西南丘陵山區(qū)農(nóng)村道路構(gòu)建及其景觀效應(yīng).pdf

1、近年來，農(nóng)村道路作為農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)重點之一，在農(nóng)村土地綜合整治、新農(nóng)村建設(shè)、城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展平臺上，得到了迅猛擴展。目前，對大地貌單元內(nèi)高等級道路系統(tǒng)關(guān)注較多，如高速公路、鐵路、國(省)道或縣道等路網(wǎng)聯(lián)貫對沿線物流和信息交換的集聚與輻射，所具有“通道-阻隔”效應(yīng)對大地貌單元地表覆被和景觀利用的異質(zhì)性和多樣性的驅(qū)動及其對生態(tài)系統(tǒng)的影響。低等級的農(nóng)村道路則集中于道路網(wǎng)布局與評價、道路工程設(shè)計與造價的控制、工程施工與質(zhì)量監(jiān)管、養(yǎng)護(hù)管理、以及路面

2、排水、邊坡水土流失與道路侵蝕防治等方面的研究。然而，在西南丘陵山區(qū)廣泛分布的農(nóng)村道路，不僅受到人為經(jīng)濟活動的影響，而且深受自然環(huán)境條件的制約，農(nóng)村道路建設(shè)及其運營過程為社會發(fā)展提供保障，促進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展的同時，也帶來了自然景觀和生態(tài)系統(tǒng)的分割、干擾、破壞、退化等景觀生態(tài)問題。為此，本文通過實地調(diào)研西南丘陵山區(qū)農(nóng)村道路現(xiàn)狀，選取了四川省雅安市蘆山縣飛仙關(guān)鎮(zhèn)鳳凰、三友2個行政村(樣區(qū)Ⅰ)，貴州省桐梓縣九壩鎮(zhèn)白鹽井、水河、槐子3個行政村(樣區(qū)Ⅱ)

3、，重慶市合川區(qū)大石鎮(zhèn)高川、柿子、竹山、懣井4個行政村(樣區(qū)Ⅲ)，重慶市秀山土家族苗族自治縣梅江鎮(zhèn)新聯(lián)、關(guān)田2個行政村(樣區(qū)Ⅳ)和重慶市忠縣拔山鎮(zhèn)拔山、石聯(lián)、蘇家3個行政村(樣區(qū)Ⅴ)等五個樣區(qū)，分析了不同地形地貌、水文地質(zhì)、氣候、土壤、植被等地理環(huán)境和農(nóng)業(yè)人口、耕地數(shù)量、人均耕地、基礎(chǔ)設(shè)施、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、耕作制度和經(jīng)濟發(fā)展水平等社會經(jīng)濟綜合要素融合下的農(nóng)村道路類型與功能，明確了西南丘陵山區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的現(xiàn)狀及其未來發(fā)展態(tài)勢對農(nóng)村道路的需求，結(jié)

4、合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)機械使用狀況及常用建材特色，研究了農(nóng)村道路路面(基)控制等結(jié)構(gòu)層次工程設(shè)計技術(shù)，構(gòu)建西南丘陵山區(qū)農(nóng)村道路體系，分析了農(nóng)村道路體系的網(wǎng)絡(luò)特征和景觀效應(yīng)，從而為西南丘陵山區(qū)農(nóng)村道路體系布局與設(shè)計提供理論和技術(shù)支撐。
　　 (1)農(nóng)村道路布局
　　 農(nóng)村道路按功能和路面寬度可分為田間道和生產(chǎn)路兩級。田間道應(yīng)沿田塊的短邊布設(shè)，在旱作地區(qū)，田間道也可布設(shè)在作業(yè)區(qū)的中間，沿田塊的長邊布設(shè)，使耕作機械兩邊均可進(jìn)入工作小區(qū)以減

5、少空行。在梯田區(qū)布置田間道應(yīng)按照具體地形，采取通梁聯(lián)峁，沿溝走邊的方法布設(shè)。田間道多設(shè)置在溝邊、溝底或山峁的脊梁上。山低坡緩，田間道呈斜線形；山高坡陡，田間道可呈“S”形、“之”字形或螺旋形迂回上山；生產(chǎn)路宜縱橫交錯布置，因地制宜地與田間道形成網(wǎng)狀，設(shè)在田塊的長邊，并分旱地區(qū)和水田區(qū)采取不同的方式布置。旱地橫向生產(chǎn)路為40～200m，布置一條生產(chǎn)路。在石坎較多的地區(qū)可與石坎結(jié)合設(shè)置，以節(jié)約用地?？v向生產(chǎn)路多布置在丘陵山地的脊部，根據(jù)田面

6、長度，一般200～500m布置一條。如果生產(chǎn)路與溝渠組合設(shè)置不利于排水或不利于通行時，應(yīng)分開布置。水田生產(chǎn)路可設(shè)置在農(nóng)溝外側(cè)與田塊直接連接。橫向生產(chǎn)路可間隔100～300m布置一條，縱向生長路可間隔200～500m布置一條；與紫色巖溶區(qū)相比，石灰?guī)r溶區(qū)的地質(zhì)條件更具有復(fù)雜性，應(yīng)繞避溶蝕洼地、溶洞發(fā)育區(qū)和大斷層破碎帶。農(nóng)村道路應(yīng)盡可能地結(jié)合地形地貌條件及生產(chǎn)方式進(jìn)行布置，體現(xiàn)因地制宜原則。田間道可與支、斗渠溝結(jié)合布置，生產(chǎn)路可與農(nóng)渠溝結(jié)合

7、布置。因此，西南丘陵山區(qū)農(nóng)村道路布局不僅要充分考慮農(nóng)村居民點分布、農(nóng)田水利設(shè)施和耕作田塊設(shè)置等，還應(yīng)順應(yīng)自然環(huán)境條件、融于農(nóng)業(yè)自然人文景觀。
　　 (2)農(nóng)村道路工程設(shè)計
　　 紫色巖區(qū)路面設(shè)計高出原地面約20～30cm，路面墊層采用20cm厚手?jǐn)[片石，路面基層為10～15cm泥結(jié)碎石穩(wěn)定層，路面面層采用15～20cm厚C25～C30水泥混凝土進(jìn)行鋪設(shè)。該區(qū)域土基強度較高，可采用原土路基夯實，壓實度在90％以上。路基的寬

8、度為4.5～5.0m，邊坡采用1:1.5。同時考慮到本區(qū)域降雨期較長，集雨面積較大，可在路基來水一側(cè)布設(shè)邊溝，溝底寬0.25～0.30m、凈深0.3～0.4m，溝壁采用M10～M15水泥砂漿砌毛條石或漿砌塊石，溝底鋪設(shè)8～10cm厚C15～C20水泥混凝土。為了保證路基的穩(wěn)定，設(shè)計在田間道的另一側(cè)利用條石修建條石路肩、預(yù)制混凝土或土質(zhì)路肩；石灰?guī)r溶地區(qū)常常遭受兩側(cè)山坡水_十的沖蝕，三水轉(zhuǎn)化快，因此，路基和路面設(shè)計比紫色土區(qū)厚，高出原地面

9、約30～40cm。路面墊層采用20cm厚手?jǐn)[片石，路面基層為15cm泥結(jié)碎石穩(wěn)定層，路面面層采用18～20cm厚C30水泥混凝土進(jìn)行鋪設(shè)。路面寬度凈寬為3.5～4.5m，橫坡為0.3％～0.5％；田間道的平曲線半徑(轉(zhuǎn)彎半徑)應(yīng)不小于1.5m，特殊困難地段不得小于10m，平曲線長度不得少于15m。當(dāng)平曲線半徑等于或小于150m時，應(yīng)在曲線上設(shè)置超高，在曲線內(nèi)側(cè)加寬，并在平曲線兩端各設(shè)置一段不少于10m的超高緩和段，超高橫坡度最大值不超過

10、8％，積雪冰凍地區(qū)不超過6％。田間道最大縱坡宜取6％～8％，特殊情況下，丘陵地區(qū)不宜大于11％，山區(qū)不宜大于13％；在海拔2000m以上或嚴(yán)寒冰凍地區(qū)不宜大于8％。無論是紫色巖區(qū)還是石灰?guī)r溶區(qū)，當(dāng)田間道路面寬度小于4.Om時，均應(yīng)在適當(dāng)距離內(nèi)設(shè)置錯車道。錯車道應(yīng)設(shè)在有利地點，并使駕駛員能看到相鄰兩錯車道間駛來的車輛。設(shè)置錯車道路段的路面寬度不應(yīng)小于6.5m，間隔宜為300～600m，有效長度宜為15～25m；紫色巖區(qū)生產(chǎn)路宜采用片石、塊

11、石墊層，路基寬宜為0.6～2.7m，路面寬度設(shè)計為0.6～2.5m。無積水和流水沖刷的地區(qū)可采用夯實素土路基，生產(chǎn)路路基宜高于路面0.1～0.2m。石灰?guī)r溶區(qū)宜采用漿砌石質(zhì)路基，高出田面高程0.2～0.5m。生產(chǎn)路路面均可采用砼現(xiàn)澆、預(yù)制砼板、青石板等材料，砼路面厚度宜為5～20cm，預(yù)制砼板、石板宜為6～15cm，其他材料宜為8～20cm。田間道、生產(chǎn)路跨越溝渠或溪溝處可布置農(nóng)橋，農(nóng)橋分為田間道橋和人行便橋。結(jié)構(gòu)設(shè)計安全等級不低于三級

12、。農(nóng)橋的結(jié)構(gòu)形式可采用梁式和拱式。建筑材料可用磚、石、混凝土及鋼筋混凝土等。道路穿越渠道時，宜在渠、路下或地下設(shè)置涵洞。涵洞的頂端距路基要有一定的距離為20～30cm。涵洞水流的方向，應(yīng)與洞頂填方溝渠或道路正交，與原水道的方向一致。涵洞的形式可采用圓形、箱形、蓋板式和拱式等，選用混凝土或鋼筋混凝土管。因此，西南丘陵山區(qū)農(nóng)村道路工程設(shè)計，除充分考慮道路所經(jīng)路段的地質(zhì)地貌、水文、土地利用類型和土壤特性外，還應(yīng)就地取材，降低建造成本。

13、　　 (3)農(nóng)村道路體系網(wǎng)絡(luò)特征
　　 五個樣區(qū)自然條件與社會經(jīng)濟等差異加劇了區(qū)域各級道路體系構(gòu)建重點的差異，但整體上道路體系均更加趨于健全和完善，網(wǎng)絡(luò)特征存在一定差異但有所縮小。從廊道指數(shù)來看，五個樣區(qū)農(nóng)村道路建設(shè)后較建設(shè)前的總長度、密度均有不同程度增加。建設(shè)前，各行政村道路總長度變化范圍為6.73km～76.36 km，相差11.4倍，建設(shè)后其為7.88 km～82.15 km，變化范圍縮小至10.4倍；建設(shè)前，道路網(wǎng)絡(luò)密

14、度為38.18 m/hm2～149.6 m/hm2，相差近4倍，建設(shè)后其為65.87 m/hm2～159.6 m/hm2，相差僅2.4倍。此外，五個樣區(qū)農(nóng)村道路建設(shè)前后道路類型組合的結(jié)構(gòu)變化也較為明顯，整體上，田間道比例提高幅度較大，但生產(chǎn)路在整個道路體系中所占的比例仍最大，其次為田間道，等級公路最少。建設(shè)前，樣區(qū)Ⅰ、樣區(qū)Ⅱ、樣區(qū)Ⅲ、樣區(qū)Ⅳ、樣區(qū)Ⅴ的等級公路：田間道：生產(chǎn)路的比例依次分別為11:15:74，0:31:69，9：12:79

15、，3:17:80，8:28:64。建設(shè)后，樣區(qū)Ⅰ、樣區(qū)Ⅱ、樣區(qū)Ⅲ、樣區(qū)Ⅳ、樣區(qū)Ⅴ的等級公路：田間道：生產(chǎn)路的比例依次分別為9:17:74，0:27:73，7:23:70，3:16:81，6:25:69。
　　 從農(nóng)村道路網(wǎng)絡(luò)指數(shù)來看，網(wǎng)絡(luò)密度d指數(shù)、網(wǎng)絡(luò)閉合度α指數(shù)、線點率β指數(shù)以及網(wǎng)絡(luò)連接度γ指數(shù)均有所提高，而成本比C指數(shù)則有一定程度降低。建設(shè)前，網(wǎng)絡(luò)閉合度α指數(shù)變化范圍為0.126～0.361，線點率β指數(shù)變化范圍為1.24

16、2～1.681，連接度γ指數(shù)變化范圍為0.419～0.577，成本比C指數(shù)變化范圍為0.9908～0.9971；建設(shè)后，道路網(wǎng)絡(luò)的α指數(shù)變化范圍為0.312～0.370，β指數(shù)變化范圍為1.614～1.707，γ指數(shù)變化范圍為0.542～0.582，C指數(shù)變化范圍為0.9913～0.9956。同時，在西南丘陵山區(qū)，隨著道路的擴展，道路網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)和廊道數(shù)也呈增加趨勢，這種增加為直線關(guān)系，而且不同區(qū)域節(jié)點數(shù)和廊道數(shù)差異較大，造成區(qū)域之間道

17、路密度存在一定差異。此外，道路密度與網(wǎng)絡(luò)閉合度α指數(shù)、線點率β指數(shù)、網(wǎng)絡(luò)連接度γ指數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系，而與C指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，即隨著道路網(wǎng)絡(luò)的擴展，成本比逐漸降低。Moran指數(shù)進(jìn)一步表明：建設(shè)前，樣區(qū)Ⅴ的道路密度較分散，而樣區(qū)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ均是相對聚集，建設(shè)后，樣區(qū)Ⅰ、Ⅲ和Ⅴ道路密度顯著增加，而樣區(qū)Ⅱ和Ⅳ道路密度增加的幅度不大，造成這種差異的原因在于樣區(qū)Ⅱ和Ⅳ地形相對陡峭，而樣區(qū)Ⅰ、Ⅲ和Ⅴ的地勢相對較平坦。因此，農(nóng)村道路作為一個農(nóng)村景觀廊

18、道或農(nóng)田物質(zhì)流、價值流通道，可用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析進(jìn)行表達(dá)(評價)，并實現(xiàn)農(nóng)村道路體系網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。
　　 (4)農(nóng)村道路體系景觀效應(yīng)
　　 在類型水平上，農(nóng)村道路對周邊土地利用格局的干擾程度以道路為中心線，向兩側(cè)大致呈現(xiàn)逐漸衰減的變化規(guī)律。田間道主要穿過水田、旱地及居民點人類活動最頻繁的區(qū)域，對三者的破碎化干擾最顯著。田間道25m以內(nèi)對景觀連接度干擾最明顯，25m以外干擾度逐漸衰弱。田間道10m以內(nèi)對土地利用干擾強度最劇烈，10

19、-25m以內(nèi)干擾強度較為劇烈，25m以外隨著距離的增加，干擾程度逐漸衰減。0-25m干擾帶內(nèi)田問道對土地利用類型的分割破碎程度大致呈現(xiàn)此規(guī)律：旱地>水田>居民點>水域>林地。25m-250m干擾帶內(nèi)，水田>旱地>居民點>水域>林地。生產(chǎn)路2.5m以內(nèi)對土地利用格局干擾強度隨距離增加反而增強，2.5-10m以內(nèi)干擾強度隨距離增加減小且干擾最劇烈，10-30m以內(nèi)干擾強度相當(dāng)，30m以外隨著距離的增加，干擾程度逐漸衰減。0-20m干擾帶內(nèi)生

20、產(chǎn)路對土地利用類型的分割破碎程度大致呈現(xiàn)此規(guī)律：水田>旱地>居民點>水域>林地。20m-120m干擾帶內(nèi)，旱地>水田>居民點>水域>林地。
　　 在景觀水平上，田間道對周邊土地利用景觀格局的干擾程度基本也以田間道為中心線，向兩側(cè)大致呈現(xiàn)逐漸衰減的變化規(guī)律，但生產(chǎn)路向兩側(cè)大致呈現(xiàn)先增強再逐漸衰減的變化規(guī)律。田間道5m以內(nèi)對土地利用景觀干擾強度最強，5m以外隨著距離的增加，干擾程度逐漸衰減乃至不明顯。田間道建設(shè)后，除樣區(qū)Ⅳ在0～10

21、m內(nèi)景觀破碎情況略有加劇外，其他四個樣區(qū)在10～250m內(nèi)基本不變，在0～10m內(nèi)基本得到改善或緩解；景觀邊界的復(fù)雜彎曲程度在一定程度上均略有提高，類型景觀形狀規(guī)則化程度有所增加，樣區(qū)優(yōu)勢土地利用景觀類型相鄰斑塊的連續(xù)性總體上有所提高，主要土地利用景觀類型優(yōu)勢地位未受威脅甚至有所提高。生產(chǎn)路5m以內(nèi)對土地利用景觀干擾強度隨距離增加而增強，2.5～5m以內(nèi)干擾強度隨距離增加干擾最為劇烈，5～10m以內(nèi)干擾強度較大，10～30m以外隨著距離

22、的增加，干擾程度逐漸衰減乃至不明顯。生產(chǎn)路建設(shè)后，景觀破碎度在0～30m內(nèi)得到改善，在30～120m內(nèi)基本不變外，但其景觀邊界的復(fù)雜彎曲程度在一定程度上略有提高，類型景觀形狀規(guī)則化程度稍有降低。因此，農(nóng)村道路作為一種土地利用(景觀)類型，它的重建能優(yōu)化農(nóng)村局地土地利用(景觀)格局，實現(xiàn)土地高效利用。
　　 綜上所述，本文主要以生產(chǎn)路、田間道的布局與結(jié)構(gòu)設(shè)計闡明了西南丘陵山區(qū)農(nóng)村道路等級結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)建思路；從廊道結(jié)構(gòu)指數(shù)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

23、指數(shù)、空間白相關(guān)Moran指數(shù)三個層面分析了西南丘陵山區(qū)農(nóng)村道路體系構(gòu)建前后的網(wǎng)絡(luò)特征；在這兩者的基礎(chǔ)上探討了農(nóng)村道路的形成和發(fā)展對周邊土地利用格局的影響，從而揭示了西南丘陵山區(qū)農(nóng)村道路體系構(gòu)建前后的景觀效應(yīng)。但事實上道路的景觀效應(yīng)不僅體現(xiàn)在道路對周邊土地利用的影響，還包括對區(qū)域交通、人類活動、社區(qū)結(jié)構(gòu)和組織、生態(tài)系統(tǒng)及功能演替等的影響，而且這種效應(yīng)在道路構(gòu)建的整個過程中都發(fā)生著作用。因此，需從多角度加強農(nóng)村道路體系構(gòu)建過程中人類活動、