编辑推荐：
本文通过分析全球 26 个地区的 32 条森林道路设计指南，研究排水和水管理相关的 46 个设计特征。发现部分参数全球统一，部分存在差异。提出沟渠 relief 结构间距等参数对适应气候变化至关重要，为改进道路设计、缓解气候变化影响提供依据。
森林道路水资源管理与气候变化适应研究综述
森林道路系统在全球森林管理中占据重要地位，是木材供应链的关键环节，同时还承担着社会、经济和生态等多重功能。在许多地区，森林道路多为未铺装的砾石路，这种道路易受水侵蚀，因此，有效的排水设计对保障道路的稳定性和可持续性至关重要。随着全球气候变化，降水模式发生显著改变，森林道路的设计必须适应这一变化，以减轻气候变化带来的负面影响。
材料与方法
本研究采用系统综述的方法，分三个阶段进行。第一阶段，通过研究相关指南和科学文献，识别与排水和水管理相关的设计特征（参数），并将其分类。第二阶段，建立交叉表，对来自不同地区的立法、指南和手册中的数据进行系统提取和比较，分析全球森林道路水管理和排水的实施情况，找出差异和共性。第三阶段，结合科学文献，讨论交叉表中的数据，确定哪些参数在适应气候变化方面具有最大潜力。
研究数据来源广泛，包括 Scopus、Google Scholar 等数据库中的同行评审文章，以及通过搜索引擎和图书馆获取的指南。在筛选文献时，考虑了语言、时间框架、可获取性等因素，确保研究的全面性和代表性。
结果
- 设计参数的总体情况：研究分析了所有源文档和参数，对定量和分类森林道路设计参数进行了比较。结果显示，不同地区的森林道路设计在一些参数上存在一致性，在另一些参数上则差异较大。
- 各设计参数的具体情况
- 路线（Alignment）：大部分源文档规定了道路垂直路线的相关参数，但水平路线参数的规定较少。对于道路坡度的上限，各源文档较为一致，均值约为 11%；下限则差异较大，数值在 0 - 3% 之间。
- 横断面（Cross - sectional profile）：关于道路和路拱宽度的信息较少，但横断面坡度的下限多为 2%，上限多为 12%，多数值在 3 - 6% 之间。约一半的源文档未提供横断面轮廓的建议，在有建议的文档中，约一半倾向于采用隆起式（crowned）横断面。
- 边坡（Side slopes）：多数源文档包含满足当地要求的挖方和填方边坡表格，挖方边坡的最大坡度均值为 185.2%，填方边坡为 106.6%。在边坡稳定性措施方面，提及最多的是抛石（ripraps）、土工织物（geotextiles）和植被（vegetation）。
- 沟渠（Ditches）：在沟渠类型推荐上，“V” 形沟渠因易于维护最受青睐，梯形沟渠次之，“U” 形沟渠存在争议。在沟渠的尺寸方面，相关信息较少，宽度均值约为 0.6m，深度均值约为 0.3m 。
- 沟渠 relief 结构（Ditch relief structures）：涵洞（culverts）是重要的沟渠 relief 结构，多数源文档对其尺寸有规定，但安装指导较少。关于沟渠 relief 结构的间距存在不同观点，部分认为应根据道路垂直坡度等因素确定，部分则强调要综合考虑多种现场条件。多数指南不建议将沟渠水直接排入溪流，而是排入河岸缓冲带（riparian buffer zones）。
- 溪流穿越（Stream crossings）：约一半的源文档涉及使用浅滩（fords）穿越溪流，部分文档反对这一做法，认为可能造成污染和水动力冲刷。部分源文档建议根据气候变化条件设计溪流穿越结构，以应对预计增加的峰值流量。
讨论
- 参数与源文档：尽管本研究的设计参数列表较为广泛，但由于森林道路系统的复杂性，仍不完整。研究主要使用了开放获取的源文档，可能存在一定局限性，但考虑到分析地区的气候多样性，研究结果仍能深入反映全球森林道路排水和水管理的实施情况。
- 源文档的实际实施：部分设计参数的决策依赖于道路设计、建设和维护人员，且部分文档年代久远，可能不再适用。此外，可能存在地方对官方指南的不同解读和实践，这增加了评估设计参数实施情况的难度。
- 定性设计参数：定性设计参数虽未详尽研究，但对全面理解森林道路设计质量至关重要。现有文档多关注排水和减少道路径流中的泥沙摄入，但对适应气候变化相关挑战的内容涉及较少。
- 典型实践与气候变化适应潜力
- 路线设计：提高设计速度和调整水平路线可能会加重干旱条件下的扬尘侵蚀，因此不建议这样做。垂直路线的下限对山区排水至关重要，但由于新建森林道路占比较小，通过调整垂直和水平路线适应气候变化的潜力相对较低。
- 横断面设计：多数文档倾向于隆起式横断面，但为减少对森林生态系统的影响，应尽量减小道路宽度。横断面坡度的超高可在现有道路上进行调整，对改善平坦地区的排水有重要意义。
- 边坡设计与稳定：填方边坡应比挖方边坡更平缓，但由于不同地区的土壤类型、岩石形成和气候条件不同，边坡设计参数差异较大。稳定的边坡对保障车辆安全和应对森林火灾至关重要，需要进一步研究边坡稳定性与地下水流的相互作用。
- 沟渠设计：隆起式横断面需要有效的沟渠排水，“V” 形和梯形沟渠较为常用。在气候变化背景下，需考虑沟渠尺寸、沟渠 relief 结构频率和涵洞尺寸之间的关系。
- 沟渠 relief 结构设计：沟渠 relief 结构的间距是一个有争议但重要的设计特征，合理调整间距有助于适应气候变化，减少道路侵蚀，还能为道路下坡侧的树木提供水分。但需权衡安装和维护成本，进一步研究其在气候变化条件下的合理间距。此外，断开森林道路沟渠与溪流的连接，设置合适宽度的河岸缓冲带，对减少气候变化影响具有重要潜力，但目前对其研究还不够深入。
- 溪流穿越设计：溪流穿越的规划通常涉及咨询工程师和政府部门，森林所有者在这方面对气候变化适应的责任较小。现有研究对森林道路溪流穿越的特殊要求关注不足，未来研究应填补这一空白，并将结果纳入相关指南。
结论
本研究通过系统综述，深入探讨了森林道路水资源管理的现状和气候变化适应潜力。研究发现，沟渠 relief 结构的间距、沟渠类型的选择、沟渠 relief 与溪流的距离（河岸缓冲带）以及溪流穿越结构的尺寸等参数，在适应气候变化方面具有较大潜力。然而，目前对许多设计参数及其关系的研究还不够深入，未来需要进一步研究这些复杂的相互关系，以便更全面地调整森林道路设计。在气候变化背景下，确保森林生态系统的水资源管理至关重要，未来研究应结合当地环境条件，评估道路设计参数的合理性，并纳入更多地理空间信息，以实现更有效的水资源管理。
