海安至洋口港新建鐵路環境模糊數學評價

潘 惠

(復旦大學環境科學與工程系，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環境、聲環境、振動環境、水環境和其他要素環境產生影響。為了分析新建鐵路對沿線區域的環境影響，選取海安至洋口港鐵路，對沿線聲環境、生態環境和水環境等影響因素進行分析，運用模糊綜合評價模型對其環境影響進行綜合評價，以判定該項鐵路建設對環境的影響程度，為環保部門對沿線的環境管理和環境規劃提供科學依據。

1 海安至洋口港鐵路工程環境概況

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，近期的設計年度為2020年，線路近期共設6個車站，其中區段站1個，新建中間站4個，新建會讓站1個，近期的區段貨流密度為675萬t/年，客車 4 對/日［1］，［2］。

2 海安至洋口港鐵路工程環境現狀及影響分析［3］

2.1 生態環境影響

生態環境評價范圍內的農業植被共計3 596.98 hm2，占整個評價區的67.41%，耕地面積為3 071.79 hm2，占評價區總面積的63.73%。評價區內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性，不易受人類活動的干擾。評價范圍內生產力水平較低的農業植被和河流水域占較大比例，因此區域植被生產力水平不高，植被平均凈生產力僅為633 gC/(m2·a)，也說明了人類的農業活動對評價區生態系統的穩定和變化有很大影響。

工程建設對生態環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域農業生態格局發生太大變化。全線取土場、臨時材料廠等臨時用地193.66 hm2，工程完畢采取相應恢復措施，可使其不良影響降到最低。另外，工程建設將減少生態系統生物量4 683 t，在建成后恢復期恢復量可達4 160 t，一定程度上彌補了工程建設生物量的減少，工程建設還使得評價區內自然體系平均生產力上升到683 gC/(m2．a)，較原先提高了 50gC/(m2．a)，自然體系生產力的破壞也將逐步恢復，基本不會干擾生態系統穩定性。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生了變化，其優勢度值從74.03%降低至66.95%，但仍維持在較高水平，不會對自然景觀質量產生太大沖擊。

另一方面，評價區野生動物均為普遍分布的種類，線路兩側的環境十分相似，不會對評價區動物生存和種群的數量產生太大影響。工程建設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合的水土流失防治措施，投資12 471.31萬元用于生態環保，可將水土流失造成的影響降到最小。總之，工程建成后不會對沿線的農業生態系統、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對生態環境的影響降到最低程度［4］。

2.2 聲及振動環境影響

該工程評價范圍內聲環境保護目標有77處(75處居民區，2處學校)，監測結果表明: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，沿線基本為農村地區，聲環境現狀較好，除個別點受公路影響超標外，其余點滿足相應功能區要求。工程建設后，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所學校LAeq晝間為54.0～56.9 dB(A)，夜間55.3～57.4 dB(A)，分別較現狀增加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，使相關敏感點聲環境達到有關標準要求［5- 6］。

該工程評價范圍內振動環境保護目標有73處(既有鐵路段6處，新建鐵路段67處)。監測結果表明:既有鐵路滿足鐵路干線兩側振動標準限值晝、夜80 dB(A)的標準，新建鐵路地段處于縣城郊區或農村未開發地段，其振動現狀良好，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外區域，均滿足GB10070—88中鐵路干線兩側的標準。距離外軌中心線30m以內區域，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，采取了相應的振動防治措施。

2.3 水環境影響

工程沿線共設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范圍內無水環境保護目標。工程未侵入集中式生活飲用水水源保護區范圍內，排放的水污染物主要為非持久性污染物。主要污染物為COD(化學耗氧量)、石油類、SS(懸浮物)等，污水水質的復雜程度為“簡單”。

工程范圍內既有污水排放量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SBR工藝處理后可達一級排放標準要求，設計的污水處理設施滿足標準要求。

2.4 其他要素環境影響

工程建設其他環境影響主要體現在施工期揚塵和運營期內燃機車廢氣排放。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，通過采取適當的噴水、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，污染物易于擴散，且內燃機車為流動源，其污染物排放量相對較少，內燃機車廢氣排放對周圍環境空氣影響甚微。

3 海安至洋口港鐵路工程環境評價指標體系的構建

針對海安至洋口港新建鐵路，施工期可能會導致地表植被破壞、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］。根據以上所產生的環境影響因素，構建了如下評價指標體系，見圖1。

4 鐵路工程環境綜合評價模型

模糊數學是試圖運用數學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學中用得較為廣泛的一種方法，即以模糊數學為基礎，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，其優越性在于可以處理那些復雜系統中難以用精確的數學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 鐵路工程環境評價指標體系

4.1 因子集環境影響綜合評價

設因子集為 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。根據工程建設的具體評價，設定了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境影響的程度為“最小”、“較小”、“中”、“一般”、“差”5個等級。則模糊數學綜合評價公式如下

其中C為海安至洋口港鐵路對環境影響程度的評價結果，按照最大隸屬原則，cj中最大值c'j所對應的等級即為工程建設達到的標準等級，ai分別表示生態環境、聲振動環境、水環境、其他環境要素在評價指標體系中所占權重。Bn為生態環境、聲振動環境、水環境、其他環境要素等單因子集下所獲得的環境影響程度。

4.2 各單因子集環境影響程度評價

將各單因子集所對應的指標權重與評價矩陣進行合成，可得公式如下

其中B1=(b11b12… b15)=a1j·R1j，表示生態環境所獲得的環境影響。a1j為單因子集的生態環境下所對應各指標權重，R1j為生態環境下各指標所獲得環境影響程度的評價矩陣，B2，B3，…，Bn依次同理可說明聲振動環境、水環境和其他環境要素等單因子集所獲得環境影響。

4.3 各因子集中指標的評價矩陣

根據評價等級集為 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。

5 海安至洋口港鐵路工程環境綜合評價

5.1 確定各因子集中指標的評價矩陣

邀請10位在環境評估、鐵路建設等領域的專家學者依據相關規定［10］，分別對海安至洋口港鐵路工程的生態環境、聲振動環境、水環境和其他要素環境獲得環境影響進行評估打分，見表1。

表1 各因子集指標的環境影響程度評定

最終分別得到生態環境、聲振動環境、水環境和其他要素環境的評價矩陣

5.2 計算各單因子集環境影響評價

對于生態環境因子集，首先確定該因子集下各指標的權重。權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具有簡便易行，適用性強等優勢，則生態環境下各指標的權重為 a1j=，進而計算生態環境的環境影響評價結果同理，依次確定聲振動環境、水環境、其他環境要素的指標權重為，分別得到聲振動環境、水環境、其他環境要素的環境影響評價結果如下: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)。

經過整理可得單因子集的評價結果為

5 .3 計算因子集環境影響綜合評價

對海安至洋口港鐵路工程的生態環境、聲振動環境、水環境、其他環境要素在評價指標體系中所占權重進行確定，運用專家打分法得到權重矩陣為 A

根據最大隸屬度原則，最大數對應的為最終的評價等級，根據C中最大數為0.493，其對應的評價等級為最優，說明工程的建設對環境的影響甚微，該工程的建設注重環保和自然的可持續發展，防護和污染處理措施得當，是一個對環境影響效果較佳的鐵路建設工程［11］。

6 結論

通過建立模糊數學模型，根據專家打分法等方法對工程的影響效果進行打分，確定生態環境、聲振動環境、水環境和其他影響要素環境指標的權重及其子集指標的權重，并結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境進行定性與定量評價。計算結果表明，該評價方法簡便易行，對建設后工程的環境影響評價有重要的參考價值。

［1］如東縣人民政府．南通市如東縣城鎮體系規劃(2002～2020年)［R］．如東:如東縣人民政府，2000

［2］中鐵第四勘察設計院集團有限公司．新建鐵路可行性研究報告［R］．武漢:中鐵第四勘察設計院集團有限公司，2007

［3］中鐵第四勘察設計院集團有限公司，海安至洋口港新建鐵路環境評價報告［R］．武漢:中鐵第四勘察設計院集團有限公司，2008

［4］中華人民共和國環境保護部．HJ/T2.1－93環境影響評價技術導則:總綱［S］．北京:中國環境科學出版社，1993

［5］全國人民代表大會常務委員會．中華人民共和國環境噪聲污染防治法［M］．北京:法律出版社，1997

［6］中華人民共和國環境保護部．HJ/T2.4—1995 環境影響評價技術導則·聲環境［S］．北京:中國環境科學出版社，1995

［7］全國人大環境與資源保護委員會．中華人民共和國環境影響評價法［M］．北京:法律出版社，2003

［8］李濱，谷志偉，姜全才，等．火電建設工程環境評價模型的研究［J］．黑龍江電力，2005，27(5):333336

［9］周賓，魏麗，王瑛，等．模糊綜合評價在青藏鐵路西格段沿線生態環境影響評價中的應用［J］．環境監測管理與技術，2007，19(3):4345

［10］全國人民代表大會常務委員會．中華人民共和國環境保護法［M］．北京:中國法制出版社，1989

［11］中鐵第四勘察設計院集團有限公司．新建鐵路可行性研究報告［R］．武漢:中鐵第四勘察設計院集團有限公司，2007