山区高速公路绿化生态效益评估

'公路交通技术2015年2月第1期TechnologyofHighwayandTransportFeb．2015No．1DOI：10．13607／j．cnki．gljt．2015．01．029山区高速公路绿化生态效益评估陈芳，曾明刚，周智海。(1．招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067；2．贵州桥梁建设集团有限责任公司，贵阳550001；3．重庆市勘测院，重庆400020)摘要：为评估高速公路绿化所产生的生态效益，选取水土保持、固碳释氧、净化空气3个指标，通过文献调研和公式推导，提出生态效益评估方法，并应用该方法对贵州省思遵高速公路绿化的生态效益进行计算。结果表明：思遵高速公路绿化创造了较可观的生态价值；在绿化实施5．17年后，累计产生的生态效益能够与绿化工程建安费持平。关键词：高速公路；绿化；生态效益；水土保持；固碳释氧；空气净化文章编号：1009—6477(2015)01—0139—05中图分类号：U412．366文献标识码：AEvaluationforEcologicalBenefitsofGreeningonExpresswaysinMountainousAreaCHENFang，ZENGMinggang，ZHOUZhihaiAbstract：Inordertoevaluateecologicalbenefitsproducedbygreeningonexpressways，thispaperselects3indices，i．e．conservationofwaterandland，carbonfixationandoxygenreleaseandpurificationofair．ThepaperproposesanevaluationmethodforecologicalbenefitsvialiteratureresearchandformuladerivationandcalculatestheecologicalbenefitsofgreeningonSinan——ZunyiExpresswayinGuizhouProvincebymeansofthismethod．TheresultsshowthatgreeningonSinan—ZunyiExpresswaycreatessignificantecologicalvalues；andtheaccumulativeecologicalbenefitsproducedafterimplementationofgreeningfor5．17yearscanapproximateconstructionandinstallationcostsofthegreeningproject．Keywords：expressway；greening；ecologicalbenefit；conservationofwaterandland；carbonfixationandoxygenrelease；purificationofair山区高速公路绿化不仅能营造优美的行车环环境和景观等多方面，提出了公路路域生态恢复工境，还能产生一定的生态效益。长期以来，林业、农程生态效益的估算方法。然而，以上研究均着眼于业等有关行业对生态效益进行了计算，交通行业近局部绿化区域，对高速公路整体绿化所产生的生态几年才开始对绿化产生的生态效益进行探讨，目前效益未展开系统的研究，难以评估其整体生态效益。主要的成果为利用生态服务功能价值评估理论和等因此，本文以思南一遵义高速公路(简称思遵高速效替代法，对高速公路边坡绿化进行生态效益评估。公路)为依托，对山区高速公路绿化生态效益进行如：贾致荣¨从边坡生态防护的生态、景观和经济评估，具有重要的经济和环境效益。效益出发，选取植被吸收CO：和释放O、涵养水源、滞尘、吸收SO、景观提升和费用6个评价指标，对1生态效益评估指标各个指标进行等效计算，提出了边坡生态防护效益结合思遵高速公路工程性质，在大量文献调研的定量估算方法；林立-z从植被的保持水土、固碳的基础上，本文选取水土保持、固碳释氧、净化空气释氧、净化空气3个方面，对贵广高速公路弃土场复3个指标对高速公路绿化进行综合评价。垦生态效益价值进行了系统评估；姜德义3从植被1．1水土保持涵养水源价值、土壤肥力价值、水土流失价值、改善植物的水土保持功能主要体现在以下几方面：基金项目：贵州省交通运输厅科技项目(2012—122—017)收稿日期：2014—11—1O作者简介：陈芳(1983一)，女，湖北省天门市人，硕士，工程师 140公路交通技术2015丘植物茎叶可拦截降雨，以减小雨滴对坡面的冲刷强到思遵高速公路的通车年2013年。度，保持土壤层；草类、乔灌树干及植物落叶能够减本文用潜在土壤侵蚀量与现实土壤侵蚀量的差少坡面径流的形成；须根的加筋作用及垂直根系的值来表示土壤保持量J。潜在土壤侵蚀量是指无锚固作用可增强土体的抗剪强度和稳定性；植被任何植被覆盖情况下，土壤的最大侵蚀量。土壤保覆盖的土壤层可通过拦截、吸收、蓄积降水来涵养大持量按下式计算：量水源。A=(—m)×S(2)1．2固碳释氧式中：4为土壤保持量，t／a；M为潜在侵蚀模量，植物通过光合作用，吸收CO并释放出0：，以t／(km·a)；m为现实侵蚀模量，t／(km·a)；S为平衡空气中CO和0：含量，有效缓解温室效应，稳草地(灌木、林地)绿化面积，km。定气候。因此，高速公路绿化在缓解路域小气候方2．1．1减少土地废弃价值估算面起着重要作用。对于裸露开挖面，如果不采取修复措施，将会造1．3净化空气成土壤流失。土壤是一种具有经济价值的资源。根净化空气功能包括吸收污染物、阻滞粉尘等。据土壤保持量、林地年均收益价值、山区表土平均厚汽车行驶过程中，会产生大量污染物，如：SO、NO、度及土壤密度，可按下式计算出减少土地废弃的NO、铅蒸汽等，植物能够通过光合作用吸收有害的价值：化学物质，减少空气中污染物含量。同时，植物能够E=B×／4／(／4××10)(3)吸附、阻挡、过滤浮尘和飘尘。乔灌木的存在，一方式中：B为草地(灌木、林地)年均收益，元／kin，根面能降低风速，使部分质量较大的尘粒由于风速减据相关文献J，1990年草地、灌木林、林地的年收益低而沉降到地面；另一方面，植物的叶子表面能够粘分别为2455000、2545500、2636000元／km，考虑着、吸附部分尘粒。通货膨胀，换算成2013年价格，草地、灌木林、林地的年收益分别为6741670．75、6990192．62、2生态效益评估7238714．49元／km；H为土壤表土平均厚度，in，2．1水土保持评估按照贵州山区大部分土壤厚度，取值0．35m；为土不同类型的生态系统，其保土生效时问及有效壤密度，取值1．35t／m。期限也不尽相同，具体时间见表1。2．1．2防治泥沙淤积价值估算高速公路裸露边坡和开挖面如果不采取修复措根据泥沙运动规律，土壤中总有一部分泥沙会施，将会导致严重的水土流失，因此，通过绿化，利用淤积于水库、江河、湖泊，这部分泥沙会直接造成水植物保持水土，便可创造一定的生态效益，即水土保库、江河、湖泊蓄水量下降，减少地表有效水的蓄积。持经济价值。因此，可根据草地(灌木、林地)每年减少的泥沙相水土保持经济价值包括减少土地废弃价值、防当于多少库容，即用蓄水成本来估算此项功能的价治泥沙淤积价值、土壤肥力保持价值、涵养水源价值。根据经验，全国土壤侵蚀流失的泥沙大约24％值，因此，水土保持经济价值为以上价值之和，即：的量淤积于水库、江河、湖泊，根据蓄水成本来计算E=E+E+E，+E(1)生态系统减轻泥沙淤积的经济效益，可按下式式中：E为总的水土保持经济价值，a；E为减少计算：土地废弃的经济价值，a；E为防治泥沙淤积的E=C×(24％A。)／7(4)经济价值，元／a；E，为土壤保持肥力的经济效益，式中：C，为单位水库容的修建平均成本，元／m，a；E，为涵养水源的价值，元／a。2012年贵州省建造单位库容的水库工程成本约为考虑到通货膨胀，本文经济指标的单价均折算6．014元／m[61，换算成2013年的价格为6．195表1水土保持措施的蓄水保土生效时间及有效期限am。2．1．3土壤肥力保持价值估算土壤中含有大量植物生长所需要的元素，主要包括氮、磷、钾。运用市场价值法，将土壤中氮、磷、 2015年第1期陈芳，等：山区高速公路绿化生态效益评估141钾含量换算成化肥质量，可按下式间接计算土壤肥为税碳的影子价格，2008年人工治理CO：的成力保持价值J：本为1000t_5J，考虑通货膨胀，换算成2013年的=MAX{QXS×C／0．15}i=N，P，K(5)人工治理CO：的成本为1137．1元／t。式中：Q为复合肥平均价格，元，2013年全国各地复2．2．2释放02价值合肥最低价格为1750元／t，最高价格为2250元／t，本文采用影子价格法评估释放0价值，将O：本文计算取中间价格2000t；C为土壤中氮、看作商品，用人工生产O的单位价格乘以植被释放磷、钾的含量，氮为28t／km，磷为18t／kin，钾为0量，按下式计算J：590t／km。Vo=X。×5×P。(9)2．1．4涵养水源价值评估式中：Vo为释放0总价值，a；Xo为植被单位面积水是人类日常生活中重要的资源，具有较高的释放0量，t／(km·a)，草地、灌木林、林地单位面积经济价值。水流失会造成资源浪费，而植物具有保释放量分别为210．7、234．8、258．9t／(km2·a)；P为持水源的能力，通过绿化，可减少由于高速公路建设人工生产02的价格，元／t，2008年为1000元／t_5J，而产生的水资源流失，创造一定的经济价值。本文考虑通货膨胀，换算成2013年的价格为1137．1元／t。用等效替代法对涵养水源功能进行评估。等效替代2．3净化空气法指根据其他方法产生同样效益所花费的费用来确根据相关文献_2J，本文采用等效替代法对净化定植被涵养水源的价值。具体就是根据修建水空气效益进行评估。具体方法是：根据人工治理库所需的费用来确定植被同等涵养水源的作用，可s0和粉尘的单价，计算治理同等质量植物吸收S0按下式计算J：和阻滞粉尘所需的费用。E=CXS×(一一T)×10(6)2．3．1吸收SO：价值评估式中：R为年平均降水量，mrnfa；L为地表径流量，mrnfa；T为植被年平均蒸发量，mm／a。=X×SX(10)由于式(6)中参数较难获取，工程实践中使用式中：为草地(灌木、林地)吸收sO的价值，a；不方便，因此，本文利用文献[2]中对不同类型生态为植被单位面积吸收s0的量，t／(km·a)，本系统的涵水能力计算结果进行反推计算，推导出式文取59t／，(km·a)；为我国治理S0排放的(7)，极大简化了计算过程。平均费用，元／t，根据国家发改委2007年制定的《节E=CX(SXD)(7)能减排综合性工作方案》，为1260元／t，考虑通式中：D为不同植被类型的水分含涵养量，t／km，根货膨胀，换算成2013年的为1517．3t。据文献[2]中的数据推导得到：暖性草丛的水分涵2．3．2阻滞粉尘价值评估养量为68348．1t／km，暖性灌木林水分涵养量为=XSX(11)73761．4t／km，林地水分涵养量为79174．7t／kin；式中：为草地(灌木、林地)滞尘的价值，元／a；XP为水的密度，1t／m。为植被单位面积吸滞粉尘的量，t／(km·a)，本文2．2固碳释氧评估取210t／(km·a)；为我国治理粉尘的平均固碳释氧价值主要包含固定CO价值和释放成本，元／t，根据1998年出版的《中国生物多样性0价值。国情研究报告》，每治理1t粉尘其成本价为1702．2．1固定CO2价值元，考虑通货膨胀，换算成2013年的价格为230．5用碳税法评估植被的价值时，需先求出不同类元／t型的生态系统每年CO：固定量，再借用碳税的影子价格按下式计算出植物的固碳价值J：3工程实例分析=XXSX(8)思遵高速公路是国家高速公路“7918”网中l2式中：为吸收CO总价值，a；为植被单位面横杭州至瑞丽高速公路的组成部分。全线长约积吸收CO量，t／(km·a)，草地、灌木林、林地单位163km，设置8个立交，8座隧道，采用双向4车道面积释放量分别为284．9、307．3、329．7t／(km·a)；标准，设计车速120km／h，路基宽24．5m。 142公路交通技术2015生3．1边坡绿化生态效益评估3．2其余区域绿化生态效益评估思遵高速公路路堑边坡面积约1．39km，主要思遵高速公路中分带绿化面积为0．22km，路绿化方式为：直接喷播植草绿化、CF网喷播植草绿侧绿化面积为0．34km，隧道绿化面积为0．03化、喷有机材绿化、土袋绿化、植生袋绿化和藤蔓植km，立交区绿化面积为0．16km。按照生态系统物绿化。由于藤蔓植物绿化的本质是利用植物茎叶分类取值时，中分带绿化按灌木林生态系统类取值，对岩石边坡进行遮挡，因此对思遵高速公路进行边路侧绿化、立交区绿化、隧道绿化按林地生态系统取坡绿化生态效益评估时，未考虑藤蔓植物的绿化面值。本文根据不同生态类型采用相应的参数计算思积。实际计算路堑绿化面积为1．20km。，路堤绿化遵高速公路各绿化区域的土壤侵蚀量，采用等效替面积为1．71km。代法可分别计算出各绿化区域所产生的生态效益。思遵高速公路边坡绿化在前2年以草类植物为思遵高速公路路侧绿化生态效益计算结果见主，覆盖坡面；第3年以后，灌木逐渐成熟，形成灌木表3。林。因此，对该路进行边坡生态效益评估时，前2年思遵高速公路中分带绿化生态效益计算结果见按照草地生态系统评估；第3年开始，按照灌木林生表4。态系统评估。思遵高速公路隧道绿化生态效益计算结果见边坡生态系统是逐渐形成的，灌木林水土保表5。持能力在边坡绿化的第3年才能完全生效，其土壤思遵高速公路立交绿化生态效益计算结果见保持能力在前3年也是逐年增强的。因此，土壤侵蚀量的计算为：第1年坡面植被覆盖刚形成，现实表6。侵蚀模量取1200t／(km·a)；第3年现实侵蚀模从表2～6数据可以看出，思遵高速公路各区域量取500t／(km·a)；第2年取第1年与第3年所产生的生态效益排序为：边坡>路侧>中分带>的中问值850t／(km·a)。潜在侵蚀模量取表3思遵高速公路路侧绿化生态效益万元2000t／(km·a)。本文根据第2节中提出的评估方法及相关参数，对思遵高速公路边坡进行评估，结果见表2。从表2可以看出，边坡绿化的生态效益在灌木林形成之前是逐年增加的，第1年产生的生态效益为2620．26万元，第2年产生的生态效益为2621．83万元，第3年产生的生态效益为2648．84万元；边坡灌木林生态系统在第3年基本形成，第4年及以后年份每年产生的生态效益与第3年持平；生态效益3个指标中，水土保持所占的比重最大。表2边坡绿化生态效益万元表4思遵高速公路中分带绿化生态效益万元合计2620．262621．832648．84 2015年第1期陈芳，等：山区高速公路绿化生态效益评估143表5思遵高速公路隧道绿化生态效益万元表6思遵高速公路立交绿化生态效益万元表7思遵高速公路绿化工程建安费与生态效益对比立交>隧道；高速公路绿化的生态效益在前3年是最大。逐年增加的；生态效益的3个指标中，水土保持所占4)高速公路绿化所产生的生态效益在前3年比重最大。是逐年增加的，第4年及以后年份每年产生的生态效益与第3年持平。5)绿化实施5．17年后，思遵高速公路累计产3．3生态效益分析生的生态效益能够与绿化工程建安费持平。将思遵高速公路全线各区域绿化的建安费与所产生的生态效益进行对比，结果见表7。参考文献由表7可知，思遵高速公路绿化创造了较可观的[1]贾致荣，郭忠印．公路边坡生态防护的定量评价方法生态价值。初步估计绿化实施5．17年后，思遵高速[J]．水土保持研究，2008，15(2)：260—262．公路累计产生生态效益能够与工程建安费持平。中[2]林立，陈晓华，邓卫东，等．贵广高速公路弃土场复分带绿化的动态回收期较长，主要原因是其栽植密度垦生态效益价值评估[J]．公路交通技术，2011，10远大于其他绿化区域，因而单位面积产生的建安费较(5)：144—148[3]姜德义，任海霞．高等级公路路域生态恢复工程效益高，且种植密度在计算生态效益时未予以考虑。分析[J]．水土保持研究，2006，13(4)：140—142．[4]宋庆丰．根系固土作用及植被护坡稳定性研究[D]．成4结论都：西南交通大学土木工程学院，2008．本文提出了公路绿化生态效益评估方法，根据[5]李文华．生态系统服务功能价值评估的理论、方法与边坡、路侧、中分带、隧道、立交等不同区域的生态系应用[M]．北京：中国人民出版社，2008．统特点，对思遵高速公路绿化工程进行了实例分析，[6]王引乾．贵州黎平县退耕还林生态效益及量化评价研并得到如下结论。究[D]．北京：北京林业大学水土保持学院，2012．1)思遵高速公路绿化创造了较可观的生态价值。[7]翁海晶．祁连山自然保护区森林生态效益评价与补偿2)思遵高速公路各区域所产生的生态效益排机制研究[D]．兰州：兰州大学经济学院，2012．序为：边坡>路侧>中分带>立交>隧道。[8]中华人民共和国水利部．SL190-2007土壤侵蚀分类3)生态效益的3个指标中，水土保持所占比重分级标准[S]．北京：中国水利水电出版社，2008．'