潘 惠
(復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系,上海 200433)
鐵路工程跨越空間大,施工周期長,工程浩大,容易對鐵路沿線的生態(tài)環(huán)境、聲環(huán)境、振動環(huán)境、水環(huán)境和其他要素環(huán)境產(chǎn)生影響。為了分析新建鐵路對沿線區(qū)域的環(huán)境影響,選取海安至洋口港鐵路,對沿線聲環(huán)境、生態(tài)環(huán)境和水環(huán)境等影響因素進行分析,運用模糊綜合評價模型對其環(huán)境影響進行綜合評價,以判定該項鐵路建設(shè)對環(huán)境的影響程度,為環(huán)保部門對沿線的環(huán)境管理和環(huán)境規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。
海安至洋口港鐵路位于江蘇省東部,長江北岸,南通市北郊,基本呈東西走向,該線接軌于新長線海安站,東至洋口港北漁站。新建海安至洋口港為單線鐵路,線路全長78.409 km,近期的設(shè)計年度為2020年,線路近期共設(shè)6個車站,其中區(qū)段站1個,新建中間站4個,新建會讓站1個,近期的區(qū)段貨流密度為675萬t/年,客車 4 對/日[1],[2]。
生態(tài)環(huán)境評價范圍內(nèi)的農(nóng)業(yè)植被共計3 596.98 hm2,占整個評價區(qū)的67.41%,耕地面積為3 071.79 hm2,占評價區(qū)總面積的63.73%。評價區(qū)內(nèi)無國家重點保護動物,其他野生動物對人類活動具有極強的適應(yīng)性,不易受人類活動的干擾。評價范圍內(nèi)生產(chǎn)力水平較低的農(nóng)業(yè)植被和河流水域占較大比例,因此區(qū)域植被生產(chǎn)力水平不高,植被平均凈生產(chǎn)力僅為633 gC/(m2·a),也說明了人類的農(nóng)業(yè)活動對評價區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和變化有很大影響。
工程建設(shè)對生態(tài)環(huán)境影響主要來自永久占地,面積為273.11 hm2,其中工程占用耕地面積240.94 hm2,占工程永久征地總面積的88.22%,而工程沿線各地區(qū)耕地總面積達160 342 hm2,工程所占用的耕地面積僅占0.15%,線路的施工及建成后不會使區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)格局發(fā)生太大變化。全線取土場、臨時材料廠等臨時用地193.66 hm2,工程完畢采取相應(yīng)恢復(fù)措施,可使其不良影響降到最低。另外,工程建設(shè)將減少生態(tài)系統(tǒng)生物量4 683 t,在建成后恢復(fù)期恢復(fù)量可達4 160 t,一定程度上彌補了工程建設(shè)生物量的減少,工程建設(shè)還使得評價區(qū)內(nèi)自然體系平均生產(chǎn)力上升到683 gC/(m2.a(chǎn)),較原先提高了 50gC/(m2.a(chǎn)),自然體系生產(chǎn)力的破壞也將逐步恢復(fù),基本不會干擾生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。工程建成后新增道路和站場面積為273.11 hm2,僅占評價總面積的5.67%,各類植被類型的面積與比例變化不大。盡管土地利用格局發(fā)生了變化,其優(yōu)勢度值從74.03%降低至66.95%,但仍維持在較高水平,不會對自然景觀質(zhì)量產(chǎn)生太大沖擊。
另一方面,評價區(qū)野生動物均為普遍分布的種類,線路兩側(cè)的環(huán)境十分相似,不會對評價區(qū)動物生存和種群的數(shù)量產(chǎn)生太大影響。工程建設(shè)可能造成水土流失總量為20 772 t,新增水土流失總量16 404 t,通過采取工程與植物措施或兩者相結(jié)合的水土流失防治措施,投資12 471.31萬元用于生態(tài)環(huán)保,可將水土流失造成的影響降到最小??傊?,工程建成后不會對沿線的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、植物資源、動物資源和水土保持等造成太大的影響,工程防護措施的實施進一步確保將工程建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的影響降到最低程度[4]。
該工程評價范圍內(nèi)聲環(huán)境保護目標有77處(75處居民區(qū),2處學(xué)校),監(jiān)測結(jié)果表明:既有鐵路距離鐵路外軌中心線30m處滿足GB12525—90的限值標準。新建地段,沿線基本為農(nóng)村地區(qū),聲環(huán)境現(xiàn)狀較好,除個別點受公路影響超標外,其余點滿足相應(yīng)功能區(qū)要求。工程建設(shè)后,近期居民住宅距鐵路外軌中心線30m處 LAeq晝間為55.5~64.0 dB(A),夜間為56.3~65.6 dB(A),分別較現(xiàn)狀增加0.3~4.6 dB(A)和0.2~5.4 dB(A),晝、夜間均達標準,近期2所學(xué)校LAeq晝間為54.0~56.9 dB(A),夜間55.3~57.4 dB(A),分別較現(xiàn)狀增加0.4~6.5 dB(A)和0.5 dB(A),2處均超標。采取了噪聲防治措施,使相關(guān)敏感點聲環(huán)境達到有關(guān)標準要求[5- 6]。
該工程評價范圍內(nèi)振動環(huán)境保護目標有73處(既有鐵路段6處,新建鐵路段67處)。監(jiān)測結(jié)果表明:既有鐵路滿足鐵路干線兩側(cè)振動標準限值晝、夜80 dB(A)的標準,新建鐵路地段處于縣城郊區(qū)或農(nóng)村未開發(fā)地段,其振動現(xiàn)狀良好,滿足GB10070—88晝間70 dB、夜間67 dB的標準限值。工程建成后距離外軌中心線30m外區(qū)域,均滿足GB10070—88中鐵路干線兩側(cè)的標準。距離外軌中心線30m以內(nèi)區(qū)域,將有27處共計50戶居民住宅的振動超過標準的“80 dB”的要求,超標范圍為0.1至1.3 dB,采取了相應(yīng)的振動防治措施。
工程沿線共設(shè)6座車站,全線跨河流水體的橋梁共29座,跨越各類河流29條,跨越河流的橋位上、下游1 km范圍內(nèi)無水環(huán)境保護目標。工程未侵入集中式生活飲用水水源保護區(qū)范圍內(nèi),排放的水污染物主要為非持久性污染物。主要污染物為COD(化學(xué)耗氧量)、石油類、SS(懸浮物)等,污水水質(zhì)的復(fù)雜程度為“簡單”。
工程范圍內(nèi)既有污水排放量10m3/d,新增污水排放量為275m3/d。施工期污水來源主要是施工人員生活污水和機械車輛沖洗水,施工生活污水水質(zhì)COD200~300 mg/L,動植物油 50 mg/L,SS80~100 mg/L,施工期機械車輛沖洗排水水質(zhì)為COD50~80 mg/L,石油類1.0~2.0 mg/L,SS:150~200 mg/L。工程建成后,沿線各車站污水若不處理,污水水質(zhì)無法滿足GB8978—1996《污水綜合排放標準》一級標準要求。通過采取必要地防護措施、先進的施工工藝和設(shè)置臨時格柵等措施,盡量減少施工期對水體的污染,工程沿線各站污水經(jīng)SBR工藝處理后可達一級排放標準要求,設(shè)計的污水處理設(shè)施滿足標準要求。
工程建設(shè)其他環(huán)境影響主要體現(xiàn)在施工期揚塵和運營期內(nèi)燃機車廢氣排放。施工過程由于施工機械和運輸車輛的增加,加上開挖、回填、拆遷和沙石灰料裝卸過程,容易造成粉塵污染。但是施工的揚塵影響是局部的,通過采取適當(dāng)?shù)膰娝?、密閉式運輸、使用綠色能源等措施,可有效降低揚塵影響。另外,沿線系平原地區(qū),污染物易于擴散,且內(nèi)燃機車為流動源,其污染物排放量相對較少,內(nèi)燃機車廢氣排放對周圍環(huán)境空氣影響甚微。
針對海安至洋口港新建鐵路,施工期可能會導(dǎo)致地表植被破壞、水土流失、施工揚塵、施工噪聲、征地拆遷、土地利用環(huán)境影響,運營期可能有噪聲振動、車站生活污水等的影響[7]。根據(jù)以上所產(chǎn)生的環(huán)境影響因素,構(gòu)建了如下評價指標體系,見圖1。
模糊數(shù)學(xué)是試圖運用數(shù)學(xué)工具來解決比較模糊的對象的一種方法,模糊綜合評價方法是模糊數(shù)學(xué)中用得較為廣泛的一種方法,即以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ),將一些難以界定的問題進行量化處理。通過先對單個因素進行分析,然后對所有因素采取模糊綜合評價,其優(yōu)越性在于可以處理那些復(fù)雜系統(tǒng)中難以用精確的數(shù)學(xué)方法描述的各種問題,兩兩比較評判對象,對評判對象有唯一的評價值。具體步驟如下[8- 9]。
圖1 鐵路工程環(huán)境評價指標體系
設(shè)因子集為 U=(U1,U2,…,Ui),其中各單因子集為 Ui={u1,u2,…,uj},uj表示各單因子集下第 j個指標。i∈I=(1,2,…,4),j∈J=(1,2,…,m),m 分別為各單因子集的指標數(shù)。根據(jù)工程建設(shè)的具體評價,設(shè)定了5個評價等級,評價等級集為V={v1,v2,…,v5},分別表示海安至洋口港鐵路對環(huán)境影響的程度為“最小”、“較小”、“中”、“一般”、“差”5個等級。則模糊數(shù)學(xué)綜合評價公式如下
其中C為海安至洋口港鐵路對環(huán)境影響程度的評價結(jié)果,按照最大隸屬原則,cj中最大值c'j所對應(yīng)的等級即為工程建設(shè)達到的標準等級,ai分別表示生態(tài)環(huán)境、聲振動環(huán)境、水環(huán)境、其他環(huán)境要素在評價指標體系中所占權(quán)重。Bn為生態(tài)環(huán)境、聲振動環(huán)境、水環(huán)境、其他環(huán)境要素等單因子集下所獲得的環(huán)境影響程度。
將各單因子集所對應(yīng)的指標權(quán)重與評價矩陣進行合成,可得公式如下
其中B1=(b11b12… b15)=a1j·R1j,表示生態(tài)環(huán)境所獲得的環(huán)境影響。a1j為單因子集的生態(tài)環(huán)境下所對應(yīng)各指標權(quán)重,R1j為生態(tài)環(huán)境下各指標所獲得環(huán)境影響程度的評價矩陣,B2,B3,…,Bn依次同理可說明聲振動環(huán)境、水環(huán)境和其他環(huán)境要素等單因子集所獲得環(huán)境影響。
根據(jù)評價等級集為 V={v1,v2,…,v5},令 Rij={rij1,rij2,rij3,rij4,rij5}=),Rij為第 i個因子集下第j個指標的評價矩陣。rij由T個評審專家打分確定,i=1,2,…,n。其中,rij1表示第 i個因子集下第j個指標獲得環(huán)境影響最小的得分,cij1表示有cij1個專家認為第i個因子集下第j個指標獲得環(huán)境影響最小。最終,處理可得評價矩陣
k為評價指標子集含有指標的個數(shù)。
邀請10位在環(huán)境評估、鐵路建設(shè)等領(lǐng)域的專家學(xué)者依據(jù)相關(guān)規(guī)定[10],分別對海安至洋口港鐵路工程的生態(tài)環(huán)境、聲振動環(huán)境、水環(huán)境和其他要素環(huán)境獲得環(huán)境影響進行評估打分,見表1。
表1 各因子集指標的環(huán)境影響程度評定
最終分別得到生態(tài)環(huán)境、聲振動環(huán)境、水環(huán)境和其他要素環(huán)境的評價矩陣
對于生態(tài)環(huán)境因子集,首先確定該因子集下各指標的權(quán)重。權(quán)重的確定采用專家打分法,該方法對于工程項目的指標賦權(quán)具有簡便易行,適用性強等優(yōu)勢,則生態(tài)環(huán)境下各指標的權(quán)重為 a1j=,進而計算生態(tài)環(huán)境的環(huán)境影響評價結(jié)果同理,依次確定聲振動環(huán)境、水環(huán)境、其他環(huán)境要素的指標權(quán)重為,分別得到聲振動環(huán)境、水環(huán)境、其他環(huán)境要素的環(huán)境影響評價結(jié)果如下:B2=(0.540 0 0.380 0 0.080 0 0 0);B3=(0.480 0 0.420 0 0.100 0 0 0);B4=(0.440 0 0.430 0 0.130 0 0 0)。
經(jīng)過整理可得單因子集的評價結(jié)果為
對海安至洋口港鐵路工程的生態(tài)環(huán)境、聲振動環(huán)境、水環(huán)境、其他環(huán)境要素在評價指標體系中所占權(quán)重進行確定,運用專家打分法得到權(quán)重矩陣為 A
根據(jù)最大隸屬度原則,最大數(shù)對應(yīng)的為最終的評價等級,根據(jù)C中最大數(shù)為0.493,其對應(yīng)的評價等級為最優(yōu),說明工程的建設(shè)對環(huán)境的影響甚微,該工程的建設(shè)注重環(huán)保和自然的可持續(xù)發(fā)展,防護和污染處理措施得當(dāng),是一個對環(huán)境影響效果較佳的鐵路建設(shè)工程[11]。
通過建立模糊數(shù)學(xué)模型,根據(jù)專家打分法等方法對工程的影響效果進行打分,確定生態(tài)環(huán)境、聲振動環(huán)境、水環(huán)境和其他影響要素環(huán)境指標的權(quán)重及其子集指標的權(quán)重,并結(jié)合專家評審意見得出的評價矩陣對海安至洋口港鐵路工程環(huán)境進行定性與定量評價。計算結(jié)果表明,該評價方法簡便易行,對建設(shè)后工程的環(huán)境影響評價有重要的參考價值。
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