累積環(huán)境影響評價方法研究綜述

司訓練 張 銳 宋澤文

(西安石油大學油氣資源經(jīng)濟與管理研究中心，陜西西安710065)

0 引言

環(huán)境影響評價(Environmental Impact Assessment，簡稱EIA)是項目規(guī)劃或建設單位對建設項目實施后可能造成的環(huán)境影響進行分析、預測和評估，提出預防或者減輕不良環(huán)境影響的對策和措施，并進行跟蹤監(jiān)測的方法與制度。EIA通過分析和評價人類活動對生態(tài)環(huán)境的影響過程，其目的是保證生態(tài)環(huán)境和人類社會的可持續(xù)發(fā)展。

傳統(tǒng)EIA只考慮單個項目對環(huán)境造成的影響分析，而且分析的時空范圍有限，較少考慮環(huán)境的間接影響和累積作用，也忽略了相鄰區(qū)域內(nèi)同期開展的建設項目或同區(qū)內(nèi)先后開始的工程之間的相互作用等。隨著全球經(jīng)濟社會的發(fā)展，人類活動對環(huán)境的影響程度和頻率不斷加強，而且人類環(huán)境意識不斷提高，可持續(xù)發(fā)展成為經(jīng)濟社會發(fā)展的最終目標，選擇與可持續(xù)發(fā)展相一致的人類活動的方向、內(nèi)容、規(guī)模、速度和方式，成為環(huán)境評價的重點，累積影響評價(Cumulative Effect Assessment，簡稱 CEA)的思想應運而生。可以認為，CEA與可持續(xù)發(fā)展相吻合，它就是EIA在環(huán)境影響的累積作用方向的深入，也是EIA進一步發(fā)展完善的重要趨勢。

累積影響是當一個項目與過去、現(xiàn)在和未來可預見到的項目進行疊加時產(chǎn)生的影響，即若干個項目以協(xié)同方式共同作用環(huán)境，或者若干個項目對環(huán)境系統(tǒng)產(chǎn)生的影響在時間上過于頻繁，或在空間上過于密集，以致于各單個項目的影響得不到及時消納。CEA理論和方法得到了廣泛的研究和討論，并取得了一系列的研究成果［1］319-331。然而由于CEA的復雜性和多學科集成性，至今“累積影響”沒有形成統(tǒng)一的定義、理論和方法，不同的國家法規(guī)和不同學者，對累積影響給出了不同的涵義、理論和方法研究［2］231-252。本文述評了國內(nèi)外主要的CEA方法，希望可以拋磚引玉，為開展CEA的理論與方法研究提供有益參考，同時為合理正確選擇分析評價工具進行累積環(huán)境影響評價提供幫助。

1 CEA方法分類

CEA方法在國內(nèi)外得到了廣泛研究，一些學者對主要的方法進行了總結和述評［3］81-106。Spaling和Smit根據(jù)CEA的評價范圍和視角，將CEA方法分為兩類:分析方法和規(guī)劃方法。［4］587-600兩類方法的關系及其具體包括的方法見圖1。

圖1 CEA方法分類

分析類方法將CEA視作為了更理性科學決策的信息收集分析活動，包括空間分析法、網(wǎng)絡分析法、生物地理分析法、交互矩陣法、生態(tài)模型法、專家意見法等。規(guī)劃類方法使用規(guī)劃理論和程序?qū)⒁幌盗刑娲桨高M行排序，將CEA視為區(qū)域性或綜合性規(guī)劃活動，包括多目標評價法、規(guī)劃模型法、土地適宜性評價法和評價過程導則。

這兩類方法不是絕對獨立的，而是通過信息流相互關聯(lián)的。分析類方法強調(diào)研究的集中性，更加注重分析功能，不包含規(guī)范評價。規(guī)劃類方法研究視角更加廣泛，評價過程包含規(guī)范評價。以空間分析法為例，經(jīng)過空間分析得到局域環(huán)境評價模型和動態(tài)環(huán)境累積數(shù)據(jù)，空間結構和空間分析結果卻是規(guī)劃類方法——如規(guī)劃模型和土地適宜性評價的重要組成部分。

由于兩類方法間的關聯(lián)性，一些學者試圖將多種方法綜合運用，以克服某種方法單獨使用時的缺點，使得組合評價方法能夠更加完善的評價累積環(huán)境影響的整個過程。本文將這些方法歸結為“其它方法”。

2 CEA方法評價標準

CEA概念由三個部分組成:影響源、影響過程和影響結果。在此基礎上，本文通過7個評價標準評價CEA方法。

影響源:指評價方法在影響源科學合理識別方面的能力。人類活動對環(huán)境的擾動分為單個項目通過時間累積或空間累積對環(huán)境的擾動，多個項目對環(huán)境的擾動以及項目間接產(chǎn)生或次生的擾動。

影響過程:是指人類活動與環(huán)境影響間發(fā)生作用和聯(lián)系的途徑或者關系。CEA方法是否具有識別和分析影響過程的能力是評判的標準之一，同時還要分清影響過程是簡單累加作用還是協(xié)同作用。

時間累積:相繼發(fā)生的擾動的時間間隔小于環(huán)境系統(tǒng)或者其組成、運行過程對擾動的消化吸收或者從中恢復過來的時間，就會發(fā)生時間累積作用。評價方法應該具有識別過去、現(xiàn)在和可預見的將來環(huán)境變化的能力。

空間累積:不同擾動的地理空間距離小于每個擾動自身所需的消解和分散的距離時，就會發(fā)生空間累積作用。CEA方法應能夠識別擾動發(fā)生的地理空間范圍并設定地理界限，判斷是否有跨界行為發(fā)生，并分析空間結構。

功能影響:指人類干擾活動對生態(tài)環(huán)境的運行過程、能力和性質(zhì)的影響，主要包括環(huán)境在時間方面的一些改變，如時間擁擠、時間滯后、閥值等。在累積環(huán)境影響評價中應科學合理識別、分析并評價生態(tài)環(huán)境及其組成、運行過程在功能方面的影響。

結構影響:包括生物遷移、居住或棲息環(huán)境改變、地球物質(zhì)資源，如水、空氣等的改變，主要包括空間方面的影響，如空間擁擠、跨界影響、破碎影響等。在累積環(huán)境影響評價中應科學合理識別、分析并評價生態(tài)環(huán)境及其組成、運行過程在結構方面的影響。

客觀性:指累積環(huán)境影響評價方法在影響源識別、影響過程和影響結果的評價中注重客觀理性評價。盡管一些評價方法中必須使用主觀判斷作為依據(jù)，依然將減少評價者的主觀作用影響作為目標，使評價過程更加科學有效。

在CEA方法的評價中，依然有其它的評價標準，如經(jīng)濟性、時間要求、數(shù)據(jù)要求等，但本文不進行考慮。本文從各種CEA的理論基礎和概念入手，應用上述評價標準對他們的應用能力進行評價。

3 CEA方法述評

根據(jù)上述評價標準，對CEA方法進行述評，其中在分析類方法中對地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS)、系統(tǒng)動力學(System Dynamics，SD)和矩陣法進行評價;規(guī)劃類方法中評價了線性規(guī)劃和過程導則;其它方法對組合評價方法進行了述評。

3．1 分析類方法

3．1．1 GIS

GIS是在計算機系統(tǒng)支持下，對地球表層空間中的地理數(shù)據(jù)進行采集、儲存、運算、分析，根據(jù)多種空間動態(tài)信息，以模型分析方法為地理研究和決策服務的技術系統(tǒng)。GIS能夠?qū)⒌貓D與數(shù)據(jù)相關聯(lián)，建立拓撲關系以進行空間分析，產(chǎn)生新的信息數(shù)據(jù)和圖形。環(huán)境的空間地理信息改變需要經(jīng)過一定的時間間隔才能被系統(tǒng)捕捉到，在這個過程中通過GIS重疊地理對象功能，可以顯示和分析環(huán)境隨時間變化的特征。而通過收集和比較不同時段的地理環(huán)境數(shù)據(jù)，為影響源的分析提供了良好的基礎。GIS強大的數(shù)據(jù)管理能力和空間分析能力，能夠識別和分析時間和空間累積。但是，在影響過程方面，GIS不能分析累加或者協(xié)同作用的累積過程，因此需將GIS同其他分析工具結合使用，開發(fā)能反應累積過程并為GIS提供信息的子系統(tǒng)。GIS在空間擁擠、破碎和累加過程分析方面的功能強大，能夠詳細描述擾動的空間變化，因此能夠分析結構影響。然而在功能影響方面，GIS能夠分析隨空間結構變化的離散的時間滯后和時間擁擠，但不能明確分析因果關系和累積影響閥值，因此只有部分功能影響。GIS是一種客觀評價方法:Johnson等運用GIS對美國明尼蘇達州濕地進行累積影響評價，分析濕地損失對下游水質(zhì)的影響。［5］1609-1615劉少軍等分析 GIS的不足，采用人工智能方法，擴展GIS的功能，建立能對累積影響過程做出解釋的累積效應專家系統(tǒng)［6］76-79。

3．1．2 SD

SD模型，既有描述系統(tǒng)各要素之間因果關系的結構模型，以此來認識和把握系統(tǒng)的結構;又有專門形式表現(xiàn)的數(shù)學模型，據(jù)此進行仿真試驗和計算，以掌握系統(tǒng)的未來動態(tài)行為。所以系統(tǒng)動力學是一種定性和定量相結合的仿真技術。SD方法對環(huán)境影響的動態(tài)描述表現(xiàn)在宏觀上把握生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的變化趨勢、變化速率和變化過程。它以人類活動對環(huán)境的擾動所引起的狀態(tài)變化為識別指標，分析人類活動與環(huán)境影響力的大小和相互作用。

SD突出地強調(diào)了系統(tǒng)內(nèi)不同變量之間的“流量”關系和反饋作用，適合分析不同要素之間的相互作用及其在時間尺度上的累積影響，因此其在影響過程分析和時間分析中具有優(yōu)勢。另外在重組數(shù)據(jù)和模型的幫助下，可以進行影響源分析。但它不能明確地理范圍，難以分析空間要素之間的相互作用。從仿真技術入手，SD方法可以對未來人類活動對環(huán)境的擾動進行模擬分析，判斷人類活動對環(huán)境在時間尺度上的影響，因此其可以分析功能影響，但在結構影響分析中具有弱勢。

作為一種主客觀相結合的評價方法，SD在累積環(huán)境影響評價中得到廣泛應用。王向華等建立起完整的廈門市海灣型城市發(fā)展戰(zhàn)略的系統(tǒng)動力學仿真模型，通過調(diào)整模型變量，模擬不同發(fā)展策略下廈門港灣濕地的累積生態(tài)效應，并結合灰色評估模型對累積生態(tài)效應進行量化，得出不同發(fā)展策略的累積生態(tài)效應指數(shù)。［7］237-238

3．1．3 矩陣法

矩陣法是將環(huán)境因素和擾動行為分別作為矩陣的行和列，并在相應位置以數(shù)字或者文字等將每種擾動行為對環(huán)境因素的影響程度進行標記，用來描述單個人類活動對環(huán)境影響或者多項人類活動對環(huán)境影響的復雜關系。矩陣法通過累加單個人類活動對環(huán)境的擾動，得到總的累積影響評價值。在矩陣法中，需要通過專家意見確定每項人類活動對環(huán)境構成影響水平、每項環(huán)境構成的權重系數(shù)和多項活動對多個環(huán)境構成影響的交互系數(shù)。通過矩陣中這些數(shù)據(jù)的設置來計算每項人類活動對環(huán)境的累積影響。矩陣法可以直觀地表示影響源和影響過程中的交叉或因果關系，能使用定量或定性的描述來進行評價，但不能反應間接影響和時間特征明顯的影響，也不能對影響結果進行結構和功能分析。矩陣法需要使用專家意見進行得分和權重判斷，受主觀因素影響較大。

3．2 規(guī)劃類方法

3．2．1 線性規(guī)劃

線性規(guī)劃作為一種確定最優(yōu)資源配置的有效方法，在累積影響評價中也有應用。它將一些特定的人類活動對環(huán)境影響作為約束條件，通過一定的決策規(guī)則，選擇最優(yōu)的累積環(huán)境目標。線性規(guī)劃通常被視為對累積影響評價規(guī)劃過程的解釋模型，通過估計人類活動對環(huán)境的影響，預測給定項目方案的影響結果。

在線性規(guī)劃中，大量各種類型人類活動對環(huán)境擾動的影響源作為約束條件的構成部分，而環(huán)境構成既可能出現(xiàn)在約束條件中，也可以作為部分決策目標。影響的累積過程作為線性規(guī)劃的必要部分，體現(xiàn)在人類活動和環(huán)境構成與各種選擇方案之間的聯(lián)系上。這種聯(lián)系通過賦予權重系數(shù)后，反應各種方案的人類活動對環(huán)境的影響，但其僅在線性規(guī)劃的分析過程中有所體現(xiàn)，并未明確的表示出來。線性規(guī)劃可以很好地進行空間分析，但作為一種相對靜態(tài)的評價方法，在時間分析方面不具有優(yōu)勢。同樣，線性規(guī)劃可以滿足結構影響評價的標準，每個替代方案的空間變化都能明確評價。由于其在時間分析上的弱勢，使其在功能影響評價中也不具優(yōu)勢。

Stakhiv使用線性規(guī)劃法進行了案例研究，調(diào)查各種發(fā)展方案對濕地環(huán)境的累積影響。［8］725-748在其研究中，將各種發(fā)展方案的累積影響都在特定的決策規(guī)則的基礎上進行了評價，說明了線性規(guī)劃是一種累積影響評價的規(guī)劃方法。

3．2．2 過程導則

過程導則不是一種明確的評價方法，而是一系列的引導和組織累積環(huán)境影響評價的步驟。美國、加拿大的學者和政府部門對CEA過程導則進行了多年的研究，本文以加拿大CEA評價過程為例進行說明。

步驟一:以一系列的導向性問題開始建立環(huán)境影響評價決策樹。這些問題主要判斷是否需要對一個特定項目進行累積影響評價，包括項目的類型、規(guī)模、數(shù)量，以及可以預見的環(huán)境影響的時空范圍。

步驟二:在步驟一的基礎上，兩兩比較累積環(huán)境影響分析路徑并做出決策。應用預分析方法分析和確認未來的累積環(huán)境變化。一旦觀測到累積影響，則需使用后分析評價技術。在此步驟進行因果分析和影響源分析。

步驟三:對項目發(fā)展方案、未來環(huán)境狀態(tài)的可接受性和管理方案進行評價。

過程導則可以識別單個或者多個類型的影響源。在影響過程分析方面，通過因果關系和反饋作用，明確了累積影響過程，但不能區(qū)分是累加作用還是協(xié)同作用。過程導則可以分析過去、現(xiàn)在和將來的短期和長期累積影響，滿足時間分析的評價標準。過程導則認為，累積影響評價的范圍是區(qū)域性的，分析了空間密度和結構。過程導則強調(diào)確認累積環(huán)境變化中的時間擁擠和空間擁擠，也明確考慮了時間滯后和破碎影響。

過程導則滿足了大部分的評價標準，是因為在各評價步驟中可以靈活選擇分析類方法或者規(guī)范類方法進行評價，任意評價方法的組合都適用。盡管如此，導則的靈活性意味著它缺乏具體性，只提供了一般的指導思想，缺乏明確的過程指導。這種過程導則適合于綜合性累積影響評價的組織框架，可以選擇和應用更加嚴格的方法和技術。

3．3 其他方法

分析類方法和規(guī)范類方法在CEA中應用總是存在著一些不足之處，為了更好地對累積環(huán)境影響進行評價，根據(jù)這些評價方法的開放性和關聯(lián)性，開發(fā)出了組合型評價方法。Wang Yun-jia等基于場論、RS和GIS建立了煤炭開采對生態(tài)環(huán)境累積影響評價技術路線圖。［9］1072-1080

王行風等認為，SD能夠有效模擬系統(tǒng)在時間尺度上的動態(tài)行為，適合分析不同要素之間的相互作用及時間累積影響，但其空間分析能力弱，不能分析要素之間的交互作用。［10］2078-2085而元胞自動機(Cellular Automata，CA)更多地強調(diào)空間維度的相互作用機制，其忽視了復雜系統(tǒng)中各要素對個體的反饋作用，對系統(tǒng)空間動態(tài)分析過于簡單。以GIS為基礎平臺，集成SD和CA的優(yōu)點，建立了能夠分析時間、空間累積效應的SD-CA-GIS模型。模型將累積環(huán)境影響評價問題分為時間累積和空間累積兩個部分。其中，時間累積

4 CEA在水環(huán)境中的應用

我國是一個水資源并不豐富的國家，隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，人類活動尤其是一些工程建設項目和資源開采項目對水環(huán)境影響的累積影響逐步體現(xiàn)出來。

侯保燈等從徑流量、水溫、水質(zhì)三方面分析了流域水電梯級開發(fā)對水環(huán)境的累積影響，并運用情景分析法進行水環(huán)境累積影響評價。［11］32-37劉蘭芬等采用現(xiàn)場觀測和數(shù)學模型相結合的方法，對梯級電站下泄水溫的累積影響進行了數(shù)值模擬研究。［12］173-180張洪波等采用水文變異法對梯級水庫在時間和空間上水文條件的累積影響進行了定量化研究。［13］137-142

國外對水環(huán)境的累積影響也進行了研究。Monique Dubé等對加拿大北部河流生態(tài)系統(tǒng)進行了研究，在加拿大現(xiàn)有水環(huán)境監(jiān)測實踐和水環(huán)境生態(tài)健康評價基礎上創(chuàng)建水環(huán)境累積影響評價部分以SD模型為基礎，從系統(tǒng)論的角度分析人類活動與資源、環(huán)境、經(jīng)濟和社會發(fā)展之間的影響和反饋機制;并將其中相互作用關系定量地描述出來，分析影響環(huán)境變化的因素，將影響因素對生態(tài)系統(tǒng)的直接影響和間接影響有機地結合起來，通過描述區(qū)域發(fā)展各項因子之間的交互作用的時間變化來分析時間累積效應?？臻g累積部分強調(diào)各項因子在空間上的變化及空間上的交互作用，選擇CA模型模擬區(qū)域環(huán)境在空間上的變化和交互作用，在此基礎上計算相關的空間累積指標，并作為相關參數(shù)傳遞給SD運行。最后將這兩個部分集成為時空整合模式，以完成對區(qū)域環(huán)境累積效應的分析。作為一種客觀評價方法，SD-CAGIS模型基本滿足了本文的累積環(huán)境影響評價方法的評價標準，是進行累積環(huán)境影響評價的有效方法

累積環(huán)境影響的評價方法還有很多，如網(wǎng)格法和模糊系統(tǒng)分析方法等，還可以利用非線性理論模擬累積影響的非線性過程，建立與GIS耦合的能反映影響過程累積的子模型。傳統(tǒng)評價方法在累積環(huán)境影響評價中存在著多多少少的缺陷，不能單獨完成評價，將這些方法有機的結合起來，已成為環(huán)境影響評價方法的發(fā)展趨勢。方法。［14］87-115Allison J．S．等發(fā)現(xiàn) Athabasca 河流域主要河流的大部分歷史水質(zhì)和水量數(shù)據(jù)沒有得到整合和分析，需要新的方法評價更大時空范圍的水環(huán)境累積影響，而CEA可以對時間和空間維度上的多因素造成的環(huán)境變化進行評價。［15］119-134

國內(nèi)外水環(huán)境累積影響評價是針對具體的項目而進行的，并沒有對水環(huán)境的累積影響評價的定義、理論、框架體系、評價方法等做出深入系統(tǒng)研究，不具有一般性。

5 總結和展望

本文在將CEA方法分類基礎上，按照有效識別、分析和評價影響源、影響過程、時間累積、空間累積、功能影響和結構影響，以及客觀性為標準，分析GIS、SD、矩陣法、線性規(guī)劃法、過程導則、組合評價方法，評價它們在CEA中應用的優(yōu)缺點。最后特別分析了CEA在水環(huán)境評價中應用，認為當前我國水環(huán)境累積影響評價是針對具體的項目而進行的，并沒有對水環(huán)境的累積影響評價做出系統(tǒng)化和規(guī)范化研究，不具有一般性。

CEA是復雜的多學科集成的評價過程，當前CEA理論研究不完善，沒有標準的評價方法，實踐應用不足。中國的環(huán)境影響評價標準并未對環(huán)境累積影響評價提出明確的要求和系統(tǒng)的評價框架，只提出了累積影響評價的設想。隨著人類環(huán)保意識水平的提高，在可持續(xù)健康發(fā)展目標的指導下，CEA將會成為環(huán)境影響評價的主流。必須大力研究和探索更具一般性的、較為完善的、適合中國國情的CEA理論和方法，建立CEA法律法規(guī)和評價導則，并在實踐中應用和檢驗。

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