生態之筆書寫壯美長白畫卷

中國交通報2016年8月第6312期
秋高氣爽時節，在吉林大地白山黑水間，即將建成通車的鶴（崗）大（連）高速公路，猶如一條綠色長虹，橫亙在壯美神奇的長白山間。
鶴大高速公路作為交通運輸部“資源節約循環利用科技示范工程”和“綠色循環低碳公路主題性項目”，是全國唯一一條新建的“雙示范”高速公路，也是我國首個季凍區新建高速公路科技示范工程。
在吉林省交通運輸廳和吉林省高等級公路建設局的領導和指引下，作為鶴大高速公路“雙示范”的技術支持單位之一，交通運輸部科學研究院（簡稱交科院）遵循“可持續發展、統籌協調、創新驅動、因地制宜”的綠色公路建設理念，從科學研究、技術研發、專項設計、現場咨詢等角度入手，多方位、全過程助力公路建設，為筑就這條“雙示范”高速公路夯實了技術基礎。
交通運輸部日前頒布實施《關于實施綠色公路建設的指導意見》。交科院院長石寶林說，交科院將深刻把握綠色公路建設的基本內涵，繼續發揮交通運輸行業科研“國家隊”的支撐和引領作用，結合國家戰略和綠色交通發展要求，以理念提升、創新引領、示范帶動、制度完善為抓手，不斷推動公路建設發展轉型升級。
鶴大高速公路是全國唯一一條新建的“雙示范”高速公路。
一土一木總關情
鶴大高速公路位于長白山區腹地，沿線森林資源豐富、土壤肥沃，公路建設中不可避免會產生破壞和擾動。如何減少破壞，提高公路建設中表土、植物資源的保護和利用，是擺在交科院環保與安全研究中心主任孔亞平和她的團隊（簡稱環安中心研究團隊）面前的一道難題。
“長白山黑土是大自然饋贈給我們的寶貴資源，含有大量的腐殖質和鄉土植物種子，不但能夠為公路邊坡、臨時用地生態恢復提供養分和種子庫，提高生態恢復效果，也能大大節省后期工程綠化費用。我們在前期研究的基礎上，結合鶴大高速公路建設實際，實現了瓶頸技術和方法的重點突破，取得了顯著的保護效果。”孔亞平欣喜地說，環安中心研究團隊在項目建設之初就與指揮部工作人員一起，對沿線表土資源進行遙感分析、現場調查，篩選出重要的黑土資源保護段落，分段規劃表土存放地，制定場地標準化建設要求，提出表土資源綜合利用技術，為表土資源集中收集和綜合利用奠定了基礎。
針對施工初期山高林密、植被保護工作難開展的問題，研究團隊在業內首次提出了基于3s技術與現場核查相結合的植物資源保護技術，彌補了前期對路線穿越區域植被整體狀況了解不深、不細的缺點，為隧道口、互通區等視覺敏感點制定個性化植物保護措施提供了重要支撐。
“長白山區植物種類繁多，我們按照‘重點植物保護、亮點植物利用’的原則，首次系統提出了路域原生植物分級保護技術、分步清表施工技術，有效提高了公路施工中植物資源保護的針對性和實操性。”環安中心公路環保部部長陶雙成博士介紹說，紅松、黃檗是國家級保護樹種，將其列為特級保護對象進行重點保護，通過加強生態選線、施工精細化管控、保護效果復查等措施，以泉陽互通為代表的鶴大高速公路植物保護效果亮點凸顯。
一項項科技創新，有效保護了鶴大高速公路沿線植物資源和表土資源。據統計，鶴大高速公路（吉林境）共收集表土約230萬立方米，全部用于后期綠化恢復；保護原生態環境約9萬平方米，保留喬木約7.6萬余株。
綠色長虹。
與濕地握手與生態擁抱
濕地被譽為“地球之腎”，具有凈化水質、調節氣候等重要功能。鶴大高速公路途經雁鳴湖國家級自然保護區、靖宇國家級自然保護區等6處濕地，涉及路段約40公里。
“以往高速公路建設中，通常把濕地路段的路基按軟土路基處理，主要是從路基穩定性角度考慮，忽略了公路建設對濕地水循環的阻隔效應，導致被切割濕地面積萎縮甚至消失。”環安中心公路環保部副部長王新軍博士頗為遺憾地說，“不可否認，公路在穿越濕地時會切斷濕地斑塊之間的水流聯系，進而破壞濕地生態系統。轉變觀念后，我們深入研究公路建設對濕地水系連通性的影響，識別造成這些不良后果的關鍵因素，這對于尋求水系連通性保護措施，維持濕地生態系統穩定性，實現公路建設與濕地生態系統協調發展具有重要意義。”
王新軍和同事與吉林交通科學研究所同仁一道，在已建高速公路開展了現場抽水實驗和示蹤試驗，根據含水層水文地質參數和濕地水系連通狀況建立了地下水模型，并基于數值模擬定量分析了公路走向與水流方向夾角、路基填筑方式等因素對區域水系連通性的阻隔效應，提出了濕地保護的技術對策，為鶴大高速公路濕地路基填筑提供了技術依據。
在2015年國際道路生態學大會上，這一研究成果得到國際同行的認可和關注，并獲得2015年度中國公路學會科學技術獎二等獎、2016年度吉林省科技進步二等獎，經專家鑒定，成果達到國際領先水平。
環安中心研究團隊還在雁鳴湖、賢儒互通區營造了仿自然濕地，通過微地形營造、原生植物保護等技術手段恢復了濕地生態系統，為我國公路建設中濕地保護與恢復提供了技術支撐。
賢儒互通濕地營造。
為公路注入靈魂
雁鳴湖服務區是鶴大高速公路進入吉林省的第一個服務區，利用現有山丘設計了一座觀景臺，候鳥遷徙途經通道雁鳴湖濕地美景盡收眼底，觀景臺上還設置了觀鳥設施、解說牌等，突出了“鶴舞雁鳴”這一景觀設計主題。
與以往高速公路景觀設計項目不同，為從源頭避免環境破壞，環安中心研究團隊自2010年鶴大高速公路立項伊始就開始介入，將研究與設計相結合，并邀請景觀生態學之父、美國哈佛大學教授richardforman指導生態環境保護工作。研究團隊將環保理念融入選線過程，充分考慮景觀、生態、環保、動物、旅游等要素，提出了“凸顯生態、環保、旅游、文化的長白山腹地南北大動脈”的建設目標和“悠悠古驛道述吉林故事，通邊達海路展高速新姿”的設計主題，令人對公路所承載的自然景觀、歷史文化、民族風情記憶深刻。
環安中心景觀研究部部長周劍告訴記者，他們根據公路沿線保護區、景區及周邊用地性質，將其分為九大景觀段，每個景觀段的環保設計和植物選擇方案都獨具特色。“我們還充分挖掘公路沿線民俗文化，把握吉林民俗豪放美、和諧美、韻味美、務實美的特點，集中體現沿線典型的古渤海國文化、滿族文化、古驛道文化，將服務區打造成展示沿線地域文化、提升旅游服務品質、保護區域生態環境的典型示范。”周劍說。
隨著自駕車時代的到來，公路已成為消費升級和個性出行的重要基礎保障。環安中心研究團隊在鶴大高速公路景觀設計中，將日益增長的出行需求與公路拓展旅游功能有機結合，實現了公路與旅游的融合，較好契合了交通運輸部《關于實施綠色公路建設的指導意見》中提出的“著力拓展公路旅游功能”要求。
隧道口植被保護。
冬眠微生物活躍起來
在我國東北地區，冬季最低氣溫達-30℃以下，凍深達1.8米以上，導致公路服務區污水處理中的微生物喪失活性，污水處理難達標現象十分普遍。
為了讓這些“冬眠”的微生物活躍起來，交科院聯手吉林省高等級公路建設局、北京大學，歷時5年研發了“多介質生物濾池耦合潮汐流人工濕地”技術，已獲得國家發明專利，并被列入交通運輸部技術推廣目錄，目前正在編制技術標準。
談起這項技術采取的一系列技術創新，環安中心公路環保部總工劉學欣如數家珍：采用pcr、凝膠電泳等分子生物學技術，識別了耐寒微生物菌屬，將適應溫度下限降至5℃，并進行定向增殖馴化；對污水收集管網進行全過程保溫，穿上“保暖衣”，減少散熱；把多介質生物濾池從常規的地埋式布設請入地上“單間”，當水溫過低時，還可啟動水熱交換設備，全面保障溫度條件；潮汐流人工濕地外部也穿上保溫材料制成的“羽絨服”，最大限度保障處理效率。
目前，這項技術已在靖宇服務區應用，經歷了三個冬季嚴寒的考驗，污水處理效果達到城鎮污水廠一級a標準，成為東北地區首個冬季穩定達標的服務區污水處理工程，全線其他7個服務區建設也采用了這項技術。
“這項創新技術的經濟效益也十分顯著。”劉學欣說，技術運行成本每噸不足0.3元，是常規技術的1/4；設備每兩個月查看1次，每年排泥1次，管理養護簡單，設備故障率低，而且一旦調試穩定，就不需要補加微生物；設備長期不運轉時，微生物以孢子形態存在，半年內就可以快速恢復；處理設施出水達到中水回用標準，從而實現綠化、沖廁等循環利用，對促進綠色交通發展具有重要的推動意義。
涵洞成了動物便行道
在吉林省靖宇國家級自然保護區，棲息著紫貂、黃喉貂等多種國家保護動物。鶴大高速公路穿越靖宇國家級自然保護區實驗區約10公里，為了減少公路建設及后期運營對這些動物的驚擾，環安中心研究團隊決定在這里設置野生動物通道。
早在2008年，研究團隊就在長白山區開展了大量公路建設與野生動物活動相互關系的研究，為鶴大高速公路野生動物通道設置提供了重要參考。2011年，研究團隊邀請美國哈佛大學教授richard forman來華交流指導生態環境保護工作，他回國后又邀請蒙大拿州立大學西部交通研究所教授mar?celhuijser指導研究團隊野生動物通道設計工作。
環安中心公路環保部副研究員王云博士告訴記者，靖宇國家級自然保護區路段沿線地表水系發達、濕地分布較多、兩棲動物較多。研究團隊因地制宜，依托公路排水涵洞和橋梁，將其改造成便于野生動物穿越公路的通道。在涵洞兩側一定范圍內增設金屬隔離柵欄，阻止兩棲動物直接爬上公路，并在涵洞側壁設置高出雨季水位的干平臺小道。在橋梁兩側一定范圍內加密金屬隔離柵網格，并種植攀援植物，盡量減少噪聲和尾氣的干擾；將橋梁下部水體設計成s形，緩緩流過橋梁下部；用中大型石頭固定河岸，防止水流沖刷，并沿岸邊每隔一定距離設置石頭和大樹根堆，利于動物隱蔽和休息等。
richardforman教授對環安中心研究團隊給予了高度評價：“中國在道路生態學研究和野生動物保護方面，搭建了一個優于很多國家的架構。交通運輸部不僅擁有優秀的交通規劃設計專家和工程師，而且擁有非常優秀的道路生態學方面的專家。”
（天津市交通運輸委員會 2016-08-22 15:49:32）

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