河北工业大学硕士学位论文高速公路建设与生态环境协调发展研究姓名：魏艳写申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：窦远明20061101高速公路建设与生态环境协调发展研究iv摘摘 要要高速公路建设需要穿越它可能遇到的一切生态系统，并对这些自然生态系统或自然资源产生影响。高速公路建设对生态环境的影响包括廊道与分割效应、迫近效应、诱导效应以及工程直接引起的占用土地资源、加重水土流失、改变水文条件、砍伐森林植被、污染空气和水质等，但只要综合决策意识，改进设计思路，科学环保设计，精心组织施工，采取避让和补偿措施及建立健全法规， 强化交通管理， 可以做到公路与生态环境的协调发展。高速公路建设与生态环境协调发展的系统研究在国内尚不多见，这一问题研究对促进我国高速公路建设持续发展具有重要的战略意义。本论文在分析了高速公路建设与生态环境关系的基础上，提出了公路建设与生态环境协调发展的基本思路；深入论述了高速公路建设中生态环境保护的设计原则及保护方法。最后研究了人工神经网络(ANN)模型在水质评价与预测中的应用，通过实际运用并与其它方法比较显示了 ANN 模型优越性。这些在我国公路建设的环境影响评价与生态环境保护中，有重要的参考价值。关键词关键词：高速公路，生态环境保护，协调发展，水质评价和预测，人工神经网络河北工业大学硕士学位论文vStudy on the Coordinative Development ofthe Freeway Construction withEcologic EnvironmentABSTRACTThe construction of freeway must go through all the natural ecologic system along its line,and the construction of freeway must have influence on ecologic environment and naturalresource. This action includes the division of ecologic system, the occupancy of lands, the losingof water and soil, the changes of hydrologic condition, the destroying of forest and vegetation,the pollution of air and water and so on. But we can make decision scientifically to changedesign ideas, carry out environmental proof, regulate laws and strengthen traffic management toavoid the negative influence. So freeway engineering can be developed with ecologicenvironment in phase.In China, the systemic study about the coordinative development has been done, but it is notenough, so this study has a great meaning for the sustainable development of highwayengineering. In this paper, the relationship between high construction and ecologic environmentis discussed, the basic way and idea about the coordinative development are presented, thestructure and function of ecologic system along lines are analyzed. At last, studying theapplication of ANN on water quality evaluation and planning, and demonstrating the superiorityof ANN model through the actualization and comparison with the other ways. The results of thisstudy will be for important reference to the ecologic environmental assessment and ecologicprotection in Chinese highway construction.KEY WORDS：freeway，ecologic environmental protection，coordinative development，waterquality evaluation and planning，artificial neural network高速公路建设与生态环境协调发展研究高速公路建设与生态环境协调发展研究河北工业大学硕士学位论文1第一章第一章 课题来源背景及国内外研究现状课题来源背景及国内外研究现状11 高速公路发展概况高速公路是社会经济快速发展的必然产物。随着汽车工业的迅速发展，汽车运输业也急剧增加，世界一些发达国家，从 20 世纪 50 年代开始大量修建高速公路。随后，一些发展中国家也开始进行高速公路的建设。目前世界各国的公路总长度约 2000 万公里，约 80 个国家和地区修建了高速公路，建成通车的高速公路已达 20 万公里，其中美国、英国、德国、法国、意大利、日本、加拿大和澳大利亚这些主要经济发达国家公路里程约占世界公路总里程的55、 高速公路里程约占世界高速公路里程的80以上1。我国高速公路起步于20 世纪 80 年代中期，比发达国家高速公路建设晚了40 多年，但发展非常迅速。特别是 1998 年，为了抵制南亚经济危机的影响，拉动国内经济增长，我国政府将公路基础设施 的投资由 1200 亿元人民币增加到 1800 亿元人民币，实际完成投资2157 亿元人民币。1999 年全年建成高速公路 2825 公里。到 2001 年底，我国公路总里程达到 169.8 万公里，高速公路里程已达到19437 公里1。2004 年新增公路通车里程 7 万公里，其中新增高速公路3500 公里，到年底全国公路通车总里程达到 188 万公里，高速公路里程达到3.3 万公里，新改建农村公路10 万公里。2005 年，我国的高速公路提高到 3.5 万公里，而公路通乡率由99.5提高到 99.8；公路通行政村率由 93提高到 96。由于国家对公路建设政策的放开，2006 年公路建设处于鼎盛时期。我国公路建设在快速发展的同时也面临着严峻的挑战，特别是与发达国家相比还具有一定的差距。为满足经济迅速增长的需求，交通部在新的发展战略中提出：到2010 年底，全国公路总里程达到200 万公里，其中高速公路 3.5 万多公里；到 2020 年底，全国公路总里程达到 250 万公里，其中高速公路总里程达到 7 万多公里。由此可见，在未来的20 年里，公路建设将以更为迅猛的速度在中国大地上展开。高速公路建设事业飞速发展，势不可挡。12 课题来源背景公路是国民经济和社会发展的重要基础设施， 公路建设的快速发展对促进社会和经济发展， 提高 人民生活水平和综合国力具有重要作用。近年来，随着国民经济发展和拉动内需政策的带动，我国公路 建设事业得到蓬勃的发展。大规模的公路建设，尤其是在中国这样一个科技贡献率低、仍主要以自然资 源环境为代价来获取经济增长的国家，势必加剧人口、环境、资源的矛盾，留下的环境问题会影响沿线 区域的环境质量和可持续发展。 环境保护也是我国公路建设引进外资的基本条件之一， 如亚洲开发银行 和世界银行对我国高速公路进行贷款时，对其规划、建设中的环境保护工作提出了相应的要求，并作为审高速公路建设与生态环境协调发展研究2查中重要的组成部分。由于我国高速公路建设起步较晚，发展速度较快，技术较落后，加之受社会对 公路环保的认识水平和资金的限制， 公路路域的环境保护和公路工程同步实施的梦想还未实现。 在此形 势下，保护环境、促进公路交通事业与环境协调发展已成为公路界的共识。本课题的题目是： 高速公路建设与生态环境协调发展及保护土地措施研究， 该课题来源于河北省 交通厅沿海高速公路筹建处，依托项目是正在修建的天津至秦皇岛沿海高速公路(下文的沿海高速公路均指此)。13 国内外研究现状131 国外研究现状国外研究现状由于经济、地域和人们认识水平的限制，在20 世纪 70 年代前，公路环境保护尚未形成一个完善而有序的系统。但进入 20 世纪 80 年代后，欧美开始着手建立公路环保法律体系和管理机制。在整个公路建设中充分体现了环保优先原则，采取公路建设与环境保护统一设计、统一施工，建设和养护并重的 策略；并在公路规划、设计、施工和营运各阶段都建立了环境调查、环境治理和环境评价程序。如德国 公路建设必须考虑长期保证自然经济效益、天然资源利用和保护，保护动、植物及各种自然特性、名胜 古迹和风景等，于 1980 年制定了新的道路设计规范道路景观设计规范( RASLG 1980 )。美国在 1965年制定了公路美化规定2，法国在交通环境保护方面形成了一套较为完善的体系由国家颁布的系列环保法23。包括采石场法(1979.12.20)、国内交通发展方向法(1982.12.30)、关于小土地合并置换法令(1995.1.27)等，以及交通环保法规公路建设项目研究和批准体制通报(1987.10.27)，公路环境保护法实施细则(19%年装备部制定)。英国在公路建设时，英格兰自然协会、威尔士乡村委员会或苏格兰自然遗产组织等在自然保护方面的顾问以及其他的有关环境组织3，在工程的初级阶段就进行参与，以促进形成一个更好的公路设计方案， 这种参与帮助公路专家在设计的开始就采取积极的环境保护措施。 加拿大早在 1975 年颁布并实施了环境评价法3，应用环境评价规划程序提出环境评价法对项目的要求。环境评价规划程序的目的是： 考虑拟建项目的正面和负面影响； 提供充分的信息和理由以决定在比选 项目中选定一个， 包括决定项目哪些项目不能做； 使环境和能源部部长以及环境评价委员会决定一个或 其比选项目中的哪个被批准。该法比较全面的考虑了环境补偿，保护和修复，一切以人为本，不去破坏 自然的生态环境！在施工中采取的保护措施包括了： （1）环境紧急情况； （2）污染物； （3）防止水土侵蚀，目的是降低流速，减少冲刷； （4）防噪音； （5）取水许可； （6）树的保护； （7）水井的管理； （8）地表土的管理； （9）沼泽地和湿地的保护； （10）暴雨的处理； （11）焚烧管理； （12）动物保护。相对而言，日本的高速公路建设较欧美落后20 多年，直到 20 世纪 60 年代后期，才拉开建设高速公路的序幕3。但由于国家和全民的高度重视，公路环境工程一直被列为国家优先发展项目，经几十 年的研究与建设，其综合技术水平优于美国，居世界领先地位。他们的策略是“环境优先，自然再生”；“整顿治理，安全第一”。初期引进了美国湿式喷播技术进行环境再造，随后以技术创新领先，已初步形 成了从计算机设计软件服务到生产各种喷播材料的新兴产业。从世界范围来看，减少公路建设对生态环河北工业大学硕士学位论文3境的影响以及对破坏后生态环境的恢复与景观再造技术已成为公路环保产业的核心技术。132 国内研究