海安至洋口港新建铁路环境模糊数学评价

潘 惠

(复旦大学环境科学与工程系，上海 200433)

铁路工程跨越空间大，施工周期长，工程浩大，容易对铁路沿线的生态环境、声环境、振动环境、水环境和其他要素环境产生影响。为了分析新建铁路对沿线区域的环境影响，选取海安至洋口港铁路，对沿线声环境、生态环境和水环境等影响因素进行分析，运用模糊综合评价模型对其环境影响进行综合评价，以判定该项铁路建设对环境的影响程度，为环保部门对沿线的环境管理和环境规划提供科学依据。

1 海安至洋口港铁路工程环境概况

海安至洋口港铁路位于江苏省东部，长江北岸，南通市北郊，基本呈东西走向，该线接轨于新长线海安站，东至洋口港北渔站。新建海安至洋口港为单线铁路，线路全长78.409 km，近期的设计年度为2020年，线路近期共设6个车站，其中区段站1个，新建中间站4个，新建会让站1个，近期的区段货流密度为675万t/年，客车 4 对/日［1］，［2］。

2 海安至洋口港铁路工程环境现状及影响分析［3］

2.1 生态环境影响

生态环境评价范围内的农业植被共计3 596.98 hm2，占整个评价区的67.41%，耕地面积为3 071.79 hm2，占评价区总面积的63.73%。评价区内无国家重点保护动物，其他野生动物对人类活动具有极强的适应性，不易受人类活动的干扰。评价范围内生产力水平较低的农业植被和河流水域占较大比例，因此区域植被生产力水平不高，植被平均净生产力仅为633 gC/(m2·a)，也说明了人类的农业活动对评价区生态系统的稳定和变化有很大影响。

工程建设对生态环境影响主要来自永久占地，面积为273.11 hm2，其中工程占用耕地面积240.94 hm2，占工程永久征地总面积的88.22%，而工程沿线各地区耕地总面积达160 342 hm2，工程所占用的耕地面积仅占0.15%，线路的施工及建成后不会使区域农业生态格局发生太大变化。全线取土场、临时材料厂等临时用地193.66 hm2，工程完毕采取相应恢复措施，可使其不良影响降到最低。另外，工程建设将减少生态系统生物量4 683 t，在建成后恢复期恢复量可达4 160 t，一定程度上弥补了工程建设生物量的减少，工程建设还使得评价区内自然体系平均生产力上升到683 gC/(m2．a)，较原先提高了 50gC/(m2．a)，自然体系生产力的破坏也将逐步恢复，基本不会干扰生态系统稳定性。工程建成后新增道路和站场面积为273.11 hm2，仅占评价总面积的5.67%，各类植被类型的面积与比例变化不大。尽管土地利用格局发生了变化，其优势度值从74.03%降低至66.95%，但仍维持在较高水平，不会对自然景观质量产生太大冲击。

另一方面，评价区野生动物均为普遍分布的种类，线路两侧的环境十分相似，不会对评价区动物生存和种群的数量产生太大影响。工程建设可能造成水土流失总量为20 772 t，新增水土流失总量16 404 t，通过采取工程与植物措施或两者相结合的水土流失防治措施，投资12 471.31万元用于生态环保，可将水土流失造成的影响降到最小。总之，工程建成后不会对沿线的农业生态系统、植物资源、动物资源和水土保持等造成太大的影响，工程防护措施的实施进一步确保将工程建设对生态环境的影响降到最低程度［4］。

2.2 声及振动环境影响

该工程评价范围内声环境保护目标有77处(75处居民区，2处学校)，监测结果表明:既有铁路距离铁路外轨中心线30m处满足GB12525—90的限值标准。新建地段，沿线基本为农村地区，声环境现状较好，除个别点受公路影响超标外，其余点满足相应功能区要求。工程建设后，近期居民住宅距铁路外轨中心线30m处 LAeq昼间为55.5～64.0 dB(A)，夜间为56.3～65.6 dB(A)，分别较现状增加0.3～4.6 dB(A)和0.2～5.4 dB(A)，昼、夜间均达标准，近期2所学校LAeq昼间为54.0～56.9 dB(A)，夜间55.3～57.4 dB(A)，分别较现状增加0.4～6.5 dB(A)和0.5 dB(A)，2处均超标。采取了噪声防治措施，使相关敏感点声环境达到有关标准要求［5- 6］。

该工程评价范围内振动环境保护目标有73处(既有铁路段6处，新建铁路段67处)。监测结果表明:既有铁路满足铁路干线两侧振动标准限值昼、夜80 dB(A)的标准，新建铁路地段处于县城郊区或农村未开发地段，其振动现状良好，满足GB10070—88昼间70 dB、夜间67 dB的标准限值。工程建成后距离外轨中心线30m外区域，均满足GB10070—88中铁路干线两侧的标准。距离外轨中心线30m以内区域，将有27处共计50户居民住宅的振动超过标准的“80 dB”的要求，超标范围为0.1至1.3 dB，采取了相应的振动防治措施。

2.3 水环境影响

工程沿线共设6座车站，全线跨河流水体的桥梁共29座，跨越各类河流29条，跨越河流的桥位上、下游1 km范围内无水环境保护目标。工程未侵入集中式生活饮用水水源保护区范围内，排放的水污染物主要为非持久性污染物。主要污染物为COD(化学耗氧量)、石油类、SS(悬浮物)等，污水水质的复杂程度为“简单”。

工程范围内既有污水排放量10m3/d，新增污水排放量为275m3/d。施工期污水来源主要是施工人员生活污水和机械车辆冲洗水，施工生活污水水质COD200～300 mg/L，动植物油 50 mg/L，SS80～100 mg/L，施工期机械车辆冲洗排水水质为COD50～80 mg/L，石油类1.0～2.0 mg/L，SS:150～200 mg/L。工程建成后，沿线各车站污水若不处理，污水水质无法满足GB8978—1996《污水综合排放标准》一级标准要求。通过采取必要地防护措施、先进的施工工艺和设置临时格栅等措施，尽量减少施工期对水体的污染，工程沿线各站污水经SBR工艺处理后可达一级排放标准要求，设计的污水处理设施满足标准要求。

2.4 其他要素环境影响

工程建设其他环境影响主要体现在施工期扬尘和运营期内燃机车废气排放。施工过程由于施工机械和运输车辆的增加，加上开挖、回填、拆迁和沙石灰料装卸过程，容易造成粉尘污染。但是施工的扬尘影响是局部的，通过采取适当的喷水、密闭式运输、使用绿色能源等措施，可有效降低扬尘影响。另外，沿线系平原地区，污染物易于扩散，且内燃机车为流动源，其污染物排放量相对较少，内燃机车废气排放对周围环境空气影响甚微。

3 海安至洋口港铁路工程环境评价指标体系的构建

针对海安至洋口港新建铁路，施工期可能会导致地表植被破坏、水土流失、施工扬尘、施工噪声、征地拆迁、土地利用环境影响，运营期可能有噪声振动、车站生活污水等的影响［7］。根据以上所产生的环境影响因素，构建了如下评价指标体系，见图1。

4 铁路工程环境综合评价模型

模糊数学是试图运用数学工具来解决比较模糊的对象的一种方法，模糊综合评价方法是模糊数学中用得较为广泛的一种方法，即以模糊数学为基础，将一些难以界定的问题进行量化处理。通过先对单个因素进行分析，然后对所有因素采取模糊综合评价，其优越性在于可以处理那些复杂系统中难以用精确的数学方法描述的各种问题，两两比较评判对象，对评判对象有唯一的评价值。具体步骤如下［8- 9］。

图1 铁路工程环境评价指标体系

4.1 因子集环境影响综合评价

设因子集为 U=(U1，U2，…，Ui)，其中各单因子集为 Ui={u1，u2，…，uj}，uj表示各单因子集下第 j个指标。i∈I=(1，2，…，4)，j∈J=(1，2，…，m)，m 分别为各单因子集的指标数。根据工程建设的具体评价，设定了5个评价等级，评价等级集为V={v1，v2，…，v5}，分别表示海安至洋口港铁路对环境影响的程度为“最小”、“较小”、“中”、“一般”、“差”5个等级。则模糊数学综合评价公式如下

其中C为海安至洋口港铁路对环境影响程度的评价结果，按照最大隶属原则，cj中最大值c'j所对应的等级即为工程建设达到的标准等级，ai分别表示生态环境、声振动环境、水环境、其他环境要素在评价指标体系中所占权重。Bn为生态环境、声振动环境、水环境、其他环境要素等单因子集下所获得的环境影响程度。

4.2 各单因子集环境影响程度评价

将各单因子集所对应的指标权重与评价矩阵进行合成，可得公式如下

其中B1=(b11b12… b15)=a1j·R1j，表示生态环境所获得的环境影响。a1j为单因子集的生态环境下所对应各指标权重，R1j为生态环境下各指标所获得环境影响程度的评价矩阵，B2，B3，…，Bn依次同理可说明声振动环境、水环境和其他环境要素等单因子集所获得环境影响。

4.3 各因子集中指标的评价矩阵

根据评价等级集为 V={v1，v2，…，v5}，令 Rij={rij1，rij2，rij3，rij4，rij5}=)，Rij为第 i个因子集下第j个指标的评价矩阵。rij由T个评审专家打分确定，i=1，2，…，n。其中，rij1表示第 i个因子集下第j个指标获得环境影响最小的得分，cij1表示有cij1个专家认为第i个因子集下第j个指标获得环境影响最小。最终，处理可得评价矩阵

k为评价指标子集含有指标的个数。

5 海安至洋口港铁路工程环境综合评价

5.1 确定各因子集中指标的评价矩阵

邀请10位在环境评估、铁路建设等领域的专家学者依据相关规定［10］，分别对海安至洋口港铁路工程的生态环境、声振动环境、水环境和其他要素环境获得环境影响进行评估打分，见表1。

表1 各因子集指标的环境影响程度评定

最终分别得到生态环境、声振动环境、水环境和其他要素环境的评价矩阵

5.2 计算各单因子集环境影响评价

对于生态环境因子集，首先确定该因子集下各指标的权重。权重的确定采用专家打分法，该方法对于工程项目的指标赋权具有简便易行，适用性强等优势，则生态环境下各指标的权重为 a1j=，进而计算生态环境的环境影响评价结果同理，依次确定声振动环境、水环境、其他环境要素的指标权重为，分别得到声振动环境、水环境、其他环境要素的环境影响评价结果如下: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)。

经过整理可得单因子集的评价结果为

5 .3 计算因子集环境影响综合评价

对海安至洋口港铁路工程的生态环境、声振动环境、水环境、其他环境要素在评价指标体系中所占权重进行确定，运用专家打分法得到权重矩阵为 A

根据最大隶属度原则，最大数对应的为最终的评价等级，根据C中最大数为0.493，其对应的评价等级为最优，说明工程的建设对环境的影响甚微，该工程的建设注重环保和自然的可持续发展，防护和污染处理措施得当，是一个对环境影响效果较佳的铁路建设工程［11］。

6 结论

通过建立模糊数学模型，根据专家打分法等方法对工程的影响效果进行打分，确定生态环境、声振动环境、水环境和其他影响要素环境指标的权重及其子集指标的权重，并结合专家评审意见得出的评价矩阵对海安至洋口港铁路工程环境进行定性与定量评价。计算结果表明，该评价方法简便易行，对建设后工程的环境影响评价有重要的参考价值。

［1］如东县人民政府．南通市如东县城镇体系规划(2002～2020年)［R］．如东:如东县人民政府，2000

［2］中铁第四勘察设计院集团有限公司．新建铁路可行性研究报告［R］．武汉:中铁第四勘察设计院集团有限公司，2007

［3］中铁第四勘察设计院集团有限公司，海安至洋口港新建铁路环境评价报告［R］．武汉:中铁第四勘察设计院集团有限公司，2008

［4］中华人民共和国环境保护部．HJ/T2.1－93环境影响评价技术导则:总纲［S］．北京:中国环境科学出版社，1993

［5］全国人民代表大会常务委员会．中华人民共和国环境噪声污染防治法［M］．北京:法律出版社，1997

［6］中华人民共和国环境保护部．HJ/T2.4—1995 环境影响评价技术导则·声环境［S］．北京:中国环境科学出版社，1995

［7］全国人大环境与资源保护委员会．中华人民共和国环境影响评价法［M］．北京:法律出版社，2003

［8］李滨，谷志伟，姜全才，等．火电建设工程环境评价模型的研究［J］．黑龙江电力，2005，27(5):333336

［9］周宾，魏丽，王瑛，等．模糊综合评价在青藏铁路西格段沿线生态环境影响评价中的应用［J］．环境监测管理与技术，2007，19(3):4345

［10］全国人民代表大会常务委员会．中华人民共和国环境保护法［M］．北京:中国法制出版社，1989

［11］中铁第四勘察设计院集团有限公司．新建铁路可行性研究报告［R］．武汉:中铁第四勘察设计院集团有限公司，2007