包头至银川高速铁路环保选线与生态补偿研究.pdf

收稿日期:20230120作者简介:任雪坡(1989),男,2016 年毕业于中南大学道路与铁道工程专业,工学硕士,工程师,E-mail:renxuepo 。文章编号:16727479(2023)05010905包头至银川高速铁路环保选线与生态补偿研究任雪坡(中国铁路设计集团有限公司,天津 300308)摘 要:包头至银川高铁经过河套平原、西北荒漠地区,针对沿线环境敏感区密集分布,生态环境脆弱等特点,在资料收集、现场调研、环境敏感区特征分析和意见征求的基础上,开展环保选线和生态补偿研究。经多方案综合比选分析,确定合理线路走向方案,提出穿越西鄂尔多斯自然保护区的工程措施和四合木保护恢复措施。研究表明,铁路设计中应加强环境保护工作,强化环保选线理念,一是坚持保护优先,应绕尽绕,从源头减少对环境的影响;二是开展多方案比选,能减则减,最大程度上缩短穿越环境敏感区的长度;三是加强工程保护措施,合理开展生态补偿。研究结果表明,通过以上方法,有效解决了包银高铁包惠段环保选线中遇到的问题。关键词:高速铁路;环保选线;方案研究;生态补偿中图分类号:U238;U212.32 文献标识码:ADOI:10.19630/ki.tdkc.202301200001开放科学(资源服务)标识码(OSID):Research on the Route Selection with Environmental Protection and Ecological Compensation of Baotou-Yinchuan High-speed RailwayREN Xuepo(China Railway Design Corporation,Tianjin 300308,China)Abstract:Baotou-Yinchuan High-speed Railway is located in the Hetao Plain and the Northwest desert area.According to the characteristics of dense distribution of environmentally sensitive areas and fragile ecological environment,the environmental protection route selection and ecological compensation research were carried out on the basis of collecting data,field research,analyzing the characteristics and soliciting opinions.Through comprehensive comparison and analysis of multiple schemes,the route scheme was reasonably determined,and the engineering measures for crossing the West Ordos Natural Reserve and the measures for protection and restoration of the Tetraena Mongolica were proposed.The research shows that environmental protection and the concept of route selection with environmental protection should be strengthened during the railway design period.Firstly,in railway route selection,priority should be given to the environmental protection and environmental sensitive areas;Secondly,scheme comparison and selection should be carried out to minimize the length of passing through environmental sensitive areas and reduce the impact on the environment.Thirdly,engineering protection measures and ecological compensation should be carried out reasonably.The results show that,the above methods can effectively resolve problems of route selection with environmental protection of Baotou-Huinong section of Baotou-Yinchuan High-speed Railway,which provides reference for other projects.Key words:high-speed railway;route selection with environmental protection;scheme research;ecological compensation901包头至银川高速铁路环保选线与生态补偿研究:任雪坡引言高速铁路是铁路现代化的重要标志,具有安全、快速、舒适等诸多优点,中国已成为世界上高铁发展速度最快、运营里程最长、在建规模最大的国家1。国家综合立体交通网规划纲要中提出,到2035 年,中国铁路网总规模将达到 20 万 km,其中高铁(包含部分城际铁路)将达到 7 万 km,建设“八纵八横”高铁主通道及区域性高铁,形成高效的现代化高铁网。另一方面,我国幅员辽阔,自然环境复杂多样,随着我国铁路快速发展,越来越多的铁路需要经过环境敏感区,铁路建设与环境保护之间的矛盾也日益突出。因此,开展生态保护研究已成为铁路建设的一项重要部分。已有许多学者就铁路沿线的生态保护问题开展研究。张帅结合银西高铁环境敏感区分布,认为应选择环境影响最小的线路方案,并采用隧道和桥梁等影响较小的方式通过2;龙宗明结合贵阳至南宁高铁环保选线设计,总结山区铁路环保选线原则3;谭義认为构建工程可行性、自然环境影响和社会环境影响为主的铁路生态选线评价指标体系4;崔晓旭等结合多条铁路工程选线案例,提出在复杂山区高速铁路环保选线过程中,应综合考虑多方影响因素,坚持预防为主、保护优先原则,加强重点区域保护,主动采取避让措施5;张明提出高铁选线中要树立环保选线的意识,强化环保选线的措施,贯彻环保敏感点“一绕、二比、三措施”的综合选线方法6;孙涛以某铁路为例,探讨建立涉及环境敏感区、城市规划区、既有车站的环保选线方法和评价体系,并将该方法体系运用于线路方案环境比选研究7;高崇华等结合成贵高铁,在环保选线的基础上贯彻“减灾选线”理念,贯彻站城融合,打造生态工程8;朱正清提出,应加强铁路规划与城市规划、土地利用规划、综合交通规划的协调衔接,从环境保护源头开展环保选线9;罗运五等总结某高原铁路雅安至康定段环保选线经验,提出环保选线应坚持依法合规,开展多方案比较,开展先期论证,合理确定工程形式及大临工程选址10;马涛通过多方案比较合理确定湛江东海岛铁路走向方案,对无法绕避的红树林保护实验区采用桥梁通过,并充分考虑施工环境保护措施11;徐霞从工程穿越形式、施工方式、生态恢复及风险防范措施等方面,提出线性工程“无害化”穿(跨)越生态保护红线的措施建议12;周卫军认为应从减少扰动、工程防护、植物选择和管理措施方面积极开展生态保护13;康璇通过多方案比较,合理分析铁路工程对保护区内珍稀动植物的影响,将铁路对环境的影响降到最低14。以下依托包银高铁环保选线设计,针对四合木生长特征,开展生态补偿研究,以期为其他项目提供参考。1 项目概况新建包头至银川高速铁路(以下简称“包银高铁”)位于内蒙古自治区和宁夏回族自治区境内,线路东连京包高铁,西接银兰高铁,是国家“八纵八横”高速铁路主通道京兰通道的重要组成部分15。包银高铁包头至惠农段起自京包高铁包头站,向西经内蒙古自治区包头市、巴彦淖尔市、鄂尔多斯市、乌海市和宁夏回族自治区石嘴山市,线路先后两次跨越黄河,穿越甘德尔山,终至惠农南站,线路全长约 420 km16-17。包银高铁包惠段主要技术标准如下18。正线为双线,设计速度250 km/h。最小曲线半径为3 500 m,最大坡度为20(困难地段30),牵引种类为电力牵引,到发线有效长度为 650 m。列车运行控制方式为自动控制,行车指挥方式为调度集中。其他技术标准执行 TB106212014高速铁路设计规范。包银高铁包惠段走行于黄河两岸,区域内环境敏感区分布密集,共有自然保护区 2 处,水源保护区 6处,森林公园 1 处,地质公园 1 处,水利风景区 1 处,水产种植资源保护区 1 处,文物保护区 12 处等,环境敏感区是影响包银高铁线路走向的重大控制因素。本线经过西鄂尔多斯国家级自然保护区和贺兰山国家级自然保护区,保护区内分布有四合木等珍稀植物。四合木为蒺藜科四合木属,是一种较矮、分支较多、具有超强抗旱功能的小灌木,主要分布在内蒙古自治区乌海市及其周边地区,总面积逾 180 km2,总体上分布范围较为狭窄,主要呈斑点状分布于西鄂尔多斯自然保护区及其周边地区19。目前,四合木已列为国家一级保护植物,被誉为植物的“活化石”和“大熊猫”20。因此,开展环保选线和生态补偿研究十分必要。2 环保选线生态兴则文明兴,生态衰则文明衰,铁路建设应加强环境保护工作,进一步强化环保选线理念,按照保护生态环境优先的原则,从设计源头确保工程线位、站址合理。在环境敏感区域,坚持“应绕尽绕、能减则减、保补结合”的选线原则,以最大程度上减少对环境的影响。2.1 坚持保护优先,应绕尽绕严格遵守中华人民共和国自然保护区条例中华人民共和国水污染防治法中华人民共和国文物保011铁 道 勘 察2023 年第 5 期护法等法律法规。对于禁止穿越的自然保护区、水源保护区、文物保护区等重大环境敏感区,应予以绕避。针对西鄂尔多斯自然保护区和贺兰山自然保护区分布,考虑地质条件、黄河桥位、文物保护、设站条件和地方政府意见等因素,先后研究了东侧绕避保护区方案(沿京藏高速方案)、西侧绕避保护区方案(并行G110 国道桥位方案)和经保护区实验区方案(头道坎桥位方案),线路方案见图 1。由于采空区位于西鄂尔多斯自然保护区之间,且部分核心区和实验区与采空区重叠,东侧绕避保护区方案线路大段落穿越煤矿采空区,施工及运营安全风险大,研究后予以舍弃。结合该段落黄河桥位研究成果,重点对西侧绕避保护区方案(方案一)和经保护区实验区方案(方案二)开展比选,2 个方案具体比较见表 1。图 1 乌海至惠农段线路方案示意表 1 乌海至惠农段线路方案比较分析项目线路长度/km工程投资/万元环境保护生态环境水环境文物保护黄河桥位及重大工程拆迁工程/万元路内拆迁/m2路外拆迁/m2与既有铁路设施干扰工程地质地方意见方案一:西侧绕避保护区方案方案二:经保护区实验区方案47.0247.57548 178498 712绕避西鄂尔多斯自然保护区和贺兰山自然保护区穿越西鄂尔多斯自然保护区实验区,绕避贺兰山自然保护区穿越乌达区桥西区水源地二级区、乌达区城区水源地二级区、阿左旗乌斯太酒店湾-大迈力沟水源地二级区、石嘴山市第五水源地二级保护区和乌海湖水利风景区穿越海南区水源保护区准保护区绕避文物保护区3 次与长城交叉,穿越了二道坎烽火台建设控制地带线路与黄河交叉角度较小,跨越黄河处水面较宽,主槽宽度约 3 070 m,桥位条件差;采用 26-120 m 简支钢桁梁跨越主河槽及海勃湾水库;拆除下游既有 G110 国道黄河大桥线路基本与黄河正交,黄河水面较窄,现状主河槽宽约 240 m,桥位条件好;采用(80+80+310+80+80)m 混合梁斜拉桥跨越主河槽4 2102 20018 716063 91321 228引入既有乌海西站,需对部分既有设施拆除还建,且 4 次小角度与包兰铁路交叉,对既有铁路运营影响大对既有设施无干扰绕避甘德尔山活动断裂带等不良地质以路基形式穿越甘德尔山活动断裂带引入既有乌海西站,虽有利于带动乌达区的发展,但不能兼顾海南区和周围其他区域的发展,不符合乌海市意见新建乌海南站可兼顾乌达区、海南区、阿左旗东部地区、鄂托克旗西部地区客流,符合乌海市意见 方案一:虽然绕避西鄂尔多斯自然保护区,但线路4 次穿越水源保护区,黄河桥位于海勃湾水库区中段,主河槽流路需长期调整,不确定因素多,桥位条件差,黄河桥长度较方案二长约 8.6 km,黄河宁蒙河段容许桥间距为 4 km,需拆除下游既有 G110 国道黄河大桥;线路 4 次小角度跨越包兰铁路,对既有铁路运营干扰大,拆迁工程量大;引入乌海西站不能兼顾乌海海南区,不符合乌海市意见。方案二:绕避了西鄂尔多斯自然保护区核心区和缓冲区,以桥梁和隧道形式穿越实验区,并采取工程保护措施,最大程度减少了对保护区的影响;线路与黄河基本正交,主河槽稳定,桥位条件好;新建乌海南站可兼顾乌达区和海南区,符合乌海市设站意见(方案二)。经综合比选,决定采用经保护区实验区方案。2.2 开展多方案比选,能减则减受线路走向、站位、地形地质条件等因素限制,线路必须穿越保护区、水源保护区、文物保护区等环境敏感区时,需开展多方案比选,并最大程度上缩短穿越环境敏感区长度,以减小对环境的影响。以包银高铁包惠段为例,西鄂尔多斯自然保护区距离黄河东岸仅 670 m,贺兰山自然保护区紧邻黄河西岸和南岸,受自然保护区、水源保护区、甘德尔山活动断裂带、采空区、黄河桥位、设站条件等因素控制,线路在 DK386+000 DK392+100 段不可避免地以隧道形式穿越了西鄂尔多斯自然保护区实验区。在DK392+500DK404+000 段为最大程度上减少对生态环境的影响,先后研究绕避保护区限速方案、减少穿越保护区的烽火台西侧方案(方案一)和烽火台东侧方案(方案二),线路方案见图 2。其中,绕避保护区限速111包头至银川高速铁路环保选线与生态补偿研究:任雪坡方案完全绕避保护区,采用最小曲线半径 1 400 m,行车速度仅 160 km/h,不满足本项目技术标准和高速铁路主通道的功能定位,且该方案中乌海南站位于海南区西水源地二级保护区,研究后予以舍弃。结合黄河桥位、设站条件等因素,重点对方案一和方案二开展比选,2 个方案具体比较见表 2。烽火台东侧方案虽然穿越西鄂尔多斯自然保护区实验区长度较烽火台西侧方案长 2.02 km,但线路距离烽火台较远(537 m),符合文物局意见;乌海南站位于水源地准保护区,满足环保要求,且远离村庄,拆迁量小。经综合比选,推荐烽火台东侧方案。图 2 包银高铁包惠段 DK392+500DK404+000 段线路方案示意表 2 包银高铁包惠段 DK392+500DK404+000 段线路方案比较分析项目线路长度/km桥梁长度/km桥梁比例/%生态环境生态环境水环境文物保护乌海南站工程重点桥梁工程拆迁房屋/m2工程投资/亿元方案一:烽火台西侧方案方案二:烽火台东侧方案11.611.59.710.083.687.0穿越长度 2.24 km;占压四合木约 1 576 株穿越长度 4.26 km;占压四合木约 1 945 株乌海南站位于海南区西水源地二级保护区,不满足中华人民共和国水污染防治法有关规定乌海南站位于海南区西水源地准保护区,满足中华人民共和国水污染防治法有关规定穿越二道坎烽火台建设控制地带,距离烽火台本体约 122 m,不符合文物局意见穿越二道坎烽火台建设控制地带,距离烽火台本体约537 m,符合文物局意见车站部分位于桥梁上,采用道岔梁,施工难度大车站位于路基段,工程简易采用(112+188+112)m 矮塔斜拉桥跨越长城;采用(64+116+64)m 连续梁跨越京藏高速公路采用(64+116+64)m 连续梁同时跨越古长城和京藏高速公路32 46722 94714.012.32.3 加强工程保护措施,合理开展生态补偿若因线路技术条件、工程地质等因素确实无法绕避的环境敏感区,应采取工程保护措施,尽量以桥梁和隧道等对环境影响小的工程形式通过,严格控制保护区内的临时工程,同时取土场、弃土(渣)场、隧道辅助坑道应避开保护区范围,采取封闭式施工等有效措施,以最大程度上减少对环境的破坏,同时结合周围生态环境现状,合理开展生态补偿。以包银高铁包惠段为例,包银高铁在 DK387+080DK392+074 段采用隧道形式穿越西鄂尔多斯自然保护区实验区和秦汉长城,且隧道斜井均位于保护区之外。在 DK397+364 DK401+295 段采用桥梁形式穿越西鄂尔多斯自然保护区实验区。在保护区内无临时工程,施工便道也布置在征地红线内,最大限度减少了对生态环境的影响。除加强工程保护措施外,在穿越自然保护区段落,对保护植物四合木也采取相应生态补偿措施,四合木保护和恢复遵循以下基本原则。(1)保护优先原则四合木种群的保护和恢复是西鄂尔多斯自然保护区生物多样性保护的关键,应坚持保护优先、自然恢复为主的原则,最大限度地减轻工程对四合木等保护植物的影响。(2)统一协调原则四合木保护和恢复实施方案应与当地国民经济和社会发展规划、自然保护区总体规划和生物多样性保护专项规划等相关规划相协调,四合木保护和恢复选址要在空间分布和范围上与自然保护区功能分区协调一致。(3)可操作性原则四合木保护和恢复实施方案应在深入调查研究、广泛听取意见的基础上,结合实际情况,尊重自然规律,妥善处理四合木等珍稀野生植物种群保护与开发的关系,科学设置四合木种群保护和恢复区域,采用切实的保护和恢复技术,制定可行的保护制度和措施,确保与当地社会经济发展水平和当前监管能力相适应,促进自然保护区生物多样性保护与社会经济发展相协调。四合木保护和恢复采取以下措施。(1)就地移栽211铁 道 勘 察2023 年第 5 期就地移栽是将生境依赖性强的濒危珍稀野生植物从原分布的地方就近移植并保护起来,是野生植物的一种基本保护措施。全面调查移栽四合木保护区生态环境,分析需要移栽四合木的特征,制定移栽方案,最终选定将 1945 株受影响的四合木移栽至在包银高铁以西 1.6 km 处保护区实验区内,移栽区域占地面积0.24 km2。(2)扩充繁殖为保证四合木种群数量不减少,在开展就地移植的基础上考虑扩充繁殖,以便更好地保存保护该物种。在扩充繁殖时,根据四合木生物学特性、小生境状况及自然分布,利用播种、扦插等多种繁育手段,培育合格的苗木,为四合木人工造林提供种苗基础。3 结论包银高铁包惠段沿线环境敏感区密布,选线过程中贯彻执行以下环保选线原则。坚持生态保护优先,对于自然保护区、水源保护区、文物保护区等重大环境敏感区,应绕尽绕。线路必须穿越环境敏感区时,应开展多方案比选,综合考虑多方因素,合理确定推荐方案,能减则减,最大程度上缩短穿越保护区长度。除开展多方案比选外,还应加强工程保护措施,合理开展生态补偿。包银高铁选线过程中,强化环保选线理念,先后绕避西鄂尔多斯自然保护区核心区、缓冲区,水源保护区和文物保护范围。针对线路穿越西鄂尔多斯自然保护区实验区等环境敏感区,开展多方案比选,最大限度减少了穿越环境敏感区长度。采用桥梁和隧道形式穿越保护区,同时避免在保护区内设置大临设施,采取四合木就地移栽、扩充繁殖等措施,以最大程度上减少包银高铁建设对生态环境的影响。参考文献1 熊嘉阳,沈志云.中国高速铁路的崛起和今后的发展J.交通运输工程学报,2021,21(5):6-29.XIONG Jiayang,SHEN Zhiyun.Rise and Future Development of Chinese High-speed RailwayJ.Journal of Traffic and Transportation Engineering,2021,21(5):6-29.2 张帅.银西高速铁路环保选线及环境敏感区保护措施研究J.铁路节能环保与安全卫生,2022,12(4):6-10,36.ZHANG Shuai.Study on Environment-friendly Railway Route Selection and Environmental Sensitive Area Protection Measures of Yinchuan-Xian High-speed RailwayJ.Railway Energy Saving&Environmental Protection&Occupational Safety and Health,2022,12(4):6-36.3 龙宗明.贵阳至南宁高速铁路环保选线设计探讨J.高速铁路技术,2022,13(3):91-95.LONG Zongming.Discussion on Environment-friendly Railway Location Design of 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