

3　城市道路的生态建设

在世界各国的城市化发展过程中，造成自然栖息地的孤立和损失的经验和教训比比皆是。20世纪80年代，国内外的研究人员开始致力于在城市空间内对道路的设计和建设进行生态规划，注重在道路建设之中对城市生态景观连续性的保护，在道路建设中更多地将除人类以外的其他物种的生态需求考虑到其中，使得城市中紧张的人类生活需求和有限脆弱的自然环境之间的矛盾得以逐步缓解［5］。基于景观生态学的道路设计方法逐渐被推广起来。

（1）对自然生态的尊重

城市道路在规划和选择路线过程中，应该对道路沿线的自然生态环境进行实地调查和总结，这是道路选线前必须完成的准备工作，这样可以避免直线型思考，保留弹性思考空间。只有对当地的地质地貌、水文、气候环境条件、环境色彩、动植物栖息环境、动物迁栖路线等充分掌握后，方能规划出对环境干扰低，与当地生态环境、人文环境结合程度高的“绿色城市道路”。

（2）保持生物多样性

常见的城市道路设计常常以标准断面的特征作为主要参考，以部分标准的剖面取代整个线性道路的空间差异性。依照标准断面对道路本体、边坡、排水乃至行道树、绿化带的设计是缺乏弹性且单一的设计方式。片面的设计方案往往造成道路的生态环境与周围生态环境格格不入。如果缺乏必要的生态保护方面的知识，种植了不适宜当地的植物或外来树种，就会对当地的生态系统造成严重破坏。

城市道路建设时，道路两旁的绿化带设计不应该维持一个标准宽度不变，而应视实地情况而定，应结合道路设计宽度、道路运行等因素进行综合考虑。例如城市快速道路两旁建议保留宽度3 m以上绿化带。在绿化带的植物选择上，应以适合本土生长的植物为先，并将多种类型的植物组合在一起，建立绿化带的层次感。

（3）生物通道的建设

道路的建设会将生物圈进行切割，使得生物圈被人为肢解而产生隔离，这种隔离阻断了生物的常规迁徙路径。在城市中，道路密集，这样高密度的切割，致使生物圈被过分切割，继而形成了一个个生态孤岛。为了应对这样的状况，国内外许多工程采用了动物通道来连接动植物的栖息地，从而维持生物多样性，同时还可以给生物提供食物，维持生态系统的平衡。生物通道的种类有很多种，例如路上式、路下式和涵洞式等。我国城市道路的生物通道建设目前还未完全普及，今后应该大力推广此技术。

（4）推广建设海绵城市

近几年，国家和各级地方政府大力推进海绵城市建设，海绵城市可以有效提高现代城市应付因突发强降雨产生的城市内涝的水平。与海绵相似，海绵城市是具有弹性的。基于海绵城市的建设理念，在道路建设中，通过技术即低影响开发技术（LID），使城市在任何气象条件下都能保持较好的资源循环系统。具体地说，就是通过设计使道路系统具有下渗、缓滞、蓄水、净化、再利用、排放等6种功能，在保证道路交通安全和功能的前提下，根据道路的空间条件、纵横坡度等合理布置若干LID设施，例如植草沟、生物滞留设施、雨水湿地等，提高雨水的净化、渗透、调蓄、利用和排放能力。

4　结　语

目前，我国建设生态道路还处于探索阶段，对生态学的认识水平还存在不足。城市道路的建设应该是结合规划部门、环保部门、水文部门、文物保护部门等多个部门共同协调合作完成的，在设计和建设城市道路中，应该注重保护环境，尊重自然，减少对原有自然生态的干扰和破坏，对已破坏的景观要积极借鉴国内外的成功修复案例和经验，建设既符合景观生态学理念，也满足城市日常运作的可持续发展道路。

［1］刘慧清，许嘉巍.景观生态学［M］.长春:东北师范大学出版社，2008.

［2］王贞.基于景观生态学理论的城市道路建设——以武汉市为例［D］.武汉:华中科技大学，2005.

［3］章家恩，徐琪.道路的生态学影响及其生态建设［J］.生态学杂志. 1995，14（6）:74-77.

［4］邓平跃，牟瑞芳.景观生态学理论在道路工程中的应用［J］.交通环保，2004，25（1）:48-50.

［5］殷利华，万敏，姚忠勇.道路生态学研究及其对我国道路生态景观建设的思考［J］.中国园林，2011（9）:56-59.

U41

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1009-7716（2016）07-0001-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.001

2016-04-15

黎仕国（1973-），男，四川成都人，高级工程师，从事道路、交通工程设计与研究工作。