生态选线理念在高速公路路线设计中的应用

吴晨旭

（北京市大兴区中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京102600）

0 引言

当下我国坚持绿色发展理念，打造绿色健康生态社会，其中交通体系是相对重要的建设内容，必须坚持人与自然和谐发展的原则，因此在高速公路路线设计中，应采用生态选线理念，树立良好的生态保护观念。作为大型建设工程，高速公路往往会受到地形、地质以及生态环境等因素影响，建设过程中如果不注意也会给当地的生态环境造成破坏。因此我国提出了生态选线理念，最大限度保护、最低程度破坏，实现高速公路与生态环境共同发展的目标。

1 高速公路路线设计的重要性

在高速公路路线设计上，应采用最新的理论与概念，通过精准计算完成高速公路修建，既保证质量又能适当降低造价。路线设计是高速公路建设的前提条件，路线设计是否合理将会直接影响后续工程开展，包括高速公路结构、桥梁、隧道、路基以及路面等。如果路线设计合理，不仅会提高工程建设的安全性，还会提高经济效益，所以路线设计至关重要，关乎我国公路交通运输发展。由于近些年我国倡导生态选线理念，因此路线设计不仅要保障性能、质量，同时要结合周边的自然条件，带动地区经济可持续性发展，为生态环境提供全面保护[1]。

2 生态选线理念在高速公路路线设计中的应用原则

2.1 持续发展原则

在生态选线理念下高速公路建设必须充分考虑沿线的自然资源条件，坚持持续性发展原则，对当地的生态环境进行充分保护，尤其是重点环境保护地区，必须降低路线设计造成的影响和破坏。因此应注重结合耕地资源、林地资源以及湿地资源，合理调整高速公路路线设计方案，尽量避开重要的生态环境保护区域。另外在路线设计中满足城乡规划建设需求，减少路线中的征地拆迁，实现公路与地区生态持续发展。在生态选线理念下安全因素同样至关重要，设计人员必须充分考虑路线的实际需求、美观需求等，充分保障高速公路的结构安全、耐用性，为当地经济发展提供保障[2]。

2.2 环境保护原则

在生态选线理念中，环境保护是基础的原则之一，无论高速公路路线设计还是规划，都要基于该原则降低生态环境破坏，把环境保护放在首位。在路线设计时必须顺应当地自然条件，例如公路结构、沿线设施以及平纵线性等，都要与自然环境形成协调，促使高速公路融入当地生态环境中。对于高速公路建设成本、施工量、施工技术的选择，要结合当地自然环境，从而规划出更完善的路线设计方案，这样也能适当节省建设成本，达到控制工程造价的目标。因此，要贯彻好生态选线理念，详细掌握当地自然环境条件，并在此基础上考虑环境保护、资源节约，满足高速公路建设需求[3]。

3 生态选线理念在高速公路路线设计中的应用策略

3.1 注重资源节约

3.1.1 合理设置立交、服务区

在高速公路路线设计中，如何解决资源冲突问题非常关键。比如，在山区地形中的耕地资源，很多农田都会集中在山间地势平坦的地带，但是这些地区同样属于优质的路线走廊带，所以双方会存在一定冲突，因此要注重解决路线设计与耕地资源的矛盾问题。当下可以通过合理设置立交、服务区的形式，降低对周边耕地资源的影响，结合当地路网规划、城乡规划以及农田规划，合理设置互通式立交、分离式立交与服务区数量，在满足居民生产、生活的条件下完成路线设计。另外，要多使用荒地与荒坡，避免过多地占用耕地资源，同时减少大规模拆迁，把废土场作为服务区，降低建设成本节约资源。

3.1.2 路线设计中协调其他专业技术

为了能够更好地保护生态环境，路线设计必须注重工程与自然之间的协调发展，确保路基、桥梁以及隧道等基础设施能够布局合理，不会对周边环境造成影响。若路线设计中需要通过农作物区、自然保护区，应选择高路堤、高架桥以及隧道等方案，通过对比提高经济性，优先考虑对生态环境影响较小的设计方案。同时减少高填深挖，并做好挡墙、支护等措施，尽量不占用农田，可以使用弃土场结合其他闲置土地，最大程度地减少用地。除此之外，在高速公路建设中，采取耕作层土壤剥离再利用的方法，实现土壤再生目标，提高耕地数量、质量，在完成公路建设的同时促进生态发展[4]。

3.2 应用智能技术

3.2.1 数字地面模型

数字地面模型一般是指地形表面多种信息的数字表示，能够对空间分布地形属性特征展开数据描述，空间分布大多采取平面坐标系统表现，地形属性特征是平面位置（x，y）上地面点的高程。数字地面模型大多通过三个部分构成，首先将地区采样信息存储于计算机中，用x与y表示平面坐标系，z代表高程点，数据信息借助编码或分层等方法进行表示。其次利用数学理论拟合地表形态，并求出地区任何平面位置的点高程，或推算出地面具体的地面特征。最后通过数字地面模型中的功能程序块，完成坐标系转换工作。目前数字地面模型能够应用在路线设计中的各个阶段，并针对路线方案展开对比和选择，以此来获取优质的设计方案。

3.2.2 公路三维建模

三维建模的优势在于直观，并且可以划分为多个模块，包括公路建模、基础设施建模以及桥梁建模等，完成整个高速公路的构造，为设计人员提供空间视角、透视视图。在高速公路路线设计中，利用三维模型能够为设计人员提供直观的公路形象，以此来判断设计方案的可行性，包括周围地区的三维地形模型，不过需要数字地面模型数据的支持，若缺少数据必须从地形图中获取，从而模拟出高速公路与周围地形地貌。由于三维模型与地形模型能够叠加效应，可以更好地对比分析，利用三维模型把高速公路建成后的运营效果提前呈现，甚至能够实现三维动画演示，保证了三维公路的真实性，为后续建设提供重要依据[5]。

3.2.3 GIS与遗传算法

由于现代高速公路路线设计，需要融入生态选线理念，对于经济、环境等方面有着特殊要求，因此要选择更加科学的设计方法，包括地理信息系统（GIS）、遗传算法理论等，对公路选线方法进行优化。在以往的路线设计中，主要按照经验确定设计方案，同时需要对备选方案展开对比，不仅复杂还缺乏主观性，不过在智能科技的发展下，高速公路路线设计也在朝着智能化方向进步。其中地理信息系统（GIS），有利于选择出最具经济性的路线，借助地理数据对路线方案展开分析，从而全面优化路线设计方案。而遗传算法理论则充分融入了基于大自然优胜劣汰的原则。

3.3 尊重自然环境

3.3.1 坚持地质选线

当下高速公路路线设计应充分认识自然环境与规律，以此来对生态环境进行有利保护。例如处于山区地域的高速公路，在地质方面存在明显特点，例如坡陡流急、地形复杂，并且有很多软土、采空区，同时存在岩堆碎落、崩塌、滑坡等风险。由此可见会对路线设计造成很大影响，包括安全稳定性、经济性等，因此在路线设计中应做好地质灾害评估，借助报告掌握地质特点，包括岩石种类、岩石层走向以及倾斜度，是否存在软土、地下水，通过详细分析地质情况，尽量避开这些不良地质区域，避免不良地质对高速公路建设造成影响。

3.3.2 坚持地形选线

地形也是路线设计中的重要因素，大多数情况下高速公路路线走向，必须和山谷、河流方向形成一致，应避免强拉直线，在与地形存在冲突时，要做到顺势而为才能保障路线设计与地形协调。如果满足安全视距的条件，应灵活使用直线、曲线，包括根据地形展开合理布线，促使高速公路建设更加科学，使驾驶员在行驶过程中根据视觉景观变化，降低疲劳状态，最大程度地提高安全稳定性。

3.3.3 坚持环保选线

环保是高速公路路线设计的重要原则，尤其在融入生态选线理念后，必须保护好周边原有景观，避免对公路周围的自然环境造成严重破坏。路线设计过程中尽量保留原有植被，同时搭配景观绿化加大自然环境的美化效果。例如，在地形起伏的条件下，应适当增加灌木、草本植物形成立体层次。另外，在进行景观绿化时，注意结合当地植物种类选择，避免使用外来物种，从而降低对当地生物系统的破坏。其次，在边坡防护中，必须采用生态绿色柔性防护措施，杜绝使用全封闭式防护，同时调查该地区的动物种群，掌握动物生活区域、习性以及迁徙路线。

4 结语

在现代高速公路路线设计中，除了满足安全稳定等要求以外，生态环境保护也是比较重要的因素。目前，生态选线理念得到广泛运用，能够实现高速公路设计与生态环境保护协调发展，并实现资源节约、能源节约目标，也就是确保高速公路满足基础运行条件的情况下，大大降低对周边环境造成的破坏。因此，设计人员应把握好生态选线理念的作用，与高速公路路线设计全面融合，打破传统选线方法的局限性，在地势复杂的环境下选择出合理路线，为高速公路建设提供保障。