兰张三四线铁路新乌鞘岭隧道环保选线

张颖

1.陕西省铁道及地下交通工程重点实验室（中铁一院），西安 710043；2.中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安 710043

兰张三四线铁路（兰州至张掖三四线）纵贯河西走廊地区，西端与兰新高速铁路相衔接，东端与宝兰客运专线相联通，中部沟通银兰高速铁路。该铁路的主要作用在于填补甘肃省武威、金昌等地无快速客运铁路的空白，是甘肃省快速客运网的东西向骨架干线，也是西部地区重要的高速铁路区域连接线。

兰张三四线铁路越岭段因涉及甘肃祁连山国家级自然保护区、黑松驿镇称沟台饮用水水源保护区、安远镇饮用水水源保护区等环境敏感区，对铁路选线形成了明显制约。本文结合该区段线路走行方向、区域自然环境特征、环境敏感区分布等工程特点，探索环保综合选线对策［1-5］，为多环境敏感点分布区域铁路环保选线提供设计思路。

1 工程概况

兰张三四线铁路（图1）中川机场至武威段线路自中川机场站向北引出，在赖家坡村南侧折向西北，由秦王川盆地进入黄土梁卯区，从永登县马家湾村南侧出黄土丘陵区后在永登县西侧约2 km 并行X214 线的西坪村东设永登西站。出站后继续向北行进，沿天祝县西侧山坡向西北方向行进，在天祝县西北3 km、G312线东侧的水泉村设天祝西站，出站后向北走行于庄浪河与连霍高速公路之间的河谷阶地，在下河东村东北侧上跨连霍高速公路后并行兰新铁路，在既有乌鞘岭隧道东侧以17.1 km 特长隧道穿越乌鞘岭，出洞先后跨龙沟河及G312 线，沿龙沟河谷走行至黑松驿乡西侧阶地设黑松驿站，出站后向北进入武威盆地，于官庄子村附近设古浪北站，出站后线路继续北上跨天颐大道后在发放镇设武威东站。中川机场—武威段线路全长194.275 km。

图1 兰张三四线铁路地理位置

2 主要环境特点

乌鞘岭越岭段位于武威市天祝县、古浪县境内，庄浪河河谷区。地形开阔平坦，对称发育一、二级阶地，河床狭窄，呈峡谷地貌。两岸山体陡峭，沟谷缓切，沟口多发育洪积扇，地形起伏较大。乌鞘岭高中山区地形陡峻，自然坡度15°～45°，地面高程2 600～3 500 m，地表多覆盖腐殖土及低矮灌木；南北两侧山坡多发育沟谷，一般切割较浅；西侧安远盆地地势陡降，陡缓差异明显，盆地内由东向西的大柳树沟、小柳树沟、直沟常年流水。

2.1 生态环境功能

项目区地处冷龙岭、走廊南山水源涵养与生物多样性保护生态功能区，区内高山峡谷与河流阶地并存，地势西高东低、南缓北陡。区间发育的主要河流包括龙沟河、安远河。本区域同时受东南季风和西南季风的影响，降水较多，发育了较完整的自然垂直带，是主要的夏季牧场，具有很强的水源涵养功能。

2.2 环境敏感区分布

1）自然保护区

甘肃祁连山国家级自然保护区是1988 年经国务院批准成立的森林和野生动物类型自然保护区。位于甘肃省境内祁连山北坡中、东段，南沿祁连山主脉与青海省接壤，西至肃南县界与肃北蒙古族自治县相邻，东至天祝县界与永登县相连，北至祁连山森林分布下线与河西走廊相邻。行政区划包括天祝、肃南、古浪、凉州、永昌、山丹、民乐、甘州八县（区）的祁连山林区部分地区，下辖22个保护站。祁连山保护区总面积198.72万hm2。主要保护对象为高山水源涵养生态系统、典型森林生态系统及国家重点保护野生动植物。

2）黑松驿镇称沟台饮用水水源保护区

古浪县黑松驿镇称沟台饮水工程建于2002年，水源为地下水沟谷潜水截引水源，埋藏于龙沟河河谷漫滩及阶地内；含水层为全新统砾卵石，厚度较薄；沟谷潜水水位埋深一般为2～15 m，其中河漫滩及Ⅰ级阶地水位埋深一般为2～5 m，Ⅱ级阶地水位埋深一般为5～15 m。供水水源涉及黑松驿镇称沟台、磨河湾、尚家台、西庄子、黑松驿。

3）安远镇饮用水水源保护区

天祝县安远镇饮用水水源地基本与黑松驿镇称沟台水源地处于同一水文地质单元。该水源地为河流型水源地，主要水源补给为沟谷地表水及浅层地下潜水。供水水源涉及安远镇直沟村等村落。

3 区内环境特征对设计方案的影响

3.1 区内既有工程

通过前期调查和自然保护区管理部门提供的资料，项目区周边现已建成兰新铁路兰州西至武威南增建二线铁路、永登至金昌双回路送电线工程、永古高速公路。其中，兰新铁路兰州西至武威南增建二线铁路乌鞘岭隧道下穿甘肃祁连山国家级自然保护区乌鞘岭保护站实验区，穿越长度6.3 km，在实验区范围内设有施工斜井5 处（7#、8#、9#、10#、11#斜井）及1 处大台竖井。通过调查，区域生态景观未出现明显破坏，场地在工程结束后及时进行了生态恢复及土地整治，对保护区的生态影响多在施工期，恢复后总体影响程度较小。由于7#、8#、9#、10#斜井既有施工道路均被当地居民利用，本次工程既可充分利用以上4 处斜井，又不会大量新增临时占地及明显破坏自然保护区植被。

3.2 自然保护区划分特点

安远镇位于天祝藏族自治县中北部，乌鞘岭北麓，是河西走廊门户，海拔在2 633～3 876 m，属高寒山区。区内主要大山有雷公山、乌鞘岭、尖山、歪巴郎山等，有面积70 km2的安远盆地。甘肃祁连山国家级自然保护区在安远镇以外围保护地带形式分割，见图2。安远盆地内可能有马鹿、蓝马鸡等野生动物活动，线路以路基形式通过该区，可能会对两侧山区野生动物交流和觅食产生明显影响，以桥梁和隧道形式通过该区域较优。

图2 乌鞘岭段自然保护区

4 环保综合选线

4.1 方案简述

1）沿既有铁路长隧道越岭方案（DK）

线路自打柴沟镇比较起点DK152+000 沿庄浪河谷北岸向西北行进，跨连霍高速公路至山湾村附近折向北，跨下雨淋沟后以17.100 km 长隧道在兰武二线既有乌鞘岭隧道东侧约300 m 处并行，出隧道后跨龙沟和G312线至比较终点DK185+000。

2）经安远镇短隧道越岭方案（DIK）

线路自打柴沟镇比较起点DK152+000 沿庄浪河谷南岸向西北行进，在金强驿村附近设打柴沟西站，之后继续向西北以6.6 km 主隧道穿越乌鞘岭，之后足坡而下，上跨国道、绕安远镇后折向东，沿废弃兰新线通道走行至沙沟台折向北，上跨既有兰武线乌鞘岭隧道、龙沟河和G312线至比较终点DK185+000。

4.2 方案比选

新乌鞘岭隧道环保选线方案综合比选见表1。从施工期环境影响分析，经安远镇短隧道方案DIK 不会占用保护区内天然植被面积，对保护区生态环境影响相对较小，但该方案施工期形成的走廊带对安远镇两侧保护区内野生动物的联系形成了极大的阻隔作用，另外，该方案桥梁及路基工程量大，施工范围更大。受铁路技术标准影响，需在中间设一处车站以供会车。设计方案占地面积增加约75 hm2，且以耕地、草地为主，对沿线珍贵的耕地资源影响较大，施工期噪声、振动及车辆交通对于安远镇居民生活干扰较大。DK方案涉及的区域环境敏感性更高。隧道区地下水属于区内深部地下水，与区域浅部地下水水力联系较为微弱［6］。因此，隧道开挖对水源地补给基本不会产生影响；工程对自然保护区的影响主要集中在施工期，考虑位于自然保护区的斜井均为既有斜井，临时施工道路均利用既有道路，施工期基本不会在保护区内形成新的开挖面，对自然保护区主要保护对象影响较小。主要环境影响在于施工期频繁的机械车辆运输及人为活动造成的噪声、振动、大气、固体废弃物等污染，以上污染均可通过采取相应的环保措施减缓或消除。从运营期环境影响分析，DK 方案线路短直，平纵断面条件好，运营期可有效节约能源，缩短运距，节约旅客时间，且线路明线工程少，对两侧环境阻隔影响小。从长期影响来看，DK 方案对安远镇两侧自然保护区基本不会产生生态切割影响。DIK方案线路绕过了自然保护区实验区，线路展长8.3 km，运营期需要增加长期耗能，延长旅客出行时间，且线路明线工程多出10 km，对安远镇两侧自然保护区的生态切割影响较大［7-8］，同时，该方案涉及的噪声振动敏感点比DK方案多10处，列车运营期对周边居民干扰较大。

表1 新乌鞘岭隧道方案比选

综合以上分析，2 个方案存在不同方向的环境影响。DK 方案可充分利用既有隧道斜井及施工便道，加强施工期环保措施及环境管理，推荐DK方案。

5 结语

沿既有铁路长隧道越岭方案穿越甘肃祁连山国家级自然保护区实验区，但在社会环境、噪声、振动、阻隔影响等方面具有明显优势，且其环境影响主要集中在施工期。在加强施工期环保措施及环境管理的前提下，推荐该方案。

环保选线阶段，若充分件利用既有铁路的辅助工程，可大大减少工程新开挖面，减轻生态破坏。涉及长大隧道的区域，调研既有隧道工程的环境地质调查成果、施工期环境影响及环保措施效果对于新建铁路的环境保护工作具有重要意义。

对于环境敏感区集中分布的区域，应重点结合线路走行需要、区域自然环境特征、环境敏感区分布特点、工程对环境要素及主要保护对象的影响程度等主要因素进行综合分析，提出相应的环保选线设计原则，优化选线思路。本文选线方法可为后续铁路环保选线工作提供借鉴。