西南交通大學碩士研究生學位論文第 頁 a b s t r a c t 1 1 l ec o n s t r u c t i o no f t h er a i l w a yb r i n g st h ef a s td e v e l o p m e n to f t h ee c o n o m i c s a n dt h ep r e s s u r et ot h ee c o l c i g i c a le n v i r o n m e n t i no r d e rt or e d u c eo ra v o i dt h e o c c u l t e n c eo fe c o l o g i c a ld i s a s t e r sd u et o 均i l w a yc o n s t r u c t i o n i ti sn e c e s s a r yt o s t u d yt e c h n o l o g yf o rt h ec o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o no ft h ei m p a c to fr a i l w a y so n e c o l o g i c a le n v i r o n m e n t b a s e do bt h er e l e v a n ti n f o r m a t i o no fh o m ea n da b r o a d a c c o r d i n gt ot h e c h a r a c t e r i s t i c so ft h e r a i l w a y t h ep a p e ra n a l y s e s t h er e l a t i o nb e t w e e nt h e e c o l o g i c a le n v i r o n m e n ta n dt h er a i l w a yi ni t sb u i l d i n gp r o c e s s s e a r c h e sf o rt h e r e a s o n so ft h e n e g a t i v ei m p a c tw h i c hr a i l w a y sm a yd ot o t h e e c o l o g i c a l e n v i r o n m e n t a n da p p l i e st h et h o u g h t f u lt h r e a do ft h ep r e s s u r e s t a t e r e s p o n s e f r a m e w o r km o d e lf o rr e f e r e n c e s e t su pt h ei n d i c a t o rs e to ft h er a i l w a ye c o l o g i c a l a s s e s s m e n t f a i i p f u z z ya n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s i sp r e s e n t e dt oe v a l u a t et h ei m p a c t o fr a i l w a yo i le c o l o g i c a le n v i r o n m e n tt oe s t a b l i s ht h eh i e r a r c h ym o d e lo ft h e c o m p r e h e n s i v em i l w a ye c o l o g i c a le v a l u a t i o ns y s t e m a n dt op r e s e n tt h ee v a l u a t i o n i n d e x e sf o re v e r yc l a s s b yc o n s t r u c t 主n gt h e j u d g i n gm a t l 4 xa n dc a l c u l a t i n ge v e r y i n d e x sw e i g 虬t h ef u n c t i o n sh a v eb e e nb u i l tf o rt h ed e g r e eo f s u b o r d i n a t i o no f t h e b o t t o m i n d e x e s a n d t h ee v a l u a t i o n t h r e s h o l d s h a v i n g t h e i n d e x e s n o n e d i m e n s i o n a l l y e d u c et h ed e g r e eo fs u b o r d i n a t i o no fe v e r yi n d e x a n dg e tt h e r e s u l t so f t h ec o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o m 硼1 ec o m p r e h e n s i v ed e g r e eo ft h ei m p a c to fy o n g t a i w e nr a i l w a yo n e c o l o g i c a le n v i r o n m e n ti se v a l u a t e d a n de v e r ye v a l u a t i o ni n d e xi sa n a l y z e d k e yw o r d s r a i l w a ye c o l o g i c a le n v i r o n m e n te v a l u a t i o n f u r r ya n a l y t i ch i e r a r c h y p r o c e s s e v a l u a t i o ni n d e x t h ep r e s s u r e s t a l e r e s p o i l s ef r a m e w o r k m o d e l 西南交通大學碩士研究生學位論文第l 頁 1 1 問題的提出 第1 章緒論 近年來 隨著我國國民經濟的快速發展 我國鐵路建設事業得到蓬勃發 展 鐵路建設的高速發展 路網水平的不斷提高 可以有效地解決自然資源 勞動力 生產設施等生產要素相互分離的矛盾 有利于溝通城鄉 加快老少 邊窮地區脫貧致富 促進社會經濟與旅游事業的發展 事實證明 鐵路運輸 以其快捷方便的優勢和強大的生命力 對一個國家或一個地區的經濟發展 社會進步和人民生活質量的提高等方面發揮著舉足輕重的作用f 1 2 鐵路的快速發展 帶動了地區經濟的快速發展 又給生態環境帶來較大 的壓力 由于鐵路的修建 路網的形成不僅會改變該地區的生態環境 同時 還會改變原有的景觀結構 改變物流 能流及信息流的傳輸方式和通道 鐵 路的建設 對自然人文景觀 生態環境的破壞比較嚴重 隨著道路設計標準 的逐步提高 路基填挖高度加大 勢必造成大量的高填深挖路段 為了減少 費用 這些路段很少以高架橋和隧道的方式通過而以填挖土方為主 由此 高邊坡使山體嚴重被切割且處于不穩定狀態 高填深挖后頻頻誘發地質病害 防護加固 地基處理工程的增加而引起工程費用的不斷增加 另外在施工中 亂挖 亂棄土石方 大量的廢棄方堵塞河道 給排水系統設計不合理 施工 破壞原有植被與水系等造成的水土流失 直接的后果是對自然環境極大的破 壞甚至破壞生態平衡 給子孫后代留下無窮的隱患 同時鐵路在平原微丘區 以高填方穿越農田 水網 村鎮 造成自然景觀的人為分割 使鐵路在整個 環境中顯得十分生硬 呆板 形同異物 與周圍景觀不協調 造成行車的不 適與安全隱患i j 目前 對于生態環境評價的研究內容 大多數側重于鐵路環境影響評價 方面 一般是從生態環境的角度出發 選取噪聲 振動 電磁 大氣 水等 幾個具有代表性的評價指標 來評價鐵路建設對其產生的影響和破壞 通過 評價可以從整體上評價鐵路的建設對生態環境的影響 并且在此基礎上指導 鐵路合理選線 以及制定合理的環境保護措施和防治對策 達到保護自然環 境和社會環境的目的 由于鐵路的建設和營運 不可避免對所經過地區的生態環境產生影響或 帶來變化 因此如何通過指標體系的構建方法 建立鐵路生態評價指標體系 并對建設前期 建設期和營運期的人類活動 生態環境及環保政策和措施的 西南交通大學碩士研究生學位論文第2 頁 評價 來保證在鐵路建設和營運過程中 充分維護自然生態系統和社會系統 的協調統一 盡量減少對自然生態環境的破壞和擾動 力爭實現區域經濟 生態環境和社會系統的健康可持續發展 是急需要解決的問題 1 2 生態環境影響綜合評價研究進展 我國的環境評價始于7 0 年代的城市環境污染現狀調查和評價 8 0 年代轉 向工程建設項目的影響評價f 繃 對于生態環境影響的綜合評價 由于它是一個 多層次 多目標 多任務的系統工程 要遵循生態學 生態經濟學 系統工 程學的原理 增加了工作的困難 2 0 0 3 年趙勇等人選取 壤 水土流失狀況 工程占地量 對農作物影響 對林地的影響 對動物的影響 對景觀生態影 響以及對生物影響等8 個生態指標 采用綜合評價指數法進行高速公路的生 態環境影響綜合評價 6 2 0 0 1 年陳利頂等人在建立生態環境綜合評價指標體 系的基礎上 利用模糊聚類方法對三峽庫區不同縣市區進行聚類分析 對三 蛺庫區生態環境綜合評價 1 9 9 8 年高平利等人通過綠洲草場的鐵路建設項 目 提出一種用矩陣半定量表示西北鐵路建設項目對生態環境影響的預測方 法 以確定作用因子的相對重要性和生態因子受影響的等級 運用模糊綜合 評價方法 對西北鐵路建設項目生態環境影響的預測及評價方法探討嗣 雖有 一些學者在生態環境影響綜合評價方面作過一些工作 但由于生態環境的時 間和空間差異十分明顯而缺少統一的定量的標準 故其綜合評價仍處于初始 階段 系統評價是由評價對象 評價主體 評價目的 評價時期等要素組成的 一個綜合性問題 9 j 生態環境影響綜合評價涉及到生態學 經濟學 系統工程 等方面的原理 內容十分廣泛 確定評價指標體系后 確定建設項目對現有 的自然 社會 經濟等各因素的影響水平 近代人類的許多大型基礎設施建 設項目已超過可持續環境承載力的閥值 引發了全球或區域性的環境問題 運用綜合評價的方法確定大型基礎設施建設項目對某區域生態環境的影響程 度 給予一個定量的標準 從而為提出減少影響或改善生態環境的策略和措 施提供可靠依據 同時 由于系統評價與決策是密切相關的 所以生態環境 影響的綜合評價可以為有關決策部門提供定量的資料 為制定各種政策提供 科學的依據和指導 1 3 本文研究的內容及方法 本文結合甬臺溫鐵路新建項目工程 對鐵路生態環境影響綜合評價進行 西南交通大學碩士研究生學位論文第3 頁 深入研究 具體研究以下幾個方面 1 詳細分析鐵路建設項目在其建設和運營期的各個階段可能對生態環境 造成的負面影響 以及產生的原因 2 研究鐵路建設項目生態環境影響綜合評價指標體系制定的原則 通過對 鐵路生態環境影響評價基礎理論的研究 9 借鑒壓力一狀態一一響應框架模型 1 0 1 的構建思路構建生態環境影響評價的指標體系 3 研究應用模糊層次分析法對鐵路建設項目進行生態環境影響綜合評價 計算出評價指標的組合權重 建立最底層評價指標的隸屬函數和隸屬閥 計 算評價綜合值 4 研究甬臺溫鐵路新建項目工程在施工直至運營階段對生態環境造成負 面的影響 對甬臺溫鐵路新建項目工程進行生態環境影響綜合評價 分析綜 合影響程度和各項評價指標的得分 探討減小綜合影響度的措施和方法 本文研究內容的技術框架如圖1 1 西南交通大學碩士研究生學位論文第4 頁 西南交通大學碩士研究生學位論文第5 頁 第2 章鐵路建設項目生態環境影響評價研究 2 1 生態環境的內涵 生態環境是指由生物群落及非生物自然因素組成的各種生態系統所構成 的整體 主要或完全由自然因素形成 并間接地 潛在地 長遠地對人類的 生存和發展產生影響 生態環境的破壞 最終會導致人類生活環境的惡化 1 4 1 6 1 因此 要保護和改善生活環境 就必須保護和改善生態環境 我國環 境保護法把保護和改善生態環境作為其主要任務之一 正是基于生態環境與 生活環境的這一密切關系 生態環境與自然環境是兩個在含義上十分相近的 概念 有時人們將其混用 但嚴格說來 生態環境并不等同于自然環境 自 然環境的外延比較廣 各種天然因素的總體都可以說是自然環境 但只有具 有一定生態關系構成的系統整體才能稱為生態環境 僅有菲生物因素組成的 整體 雖然可以稱為自然環境 但并不能叫做生態環境 從這個意義上說 生態環境僅是自然環境的一種 二者具有包含關系 生態系統是指一定空間范圍內 生物群落與所處環境所形成的相互作用 的統一體 是生態學的基本功能單位 l5 1 生態系統可由研究的需要來確定 它 可以被劃分若干個子系統也可以和周圍的其他系統組成一個更大的系統來研 究 一滴有生命存在的水是一個生態系統 整個地球也是一個巨大的生態系 統 在任何一個生態系統中 生物與其環境總是不斷進行能量 物質與信息 的交流 但在一定時期內 生產者 消費者和還原者保持動態平衡 這種平 衡叫做生態平衡 之所以保持這種平衡是因為內部具有自動調節的能力 當 系統某部分異常時 可能被不同部分調節抵消 生態系統組分越多樣 能量 流動和物質循環途徑越復雜 其調節越強 反之亦然 一個生態系統的調節 能力再強也有個限度 超過了這個限度 調節就不起作用 生態平衡就遭到 了破壞 從生態學角度看 平衡是某個主體與其環境的綜合協調 涉及生命 的每個層次 凡是可以按自然演替規律正常發展的生態系統都可以認為是平 衡的 并非只有群落演替到頂級才是生態系統的平衡狀態 生態平衡并非就 是保持自然界的老樣子 而是動態的平衡l 1 7 19 由于受生態系統基本特征即 生命成分的存在 生態系統始終處于動態變化之中既基本成分在不斷變化 即使群落發育到頂級階段演替繼續進行 因此生態平衡先是動態的 其表達 應該反映不同層次 不同發育期的區別 自然界平衡對人類不是總有利的 西南交通大學碩士研究生學位論文第6 頁 如自然界的頂級群落是很穩定的生態系統 但是它的凈生產量卻是很低 人 類不能從中獲取凈產量 但是農業生態系統很不穩定 卻能為人類提供大 量的農畜產品 它的平衡靠人類的外部投入來維持 2 0 2 1 1 2 2 鐵路生態環境系統評價基礎理論 生態學的基本理論是道路生態系統研究的基礎 也是鐵路生態系統評價 以及評價指標選擇的理論依據 就生態學的發展而言 主要包括生態位理論 限制因子理論 生物群落演替理論 機構化理論 生態適宜性理論 生物多 樣性理論 綴塊一廊道一基底理論和生態系統耗散結構理論 可持續發展理論 系統動力學理論和生態系健康學理論等 1 生態位理論 生態位主要指自然生態學中一個種群在時間 空間上的位置及其與其他 種群之間的功能關系 根據生態位理論 生態系統中兩個存在競爭關系的物 種 如果占據了相同的生態位 則其中一個必然會滅亡 如果各自占據不同 的生態位 則兩個物種就能夠避開直接的競爭 使得系統具有較大的穩定性 生態位理論用于指導在進行生態恢復時 避免相同生態位物種的引入 盡可 能使物種的生態位錯開 使各種種群在群落中具有各自的生態位 避免種群 之間的直接競爭 保證群落的穩定性 2 限制因子理論 生物的生存和繁殖依賴于各種生態因子的綜合作用 其中限制生物生存 和繁殖的關鍵性因子就是限制因子 最小因子定律是指生物的生長要受到供 給量最小因素的制約 耐性定律是指生物的存在與繁殖 要依賴于某種綜合 環境因子的存在 其中某一項因子的量 或質 不足或過多 超過了生物的耐 受范圍 生物便不能生存 甚至滅絕 耐性下限或耐性上限的因子都成為限 制因子 限制因子 最小因子定律 耐性定律 是研究生物與環境復雜關系 的鑰匙 那是因為找到了限制因子 就意味著找到了影響生物生存和發展的 關鍵性因子 3 生物群落演替理論 在自然條件下 如果群落一旦遭到干擾和破壞 就有被稱為先鋒植物的 種類進入遭到破壞的地方并定居和繁殖 先鋒植物改善了被破壞地的生態環 境 使得更適宜物種生存并取代其他物種 如此漸進直到群落達到一種穩定 的狀態 這一系列交化就是演替 4 結構化理論 西南交通大學碩士研究生學位論文第7 頁 結構是生態系統內各要素相互聯系 作用的方式 是系統的基礎 結構 維持了系統的穩定性 在外界干擾作用卜 繼續保持系統的有序性和恒定性 5 生態適宜性理論 生物由于經過長期與環境的協同進化 對生態環境產生了生態上的依賴 性 在生態環境發生變化時 生物便不能很好地生長 生態適宜性理論指導 我們在對生態系統恢復研究時 盡量使破壞的系統恢復到原來的狀態 6 生物多樣性 生物多樣性是 生命有機體及其賴以生存的生態綜合體的多樣化 v a r i e t y 和變異性 v a r i a b i l i t y 生物多樣性是指生命形式的多樣化 各種生命形式之間及其與環境之間的多種相互作用 以及各種生物群落 生 態系統及其生境與生態過程的復雜性 一般來說 生物多樣性從遺傳多樣性 物種多樣性 生態系統與景觀多樣性三個層次上去描述 7 綴塊一廊道一基底理論 綴塊 p a t c h 廊道 c o r r i d o r 基底 m a t r i x 是景觀的結構單元 綴塊 泛指與周圍環境在外貌或性質上不同 但具有一定內部均質性的空間單元 廊道是指景觀中與相鄰兩邊環境不同的線性或帶狀結構 基底是指景觀中分 布最廣 連續性最大的背景結構 8 生態系統耗散結構理論 耗散結構理論是 一個遠離平衡態的復雜系統 各元素間的作用具有非 線性的特點 正是這種非線性的相關機制 導致了大量離子的協同作用 突 變而產生有序結構 耗散結構理論闡明了客觀世界有序和無序總是同時出 現 無序和有序之間存在著聯系和轉化 生態系統具備耗散結構的三個必須 條件是 系統的開放性 系統處于遠離平衡態的非線性區域 系統各要素之間 存在著非線性相關機制 9 可持續持續發展理論 可持續發展是指 既滿足當代的需要 又不危及后代滿足需求能力的發 展 可持續發展一詞來源于西方發達國家 在英語中由兩個單詞組成 s u s t a i n 曲l ed e v e l o p m e n t s u s t a i n a b l e 即可持續 來源于生態學 d e v e l o p m e n t 即發展 在應用上該詞更多地體現經濟學特征 將上述兩個詞合 在一起形成 可持續發展 這一新詞 可持續發展這一新詞的誕生 為生態 和發展這兩個從傳統意義上不太相關的內容找到了一個共同點 因此 可持 續發展一詞本身就含有生態與發展和諧共存的內涵 西南交通大學碩士研究生學位論文第8 頁 1 0 系統動力學理論 系統動力學 s y s t e md y n a m i c s 是美國麻省理工學院j w 福雷斯特提出 來的研究系統動態行為的一種計算機仿真技術 系統動力學是 n 分析研究 信息反饋系統的學科 它作為系統科學的一個重要分支 也是一門認識和解 決系統問題的綜合性學科和溝通自然科學與社會科學領域的橫向學科 系統 動力學是結構方法 功能方法與歷史方法的統 根據系統動力學理論建立 的模型 對客觀系統進行結構一功能模擬 最適用于分析研究信息反饋系統的 結構 功能與行為之間的動態關系 1 1 生態系統健康學理論 國際生態健康學會將生態系統健康學定義為研究生態系統管理的預防 性 診斷和預兆的特征 以及生態系統健康與人類健康之間關系的一門系統 學科 生態系統健康研究內容包括 生態系統健康的評價方法 生態系統健康 與人類健康的管理 環境變化與人類健康的關系 各尺度生態系統健康管理 的方法 主要研究生態系統內部以及自然生態系統 社會經濟系統和人類系 統間的健康作用機制 健康標準及其方法學 追求生態系統的良性循環 合 理結構及其優化管理 生態系統健康評價需要分析人類對生態系統的壓力 變化后生態系統的結構與功能 生態系統服務的改變與社會的反應之間的聯 系 健康的生態系統是穩定的和可持續的 在時間和空間上 能夠維持它的 組織結構和系統的內部調節 要使生態系統健康的概念具有現實意義 只有 通過對生態環境進行有效可靠的 可操作的 可廣泛推廣的 并能為決策者 提供指導信息的健康評價來得以實現 2 3 鐵路建設項目對生態環境的影響分析 鐵路建設項目的直接生態影響來自于建設期旋工 保養和過往車輛 不 僅與項目所在她的交通狀況 道路狀況 所建項目的運輸量 被運輸物品的 特性有關 也與運輸工具的性能 道路兩側的生態環境及有害物品運輸的風 險率有關 鐵路建設對生態系統的影響主要有 2 3 1 建設期的主要影響 挫嗡1 破壞植被 在鐵路建設前期對現場的清理過程中 以及在建設過程中 鐵路兩側取棄土場 施工便道處均會造成植被的破壞 鐵路建設還會對地形 西南交通大學碩士研究生學位論文第9 頁 地貌產生一定的影響 鐵路的修建 由于植被的破壞 改變原有的土壤結構 使得表層土壤以及抵抗流失強的表層土壤遭到破壞 影響了地形和地貌 在 一些填挖方路段 為水土流失的發生提供了可能 影響生物的生境 鐵路的建設 需要占用大量的土地資源 破壞原有 的植被和生境 造成生物資源的減少 影響到該區域內的其他生物資源的存 在 在取土場 堆料坪和采石場等地方 因為施工需要 這些區域內的植物 資源也將遭到破壞 生活在該區域內的生物死亡或者遷移 影響了該區域的 生物資源 河流的改道 原有的生境將全部被破壞而消失 一些有用的物質 將被毀滅 影響了河流中的水生生物資源 當鐵路縱穿生境時 將原有的自 然生態系統一分為二 影響了生態系統的穩定性和健康 盡管生境的減少量 會很小 但兩部分碎片的總量會比最初的整體總量要少 對生物來說 封閉 的鐵路不利于相鄰組元間物種特別是動物的越過 起著一種屏障的作用 妨 礙了物種和基因的交流 此時 道路將生態區域碎化為更弱的次級單位 進 而會使整個生態區域易受侵蝕 同時會容易退化 鐵路與通道相交或者阻礙 通道時 將會導致使用這個通道的動物失去原有的生活條件 遷移到別處生 存下來或者死亡 有些通道雖然沒有與道路相交 但也會因為施工機械的運 作和施工人員的活動 使得使用這個通道的動物暫時或者永久失去這個通道 破壞了該區域的生態資源 影響土地資源 除鐵路本身占用土地外 鐵路建設工程施工期間 為修 建鐵路而建筑的大型臨時設施 臨時房屋和取棄土場等也占用很多土地 施 工過程中機械碾壓 施工人員踐踏等又會帶來青苗損失 若不采取積極措施 會使這些土地長期被廢棄 鐵路工程修建過程中 由于開挖路塹 取土填筑 路堤 開鑿隧道等 對山坡及表土攪動較大 使周圍植被遭到破環 若恢復 不及時 在大雨條件下 極易引起侵蝕 產生局部水土流失 鐵路工程施工 中 存在大量的棄土棄渣 若對此處置不當 暴雨作用下產生的泥石流會危 害農田 淤積河溝 破環水利設施 并影響周圍自然環境 影響景觀 鐵路建設對景觀格局產生重要的影響 首先是鐵路建設對 地表植被的大量破壞 產生生境碎片 使景觀格局發生變化 其次是在景觀 中出現新的景觀要素 出現新的景觀斑塊 最后是鐵路本身的特點 在景觀 組分之間增加了一道屏障 給景觀產生較強的分裂效果 此外 還有大型挖 方填方路段的邊坡由于土地的硬化 破壞了山體的植被和自然曲線 也會對 景觀產生影響 西南交通大學碩士研究生學位論文第1 0 頁 影響永資源 通常情況下 道路建設不至于直接影響水資源情況 但 是對于鐵路來說 因為其線形要求高 同時對縱坡也有一定的限制 所以鐵 路或多或少要影響到水資源 在河流或者濕地地區 由于鐵路的修建 有時 需要對原有的水道進行修改 造成在多條水道匯集的地方產生很大的流量 增加了水的流速 改變區域的條件 出現洪水或者水土流失加劇 以及渠道 的改變和下流淤泥的增加 同時 鐵路的排水和挖掘會使得周圍區域的水位 降低 相反填堆等會使得地下水位升高 地下水的改變會產生一系列潛在的 影響 如植被惡化 侵蝕增加 供農業及飲用的水資源減少 以及魚類和 野生物的生境改變 在鐵路建設過程中 由于施工管理等問題 將鐵路施工 中的棄土 棄渣等固體廢棄物直接丟至水體 橋梁施工過程中 施工材料落 入水中 以及在運輸施工材料的過程中 施工材料的泄漏入水中 施工過程 中 旌工機械的油類進入水中 以及施工人員的生活廢棄物直接丟至水中 都會影響地表水質量的下降 甚至有時還會影響地下水質量的下降 施工噪聲的影響 在開山放炮或機械化施工路段 由推土機 挖掘機 裝載機等施工機械會產生的噪聲污染 推土機噪聲級7 8 9 6d b 攪拌機噪聲 級7 5 8 8d b 重型載重汽車加速時噪聲級可達8 8 9 3d b 影響大氣環境 在干燥的季節施工 土石方施工現場 二次揚塵是污 染大氣的主要因素 機械化施工路段燃油施工機械排放的尾氣 會增加該路 段的大氣污染負荷 2 3 2 運營期的主要影響 2 6 2 7 鐵路運營問一切環境污染均源于機車車輛與站點 它們沿鐵路形成一定 范圍的帶狀污染 大氣污染 鐵路運輸對大氣污染的兩個最主要的來源是蒸汽機車的鍋 爐燃煤與內燃機車的燃油 它們排放的主要污染物有t s p 粉塵 c o s 0 2 n o x 等 它們在鐵路兩側形成的污染及范圍主要受列車行車密度 氣象 風速 風向及大氣穩定度類型 和地形條件等多因素而變化 并在一定范圍內明顯影 響環境空氣質量 水污染 鐵路對水體的污染主要來源是各站段的生產 生活污水 以及 沿線的內燃機車留下的油污和旅客列車生活用水 尤其在雨水的沖刷下流入 線路兩邊的河溝和農田 造成沿線附近水體的污染 西南交通大學碩士研究生學位論文第1 1 頁 噪聲振動污染 列車運行所產噪聲主要是由于車輪與鋼軌相互作用引 起的輪軌噪聲 以及機車動力設備產生的噪聲和鳴笛聲 來源于汽笛 廣播 車輛減速器 蒸汽機車洗爐放汽 水阻實驗臺 空壓機站及各種車間噪聲等 電磁環境污染 在運行電力機車的電氣化鐵路線上 電磁對環境的影響 已經成為不容忽視的公害 電磁污染主要來源于變電所產生的電磁干擾 接 觸網系統產生的干擾 電力機務段產生的電磁干擾以及一般性故障產生的電 磁干擾 2 4 鐵路生態環境影響評價研究 生態環境的保護與項目建設是一對對立的矛盾 鐵路生態系統的研究主 要是以 鐵路與生態系統 這對矛盾為研究對象展開的 以生態可持續發展 觀點來調節與控制其對立統一關系的發生與發展 進行鐵路生態環境影響評 價必須確定研究對象 研究范圍和具體內容 2 4 1 評價對象 鐵路生態環境系統 鐵路生態環境影響評價對象是鐵路生態環境系統 通過對鐵路生態環境 影響評價對象的研究 可以為研究鐵路建設和運營對生態系統的影響提供依 據 構建鐵路生態環境影響評價指標體系并進行評價 從而指導鐵路的規劃 設計 施工 營運及養護 由于鐵路生態環境系統是一個典型的人工生態系 統 該系統的穩定性主要受到人為因素的影響 因此研究鐵路生態環境系統 不能再簡單的從生態系統的角度去考慮 而是要從人類活動和生態系統的相 互作用角度出發 研究鐵路生態環境系統因道路建設和營運而發生改變的因 素 如植被 動物的廊道 景觀等方面 這些因素便是我們研究的對象 研 究鐵路生態環境系統評價對象的目的就是使得鐵路生態環境系統與周圍的生 態系統能夠很好地融合 讓鐵路生態環境系統能夠很好地融入周圍的生態系 統之中 2 4 2 評價范圍 鐵路生態系統邊界 鐵路生態環境影響評價范圍是一般認為是鐵路生態系統的邊界 鐵路生 態系統的邊界一般是模糊的 因研究對象的不同 其研究的系統邊界也就不 同 在分析道路的小氣候效應時 根據線路下墊面性質的不同 在線路的周 圍會逐漸形成一個溫度 熱量 濕度 風及土壤條件均與周圍有所差別的小 西南交通大學碩士研究生學位論文第1 2 頁 氣候區域 經過一段時間的演變 線路周圍景觀元素有可能產生局地分異 出現新的生物群落和邊緣物種 而呈現出一定的過渡性 這就是用來確定邊 界的 個特征 道路生態系統邊界的合理確定是鐵路生態環境影響評價合理 的關鍵 如果道路生態系統邊界確定過大 將會使得研究對象變得更加復雜 給研究帶來了很大的困難 如果確定過小 就將使得研究結果與實際有較大 偏差 當然 對于研究對象的不同 邊界就會隨著研究內容和方法的不同而 不同 在這里 道路生態系統的邊界是其他各類研究對象邊界的集合 這個 集合的邊界與各種影響的分析有關系 是其他這些研究對象邊界的函數 也 就是說 該邊界包含了其他如道路小氣候系統的邊界等等 而且邊界又不是 這些研究對象邊界的簡單疊加 是這些邊界的有機組合 2 4 3 鐵路生態環境影晌評價研究內容 為了保證在鐵路規劃 設計 施工 運行 管理等環節 充分維護自然生態 系統和社會系統的協調統一 盡量減少對自然生態環境的破壞和擾動 力爭 實現區域經濟 生態環境和社會系統健康可持續發展 鐵路生態評價研究內 容應從以下幾個方面去把握 首先 采用系統觀點去分析鐵路建設對生態環 境的影響 由于目前鐵路生態環境影響評價內容 方法和標準尚處于探索階 段 還沒有真正建立起鐵路生態環境影響評價理論和方法 一般只是從生態 環境的幾個零散方面進行評價 具有片面性 沒有形成統一的系統理論和方 法 其次 鐵路生態環境影響評價是一種動態的評價過程 這就需要評價內 容能夠隨著時間的變化而變化 能夠反映出不同階段的評價特征 鐵路建設 期的生態系統評價內容和營運期的生態系統評價內容應不僅能夠反映出建設 期和營運期的特點 而且能夠反映各自的影響 最后 鐵路生態環境影響評 價內容應不僅僅局限于對鐵路生態環境的影響評價方面 還應擴展到能夠指 導鐵路建設和營運階段的管理 以及一些相關政策和措施等的制定 在鐵路 規劃 設計 建設和營運等環節實現自然系統和社會系統的協調統一 實現 生態系統 社會系統的健康可持續發展 由于鐵路的建設 營運 導致植被 大面積損失 水土流失加劇 生物多樣性減少 大氣質量下降等環境問題 致使生態系統的健康受到越來越大的損害 由此危及到人類自身的健康 鐵 路建設等人類活動與生態系統健康的關系如下圖 西南交通大學碩士研究生學位論文第1 3 頁 人類對生態系統壓力 建設活動 運營活動 其他運動等 人類社會的反應 改進環境管理減 少對生態環境產 生的壓力 生態結構與功能的改變 生物多樣性性降低 恢復力下降 群落穩定性下降等 生態服務功能的下降 水質下降 空氣質量變差 水土流失加劇等 人類健康風險 圖2 1 人類活動 鐵路建設 營運 與生態系統健康之間的關系 由上圖可知 鐵路建設活動 營運活動及其他活動等對生態系統產生一 定的壓力 使生態系統健康受到一定的影響 導致生態系統結構與功能發生 一定的改變 其中包括生物多樣性降低 恢復力下降 生態系統穩定性下降 等 進而使生態系統服務功能下降 包括了水質的下降 空氣質量變差 及 水土流失加劇等 這些均會使人類健康受到威脅 人類不得己又會關注生態 系統健康 通過改進環境管理等措施減少對生態環境產生的壓力 尋求生態 系統的健康乃至人類的健康 由此可以看出 生態系統健康與人類活動和社 會密切相關 鐵路生態環境影響評價內容應包含以下幾方面 見圖2 3 人類活動 自然生態環境 社會生態環境 政策 措旌等 其中人類活動包括鐵路的規 劃 設計 建設 營運和管理等活動 自然生態環境包含了土地資源 水資 源 植被 大氣 聲環境和動植物等環境因素 社會生態環境包括 地利用 格局變化 對人身體健康等的影響方面 其中鐵路占用耕地 城鎮化效應等 均是需要考慮的因素 政策 措施等主要是指鐵路建設和營運過程中的生態 恢復及補償 環境保護政策以及營運管理措施等 西南交通大學碩士研究生學位論文第1 4 頁 鐵路生態 環境影響 評價內容 人類活動 自然生態環境 社會生態環境 政策 措旄等 鐵路規劃 設計 j 鐵路建設 l 鐵路營運和管理 i 土地資源 l i 水資源 i 植被資源 l i 聲 振動環境 i 動植物資源 l 土地利用 格局變化 1 耕地的占用 l i 城鎮化效應 廠 i 生態恢復及補償 l 環境保護政策 i l 營運管理措施 圖2 2 鐵路生態環境影響評價內容 從以上的分析可知 鐵路生態環境影響評價內容不同于道路環境影響評 價中的生態環境評價內容 在道路環境影響評價中 生態影響評價只是道路 環境影響評價的一個小部分 主要考慮的是野生植物與動物及棲息地的影響 水土流失的影響 以及水環境的影響等 文中的生態系統評價研究內容不僅 包括了自然生態環境評價和社會生態環境評價 還包括了人類活動以及生態 系統和環境的政策 措施的制定等活動 盡管在鐵路生態評價研究內容中也 采用了道路環境影響評價中的自然資源的評價 生態環境的評價 噪聲以及 景觀評價等道路環境影響評價中的部分評價內容 但此處對這些內容 的研 究不是單獨逐個去研究 而是從系統角度出發 綜合考慮人類活動 自然生 態環境 社會生態環境和政策 措施等的評價內容 注重研究內容的整體性 和綜合性 西南交通大學碩士研究生學位論文第1 5 頁 第3 章鐵路生態環境影響評價指標體系的構建 3 1 指標體系的研究 3 1 1 指標與指標體系的含義 指標 i n d i c a t o r 原意是揭示 說明 宣布或者使公眾了解的意思 指標是一種重要的信息工具 它能夠幫助我們了解事物發展變化的過程 用 這種方法也能夠幫助我們了解周圍的世界和傳遞關于復雜系統的信息 它不 同于一般的統計數據 指標則是在原始統計數據基礎上通過分析和整理得到 的 能反映事物本質特征的一類信息 是統計理論與實踐操作的結合點 指標一般具有以下的基本特征 具有明確的含義 一般能夠進行定量化 容易解釋和說明 具有綜合概括反映事物關鍵因素的能力 在時間上具有動 態性 對事物的變化具有敏感性 指標是一定復雜事物或現象的替代物 力 求逼真但卻不能等同 對于指標體系的含義 不同的研究者持有不同的觀點 余丹林 3 2 指出 指 標體系一詞 從字面上理解 它有 指示 表征 的含義 張明順等 3 3 則認為指標體系是 描述和評價某種事物可量度參數的集合 騰藤p 4 j 認為 指標體系是 由反映復雜事物各個側面的多個指標結成的有機整體 事實上 在研究復雜事物時 通常單個指標較難于反映事物的主要特征 這就需要具有一點聯系的指標體系 來全面 系統地反映復雜事物 這個指 標體系 它不是很多指標的任意堆積或者簡單疊加 而是從 體系 的角度 上 各個指標通過圍繞一個共同的主題或者核心建立起來的 這些指標之間 既要有一定的內在聯系 同時還要盡可能去除指標信息上的相關部分和重疊 部分 在國內的相關文獻中 指標與指標體系的用法也不統一 有的則不加區 別加以采用 有的則分開使用 有時為了簡單起見 使用 某某指標 來指 出是某一類問題的研究 如我們常常說的 生態指標 就是屬于這一類 盡 管可能因為研究方法的不同 可能是一個綜合性的指標 也有可能是多個指 標構成的指標體系 而當我們說 某某指標體系 時 可能因為這類問題的 研究大多采用指標體系的方法 但也有采用一個綜合性指標反映復雜事物的 可能 如 可持續發展指標體系 就是屬于這一類情況 西南交通大學碩士研究生學位論文第1 6 頁 在許多國外的相關文獻中 對于指標和指標體系并沒有在用詞上加以區 分 對于單個指標 采用i n d i c a t o r 對于多個指標 無論是兩三個組合在 一起的同類指標 還是中文所理解的指標體系 大都采用i n d i c a t o r s 很少 有專門與 體系 相對應的詞 此外 英文中的i n d i c a t o rs e t 指標集 或 者as e to fi n d i c a t o r s 一套指標 通常與中文中的指標體系具有類似的含 義 3 1 2 指標體系的分類 依據不同的分類標準 指標可以分為不同的類別 如按是否與經濟有關 可以分為經濟指標和非經濟指標 根據指標的量化不同又可以分為數量指標 又稱為總量指標 和質量指標 即由兩個數量指標相比較得到的平均數值 或者相對數值 依據指標所反應的方面可以分為肯定指標 否定指標和中 性指標 根據指標是否具有客觀性又可以將指標分為客觀指標和主觀指標 還可以根據指標的用途分為描述性指標和評價性指標 描述性指標是具體反 映某種現象的狀況 但每個描述性指標往往都有不同的計量單位 因此不能 簡單地相加以綜合反映某一層次或者某一方面的情況 而評價性指標的目的 在于對事物的各個方面 各個層次的指標進行綜合 匯總 最終形成一個總 指數 來反 映事物各個方面的總的變化趨勢和變化動態 實際上 評價指 標大多數來自描述性 指標 也有一些是派生指標 為實現評價指標的匯總 耳的 對每個指標一般需要無量綱化處理 最后才加以匯總 此外還有其他 的分類方法 在此不一一列舉 指標體系一般具有以下三個方面的特征 指標之間具有可比性 即指標 是根據統一的原則和標準進行選取的 指標表達形式簡單化 對指標進行簡 化處理 同時保持最大信息量 指標之間具有聯系性 需要進行指標產生機 理的研究 將指標統一在一個綜合框架中 指標體系的分類方法也有很多種 這是由于各個國家 地區以及研究機構或個人對于事物的認識角度 價值觀 和出發點不同 從而得出了各種各樣的指標體系 一般為以下的幾種類型 單一指標類型 綜合核算體系類型 菜單式多指標類型 菜單式少指標類型 壓力一狀態一響應 指標類型 在相關的文獻中 有的是為了研究需要 又將指標體系分為描述性指標體系和評價性指標體系 西南交通大學碩士研究生學位論文第1 7 頁 2 鐵路生態環境影響評價難點 因為 環保鐵路 概念尚處于討論階段 缺乏成熟的思想體系和理論支 撐 又因其評價系統的復雜性 理論探索性以及技術局限性等特點 加大了 鐵路生態環境影響評價體系研究的難度 具體表現如下 2 o l 探索性強 沒有現成的模式可循 對那些國外 國內本來就還在不斷 探討的方法 不可能照搬套用 為了切合工作的實際 在借鑒的同時 還必 須開發新方法 新技術 提出新觀點 找到解決問題的恰當途徑 2 系統復雜 影響評價研究涉及到地理 地質 氣象 水文 水生生態 陸生生態 社會 經濟 文化 景觀 工程技術 工程管理 跨越自然 社 會 經濟幾大系統 形成自然 經濟一社會復合生態系統 對其研究和評價 涉及眾多學科 3 信息不全 定性的信息多 定量的信息少 缺少明確確定的信息 許 多現象 事件 規律難以定量統計 繪動態分析 數學模擬 定量評價造成 巨大困難 4 不確定因素多 許多因素沒有明確的邊界或確定的性質 變量往往又 缺乏統一量度的函數關系或量綱 社會環境心理 美學 行為 價值等既沒 有可度量的物理單位 又很難估值和預測 5 缺乏標準 鐵路生態環境影響評價體系的研究本身尚處于探索階段 沒有統一規范和標準可循 一些指標雖可借鑒其他相關標準 但某些特有的 指標需要進一步界定 給整個評價研究增加了很大的難度和工作量 3 3 鐵路生態環境影響評價指標體系的構建 鐵路生態系統評價是一個涉及多學科 研究內容需要有綜合性 系統性 的復雜問題 因而鐵路生態評價指標體系也是一個綜合系統的復雜體系 其 中每一類 每一個指標本身具有不同的性質和特點 從不同的側面和方向來 說明問題 這些指標之間又具有相互聯系 從而這些指標可以多方面綜合反 映評價的內容 3 3 1 鐵路生態系統評價指標體系的構建原則 為了使所建立的評價指標體系能夠綜合反映鐵路生態系統評價的各個方 面 我們在進行評價指標的建立過程中就需要遵循一定的基本原則 對于這 西南交通大學碩士研究生學位論文第1 8 頁 方面的研究 本文結合可持續發展指標體系建立的基本原則 進行分析歸納 得出鐵路生態評價指標體系建立的基本原則 3 習 1 系統性 整體性原則 鐵路道路生態系統 要求指標體系必須能夠全面系統反映鐵路生態評價 的主要目標 指標的選擇力求具有典型性 完備性 廣泛的涵蓋性和高度的 概括性 指標體系的各個指標之間不是眾多指標的簡單相加 而是有機聯系 而組成一個層次分明的系統整體 但同一層次指標之間應保持各自的獨立性 避免指標之間的重復交叉 相互包含及大同小異現象 2 代表性 簡潔性原則 應選取代表性較強的典型指標 盡可能以最少的指標包含最多的信息 避免指標之間的信息重復利用 相互包含以及大同小異現象 去除那些意義 相近 重復關聯性過強或者具有導出關系的指標 力求使選擇的指標簡潔易 用 由于鐵路生態評價所涉及領域非常廣泛 在進行研究分析的過程中 為 了全面去評價生態的各個方面 往往會導致指標數量的增加 指標體系規模 的急劇膨脹 大量信息重疊引入 不僅使得主題不夠鮮明 也給信息收集和 實際操作帶來一定的困難 為此 在指標的選擇過程中 要盡量兼顧二者 并取得一定的平衡 3 可比性 可量性原則 要求指標必須適用于不同的研究區域 各項指標的涵義 統計口徑和適 用范圍對于不同的區域必須一致 具有可比性 所有選擇的指標都能夠根據 其度量方法進行度量 同時也便于比較相關的研究項目 4 可靠性 可操作性原則 指標是研究理論與實踐操作結合點 構建鐵路生態評價指標體系既要以 研究理論為基礎 同時又必須考慮實踐操作的可行性和現實數據資料支持的 可行性 尤其是在目前 關于鐵路生態系統評價尚處于研究階段 在相關資 料所掌握的信息還比較缺乏的情況下 可操作性是制約指標體系研究的最大 因素 統計數據是評價研究的基礎 統計資料來源的可靠性是生態評價研究 必須注重的環節之一 3 3 2 鐵路生態評價指標體系的構建方法 1 指標體系的研究方法 西南交通大學碩士研究生學位論文第1 9 頁 對鐵路進行生態評價 首先需要構建鐵路生態評價指標體系 然后選擇 合適的評價方法進行評價 指標體系的構建是評價的一個重要部分 相應地 鐵路生態系統評價指標體系的構建則是鐵路生態系統評價的一個重要內容 鐵路生態系統評價指標體系構建方法 建立的原則和依據是相互聯系的 其 中建立的原則需要構建方法來保證 依據需要方法來實現 有效地選擇正確 的構建方法 將增強指標體系建立的科學性 指標體系的構建方法有很多種 應用較多的有以下幾種方法 1 調查研究法 刈 這種方法的具體做法是 通過調查研究在廣泛收集有關指標的基礎上 利用比較歸納法進行歸類 并根據評價目標設計出評價指標體系 再以問卷 的形式把所設計的評價指標體系 寄給有關專家填寫的一種搜集信息的研究 方法 2 目標分解法f 3 7 這種方法是通過對研究主體的目標或任務具體分析來建構評價指標體 系 對研究對象進行分解 一般是從總目標出發 按照研究內容的構成進行 逐次分解 直到分解出來的指標達到可測的要求 3 多元統計法 這種方法是通過因子分析和聚類分析等方法 從初步擬定的較多指標中 找出關鍵性指標 具體地說 它一般先進行定性分析 初擬出有關研究對象 所要評價的各種要素 然后進行第二階段的定量