精伊霍铁路工程建设的土壤侵蚀评价

摘要 精伊霍铁路所经地区地处西部干旱内陆，生态环境恶劣、脆弱，对人类扰动极其敏感。敦煌铁路的建设必将在一定程度上加剧沿线地区的土壤侵蚀现象。利用遥感与地理信息系统技术，结合野外调查分析结果，编制了精伊霍铁路两侧30 km范围土壤侵蚀现状图。根据铁路沿线土地退化现状和工程建设活动对地表生态系统的影响分析，对施工期土壤侵蚀类型与强度的变化以及工程造成的水土流失总量进行了预测，据此分析了工程可能造成的土地退化危害，并就此提出了相应的防治措施。

关键词 铁路工程；遥感；土地退化；生态环境；土壤侵蚀

中图分类号 S157

文献标识码 A

文章编号 1002-2104(2007)01-0077-04

铁路线在促进地区贸易的发展、加速矿产资源的开发利用、促进经济发展等方面发挥着巨大的作用。然而，在我国西部，铁路工程建设将不可避免地对沿线恶劣、脆弱，对人类扰动极其敏感[1-3]的生态环境造成一定的影响。人类活动作用于土地系统，首先改变的就是地表形态。而这一过程中往往要破坏掉原始地表的植被，包括地被，以及引起土壤结构的变化。在我国干旱、半干旱及具干旱特征的亚湿润区，由于植被相对稀疏，每棵植物都有其较大的营养范围，都参与周围一定大小区域内的物质与能量循环。人为活动对植被的破坏，使原来的井然有序的微小功能团，不复存在，原来植物体的防风固沙作用也随之消失。据研究，植被盖度达到60%是植被抗风蚀能力的一个转折点[4]。植被盖度＜60%时风蚀模数随风速增大而增加较快；植被盖度＞60%以后风蚀模数增加缓慢。精伊霍铁路的修建势必会对沿线的植被造成不同程度的破坏；再则，铁路的修建本身也会扩大人类的活动范围，从而增加了人类活动沿线地表的扰动。

1 铁路工程概况

精伊霍线（精河-伊犁-霍尔果斯）位于新疆维吾尔自治区西部的博尔塔拉蒙古自治州和伊犁哈萨克自治州境内,该线从兰新线西段的精河车站接轨，经精河县穿越北天山后进入伊犁哈萨克自治州境内，经伊宁县、伊宁市，再向西经霍城、清水河镇，沿218、312国道至霍尔果斯口岸。根据推荐方案（CK方案），线路总长285.98 km，共设置桥涵工点1 017座，工点分布密度平均3.56座/km，其大中桥22 081.5 m/101座，公路中桥40 m/1座，箱形桥24 m/2座，小桥1 526.2 m/59座，涵洞24 277.3 m/854座；精伊霍线设计方案共有隧道31座,总延长为52 377 m，占全线正线285.98 km长度的18.31%，其中越岭特长隧道1座(天山隧道长13 573 m)，双线车站隧道一座，长1 360 m，双线喇叭口隧道二座（喇叭口段长533 m），共产生弃碴365.76万m3,本次工程弃碴集中堆弃,共占地55 hm2。新建铁路精伊霍线前期工程2004年11月开工，铺架工程自2006年6月开工。

2 评价方法

采用2001年Landsat-5TM影像和Landsat-7 ETM+影像，经过几何纠正与投影转换，并参考铁路所经地区地形图、土地利用图及其它土壤侵蚀相关资料及图件，分析土壤侵蚀类型、坡度、植被覆盖度、地表组成物质等状况，利用ERDAS和ARCINFO软件，采用人机交互判读方法，综合分析判定铁路沿线30 km范围内土壤侵蚀类型与强度，即在微机屏幕上进行土壤侵蚀类型与强度勾绘、制图。作业比例尺1∶10万。

3 工程对铁路两侧的土壤侵蚀评价

3.1 铁路工程区土壤侵蚀现状

苑韶峰：精伊霍铁路工程建设的土壤侵蚀评价中国人口・资源与环境 2007年 第1期根据铁路沿线两侧1 km、10 km和30 km范围水土流失现状图，精伊霍铁路段有水力侵蚀、风力侵蚀、冻融侵蚀3种侵蚀类型，其侵蚀范围（面积）为水蚀＞风蚀＞冻融侵蚀；侵蚀强度有微度、轻度、中度、强度和剧烈5级（确定方法与标准见表2），其中水力侵蚀以微度和轻度为主，风力侵蚀以中度和轻度为主，冻融侵蚀以轻度为主，具体情况见表1。

水力侵蚀：高强度的降水和高山冰雪融水形成大量的地表径流成为水蚀的主要外营力。铁路沿线，由于土层松散，一旦地表遭到扰动或破坏，极易造成大面积的面蚀，甚至诱发滑坡或泥石流的发生。在铁路两侧1 km和10 km范围内，水蚀面积分别为456.7 km2和4 759.5 km2，分别占水土流失总面积的78.54%和75.96%。总体上看，本段水力侵蚀强度较小，以微度和轻度水蚀为主，也存在小面积中度和强度侵蚀，其中微度水蚀面积分别占土壤侵蚀面积的48.64%和43.42%，轻度水蚀占22.92%和19.42%，中度水蚀占1.45%和10.72%，强度水蚀占5.52%和2.40%。[JP]

风力侵蚀：铁路经过地区具有沙质荒漠化形成的风力和物质条件，其表现形式以流动沙丘、平沙地和大面积的戈壁、裸岩、石砾地为主，其中以戈壁和沙地分布最广。风蚀地区，由于土质疏松，干旱少雨，导致地表植被稀少，在大风的作用下，地面细颗粒物质随风漂移，造成风力侵蚀精伊霍铁路段风蚀面积较大，在铁路两侧1 km和10 km范围内，风蚀面积分别为124.82 km2和1 477.75 km2，占水土流失总面积的21.46%和23.58%，侵蚀强度包括微度、轻度、中度和剧烈四级，以中度和轻度风蚀为主。其中，微度风蚀面积仅占土壤侵蚀面积的0%和0.09%，轻度风蚀占6.20%和6.79%，中度风蚀占14.44%和16.24%，剧烈风蚀占0.83%和0.47%，该段为土地退化快速发展和加剧地段，面积较小。

冻融侵蚀：冻融侵蚀是本段土壤侵蚀面积最小的侵蚀类型之一，铁路两侧1 km范围内侵蚀强度较弱，只有轻度侵蚀。铁路两侧1 km范围内，无冻融侵蚀面积；铁路两侧10 km范围内，冻融侵蚀面积为28.74 km2，占水土流失总面积的0.46%。

3.2 土壤侵蚀预测与评价

根据施工区地貌、土壤、植被的特性，结合施工区施工特性及当地气候特征对工程建设可能引起的土壤侵蚀影响进行评价。

和由振动碾压而引起的土体结构的破坏，从而加剧了对施工地面及其周围土壤的侵蚀，使得土地退化范围扩大。

铁路工程将明显地加重沿线较近范围内地表的土壤侵蚀状况，将不可避免地造成一定的土地退化危害。

3.2.1 评价方法

目前，国内主要应用类比法、实地测试法和数学模型法来预测工程建设造成的水土流失量及对土地退化影响。本段工程造成的水土流失量预测采用遥感解译结合数学模型法，即在水土流失现状基础上根据工程活动对地表的破坏和扰动程度预测土壤侵蚀类型与强度的变化，根据预测模型计算工程造成的水土流失总量，进而评价工程对当地生态系统的影响。

3.2.2 铁路工程引起的土壤侵蚀影响预测

3.2.2.1 土壤侵蚀模数的确定

风力侵蚀和水力侵蚀土壤侵蚀模数的确定根据中华人民共和国行业标准SL190-96《土壤侵蚀分类分级标准》。冻融侵蚀土壤侵蚀模数的确定是一项极其复杂的工作，国内有关冻融侵蚀模数的定量研究较少。由于冻融侵蚀是因寒冻和热融交替作用，使地表土体和松散物质发生蠕动、滑塌和产生泥流的一种现象，但其往往同水力侵蚀、重力侵蚀交互影响、共同作用，土壤侵蚀流失量较小[5,6]。因此，同级土壤侵蚀强度下，冻融侵蚀模数比风蚀和水蚀模数要小。这里采取在风蚀和水蚀模数的基础上降低一级的方法计算冻融侵蚀模数[7]。在工程施工导致的土壤侵蚀类型由冻融侵蚀变为风力、水力和冻融综合侵蚀的情况下，其侵蚀模数的计算与风力和水力侵蚀模数相同。本预测中土壤侵蚀强度划分标准见表2。

该段铁路工程施工前铁路沿线1 km范围内土壤侵蚀总量为1 039 735 t/a，平均侵蚀模数为1 787.9 t/km2・a。施工期土壤侵蚀总量为2 124 901 t/a，平均侵蚀模数为3 653.9 t/km2・a。施工期铁路沿线1km范围内土壤侵蚀量增加1 085 166 t/a，平均土壤侵蚀模数增加1 866.0 t/km2・a（表2）。铁路工程对铁路两侧的扰动集中在1 km的范围内，从分析结果可以看出，施工对铁路沿线周边地区的生态影响剧烈，土壤侵蚀强度平均增加一个级别。施工期及工程竣工后若不采取有效的保护措施，不仅会引起施工区土地沙漠化程度的加剧，而且流沙会侵袭施工区以外的地区，造成土地退化范围的扩大与蔓延。

4 生态保护对策与恢复措施

4.1 生态保护对策

铁路通过地区生态环境极为脆弱，一经扰动、破坏就难以恢复。对生态环境的保持以预防为主，预防与生态恢复相结合，主要的保护与预防措施有：

（1）加强对管理人员和施工人员的教育，提高其环保意识。注意保护植被，生活垃圾和建筑垃圾集中收集、集中处理等。

（2）工程取土场的选择应避开湿地、景观保护区，以保护其特殊的生态功能，取料不改变河道、河岸原貌；取土、取料、弃土、弃碴要严格在规定区域内取弃，禁止乱取乱弃。在沿线野生动物迁徙的主要通道上不应设置取弃土（渣）场。在沿线固定、增固定沙丘地段不设置取土场，在流动沙丘、沙地地段设置取弃土场时，应当选择其下风侧并采取平整、覆盖等措施。对取土场表层的熟土在取土前应推置一边集中堆放，等取土完毕后覆盖平铺以便恢复其生产力；对取土场的草甸植被应当采取分割划块铲起、移植于适当地方培植，以备利用。对于河谷地带的取土场和砂石料场，应对河道不稳定边坡采取相应防护措施，保证河岸边坡稳定，间接保护河道生态环境及生态系统。

（3）在施工过程中，施工便道随车辆运行碾压将产生扬尘污染环境，从环保角度应考虑施工便道的降尘措施，从而减少施工便道产生的大量尘土埋压便道两侧的天然植被，减少人为活动对影响区地表植被的影响。

（4）使用清洁能源，减少污染。各设施管线要多采用暗管，埋藏于地下，杜绝对地表景观的毁坏。废弃物处理设施作为人工建筑的一部分，须设置在隐蔽地段。应及时妥善处理游人带来的各种废弃物，利用一切生物措施或其它高技术，将废弃物变成肥料就地回归自然，参与景观内流的循环。

4.2 生态恢复措施

（1）取弃土场的生态恢复措施：取弃土场宜采用人工恢复和自然恢复相结合，加快植被的自然恢复。其主要措施包括土地平整、草皮移植（包括草皮切割、保存、移植、栽培、保育等植被恢复技术）或人工播种（包括表土回填、土壤改良、种子播种、栽培管理等植被恢复技术）、鼠害防治、禁牧封育等。

（2）施工便道和临时场地的生态恢复措施：施工便道和临时场地在施工期受到车辆机械的反复碾压，致使便道植被枯死、土壤结构被破坏，在施工期结束之后形成条带状的地表景观和人类活动痕迹特有的斑块状结构。应采取相应的措施加快植被恢复进程。

（3）砂石料场的生态恢复措施：鉴于砂石料场设点位置以及相应的生态系统类型，建议在采取工程防护以及景观恢复的基础上，植被恢复以自然恢复过程为主。季节性洪水在植被变化过程中起着重要作用，在工程施工结束后，通过河道整治，促进植被自然恢复。

此外，在破坏和施工后区域应当采取提高森林覆盖率、保存人工林、封育天然植被、设置柴草阻沙障、网格沙障等措施来恢复和提高其生态功能。

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Land Desertification Impact from Jinghe-Yili-Huoerguosi Railway Construction

YUAN Shao-feng

(Department of Land Resources Management, College of Public Management,

Zhejiang Gongshang University, Hangzhou Zhejiang 310035, China)

Abstract The area, where theJinghe-Yili-Huoerguosi Railway will pass across, is the western region with most fragile ecological environment, and is also one of the regions with the high susceptive to man-made disturbance. The construction of the railway will intensify soil erosion along the railway line to a certain degree. The map of soil erosion condition in the range of 30 kilometers each side along the line was drawn by using the techniques of remote sensing and geographic information system (GIS). Based on analysis of the status of land degradation and the influence of the railway construction projects，the changes of the types, intensities and the total amount of the soil erosion caused by the construction were predicted，and the impacts from land degradation was also analyzed, and then the corresponding prevention and cure measurements were put forward.

Key words railway engineering; remote sensing; land degradation; ecological environment; soil erosion

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”