山区高速公路线形与环境协调方法研究

2022-04-18黄禹博

交通世界 2022年9期

黄禹博

（承德市交通运输局，河北承德 067000）

0 引言

在高速公路建设过程中，如何有效地避免高速公路给周边自然环境带来负面影响，已成为亟待解决的问题[1]。作为高速公路建设的重要工作，线形设计决定了公路路线的地理位置，在中等尺度内对周边环境产生影响，而高速公路细部线位的设计则直接决定了路线与自然环境之间的关系，更为直观地反映高速公路线形对自然环境的影响。

1 山区高速公路线形与环境协调性

1.1 对路域生态环境的影响

公路路域定义为公路沿线受到影响或产生改变的地面带状自然空间，包括公路设施及与公路之间产生相互作用及影响的自然生态环境区域。路域生态系统是人工或受到人工强干扰的生态系统，是公路及其附属结构影响下的廊道式空间，宽度范围可达公路两侧50～100m，在路网密集的情况下，不同道路之间的影响范围可能重叠从而形成一个范围特别广的路域生态系统[2]。路域生态系统是由行人、通行车辆、公路设施及公路周边自然生态环境所组成，通过生态及经济纽带形成的具有一定功能及结构的有机整体，如图1所示。公路对沿线的生态环境影响主要体现在以下三个方面：①廊道及分割效应，由于公路是一种带状构造物，对于地面的生物，公路是一道阻止其迁移的屏障，还会导致沿线的自然景观因分割而破碎；②对沿线水文环境的影响，其中高路堤会改变地表径流的方向，路堑边坡则会导致地下水的移动，带来水土流失现象，进而导致生态平衡的破坏；③对野生动植物带来影响，公路周边的植物群落会因用地性质的改变而受到影响，进而引起周边动物的生存环境出现改变。

图1 路域生态系统

1.2 线形设计的直接影响

（1）在山区建设高速公路不可避免地需要设置取弃土场来解决路基土石方问题，取弃土场会对原地面植被和生态环境带来破坏；

（2）如果路线设计与生态环境协调性差，会对天然水系带来影响，改变地表径流流向、压缩过水断面、破坏地下水系统平衡；

（3）会改变动植物的栖息环境，导致其活动及分布范围发生改变，影响生物循环；

（4）带来环境污染问题，如水污染、废气污染、废渣污染及噪声污染。

1.3 线形与环境协调性

1.3.1 视觉错觉

导致出现视觉错觉的因素主要有以下4种：①线形的连续性与均衡性不足，线形组合不良，带来视觉错觉；②在选线时未与周围自然环境协调，因天气或季节的变化带来视觉错觉；③线形与地形地貌契合度差，带来视觉错觉且会影响驾驶人员做出正确的应对措施；④路线设计未考虑驾驶人员视觉特性需求，沿线景观无明显变化，易导致视觉疲劳。

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1.3.2 线形美学

高速公路路线设计的重点偏向满足规范要求、控制工程造价方面，在线形美学上则有所欠缺，具体表现为：①线形与美学设计未同步，带来视觉污染；②几何线形设计与地形地貌无法高度协调；③线形几何要素均衡性差，周边自然环境协调性、相融性差；④路线及公路构造物与沿线自然景观不符。

2 线形与环境协调实现方法研究

2.1 山区高速公路选线原则

2.1.1 安全选线原则

在线形设计过程中要熟知各种安全影响因素，避免采用不良线形组合设计，尽可能地杜绝超标设计，并针对不同的地形地貌选择相应的技术指标。

2.1.2 生态选线原则

在选线期间即引入生态理念，贯穿公路项目建设全周期，将工作重点放在保护沿线自然资源与人文生态环境。

2.1.3 地质选线原则

由于山区地质条件复杂，存在多种地质灾害隐患会对公路的安全带来影响。因此，山区公路选线要以地形和工程地质共同控制为原则，确保路线的安全，避免遭受地质灾害的影响。

在进行山区公路路线选定过程中，需要结合项目现场的实际环境，实现纵断面与地形地貌之间的有机结合。

2.1.5 经济性原则

在进行公路建设时，经济成本是一项需要重点进行考虑的因素。由于工程量直接取决于线形设计，因此在进行选线工作时，需要树立起经济节约的理念，以尽可能地降低工程成本为最终目标。在确保使用性能的基础上，进行优化设计。

2.1.6 节能环保原则

节能环保原则体现在两方面，即降低建设期间与运营期间对周边环境的影响以及能源消耗。①尽量避免高填深挖路基，降低对周边环境的破坏，降低施工难度的同时，也可有效地降低施工期间对能源的消耗；②合理进行纵断面设计，避免车辆在行驶过程中需要频繁地进行急加速而导致油耗增加，降低尾气中有害气体的排放，避免对周边环境造成污染。

2.2 线形与环境协调性设计

在开展山区高速公路线形设计工作时，在保护自然生态环境的同时，如何实现线形和环境之间的相互融合与协调发展是一项重要问题。线形和环境之间的协调要从两方面考虑[3]：①线形自身协调；②线形和外部环境的协调。线形与环境协调性设计需要实现以下4项目标：①构建良好的视觉环境；②有效保护沿线的自然景观及人文景观；③合理利用土地资源，促进区域经济发展；④保护沿线生态环境。

2.2.1 与地形地貌协调

地形地貌对公路线形的影响主要体现在高程变化及坡度大小两个方面，因此在进行线形设计时，主要考虑的地形地貌因素为相对高差及坡度两项。①确定一条既满足最大坡度，又适应地形且路基土方量最小的折线，即导向线。②进行导向线定线的关键是确定跨越相邻两条等高线的平距，即导向线步距。由于导向线过分曲折，因此在选线过程中会以导向线为基础，在满足路线居中的基础之上，又符合各项平面指标的路线平面。③选定的线形与导向线越相似，即表明线形与地形地貌的协调性越好。

2.2.2 与沿线景观协调

（1）与自然景观协调

公路线形与自然景观的协调包括两方面的内容：①最大限度地保护原有的自然景观；②公路建成之后与原有的自然环境之间相互协调形成全新且高质量的景观。路线穿梭于山谷之间，跨越河流与沿线自然景观相协调，使公路成为一条景观走廊。

（2）与人文景观协调

公路线形与人文景观的协调包括两方面的内容：①给予区域文化与社会价值观充分的尊重；②在设计中充分利用人文景观要素。对沿线人文景观进行调查并识别重点保护资源是一项重点工作。高速公路在作为交通廊道的同时，还应作为一条文化走廊。作为一个动态的载体，公路文化在传承区域文化、促进经济发展方面都有重要的功效。

2.2.3 与生态环境协调

公路线形与环境的协调要以可持续发展为基础，保护沿线生态环境、维护生态平衡。主要通过以下方法来实现：①保护公路沿线生态敏感区域，在进行路线设计时加大实地勘察力度，标定沿线需要重点保护的区域，以此为基础进行线形设计；②加强对沿线水生态系统的保护，避免造成污染；③尽可能地维持原有的生态平衡。