張穎

1.陜西省鐵道及地下交通工程重點實驗室（中鐵一院），西安 710043；2.中鐵第一勘察設計院集團有限公司，西安 710043

蘭張三四線鐵路（蘭州至張掖三四線）縱貫河西走廊地區(qū)，西端與蘭新高速鐵路相銜接，東端與寶蘭客運專線相聯(lián)通，中部溝通銀蘭高速鐵路。該鐵路的主要作用在于填補甘肅省武威、金昌等地無快速客運鐵路的空白，是甘肅省快速客運網(wǎng)的東西向骨架干線，也是西部地區(qū)重要的高速鐵路區(qū)域連接線。

蘭張三四線鐵路越嶺段因涉及甘肅祁連山國家級自然保護區(qū)、黑松驛鎮(zhèn)稱溝臺飲用水水源保護區(qū)、安遠鎮(zhèn)飲用水水源保護區(qū)等環(huán)境敏感區(qū)，對鐵路選線形成了明顯制約。本文結(jié)合該區(qū)段線路走行方向、區(qū)域自然環(huán)境特征、環(huán)境敏感區(qū)分布等工程特點，探索環(huán)保綜合選線對策［1-5］，為多環(huán)境敏感點分布區(qū)域鐵路環(huán)保選線提供設計思路。

1 工程概況

蘭張三四線鐵路（圖1）中川機場至武威段線路自中川機場站向北引出，在賴家坡村南側(cè)折向西北，由秦王川盆地進入黃土梁卯區(qū)，從永登縣馬家灣村南側(cè)出黃土丘陵區(qū)后在永登縣西側(cè)約2 km 并行X214 線的西坪村東設永登西站。出站后繼續(xù)向北行進，沿天?？h西側(cè)山坡向西北方向行進，在天祝縣西北3 km、G312線東側(cè)的水泉村設天祝西站，出站后向北走行于莊浪河與連霍高速公路之間的河谷階地，在下河東村東北側(cè)上跨連霍高速公路后并行蘭新鐵路，在既有烏鞘嶺隧道東側(cè)以17.1 km 特長隧道穿越烏鞘嶺，出洞先后跨龍溝河及G312 線，沿龍溝河谷走行至黑松驛鄉(xiāng)西側(cè)階地設黑松驛站，出站后向北進入武威盆地，于官莊子村附近設古浪北站，出站后線路繼續(xù)北上跨天頤大道后在發(fā)放鎮(zhèn)設武威東站。中川機場—武威段線路全長194.275 km。

圖1 蘭張三四線鐵路地理位置

2 主要環(huán)境特點

烏鞘嶺越嶺段位于武威市天?？h、古浪縣境內(nèi)，莊浪河河谷區(qū)。地形開闊平坦，對稱發(fā)育一、二級階地，河床狹窄，呈峽谷地貌。兩岸山體陡峭，溝谷緩切，溝口多發(fā)育洪積扇，地形起伏較大。烏鞘嶺高中山區(qū)地形陡峻，自然坡度15°～45°，地面高程2 600～3 500 m，地表多覆蓋腐殖土及低矮灌木；南北兩側(cè)山坡多發(fā)育溝谷，一般切割較淺；西側(cè)安遠盆地地勢陡降，陡緩差異明顯，盆地內(nèi)由東向西的大柳樹溝、小柳樹溝、直溝常年流水。

2.1 生態(tài)環(huán)境功能

項目區(qū)地處冷龍嶺、走廊南山水源涵養(yǎng)與生物多樣性保護生態(tài)功能區(qū)，區(qū)內(nèi)高山峽谷與河流階地并存，地勢西高東低、南緩北陡。區(qū)間發(fā)育的主要河流包括龍溝河、安遠河。本區(qū)域同時受東南季風和西南季風的影響，降水較多，發(fā)育了較完整的自然垂直帶，是主要的夏季牧場，具有很強的水源涵養(yǎng)功能。

2.2 環(huán)境敏感區(qū)分布

1）自然保護區(qū)

甘肅祁連山國家級自然保護區(qū)是1988 年經(jīng)國務院批準成立的森林和野生動物類型自然保護區(qū)。位于甘肅省境內(nèi)祁連山北坡中、東段，南沿祁連山主脈與青海省接壤，西至肅南縣界與肅北蒙古族自治縣相鄰，東至天祝縣界與永登縣相連，北至祁連山森林分布下線與河西走廊相鄰。行政區(qū)劃包括天祝、肅南、古浪、涼州、永昌、山丹、民樂、甘州八縣（區(qū)）的祁連山林區(qū)部分地區(qū)，下轄22個保護站。祁連山保護區(qū)總面積198.72萬hm2。主要保護對象為高山水源涵養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)、典型森林生態(tài)系統(tǒng)及國家重點保護野生動植物。

2）黑松驛鎮(zhèn)稱溝臺飲用水水源保護區(qū)

古浪縣黑松驛鎮(zhèn)稱溝臺飲水工程建于2002年，水源為地下水溝谷潛水截引水源，埋藏于龍溝河河谷漫灘及階地內(nèi)；含水層為全新統(tǒng)礫卵石，厚度較薄；溝谷潛水水位埋深一般為2～15 m，其中河漫灘及Ⅰ級階地水位埋深一般為2～5 m，Ⅱ級階地水位埋深一般為5～15 m。供水水源涉及黑松驛鎮(zhèn)稱溝臺、磨河灣、尚家臺、西莊子、黑松驛。

3）安遠鎮(zhèn)飲用水水源保護區(qū)

天祝縣安遠鎮(zhèn)飲用水水源地基本與黑松驛鎮(zhèn)稱溝臺水源地處于同一水文地質(zhì)單元。該水源地為河流型水源地，主要水源補給為溝谷地表水及淺層地下潛水。供水水源涉及安遠鎮(zhèn)直溝村等村落。

3 區(qū)內(nèi)環(huán)境特征對設計方案的影響

3.1 區(qū)內(nèi)既有工程

通過前期調(diào)查和自然保護區(qū)管理部門提供的資料，項目區(qū)周邊現(xiàn)已建成蘭新鐵路蘭州西至武威南增建二線鐵路、永登至金昌雙回路送電線工程、永古高速公路。其中，蘭新鐵路蘭州西至武威南增建二線鐵路烏鞘嶺隧道下穿甘肅祁連山國家級自然保護區(qū)烏鞘嶺保護站實驗區(qū)，穿越長度6.3 km，在實驗區(qū)范圍內(nèi)設有施工斜井5 處（7#、8#、9#、10#、11#斜井）及1 處大臺豎井。通過調(diào)查，區(qū)域生態(tài)景觀未出現(xiàn)明顯破壞，場地在工程結(jié)束后及時進行了生態(tài)恢復及土地整治，對保護區(qū)的生態(tài)影響多在施工期，恢復后總體影響程度較小。由于7#、8#、9#、10#斜井既有施工道路均被當?shù)鼐用窭?，本次工程既可充分利用以? 處斜井，又不會大量新增臨時占地及明顯破壞自然保護區(qū)植被。

3.2 自然保護區(qū)劃分特點

安遠鎮(zhèn)位于天祝藏族自治縣中北部，烏鞘嶺北麓，是河西走廊門戶，海拔在2 633～3 876 m，屬高寒山區(qū)。區(qū)內(nèi)主要大山有雷公山、烏鞘嶺、尖山、歪巴郎山等，有面積70 km2的安遠盆地。甘肅祁連山國家級自然保護區(qū)在安遠鎮(zhèn)以外圍保護地帶形式分割，見圖2。安遠盆地內(nèi)可能有馬鹿、藍馬雞等野生動物活動，線路以路基形式通過該區(qū)，可能會對兩側(cè)山區(qū)野生動物交流和覓食產(chǎn)生明顯影響，以橋梁和隧道形式通過該區(qū)域較優(yōu)。

圖2 烏鞘嶺段自然保護區(qū)

4 環(huán)保綜合選線

4.1 方案簡述

1）沿既有鐵路長隧道越嶺方案（DK）

線路自打柴溝鎮(zhèn)比較起點DK152+000 沿莊浪河谷北岸向西北行進，跨連霍高速公路至山灣村附近折向北，跨下雨淋溝后以17.100 km 長隧道在蘭武二線既有烏鞘嶺隧道東側(cè)約300 m 處并行，出隧道后跨龍溝和G312線至比較終點DK185+000。

2）經(jīng)安遠鎮(zhèn)短隧道越嶺方案（DIK）

線路自打柴溝鎮(zhèn)比較起點DK152+000 沿莊浪河谷南岸向西北行進，在金強驛村附近設打柴溝西站，之后繼續(xù)向西北以6.6 km 主隧道穿越烏鞘嶺，之后足坡而下，上跨國道、繞安遠鎮(zhèn)后折向東，沿廢棄蘭新線通道走行至沙溝臺折向北，上跨既有蘭武線烏鞘嶺隧道、龍溝河和G312線至比較終點DK185+000。

4.2 方案比選

新烏鞘嶺隧道環(huán)保選線方案綜合比選見表1。從施工期環(huán)境影響分析，經(jīng)安遠鎮(zhèn)短隧道方案DIK 不會占用保護區(qū)內(nèi)天然植被面積，對保護區(qū)生態(tài)環(huán)境影響相對較小，但該方案施工期形成的走廊帶對安遠鎮(zhèn)兩側(cè)保護區(qū)內(nèi)野生動物的聯(lián)系形成了極大的阻隔作用，另外，該方案橋梁及路基工程量大，施工范圍更大。受鐵路技術(shù)標準影響，需在中間設一處車站以供會車。設計方案占地面積增加約75 hm2，且以耕地、草地為主，對沿線珍貴的耕地資源影響較大，施工期噪聲、振動及車輛交通對于安遠鎮(zhèn)居民生活干擾較大。DK方案涉及的區(qū)域環(huán)境敏感性更高。隧道區(qū)地下水屬于區(qū)內(nèi)深部地下水，與區(qū)域淺部地下水水力聯(lián)系較為微弱［6］。因此，隧道開挖對水源地補給基本不會產(chǎn)生影響；工程對自然保護區(qū)的影響主要集中在施工期，考慮位于自然保護區(qū)的斜井均為既有斜井，臨時施工道路均利用既有道路，施工期基本不會在保護區(qū)內(nèi)形成新的開挖面，對自然保護區(qū)主要保護對象影響較小。主要環(huán)境影響在于施工期頻繁的機械車輛運輸及人為活動造成的噪聲、振動、大氣、固體廢棄物等污染，以上污染均可通過采取相應的環(huán)保措施減緩或消除。從運營期環(huán)境影響分析，DK 方案線路短直，平縱斷面條件好，運營期可有效節(jié)約能源，縮短運距，節(jié)約旅客時間，且線路明線工程少，對兩側(cè)環(huán)境阻隔影響小。從長期影響來看，DK 方案對安遠鎮(zhèn)兩側(cè)自然保護區(qū)基本不會產(chǎn)生生態(tài)切割影響。DIK方案線路繞過了自然保護區(qū)實驗區(qū)，線路展長8.3 km，運營期需要增加長期耗能，延長旅客出行時間，且線路明線工程多出10 km，對安遠鎮(zhèn)兩側(cè)自然保護區(qū)的生態(tài)切割影響較大［7-8］，同時，該方案涉及的噪聲振動敏感點比DK方案多10處，列車運營期對周邊居民干擾較大。

表1 新烏鞘嶺隧道方案比選

綜合以上分析，2 個方案存在不同方向的環(huán)境影響。DK 方案可充分利用既有隧道斜井及施工便道，加強施工期環(huán)保措施及環(huán)境管理，推薦DK方案。

5 結(jié)語

沿既有鐵路長隧道越嶺方案穿越甘肅祁連山國家級自然保護區(qū)實驗區(qū)，但在社會環(huán)境、噪聲、振動、阻隔影響等方面具有明顯優(yōu)勢，且其環(huán)境影響主要集中在施工期。在加強施工期環(huán)保措施及環(huán)境管理的前提下，推薦該方案。

環(huán)保選線階段，若充分件利用既有鐵路的輔助工程，可大大減少工程新開挖面，減輕生態(tài)破壞。涉及長大隧道的區(qū)域，調(diào)研既有隧道工程的環(huán)境地質(zhì)調(diào)查成果、施工期環(huán)境影響及環(huán)保措施效果對于新建鐵路的環(huán)境保護工作具有重要意義。

對于環(huán)境敏感區(qū)集中分布的區(qū)域，應重點結(jié)合線路走行需要、區(qū)域自然環(huán)境特征、環(huán)境敏感區(qū)分布特點、工程對環(huán)境要素及主要保護對象的影響程度等主要因素進行綜合分析，提出相應的環(huán)保選線設計原則，優(yōu)化選線思路。本文選線方法可為后續(xù)鐵路環(huán)保選線工作提供借鑒。