蒙内铁路动物通道设计方法和标准的应用

邵文杰，谭鹏

（1.中交铁道设计研究总院有限公司，北京 100088；2.中国路桥工程有限责任公司，北京 100011）

0 引言

在国外铁路工程中，环境保护大都贯穿于整个铁路设计建设过程之中，相关动物通道的研究在发达国家也较多。相对而言，我国对铁路动物通道的设计还处于探索阶段[1]，较为成功的动物通道设计实践是青藏铁路藏羚羊迁徙通道。2012年，原国家林业局颁布的林业行业标准LY/T 2016—2012《陆生野生动物廊道设计技术规程》[2]，可作为一般铁路沿线动物通道设计的参考，而铁路设计标准中暂无专用的环境保护区动物通道设计规范。

由我国企业投资建设的蒙内铁路（蒙巴萨—内罗毕）贯穿肯尼亚察沃（Tsavo）国家公园和内罗毕（Nairobi）国家公园，这2个公园内有大量珍贵动植物，是闻名世界的野生动物保护区，肯尼亚政府对保护区的环境保护尤为重视，联合国环境规划总署也设立在肯尼亚首府内罗毕。在规划蒙内铁路时，肯尼亚政府对铁路穿越保护区提出了严格的条件要求，其中特别提出要保证野生动物的迁徙。因此，在蒙内铁路设计时，综合考虑动物迁徙的动物通道问题就显得尤为重要。

蒙内铁路是我国铁路全产业链输出的国际干线铁路，在设计中全部采用中国标准，依据LY/T 2016—2012进行蒙内铁路野生动物迁徙通道设计。以蒙内铁路为例说明动物通道的通用设计方法，并进行动物通道设计标准在蒙内铁路设计中的适用性分析，可为中国标准的更新和国际化提供参考和建议。

1 我国动物通道设计现状及方法

1.1 设计现状

在我国国内铁路穿越保护区设计时，通常只能参照已成功实施的工程案例及LY/T 2016—2012。青藏铁路在这方面有较多的实践经验，在即将建设的川藏铁路设计和研究中也提出了一些新想法，总结具有代表性的国内动物通道设计方法及理念如下：

（1）青藏铁路动物通道的设置采用了路基缓坡、桥梁下方和隧道上方形式兼顾的原则，格尔木—拉萨段共修建了33处野生动物通道，包括13处桥梁下方通道、7处缓坡平交通道、10处桥梁缓坡复合通道以及3处桥梁隧道复合通道。其中，在可可西里藏羚羊迁徙区域内，根据藏羚羊生活习性及地理特点，采用了桥梁下方通道和路基缓坡平交通道2种形式。

（2）位于人迹罕见的荒漠戈壁地带的红柳河—淖毛湖铁路，由于缺乏其沿线区域内野生动物具体的分布和活动状况的长期观测和研究数据，通过历史研究资料收集、野外实地调查和遥感航测等方法，确定当地野生动物的主要类型，活动习性规律以及铁路沿线植被和水源分布状况。进而确立了以桥梁、涵洞下方通道为主模式的28处动物通道[3]。同时，根据区域内鹅喉羚、蒙古野驴、盘羊等物种的不同活动能力，设计了相应通道间距的专用动物通道和通道辅助。

（3）长春—西巴彦花铁路位于草原类型的地带，由于草原地带具有河流、湿地、湖泊等分布较多的特点，通过调查发现沿线区域内除了爬行和两栖类野生动物栖息以外，还有大量的迁徙鸟类。因而在考虑设计桥梁和涵洞式的野生动物通道的同时，为了减轻列车运营灯光对迁徙鸟类的影响，也在部分沿线设置了2～5 m高的光屏障[4]。

（4）拟建川藏铁路位于含有平原、峡谷、草地、高原湿地和荒漠等环境复杂多样的地带，其沿线区域内的野生动物分布类型包括高山山地动物、平缓谷地河滩动物、小型两栖爬行动物和鸟类。与草原类型地带不同的是，这里无须为鸟类动物设计专门通道[5]。考虑到地形和其余动物习性特点，该拟建铁路工程的动物通道会以隧道上方通道、桥梁通道和缓坡通道为主。

（5）在哈密—罗布泊铁路的动物通道设计中，因其铁路沿线自北向南经过罗布泊野骆驼国家自然保护区，经过调查和实地走访保护区管理部门，确定了以野骆驼饮用水源地及其迁徙活动路径为主的动物通道设计。考虑到野骆驼高大的形态特征和安全广泛适用性，动物通道采用了净高4 m以上且跨度大于8 m桥梁形式[6]。

1.2 设计方法

以青藏铁路动物通道设计实践为基础，参照LY/T 2016—2012，归纳铁路动物通道设计的一般方法，设计主要流程见图1。

第1步收集资料主要分为2大类，分别是基础资料和目标物种调查分析资料。其中，基础资料包含自然环境资料、社会经济资料、遥感资料以及植被和野生动植物资料；目标物种调查分析资料包含野生动物活动规律调查资料、栖息地情况调查资料、阻隔因子状况调查资料和已有桥涵使用情况资料。第2步确定野生动植物类型，主要是根据资料分析动植物分布类型，以确定目标动植物的种类、数量和分布等特征。第3步确定活动范围和迁徙路径，主要是跟踪目标野生动物，分析其移动规律，以确定其活动范围及迁移路线，并绘制迁移路线图。第4步确定通道数量及形式，主要是根据前面3步分析确定最终的野生动物通道位置、数量及其形式，并根据通道附近情况将植被覆盖于通道开口处。

图1 野生动物通道设计流程

2 蒙内铁路动物通道设计分析

2.1 沿线保护区分布情况

在进行铁路动物通道设计时，需先确定铁路可能穿越的保护区。蒙内铁路规划初期，绕避部分保护区经济代价较大，经过综合比选后依然需要穿越部分保护区，故不可避免地需要考虑动物通道的设计问题。蒙内铁路沿线主要经过4个保护区，分别是马泽拉斯（Mazeras）湿地、察沃国家公园、基博科（Kiboko）野生动物保护区和内罗毕国家公园，线路与保护区相对位置见图2。

图2 蒙内铁路沿线保护区示意图[7]

由图2可知，蒙内铁路绕避了马泽拉斯湿地，穿越察沃国家公园和基博科野生动物保护区。虽然未穿越内罗毕国家公园，但是由于用地限界的原因沿着内罗毕公园外围延伸。因此，在进行动物通道设计的调查范围主要是察沃国家公园和基博科野生动物保护区。

2.2 动物通道实例分析

以蒙内铁路穿越察沃国家公园为例，说明国内动物通道设计经验及方法在海外动物通道的应用过程。在确定了线路走向以及穿越的保护区后，首先需要收集资料。察沃国家公园是全球闻名的野生动物保护区，相关的生态研究资料较多，通过与肯尼亚野生动植物权力机构（KWS）进行合作，顺利完成基础资料收集和目标物种调查分析资料，根据这些资料确定重点关注的迁徙动物种群以及其形态分布和特征。察沃国家公园有种类繁多的野生动物，在进行动物通道设计时需要找出主要控制尺寸的动物种类，根据2011年KWS提供的资料[8]，较大型的野生动物数量见图3。

图3 较大型野生动物种类数量情况（2011年）

由图3可知，大象、水牛和斑马种群数量较多，另外考虑到长颈鹿也占有一定的数量，故基本上可以确定控制通道尺寸的目标动物种群。综合考虑其他因素，最终确定各个控制因素的目标动物种群。在确定目标动物种群后，需要长期跟踪调查目标动物种群的生活习性，并根据统计规律确定目标动物种群的活动范围以及活动路径，这部分数据需要大量时间进行调查，因此完全采用KWS提供的数据，其动物活动范围及迁徙路径见图4。

由图4可确定需要设置动物通道的位置和数量，综合考虑目标动物种群所控制的因素可以确定通道的形式。通道的形式在国内外的文献研究较多[9]，主要有上跨式和下穿式2种。例如，在蒙内铁路的其中一段，目标动物种群是大象和长颈鹿，根据目标动物种群的迁移路径确定需设置动物通道的位置，根据地形及长颈鹿控制的高度因素，最终采用高架桥通过此路段。至于高架桥的净空要求需结合目标动物种群的动物体高来进行设计，非洲常见的较大动物的体高见表1，高架桥动物通道实例见图5。

图4 察沃国家公园动物活动范围及迁徙路线

表1 非洲较大型野生动物体高[10-17] m

图5 蒙内铁路高架桥动物通道实例

图5中高度的控制因素是长颈鹿，根据长颈鹿最高的体高，加上2.5 m的缓冲高度，即可确定上跨式高架桥的净空。另外，根据KWS的建议，在动物迁徙的主要路线上，将上跨式高架桥的桥墩间距设计为60 m。

3 动物通道设计方法和标准适用性分析

在蒙内铁路动物通道设计中，在基于以往国内野生动物通道设计经验的基础上，根据实际情况进行分析，参照具体工程施工条件进行适当调整，得到适合当地环境的野生动物通道设计方案。因此，国内野生动物通道设计的方法和标准在国外工程项目中的应用需要关注其适应性。以蒙内铁路动物通道设计过程中遇到的问题为例，分析我国动物通道设计方法及标准在肯尼亚的适用性。

在蒙内铁路的某一下穿式涵洞动物通道的设计中，LY/T 2016—2012未对通道入口和出口的平面形式做出规定，只有因地制宜进行绿化这一规定，另外国内成功案例也未见出入口平面形式的特殊设计。但设计该动物通道时，通过与KWS沟通，针对下穿式涵洞动物通道，对方提出在涵洞入口和进口的地方设置漏斗型的隔离栅栏，形成直边抛物型动物通道，会有更好的引导效果，其简要平面见图6（a）。在该形式动物通道还有另外一种抛物型动物通道，比直边抛物型动物通道更优，但工程造价较高，因此蒙内铁路动物通道设计时未采用此种造型，其平面见图6（b）。

图6 直边抛物型动物通道平面[18]

在听取意见并查找国外文献及工程案例进行研究后，最终采纳KWS的意见，在下穿式涵洞动物通道设计时采用这种动物隔离栅栏，工程实例下穿式涵洞动物通道见图7。这种动物通道既可以隔离动物翻越铁路，又可以有效引导动物通过涵洞通道。

在海外铁路工程进行动物通道设计时，国内设计理念及方法存在一定的适用性问题，需要因地适宜根据工程属地进行特别设计，同时优秀的设计理念可以吸收，为未来类似工程提供参考，同时可以在更新标准时，纳入到中国动物通道设计标准中。蒙内铁路动物通道设计实践说明，除了少数欠缺的地方以外，国内动物通道的设计理论及方法基本上在是适用于肯尼亚铁路建设的。

图7 蒙内铁路漏斗型下穿式涵洞动物通道实例

4 结束语

蒙内铁路的成功运营验证了中国铁路标准在肯尼亚的适用性，也验证了动物通道设计理念及方法的适用性。中国铁路标准在“走出去”时需要充分考虑标准在当地的适用情况，与当地相关机构进行沟通是有效解决适用问题的良好途径。关注总结国内外成功实施案例的经验，吸纳国外优秀的设计理念和方法，并将其系统化和标准化，补充、完善和更新我国的设计理念和标准，是中国铁路国际化的一种有效方式[19]。