基于景觀生態學的城市道路建設

黎仕國

（成都市市政工程設計研究院，四川　成都　610036）

基于景觀生態學的城市道路建設

黎仕國

（成都市市政工程設計研究院，四川成都610036）

城市道路的規劃和建設關系到城市的健康可持續發展。立足景觀生態的理論與實踐，闡述了城市道路建設中可能出現的生態環境問題，探討城市道路的生態評價方案。最后，討論了城市建設生態道路應該考慮的幾個問題。

景觀生態學；城市道路；評價；海綿城市

0　引言

道路建設是城市基礎設施規劃的重要組成部分，在城市這種人口高度密集，自然生態環境較為單一的空間進行大規模道路施工建設，不可避免會對城市環境產生干擾。某些城市道路建設項目只看重眼前的經濟利益，缺乏環保意識，致使這種工程的干擾范圍與影響強度超越了城市本身的環境載荷，對城市生態平衡造成破壞，同時也使原有的自然景觀支離破碎。近幾年，景觀生態學的理論被逐步引入城市規劃和建設中，通過景觀恢復和再造的途徑，盡可能減少城市大型施工項目對生態系統的干擾。因此在滿足城市道路建設客觀需求的基礎上，研究將景觀生態學的理論和方法融入道路建設中去，是維持城市環境可持續發展的積極途徑。

1　景觀生態學相關概念

20世紀80年代后期，景觀生態學迅速崛起，逐漸成為世界上資源、環境、生態方面研究的熱點。景觀生態學的產生和發展得益于人們對現實大尺度生態環境問題的重視。德國學者特羅爾最早認為景觀生態學是協調統一生物學和地理學兩個領域科學的一門科學，特羅爾開辟了景觀綜合研究從地理學角度向生態學發展的道路。Vink［1］（1983）認為景觀生態學是將動物、植物和人類的各門具體科學有機結合在一起，實現景觀利用的最優化。Forman與Godron［1］（1986）認為景觀生態學是以整個景觀為對象，通過物質流、能量流、信息流與價值流在地球表層的傳輸和交換，通過生物與非生物以及人類之間的相互作用與轉化，研究景觀動態變化的機理和景觀的空間格局，是優化結構、合理利用和保護環境的措施。國際景觀生態學會將景觀生態學定義為研究不同尺度上的景觀空間變化，包括對景觀異質性、生物、地理及社會原因的分析，是連接自然科學與人類學的交叉學科。我國學者肖篤寧［1］認為，景觀生態學是以生態學的理論和框架為依托，吸收現代地理學和系統科學之所長，研究景觀和區域尺度的資源、環境經營與管理問題，具有綜合整體性和宏觀區域性的特色，并以研究中尺度的景觀結構和生態過程關系為主要內容。

2　城市道路建設對生態的影響及評價

2.1生態環境的影響

道路在景觀生態學中稱作廊道，指的是將景觀分割開來的狹長地帶，包括道路、河流和籬笆等在內的帶狀景觀。城市道路是城市發展和人類活動的必要場所，在城市這個特殊的環境中，道路的設計和建設直接關系到城市生態環境的質量。從景觀生態學意義上講，城市道路是人工干擾廊道的一種。它們的存在會對周圍環境，包括植物、土壤和生物等產生一定的影響，如圖1所示。這種影響有正面的意義，也有負面的破壞。

（1）道路的廊道效應

景觀生態學把道路和道路網看作是廊道，縱橫交織的道路網將原先統一的景觀結構單元分割成眾多的孤立塊體，景觀的連通性遭到破壞，阻礙了生態系統間物質和能量的交換。例如封閉城市公路、鐵路等，阻礙了相鄰景觀元素間物種特別是小動物和微生物的通過。道路這時候形成了屏障作用，這樣就妨礙了物種和基因的交流［2］。積極的方面是，道路建設在大尺度的空間里促進了景觀間的物質和能量交換，這種通道作用使系統更為開放。例如道路的運輸功能，通過城市道路可以跨越一個或幾個生態系統或者自然地帶，這種物質和能量的交換可以在數小時內完成，明顯增加了城市不同生態系統間物質與能量交換的頻率。人類經濟活動的需要決定了道路運輸中貨物的類型、數量等，在城市道路這樣的小尺度上，解決了城市中各種物質的平衡分配。大尺度上講，道路的修建改變了資源及環境要素的自然分布格局，例如我國的西氣東輸、南水北調等工程。

圖1　道路建設對景觀生態系統的影響關系

（2）城市氣候的影響

城市道路的下墊面結構和大氣成分決定了城市的小氣候。道路建設所使用的材料往往與周圍地表物質存在差異。城市公路大多使用砂石、水泥和瀝青等材料，城市輕軌或者地鐵則多使用小石塊、木質材料與鋼材等。太陽對地表的輻射因下墊面性質而存在差異，下墊面對太陽輻射的吸收和反射也往往不同。瀝青和水泥路面比熱容較小，因此反射太陽輻射較大，反射過程的蒸發耗熱量基本沒有，自身溫度升高較快。例如，每年的酷暑季節，水泥與瀝青路面的表面溫度可以迅速達到40℃，再結合道路上的揚塵、CO2和車輛自身運行的散熱，導致道路在夏季成為一個熱浪聚集區。

城市道路周圍的行道樹往往在改善線狀道路的小氣候環境方面發揮一定作用。行道樹有明顯的增加空氣濕度、遮蔭與降溫的作用。例如在酷暑季節，道路兩旁有行道樹的道路最高氣溫比沒有行道樹的道路平均低3℃以上，而空氣的相對濕度則可增加10%～20%［3］。行道樹還可降低風速，減緩土壤水分蒸發和土壤的風蝕。

（3）道路建設的環境破壞

城市道路對生態環境的負面影響表現在兩個方面，即道路建設過程的環境污染和交通運輸過程帶來的污染。道路開工建設需要石材、木材等原料，在原料的開采和使用過程中，就會對原先的植被、地貌、地質、土壤和農田造成影響。在一些山區城市中，建設道路有可能導致滑坡、泥石流、崩塌等地質災害。與道路建設同時進行的采石、采礦和道路兩側的房地產開發等，也會對周圍地區帶來較大的生態破壞和干擾。機械的過分碾壓使土壤板結，植物群落減少，最終導致局部地域景觀退化。

城市交通運輸業往往也會對城市道路周邊環境帶來負面影響，這種污染主要的特點是影響范圍大、污染源流動性強、污染擴散速度快等。常見的城市道路運輸過程的污染有交通工具的尾氣、司機和乘客丟棄的固體廢物、拉土運渣車遺留的垃圾以及道路兩旁水體污染等。城市道路的大氣污染主要是機動車運行時排放的尾氣和煙塵。城市交通的運輸功能所帶來的空氣污染，直接影響到了道路兩旁的大氣組成，而煙塵等物質在道路上處于懸浮狀態，致使城市道路的能見度降低。在不少城市道路兩旁的行道樹、景觀樹的葉子上布滿一層厚厚的灰塵，這些灰塵會直接影響到植物的光合作用與呼吸作用，進而使得這些城市道路兩側的植物健康受到威脅。城市道路環境的污染會逐步改變周邊區域生態平衡。與此同時，道路的固體廢物污染和水環境污染也不能無視。水果瓜皮、廢舊紙屑、塑料，甚至大小便等，常使路面垃圾遍地，不僅影響城市環境的清潔美觀，而且這些廢物在道路環境中不會輕易降解，造成嚴重的生態環境污染。

2.2城市道路建設的景觀生態學評價

（1）在城市道路工程修建前，所經之處的地域稱之為本底，它與周圍的環境一般是具有相似性的。城市道路修建完成后，會形成景觀生態學意義中的廊道，完全顛覆了原先的景觀要素組成。建成的廊道具有連通性，主要的現實作用是交通運輸用途，這個廊道的景觀系統中生物因素幾乎不存在。當城市道路系統與周圍環境結合在一起時，其物理性質容易發生一些改變，不會牽扯到生態學意義上的穩定性［4］。換句話說，城市道路的修建會降低原先區域景觀生態學功能的穩定性。道路建設工程可以看做是對城市景觀結構的干擾因素之一。景觀生態要素會發生改變，對原先的生物生存形式造成一些障礙，同時也會影響道路這個本底周圍的生物多樣性。城市的公路、鐵路等在空間上呈現出連續性，形狀大多為線性展布，繁忙的交通往往構成了人為因素的干擾，因此在城市道路工程建設前期應對道路修建地域的景觀生態的穩定性進行評價，對景觀結構功能的變化進行評價。

（2）城市道路建設工程后期，已初具形態的廊道即是區域景觀生態結構的重要組成部分，它置于景觀生態要素中，其特點卻存在明顯的空間異質性。這種特征還表現在對象被高度聚集，并且伴有明顯的邊界，邊界的存在使原先連續空間被分割和中斷。城市道路建設工程完工后，其所經之處會形成一條明顯的地理學意義上的景觀類型［4］。例如，長城的修建本意是防御性的軍事設施，是戰爭時期供士兵快速走動的走廊，而現在長城已經作為一道名勝古跡存在。城市道路建設時會修筑一些宏偉的橋梁，這些橋梁也逐步演變成一座城市景觀的組成部分，比如美國舊金山的金門大橋，不僅是一條連接海峽的公路大橋，同時也是美國舊金山文化的一個標志。城市道路的修建，對其路面的彎曲度、通直度的設計也應該有其自然的技術規范和經濟效果，更重要的是將景觀生態學的理念融入在設計中。通過設計將建設的城市道路與周圍的景觀完美結合，并滿足道路本身的美學規律，創造出心曠神怡的生態環境形象。建設道路時，需對這些要素進行評價。另外，在道路建設中，也要重視道路本身這個狹小線形空間的景觀生態建設。高速行駛的交通工具中的人，視野范圍往往會變窄，因此城市道路的生態綠化方面的評價也顯得非常重要。

3　城市道路的生態建設

在世界各國的城市化發展過程中，造成自然棲息地的孤立和損失的經驗和教訓比比皆是。20世紀80年代，國內外的研究人員開始致力于在城市空間內對道路的設計和建設進行生態規劃，注重在道路建設之中對城市生態景觀連續性的保護，在道路建設中更多地將除人類以外的其他物種的生態需求考慮到其中，使得城市中緊張的人類生活需求和有限脆弱的自然環境之間的矛盾得以逐步緩解［5］。基于景觀生態學的道路設計方法逐漸被推廣起來。

（1）對自然生態的尊重

城市道路在規劃和選擇路線過程中，應該對道路沿線的自然生態環境進行實地調查和總結，這是道路選線前必須完成的準備工作，這樣可以避免直線型思考，保留彈性思考空間。只有對當地的地質地貌、水文、氣候環境條件、環境色彩、動植物棲息環境、動物遷棲路線等充分掌握后，方能規劃出對環境干擾低，與當地生態環境、人文環境結合程度高的“綠色城市道路”。

（2）保持生物多樣性

常見的城市道路設計常常以標準斷面的特征作為主要參考，以部分標準的剖面取代整個線性道路的空間差異性。依照標準斷面對道路本體、邊坡、排水乃至行道樹、綠化帶的設計是缺乏彈性且單一的設計方式。片面的設計方案往往造成道路的生態環境與周圍生態環境格格不入。如果缺乏必要的生態保護方面的知識，種植了不適宜當地的植物或外來樹種，就會對當地的生態系統造成嚴重破壞。

城市道路建設時，道路兩旁的綠化帶設計不應該維持一個標準寬度不變，而應視實地情況而定，應結合道路設計寬度、道路運行等因素進行綜合考慮。例如城市快速道路兩旁建議保留寬度3 m以上綠化帶。在綠化帶的植物選擇上，應以適合本土生長的植物為先，并將多種類型的植物組合在一起，建立綠化帶的層次感。

（3）生物通道的建設

道路的建設會將生物圈進行切割，使得生物圈被人為肢解而產生隔離，這種隔離阻斷了生物的常規遷徙路徑。在城市中，道路密集，這樣高密度的切割，致使生物圈被過分切割，繼而形成了一個個生態孤島。為了應對這樣的狀況，國內外許多工程采用了動物通道來連接動植物的棲息地，從而維持生物多樣性，同時還可以給生物提供食物，維持生態系統的平衡。生物通道的種類有很多種，例如路上式、路下式和涵洞式等。我國城市道路的生物通道建設目前還未完全普及，今后應該大力推廣此技術。

（4）推廣建設海綿城市

近幾年，國家和各級地方政府大力推進海綿城市建設，海綿城市可以有效提高現代城市應付因突發強降雨產生的城市內澇的水平。與海綿相似，海綿城市是具有彈性的。基于海綿城市的建設理念，在道路建設中，通過技術即低影響開發技術（LID），使城市在任何氣象條件下都能保持較好的資源循環系統。具體地說，就是通過設計使道路系統具有下滲、緩滯、蓄水、凈化、再利用、排放等6種功能，在保證道路交通安全和功能的前提下，根據道路的空間條件、縱橫坡度等合理布置若干LID設施，例如植草溝、生物滯留設施、雨水濕地等，提高雨水的凈化、滲透、調蓄、利用和排放能力。

4　結　語

目前，我國建設生態道路還處于探索階段，對生態學的認識水平還存在不足。城市道路的建設應該是結合規劃部門、環保部門、水文部門、文物保護部門等多個部門共同協調合作完成的，在設計和建設城市道路中，應該注重保護環境，尊重自然，減少對原有自然生態的干擾和破壞，對已破壞的景觀要積極借鑒國內外的成功修復案例和經驗，建設既符合景觀生態學理念，也滿足城市日常運作的可持續發展道路。

［1］劉慧清，許嘉巍.景觀生態學［M］.長春:東北師范大學出版社，2008.

［2］王貞.基于景觀生態學理論的城市道路建設——以武漢市為例［D］.武漢:華中科技大學，2005.

［3］章家恩，徐琪.道路的生態學影響及其生態建設［J］.生態學雜志. 1995，14（6）:74-77.

［4］鄧平躍，牟瑞芳.景觀生態學理論在道路工程中的應用［J］.交通環保，2004，25（1）:48-50.

［5］殷利華，萬敏，姚忠勇.道路生態學研究及其對我國道路生態景觀建設的思考［J］.中國園林，2011（9）:56-59.

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1009-7716（2016）07-0001-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.001

2016-04-15

黎仕國（1973-），男，四川成都人，高級工程師，從事道路、交通工程設計與研究工作。