省道S221線大埔縣段公路改建工程生態(tài)風(fēng)險評價

朱宏偉

(廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，廣東 廣州 510520)

隨著“生態(tài)文明”建設(shè)持續(xù)發(fā)展，“美麗中國”愿景正一步步實現(xiàn)，但在此過程中，過度開發(fā)利用資源等環(huán)境問題對生態(tài)安全構(gòu)成重大威脅。黨的十九大報告將生態(tài)文明納入新時代中國特色社會主義基本方略中，同時將防范和化解重大生態(tài)風(fēng)險視為全面建成小康社會的攻堅戰(zhàn)[1]。

生態(tài)系統(tǒng)是一個開放、運動的系統(tǒng)，系統(tǒng)外部環(huán)境和內(nèi)部構(gòu)成要素均在發(fā)展變化，均存在不確定性，從而產(chǎn)生一定的系統(tǒng)風(fēng)險，而人類的生產(chǎn)實踐活動加重了不確定性，會帶來系統(tǒng)運行狀態(tài)風(fēng)險多樣性。生態(tài)風(fēng)險是生態(tài)安全的反函數(shù)[2],不同學(xué)者有不同的定義[3-5]，其共同特點為人們所關(guān)心的評價單元如個體、種群、生態(tài)系統(tǒng)或景觀及其組分在外界脅迫下結(jié)構(gòu)或功能受到影響而產(chǎn)生負面效應(yīng)可能性以及大小,具體量化為在一定時期內(nèi)產(chǎn)生的有害事件的概率與其所產(chǎn)生后果的乘積。相應(yīng)的生態(tài)風(fēng)險評價是指調(diào)查生態(tài)系統(tǒng)及其組分的風(fēng)險源，預(yù)測風(fēng)險概率及其可能產(chǎn)生的負面效果，并據(jù)此提出相應(yīng)的舒緩措施[6]。

生態(tài)風(fēng)險評價在風(fēng)險管理框架下發(fā)展起來，屬于生態(tài)科學(xué)研究的重要領(lǐng)域，也是環(huán)境風(fēng)險評價的重要組成部分[7]。國外早在20世紀(jì)30年代開始生態(tài)風(fēng)險評價研究，在20世紀(jì)80年代，全球唯一生態(tài)風(fēng)險評價框架[8]以及隨后的生態(tài)風(fēng)險評價指南[9]發(fā)布后，標(biāo)志著生態(tài)風(fēng)險評價走向成熟，其發(fā)展呈現(xiàn)由單一風(fēng)險源到多風(fēng)險源、由單一受體到多受體、由局地到區(qū)域景觀水平的變化，也涉及污染、自然災(zāi)害和人為活動等多領(lǐng)域研究，方法學(xué)上，也產(chǎn)生了大量專業(yè)化、實用化的標(biāo)準(zhǔn)、方法和模型[10]。國內(nèi)研究起步較晚,處于探索階段[11]，主要集中在對國外生態(tài)風(fēng)險評價基礎(chǔ)理論、方法和制度方面的探討[12]，總結(jié)出評價過程分為風(fēng)險源分析、受體評價、暴露評價、危害評價和風(fēng)險表征[13]。內(nèi)容上多集中為有毒有機化合物、重金屬以及營養(yǎng)鹽富集等的生態(tài)效應(yīng)的水環(huán)境化學(xué)生態(tài)風(fēng)險評價，區(qū)域和景觀生態(tài)風(fēng)險指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)探討[14]。雖然目前還沒有全國性的導(dǎo)則、規(guī)范等技術(shù)性文件，沒有形成自有的生態(tài)風(fēng)險評價框架體系[15]。借鑒國外，我國相繼發(fā)布了《生態(tài)風(fēng)險評價導(dǎo)則》[16](SL/Z467-2009),《化學(xué)品風(fēng)險評估通則》[17](GB/34708-2017),《建設(shè)項目環(huán)境風(fēng)險評價技術(shù)導(dǎo)則》[18](HJ169-2018)，但從內(nèi)容上看，主要針對化學(xué)品污染等毒性研究。本文在實地調(diào)查基礎(chǔ)上，從工程不同的風(fēng)險源出發(fā)，以不同生態(tài)系統(tǒng)為風(fēng)險受體，定量風(fēng)險值，找出隱患，提供切合實際的應(yīng)對對策，削減風(fēng)險，使系統(tǒng)達到最大的安全度，使公眾的健康和設(shè)備財產(chǎn)受到的危害降到最低水平，同時為有效生態(tài)環(huán)境管理提供決策支持，為理論研究提供基礎(chǔ)。

1 建設(shè)項目概況[19]

省道S221線大埔縣段公路改建工程預(yù)計在2020年施工(評價時間為2019年)，大部分為新建線，布線于城區(qū)外圍，新起線起點位于大埔縣湖寮鎮(zhèn)陳牙陂，路線長6 km。路線基本走向為由北至東南走向，為一級公路，設(shè)計速度采用60 km·h-1，雙向四車道，路基寬23 m，橋涵與路基同寬。

工程內(nèi)容包括：路基工程、路面工程、橋涵工程、交叉工程、交通工程及沿線設(shè)施、環(huán)保及景觀工程；其中橋涵工程中，建設(shè)兩座橋梁，其中大埔大橋一座，長205.12 m，中橋一座，長36.08 m；涵洞31道，4道改建，27道新建。工程區(qū)包括工程區(qū)、營造區(qū)(拌和場)、棄土場、辦公區(qū)和輔助生活等區(qū)。

2 研究方法

2.1 風(fēng)險源識別

本線路風(fēng)險源主要考慮人為風(fēng)險源即人為施工建設(shè)給周邊生態(tài)系統(tǒng)帶來的生態(tài)風(fēng)險。公路建設(shè)設(shè)計工程種類多，往往占用不同的地類，根據(jù)回顧性風(fēng)險方法即查閱資料以及專家咨詢等方法結(jié)合本項目的建設(shè)內(nèi)容，確定切割山體的路基工程，橋梁工程，堆放棄土場和運營期車輛交通為主要風(fēng)險源(如圖1)。

圖1 生態(tài)風(fēng)險傳遞鏈

2.2 評價單元與風(fēng)險受體

本文生態(tài)風(fēng)險評價是對擬建項目的系統(tǒng)風(fēng)險評價，評價時段主要是項目建設(shè)期施工和運營期帶來的生態(tài)風(fēng)險。評價單元為擬建公路邊線兩側(cè)300 m范圍(如圖2)，面積為460.41 hm2。風(fēng)險受體是指在生態(tài)系統(tǒng)中可能受到來自風(fēng)險源的不利作用的組成部分。本項目研究區(qū)域中的風(fēng)險源主要是通過改變了生境條件進而引發(fā)了生態(tài)風(fēng)險，對生態(tài)系統(tǒng)中受體產(chǎn)生的破壞和威脅包括動植物發(fā)生病變、死亡，生物多樣性下降，景觀破碎化加劇，農(nóng)作物產(chǎn)質(zhì)降低，對沿線人群產(chǎn)生的影響也不容忽視。

由上述分析可知，本項目研究區(qū)域內(nèi)生態(tài)風(fēng)險受體較多，類型也較多樣，難用單個個體或種群來代表。因此，本文選擇道路沿線各生態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)作為受體進行研究，分別為森林生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)、河流生態(tài)系統(tǒng)和城市生態(tài)系統(tǒng)，面積分別為327.53、76.44、30.03和26.41 hm2。

圖2 擬建省道S221影響生態(tài)系統(tǒng)分布圖

2.3 風(fēng)險量化

表1 公路生態(tài)風(fēng)險綜合評價等級

2.4 調(diào)查方法

2.4.1 材料收集 收集區(qū)域相關(guān)基礎(chǔ)資料和工程項目資料，如工程可行性研究報告，環(huán)境影響評價報告、大埔縣野生動植物調(diào)查報告、大埔縣最新資源檔案數(shù)據(jù)庫、遙感數(shù)據(jù)；走訪項目直接影響區(qū)縣級及以上環(huán)境保護、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、水利、礦產(chǎn)資源等政府部門，了解相關(guān)的環(huán)境保護法規(guī)并就具體問題進行咨詢。收集項目直接影響區(qū)縣級及以上人民政府批準(zhǔn)的生態(tài)規(guī)劃、城鎮(zhèn)規(guī)劃、土地利用總體規(guī)劃、水土保持規(guī)劃及自然資源現(xiàn)狀分布、野生動植物分布的資料和圖件。

收集項目直接影響區(qū)縣級及以上人民政府劃定的自然保護區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、森林公園的現(xiàn)狀分布圖與規(guī)劃圖，查明保護區(qū)及其他敏感區(qū)與項目之間的相對位置關(guān)系。

2.4.2 外業(yè)調(diào)查 根據(jù)工程項目紅線圖和地形圖，結(jié)合最新遙感數(shù)據(jù)，沿線路勘查記錄，確定項目利用土地方式，占用土地類型，所涉及的生態(tài)系統(tǒng)類型，面積，現(xiàn)場圖斑勾繪。

3 結(jié)果與分析

3.1 施工邊坡滑坡生態(tài)風(fēng)險

公路邊坡滑坡風(fēng)險成因較為復(fù)雜，但其強度和建設(shè)公路允許開挖山體的長度以及對山體破壞的程度有關(guān)，切割山體越長，開挖山體程度越大，發(fā)生的滑坡概率就越大。本項目除了修建橋段不需要開挖山體，其余都需要破壞山體，所以發(fā)生滑坡的概率就相對較大。本線路全長6 km，需開挖山體線路長約為5.4 km，占總長90%，根據(jù)表1，源強為極大。

公路邊坡滑坡的發(fā)生取決于斜坡自身地形地貌、土壤類型、地質(zhì)構(gòu)造的基礎(chǔ)條件和地下水的活動水文條件，即受體的脆弱性。地形高差越大、坡度越陡、臨空面越突出，發(fā)生滑坡風(fēng)險越大；巖土松軟、結(jié)構(gòu)不完整加上地下水對巖土軟化都會增加風(fēng)險。

根據(jù)勘測沿線巖土分布情況及其工程地質(zhì)特征，線路跨越的主要地貌有：山嶺、丘陵、溝谷、河流及河流沖積地貌等，海拔100～200 m，坡度25～35°，山體呈凸形坡，谷底寬闊。在溝谷和河流沖積地貌地段，主要為沖積的可塑粉質(zhì)黏土和松散稍密的細(粗)砂。山嶺、丘陵地段地層主為殘坡積的砂質(zhì)黏性土和燕山三期的強風(fēng)化與中風(fēng)化花崗巖。

本項目路線所處區(qū)域大地構(gòu)造主要由華夏式構(gòu)造體系控制，對路線有影響的構(gòu)造表現(xiàn)為斷裂和褶皺。斷裂帶主要有兩條，一為藍田斷裂帶，特征為逆斷裂，巖石破碎，風(fēng)化強烈；二為明山嶂?jǐn)嗔眩卣鳛閺埮ば詳嗔选ｑ薨櫂?gòu)造在前泥盆系地層較為突出，表現(xiàn)為巖體受擠壓，巖層節(jié)理裂隙發(fā)育，并發(fā)育成小型斷層和層間繞曲，巖石易破裂。從調(diào)查來看，沿線地質(zhì)狀況清楚，且地質(zhì)構(gòu)造也屬穩(wěn)定。

項目建設(shè)區(qū)域?qū)倌蟻啛釒蛑衼啛釒н^渡的濕潤氣候，具有亞熱帶季風(fēng)氣候特征，主要特點為氣候溫和，雨量充沛，濕度較大，年降雨量1 500～1 800 mm，降雨量年內(nèi)分配不均，4—9月占年降雨量的77%，5—6月占年降雨量31%，10—3月雨量稀少。4—6月主要以鋒面雨為主，7—9月以臺風(fēng)雨為主。

根據(jù)以上分析結(jié)合表2，評價區(qū)滑坡風(fēng)險受體脆弱性值為0.6，風(fēng)險級別為中。

表2 公路滑坡風(fēng)險受體脆弱性評價指標(biāo)[21]

滑坡的危害包括居民的傷亡和財產(chǎn)的損失，本項目區(qū)距離居民區(qū)較遠，對居民和財產(chǎn)危害較小。

表3 公路滑坡風(fēng)險危害性[22]

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和經(jīng)濟損失評估，結(jié)合表3，公路滑坡危險性指數(shù)為0.2。根據(jù)風(fēng)險定義和公式，最后計算出本項目的邊坡滑坡風(fēng)險值為0.48，風(fēng)險一般。

3.2 水土流失生態(tài)風(fēng)險

公路建設(shè)對山體的開挖、碾壓等都會造成評價區(qū)水土流失的風(fēng)險，其風(fēng)險源強度與公路建設(shè)面積和長度成正比，占用的面積越大，建設(shè)長度越長，評價區(qū)發(fā)生的水土流失風(fēng)險越大。其風(fēng)險源強可參照滑坡風(fēng)險源強計算。

水土流失的原因還取決于防范區(qū)域自身的條件，包括植被的覆蓋率，外力作用如風(fēng)力、水力和重力等，上述條件構(gòu)成了受體脆弱性評價指標(biāo)。植被覆蓋度越高，降雨越少，發(fā)生水土流失的風(fēng)險越低。評價區(qū)植被覆蓋率為71%，年降雨量1 500～1 800 mm，根據(jù)表4計算出水土流失風(fēng)險受體脆弱性指數(shù)為0.6 。

表4 公路水土流失風(fēng)險受體脆弱性評價指標(biāo)

水土流失將會給植被、河流、農(nóng)田和生態(tài)系統(tǒng)帶來一定的危害。工程施工造成表土剝離，地表受到機械車輛的碾壓，將使土壤下滲及涵養(yǎng)水分的能力降低，影響植被生長，地表水也容易形成徑流迅速流失，從而加劇了水土流失，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化，增加項目區(qū)的水土流失量，降低了生態(tài)系統(tǒng)功能價值。

工程造成的水土流失也會影響到沿線河流水質(zhì)，施工過程中，在暴雨沖刷下，將形成土壤侵蝕，大量泥質(zhì)流入河流，改變水質(zhì)，并發(fā)生淤積，改變河道的形態(tài)，影響防洪排澇。

工程沿線分布有灌溉農(nóng)田，水土流失破壞項目周邊農(nóng)田土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤肥力和土地生產(chǎn)力，影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展。

本項目以相應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值來確定水土流失造成的危害，并且結(jié)合陳鵬[23]和金妍[24]等在相應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)和地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值研究成果，然后對其歸一化處理，得到的林地、濕地、農(nóng)田和城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)分別為0.49，0.79，0.15，0.04。最后根據(jù)評價區(qū)對應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)面積計算得到水土流失造成危害性指數(shù)為0.5。

綜合風(fēng)險源強度、受體脆弱度和危害性，計算得出水土流失風(fēng)險值為0.65，屬于較大水平。

3.3 水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險

橋梁施工對沿線河流、河涌來說，不可避免地會有水泥石屑、鋼枝等建筑材料掉入水中，對水質(zhì)造成一定的影響，此外施工場地如遇大雨，地表徑流沖刷泥漿也會帶入河流，對水質(zhì)的影響因子主要為懸浮物。在以上的這些潛在風(fēng)險源中，以橋梁的橋墩施工對水體的影響最為嚴(yán)重，廢水來源主要為圍堰基坑排水和灌樁泥漿撒漏等，主要污染物為懸浮物。

不同的施工方式對水體的影響不同，主要表現(xiàn)在施工引起的水體中懸浮物的增量差異。如果不采取任何措施情況下，嚴(yán)重影響水體。不管采取任何施工方式和保護措施，風(fēng)險是一定存在的，修建的橋梁越長，發(fā)生水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險越大，本項目線路總長為5.985 km，其中大埔大橋一座，長205.12 m，中橋一座，長36.08 m，修建橋梁總長為241.2 m，占總長的4%。

在修建橋梁線路中，跨越水體長度約為100 m，占總橋長的41%，即風(fēng)險受體暴露度為41%。

水環(huán)境污染危害性以項目所處水源保護范圍和保護目標(biāo)來定量。大埔大橋段位于大埔縣飲用水準(zhǔn)保護區(qū)范圍，保護目標(biāo)為II類水質(zhì)，根據(jù)表5，確定水體風(fēng)險危害性指數(shù)為0.7。

表5 橋梁搭建對水環(huán)境危害性

根據(jù)以上分析和相應(yīng)因子計算，得出水環(huán)境風(fēng)險值為0.22，屬于較低水平。

3.4 生物入侵風(fēng)險

道路可為生物擴散和入侵提供廊道與媒介(如通過車輛向外擴散)：大型哺乳動物趁夜間車輛較少時沿道路活動，小型哺乳動物可沿道路邊緣活動，而小型兩棲爬行動物和一些植物則可由車輛攜帶而擴散。

道路邊緣自然植被和人工植被可為許多動植物提供藏身棲息地和庇護所，石砌路基的縫隙和排水管道可為蜥蜴類、爬行類提供理想的巢洞，蝙蝠能在道路橋梁下找到適合的棲位。道路兩側(cè)棲息的動植物主要為一些抗干擾能力較強的與人伴生種或由交通工具攜帶而來的入侵種。

生物入侵風(fēng)險源強度主要和車流量相關(guān)，車流量越大，發(fā)生的概率就越大，按照公路級別來確定車流量帶來的生物入侵風(fēng)險(見表6)，本道路屬于省道，風(fēng)險強度為0.7。

表6 公路生物入侵風(fēng)險源強

決定生物入侵發(fā)生的另一方面是入侵地的適宜性，包括土壤、陽光、降雨等環(huán)境因素，也包括動植物易感染性。

本項目工程所屬區(qū)域為南亞熱帶向中亞熱帶過渡的濕潤氣候區(qū)，具有亞熱帶季風(fēng)氣候特征，主要特點為氣候溫和，雨量充沛，濕度較大，風(fēng)速較小，水熱共季，夏長冬短，四季宜耕等特點。年平均氣溫21 ℃，夏季平均氣溫27.6 ℃，最熱月份為7月，極端最高氣溫39.8 ℃，冬季平均氣溫14.2 ℃，最冷月為1月，極端最低氣溫-4.2 ℃。冬季常有霜凍，一般霜期50 d左右，無霜期315 d左右。平均日照時數(shù)為1 700 h。年均相對濕度80%。年均降雨量為1 500～1 800 mm，每年平均降雨日數(shù)為146 d左右，雨季降約占全年降水量的65%。評價區(qū)優(yōu)勢樹種為馬尾松，極易感染松材線蟲而發(fā)生病變，帶來經(jīng)濟損失。根據(jù)表7得出受體脆弱性指數(shù)為0.7。

表7 公路生物入侵風(fēng)險受體脆弱性

車輛來往及人為活動為生物入侵提供便捷途徑，在擬建道路兩側(cè)，主要優(yōu)勢樹種為馬尾松，松林線蟲成為生物安全主要威脅源，一旦感染，會造成巨大的經(jīng)濟損失，而且在清理和恢復(fù)過程中會耗費大量人力物力，同時對旅游生態(tài)養(yǎng)生等構(gòu)成一定影響。根據(jù)表7計算得出生物入侵危害性指數(shù)為0.9。綜合以上生物入侵風(fēng)險值為0.76，處于較大水平。

4 討論

由于公路的修建無論在時間上還是空間上，跨度相對其他工程都比較大，會影響到不同種類的生態(tài)系統(tǒng)運行。工程開山取土、棄土棄渣、橋梁搭建、臨時建筑占地、工人活動以及運營期車輛交通等會加劇道路沿線生態(tài)環(huán)境造成破壞[19]，并對水土流失、土壤退化、動植物多樣性、水體污染等產(chǎn)生一定的生態(tài)風(fēng)險。本項目實施和運營產(chǎn)生水土流失和生物入侵的生態(tài)風(fēng)險較大，邊坡滑坡風(fēng)險中等，水環(huán)境污染風(fēng)險較小。土壤結(jié)構(gòu)和土壤肥力會隨山體開挖、棄土場的堆放、工程車的碾壓等而發(fā)生變化，同時在雨水的沖刷下，水土逐漸流失，會造成嚴(yán)重的生態(tài)問題，施工中，應(yīng)嚴(yán)格按照水土保持方案執(zhí)行，避開雨季，在工程結(jié)束后，臨時建筑和棄土場應(yīng)及時恢復(fù)到原來狀態(tài)。山體滑坡不僅對生態(tài)環(huán)境和景觀造成影響，也會帶來人民財產(chǎn)和動植物的損失。對水體威脅主要是橋梁建設(shè)過程產(chǎn)生的砂石、浮土棄土及泥沙等，會有少量的機械油污，會對水體產(chǎn)生短暫污染。生物入侵一旦發(fā)生，會產(chǎn)生巨大的危害。松材線蟲是廣東地區(qū)重要的林業(yè)外來入侵生物，對本土松林種類及林業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的功能穩(wěn)定性造成嚴(yán)重威脅[25]。本線路兩側(cè)，優(yōu)勢樹種馬尾松在施工和運營期極易感染，應(yīng)引起足夠重視。

本文風(fēng)險是在完全沒有人為防治措施上開展評價，是建立在工程與生態(tài)系統(tǒng)相互作用自然的過程之上，這有利于真實反映風(fēng)險客觀事實，避免對風(fēng)險放大或縮小。道路修建和自然環(huán)境作用是交互復(fù)雜的過程，不確定性會帶來多種生態(tài)風(fēng)險，同一個風(fēng)險源也可產(chǎn)生不同的風(fēng)險，不同層次的生物生態(tài)安全也往往是相互影響的, 往往是低尺度的生態(tài)不安全, 影響高尺度的生態(tài)不安全[26]。系統(tǒng)地、完整地評價指標(biāo)體系是影響評價結(jié)果準(zhǔn)確性關(guān)鍵因素，在類似的區(qū)域或生態(tài)系統(tǒng)中，建立合理的評價指標(biāo)體系和分級標(biāo)準(zhǔn)是今后研究生態(tài)風(fēng)險評價的主要任務(wù)，同時評價方法還需進一步研究。