高鐵區(qū)域生態(tài)環(huán)境累積影響評價(jià)方法研究

張小平, 王兆雨, 趙 飛， 段曉晨

(1.石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河北 石家莊 050031； 2. 石家莊鐵道大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，河北 石家莊 050043)

高鐵和新建項(xiàng)目建設(shè)對于推動地區(qū)間經(jīng)濟(jì)要素流動、拉動經(jīng)濟(jì)增長、改善人民生活具有重要意義，但大量和過量建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)和運(yùn)營(同區(qū)域和不同區(qū)域項(xiàng)目之間短、中、長期影響的交叉、平行積聚和突變)對區(qū)域生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)退化或惡化具有不可估量的作用，為減少或避免高鐵建設(shè)引發(fā)的生態(tài)影響，研究并提出高鐵建設(shè)累積效應(yīng)評價(jià)方法對生態(tài)環(huán)境影響評價(jià)十分必要。高鐵建設(shè)累積影響評價(jià)是一個多因素、多變量、模糊的非線性過程[1]，本文將幕景分析法與層次分析法相結(jié)合，按時間序列描繪的不同幕景反映出該區(qū)域生態(tài)環(huán)境一系列主要變化過程，直觀展示不同的規(guī)劃方案或者擬議活動情景下的累積生態(tài)環(huán)境影響后果，為人們分析和決策提供科學(xué)支持。

一、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

累積效應(yīng)(Cumulative Effects)的概念源于美國 1973 年頒布的《實(shí)施“國家環(huán)境政策法”(NEPA)指南》中的環(huán)境累積效應(yīng)。累積效應(yīng)是由已發(fā)生的過去的行為、現(xiàn)在的及可合理預(yù)見的將來要發(fā)生的一系列行為所導(dǎo)致的作用于環(huán)境的持續(xù)影響[2]。

國內(nèi)很早就有學(xué)者撰寫介紹國外累積影響評價(jià)的文章，并逐步將累積影響的理念引入到我國的環(huán)境影響評價(jià)中。國內(nèi)毛文峰和吳仁海對累積影響的定義具有一定的代表性，但是專門針對累積影響定義的研究還比較少[3]。實(shí)際項(xiàng)目累積影響方面的研究也不多見，如楊喜愛、薛雄志在對海岸工程對整個廈門西海域環(huán)境和生態(tài)的累積影響中運(yùn)用數(shù)學(xué)模型和經(jīng)驗(yàn)公式[4]；林逢春、陸雍森在實(shí)際水庫背景對網(wǎng)箱養(yǎng)魚累積影響采用幕景分析法(情景分析法)進(jìn)行了研究，表明幕景分析法是一種有效的累積影響評價(jià)方法[5]。國內(nèi)的累積影響的研究中，關(guān)于累積影響研究方法的內(nèi)容研究得相對較多，但是對高鐵建設(shè)項(xiàng)目累積影響評價(jià)研究未見文獻(xiàn)報(bào)道。

國外對于累積影響的研究要早于國內(nèi)，無論是理論還是應(yīng)用都要較先進(jìn)一些。盡管美國等國家早期就開展了對累積影響的研究，但截至到現(xiàn)在還存在許多問題需要進(jìn)一步解決。累積影響在實(shí)踐中還沒有得到廣泛應(yīng)用，在眾多項(xiàng)目的環(huán)境影響評價(jià)中仍沒有進(jìn)行累積影響評價(jià)，即使有的項(xiàng)目進(jìn)行了累積影響評價(jià)但不充分，甚至是無事實(shí)根據(jù)地宣稱項(xiàng)目無累積影響[6-13]。累積影響定義的不一致性、評價(jià)方法定量性差、結(jié)論沒有公信力是目前國外累積影響研究所遇到的主要問題。目前國內(nèi)外對于新建工程項(xiàng)目拉動效應(yīng)評價(jià)方法基本處于空白。

二、幕景分析法簡介

一種幕景代表在某一特定時刻的環(huán)境狀況和人類行為狀況，也可以理解為對這一特定時刻人和環(huán)境系統(tǒng)特定關(guān)系的情景或者快照。幕景分析法則是按照規(guī)劃，設(shè)定一系列的幕景，通過比較分析，得出區(qū)域內(nèi)人類行為在不同時段、不同行為組合對環(huán)境的影響[14]。幕景分析法建立了一套環(huán)境影響評價(jià)框架，可操作性好，結(jié)果直觀，易于實(shí)施，與一些定量方法結(jié)合可以組合出更為具體的方法[15]。

通常使用幕景分析法進(jìn)行累積影響評價(jià)時，可以設(shè)置四種幕景：原始幕景，指人類開發(fā)活動之前的環(huán)境狀況，通?？烧{(diào)查歷史環(huán)境資料或推斷得到；當(dāng)前幕景，指近期與現(xiàn)狀的環(huán)境狀況；自然狀態(tài)將來幕景(無擬議活動)，指在不發(fā)生擬議活動的假設(shè)下預(yù)測未來的環(huán)境狀況；干擾態(tài)將來幕景(有擬議活動)，指在發(fā)生擬議活動的假設(shè)下預(yù)測未來環(huán)境狀況。多個擬議活動時，可以通過比較多個將來幕景，來分析不同擬議活動單獨(dú)發(fā)生及同時發(fā)生帶來的累積影響。通過各種幕景間的比較分析，得到的結(jié)果具有不同意義，如表1所示。

表1 幕景間比較分析表

三、模型構(gòu)建

幕景分析法通過建立時間序列上離散的幕景，避免了累積影響評價(jià)中時間范圍難以確定的問題。結(jié)果直觀，易于操作。為了避免主管人員影響較大的弊端，需結(jié)合層次分析法，實(shí)現(xiàn)定量與定性的結(jié)合，降低主觀影響。結(jié)合其他學(xué)者的研究成果，對高鐵區(qū)域生態(tài)環(huán)境累積環(huán)境影響評價(jià)指標(biāo)體系采用專家咨詢的方式進(jìn)行指標(biāo)篩選，構(gòu)建一個由目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層三個層次構(gòu)成的高鐵區(qū)域生態(tài)環(huán)境累積影響評價(jià)指標(biāo)體系。目標(biāo)層為高鐵區(qū)域生態(tài)環(huán)境累積影響，準(zhǔn)則層分為：動植物、土壤環(huán)境、水環(huán)境和恢復(fù)與抵抗能力，每個準(zhǔn)則層下分為若干指標(biāo)，指標(biāo)層有20項(xiàng)指標(biāo)，指標(biāo)體系見表2。

其中，動植物層包括對評價(jià)區(qū)域內(nèi)動物和植物總量的影響，界定為生物量；對動植物種類的影響，界定為多樣性；對動植物的生存領(lǐng)域大小產(chǎn)生的影響界定為分布范圍；對物種的稀有度界定為珍稀度；對動植物、特別是動物的生存環(huán)境的影響，界定為生存環(huán)境；是否破壞區(qū)域生態(tài)平衡，影響生物群穩(wěn)定，界定為生物群穩(wěn)定性。

土壤環(huán)境層重點(diǎn)評估高鐵建設(shè)對土壤的影響。對土地的占用，用土地資源指標(biāo)考核；施工造成的土地退化，用土地退化指標(biāo)考核；開挖隧道、開山等對地形地貌造成的變化，用地形地貌指標(biāo)表示；水土流失指標(biāo)考核對水土流失的影響；對荒地、藕田、林地還是農(nóng)田造成的占用，用土地利用類型來考核，較好的土地利用類型是更多地占用荒地，更少的占用利用價(jià)值大的土地；對植被的破壞程度用植被覆蓋率表示。

水環(huán)境對地表水、地下水資源進(jìn)行考核?？己税ǖ乇硭?、地下水資源量的變化以及地表水、地下水污染的多少，分四個指標(biāo)考核：地表水水資源、地表水水污染、地下水水資源、地下水水污染。

恢復(fù)與抵抗能力考核修建高鐵對該區(qū)域自身承載能力維持及抵抗自然災(zāi)害能力的影響。對總體資源使用量是否超過自身承載力，用資源承載力考核；污染是否達(dá)到環(huán)境承受閥值，用環(huán)境自凈能力考核；高鐵區(qū)域抵抗自然災(zāi)害的能力，用抗災(zāi)能力考核；對生態(tài)敏感區(qū)域的影響，用生態(tài)敏感區(qū)影響度考核。

在同一層中兩兩因素之間進(jìn)行比較，比較時采用專家咨詢法，由10位專家結(jié)合評價(jià)對象的特點(diǎn)，確定系統(tǒng)評價(jià)指標(biāo)體系中各遞階同層次結(jié)構(gòu)中兩兩指標(biāo)之間的相對重要性程度，構(gòu)建判斷矩陣，最終得到權(quán)重向量，并驗(yàn)證其一致性,各指標(biāo)權(quán)重如表2所示。

表2 高鐵區(qū)域生態(tài)環(huán)境累積影響評價(jià)指標(biāo)體系

由專家組依據(jù)上文構(gòu)建的指標(biāo)體系，對構(gòu)建的每一個幕景的環(huán)境影響情況進(jìn)行評分。采用百分制評分方法，將專家的打分計(jì)算算術(shù)平均值后，按每項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重將評分標(biāo)準(zhǔn)化，最后把每項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化得分相加得到這一幕景下環(huán)境累積影響評價(jià)的百分制綜合得分。將最終得分分為5個分?jǐn)?shù)段， 當(dāng)最后得分低于60分時，認(rèn)為生態(tài)環(huán)境在這一幕景條件下產(chǎn)生的累積影響很大，生態(tài)環(huán)境惡化；當(dāng)?shù)梅譃?1～70時，區(qū)域生態(tài)環(huán)境受到其產(chǎn)生的累積影響，生態(tài)環(huán)境狀況一般；當(dāng)?shù)梅譃?1～80時，產(chǎn)生的累積影響較小，生態(tài)環(huán)境狀況一般；當(dāng)?shù)梅譃?1～90時，產(chǎn)生的累積影響較小，生態(tài)環(huán)境狀況較好；當(dāng)?shù)梅譃?1～100時，產(chǎn)生的累積影響非常小，生態(tài)環(huán)境狀況良好。

為著重分析高鐵區(qū)域生態(tài)環(huán)境累積影響，將設(shè)置兩個將來幕景：將來幕景Ⅰ(高速鐵路建設(shè)與區(qū)域內(nèi)其它建設(shè)項(xiàng)目)和將來幕景Ⅱ(無擬議活動)。將幕景Ⅰ得分記為σstart，幕景Ⅱ的得分記為σend，兩者之差為δ，即δ=σstart-σend，將其稱之為累積影響值。當(dāng)使其σend取值低于60分時，認(rèn)為研究對象生態(tài)環(huán)境在這一幕景條件下生態(tài)環(huán)境狀況惡化，累積影響不能被忽視，此時δ的取值為該高鐵區(qū)域生態(tài)環(huán)境累積影響的閾值，記為δ閾值。當(dāng)δ取到δ閾值時，認(rèn)為該擬議活動對高鐵區(qū)域生態(tài)產(chǎn)生了嚴(yán)重的累積影響，建議取消此類規(guī)劃或者重新修改規(guī)劃。

四、實(shí)證分析

(一)工程簡介

長沙—益陽—常德城鐵總長170公里，為客運(yùn)專線，上下行雙線，速度目標(biāo)值250公里/小時及以上，全部為電力牽引和自動控制。線路位于湖南省西北部，處在長株潭城市群的長株潭—益陽—常德城鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)聚合帶內(nèi)，湘西北平原丘陵區(qū)，地貌單元分為丘陵區(qū)和平原區(qū)，工程沿線生態(tài)系統(tǒng)類型以森林生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為主，局部輔以水域生態(tài)系統(tǒng)和城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)，未穿越全國重要生態(tài)功能區(qū)和長沙市重要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能區(qū)，生態(tài)敏感性一般。線路施工工程范圍總面積7 496.37 hm2，土地利用類型以林地為主，其面積為2 668.71 hm2，占范圍內(nèi)總面積的35.60%；其次是耕地，面積為2 175.26 hm2，占評價(jià)范圍內(nèi)總面積的29.02%；其它用地類型比重較小。線路自北向南穿行于湖南省洞庭湖區(qū)西南側(cè)平原及低山丘陵區(qū)，沿線地勢為西高東低，地貌以丘陵、堆積平原為主，土壤分布以水稻土、紅壤、黃紅壤等為主，土層厚度30～60 cm不等，一般耕地土層較厚。植被類型以常綠闊葉林、落葉闊葉林、針葉林、針闊混交林，此外還有各種人工林及農(nóng)作物，植物資源豐富，植被覆蓋率較高；沿線地區(qū)土壤侵蝕形式以水力侵蝕為主，低山丘陵區(qū)還有重力侵蝕。沿線地區(qū)土壤侵蝕程度以微度、輕度為主。土地利用類型以林地為主，其次是耕地，其它用地類型比重較小。本工程沿線降雨量大，且相對比較集中，但由于植被發(fā)育較好，覆蓋率高，因此水土流失現(xiàn)象不明顯。從流失成因上看，沿線以水蝕為主；從流失強(qiáng)度上看，沿線以輕微度流失為主，強(qiáng)度流失主要集中在人為經(jīng)濟(jì)活動開發(fā)地區(qū)，及強(qiáng)度以上級水土流失主要由無序的開發(fā)建設(shè)與利用造成。本工程位于湘西北平原丘陵區(qū)，沿線生態(tài)系統(tǒng)類型以森林生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為主，局部輔以水域生態(tài)系統(tǒng)和城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)，土地利用類型以林地和耕地為主，工程沿線水土流失現(xiàn)象不明顯。本工程范圍內(nèi)的生態(tài)景觀格局具有較強(qiáng)的人工屬性，自然成分比重較低，隨著人類的長期開發(fā)建設(shè)和生態(tài)體系的演替，整體景觀結(jié)構(gòu)基本和諧，景觀單元內(nèi)的各類景觀要素比較齊全。工程沿線植被屬于華中植物區(qū)系，受農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人工造林活動影響，森林植被以人工次生林和經(jīng)濟(jì)林為主，主要為馬尾松林和杉木林；中低山區(qū)和河流一級階地，主要為農(nóng)田和城鎮(zhèn)綠化植被。無野生珍稀保護(hù)植物分布，野生動物資源不甚豐富。

(二)幕景I生態(tài)環(huán)境累積影響評價(jià)(高鐵建設(shè)前)

依據(jù)現(xiàn)有生態(tài)環(huán)境狀況及其區(qū)域內(nèi)規(guī)劃設(shè)計(jì)，聘請10位專家，采用表2建立的指標(biāo)體系，對幕景I的生態(tài)環(huán)境累積影響情況打分。每項(xiàng)指標(biāo)按滿分100評分得到分值，取10位專家打分值的算數(shù)平均值，再將分值乘以指標(biāo)的權(quán)重，得到每項(xiàng)指標(biāo)最后得分。將每項(xiàng)指標(biāo)的得分求和，得到幕景I生態(tài)環(huán)境累積影響評分結(jié)果，見表2。

綜合10位專家的評分，幕景I的生態(tài)環(huán)境累積影響得分為 82.48分，結(jié)合綜合得分的意義，認(rèn)為幕景I下的生態(tài)環(huán)境狀況較好，在此幕景下產(chǎn)生的累積影響較小。

(三)幕景II生態(tài)環(huán)境累積影響評價(jià)(高鐵建設(shè)后)

工程設(shè)計(jì)雖然十分重視對沿線自然資源、人文景觀等的保護(hù)，通過落實(shí)環(huán)保選線，繞避了評價(jià)范圍內(nèi)所有自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、文物保護(hù)單位及生態(tài)脆弱區(qū)等特殊生態(tài)敏感目標(biāo)，但工程不可避免地占用部分基本農(nóng)田和生態(tài)公益林。

施工期路堤填筑、路塹及隧道開挖、站場修筑、橋涵基坑開挖與回填等工程活動，致使地表植被破壞、地表擾動，易誘發(fā)水土流失。施工期，取棄土場、施工場地平整、施工便道修筑等工程行為，使土壤裸露、地表擾動、局部地貌改變、原穩(wěn)定體失衡，易產(chǎn)生水蝕。工程征地改變了土地原有的生態(tài)功能，原先為農(nóng)業(yè)用地、林地、建設(shè)用地、養(yǎng)殖水面和未利用環(huán)地等變成了工程征用土地，使地表植被和土地資源遭受損失； 橋涵工程可能壓縮河道過水?dāng)嗝妫茐牟糠洲r(nóng)田灌溉系統(tǒng)，如不采取措施，可能對沿線河道、溝渠行洪、航運(yùn)、農(nóng)灌等造成一定影響；工程施工將造成路基、站場等永久占地內(nèi)植被的永久性消失和施工營地、施工場地等臨時用地內(nèi)植被的暫時性消失。由于這些植物種類均為區(qū)域內(nèi)常見種，分布范圍廣，分布面積大，因此本工程建設(shè)不會造成評價(jià)區(qū)域植物種類的減少，更不會造成區(qū)域植物區(qū)系發(fā)生改變。工程對沿線野生動物產(chǎn)生的影響較小，工程在沿線野生動物主要活動區(qū)域大部分以隧道方式通過，工程建設(shè)不會改變野生動物的區(qū)系，影響其種群數(shù)量。

依據(jù)建設(shè)項(xiàng)目對生態(tài)環(huán)境累積影響狀況的分析，聘請10位專家，采用表2建立的指標(biāo)體系，對幕景II的生態(tài)環(huán)境累積影響情況打分，打分與計(jì)算過程同幕景I，得到幕景II生態(tài)環(huán)境累積影響評分結(jié)果73.14，在此幕景下產(chǎn)生的累積影響較小，見表2。同時得到δ=σstart-σend=82.48-73.14=9.34。

(四)評價(jià)結(jié)論

修建高鐵前后兩個幕景得分相差為9.34分，相差不大，且高鐵建設(shè)后的得分在70～80這一區(qū)間，所以認(rèn)為高速鐵路建設(shè)與區(qū)域內(nèi)其它建設(shè)項(xiàng)目對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的產(chǎn)生了一定的累積影響，但還沒有達(dá)到閾值，可以進(jìn)行建設(shè)運(yùn)營。

五、結(jié)論

采用幕景分析法，預(yù)測了兩個幕景下高鐵區(qū)域生態(tài)環(huán)境累積效應(yīng)影響程度，進(jìn)而評價(jià)高鐵區(qū)域生態(tài)環(huán)境累積影響。通過實(shí)證研究可以發(fā)現(xiàn)，將幕景分析法與專家打分法相結(jié)合是一種生態(tài)環(huán)境累積影響評價(jià)的有效方法，可以在高鐵區(qū)域生態(tài)環(huán)境累積影響評價(jià)上使用。這種評價(jià)方法在使用上應(yīng)特別注意評價(jià)指標(biāo)設(shè)置的科學(xué)性，評價(jià)結(jié)果常會因評價(jià)指標(biāo)的不同而不同，如何科學(xué)設(shè)置指標(biāo)得出更加客觀合理的結(jié)論，使該方法具有普遍適用性，需要進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫東東. 基于LM-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高鐵建設(shè)環(huán)境中短期影響綜合評價(jià)研究[J]. 石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)：社會科學(xué)版,2013,7(4):34-38.

[2]何彤慧,夏貴菊,王茜茜. 區(qū)域開發(fā)的生態(tài)累積效應(yīng)研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)經(jīng)濟(jì),2014,30(5):82-85+102.

[3]毛文鋒,吳仁海.可持續(xù)發(fā)展與累積影響評價(jià)[J].環(huán)境導(dǎo)報(bào),1997(5):1-3.

[4]楊喜愛,薛雄志. 海岸工程累積環(huán)境影響評價(jià):廈門西海域案例研究[J]. 海洋科學(xué),2004,28(1):76-78.

[5]林逢春,陸雍森.累積影響監(jiān)測系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù),2000,12(4):6 -9.

[6]MONIQUE G.Cumulative effect assessment in Canada: A regional framework for aquatic ecosystems [J]. Environmental Impact Assessment Revien, 2003, 23 (6): 723-745.

[7]SMITH MD.Cumulative impact assessment under the national environmental policy act: Analysis of recent case law [J]. Environmental Practice, 2006,8(04): 228-240.

[8]SPALING H.Cumulative effects assessment: Concepts and principles[J]. Impact Assement,1994,(3):231-252.

[9]PETER N. DUINKER , LORNE A. GREIG.The Impotence of Cumulative Effects Assessment in Canada: Ailments and Ideas for Redeployment, Environmental management, 2006, 37(2):111-116.

[10]LARS B.Solutions for characterising natural landscapes in New Zealand using geographical information systems[J]. Journal of Environmental Management,2005,76(1):23-34.

[11]WAYNE G, LANDIS.Uncertainty in the extrapolation from individual effects to impacts upon landscape[J].Human and Ecological Risk Assessment,2002,8(1):193-204.

[12]TROMBULAK C , FRISSELL C.A review of theeeologieal effeets of roads on terrestrial and aquatie eeosystems[J].Conservation Biology,2000,14(1):18-30.

[13]GIORGIO PETRONI,CHIARA VERBANO.The development of a technology transfer strategy in the aerospace industry:the case of the Italian Space Agency.Technovation.2000,7(20):345-351.

[14]孫曄. 幕景分析法在新建城區(qū)規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)中的實(shí)例應(yīng)用研究[J]. 資源節(jié)約與環(huán)保,2014(5):31-33.

[15]陳劍霄.區(qū)域開發(fā)累積環(huán)境影響及其全幕景分析法評價(jià)[J].地下水,2007,29(2):73-75.