基于綠色鐵路概念的線路方案評價方法分析

以環(huán)境敏感性評價分析結果為基礎，結合選線原理，提取環(huán)境敏感區(qū)內對線路走向影響較大的環(huán)境因素，構建鐵路生態(tài)選線決策評價指標體系。結合自然資源經濟學理論，提出環(huán)境影響貨幣化方法，建立了基于環(huán)境影響經濟損失分析的生態(tài)選線方法，為鐵路生態(tài)選線提供直觀的決策依據(jù)。以“都-四”山地軌道交通項目為例，進行了實例驗證。為環(huán)境敏感區(qū)選線方案比選提供參考依據(jù)。

鐵路選線； 生態(tài)選線； 環(huán)境敏感區(qū)； 環(huán)境影響損失分析； 方案比選

U212.32 A

［定稿日期］2022-03-09

［作者簡介］蔡萬源（1997—），男，在讀碩士，研究方向為道路與鐵路工程。

1 環(huán)境敏感性評價結果與評價指標體系構建

1.1 環(huán)境敏感性評價的作用與分析結果

環(huán)境敏感性評價是為了掌握項目廊道內環(huán)境質量及發(fā)展規(guī)律，找出環(huán)境敏感區(qū)及影響顯著因素，為生態(tài)選線提供科學決策依據(jù)。不同區(qū)域的環(huán)境特征不同，對應的環(huán)境敏感性等級也不同，環(huán)境敏感性等級評價結果可以指導鐵路規(guī)劃建設。重點考慮鐵路建設中對環(huán)境影響顯著因素的影響，在生態(tài)選線決策中納入考慮，將環(huán)境破壞問題規(guī)避在鐵路設計階段，從而實現(xiàn)生態(tài)敏感區(qū)環(huán)保選線。

通過對“都-四”軌道交通項目進行環(huán)境敏感性分析可得出項目所在環(huán)境廊道環(huán)境呈中度敏感。即項目實施對環(huán)境有較大影響，進行方案比選時需重點考慮環(huán)境影響因素。

“都-四”軌道交通項目廊道內降水、坡度、地形起伏環(huán)境敏感性呈高度敏感，在生態(tài)選線時著重考慮水土流失影響；項目所經區(qū)域內分布大量水體，環(huán)境敏感性呈高度敏感，項目建設時水體污染突出，在生態(tài)選線時著重考慮水體污染影響；項目廊道環(huán)境生物多樣性、敏感性呈中度敏感，項目建設對區(qū)域內動植物資源影響較大，在生態(tài)選線時需考慮生物多樣性損失影響；項目廊道森林與草地覆蓋敏感性呈輕度敏感，鐵路建設會破壞植被與占用耕地，在生態(tài)選線時需考慮植被資源損失與土地占用；鐵路建設過程中不可避免會對大氣進行污染以及產生建筑噪聲污染，在生態(tài)選線時需考慮這些因素。

1.2 鐵路生態(tài)選線評價指標體系構建

結合“都-四”軌道交通項目廊道環(huán)境敏感性評價結果及實際項目環(huán)境情況。參考楊文昕［1］構建的“生態(tài)敏感區(qū)綠色選線方案綜合評價體系”；蘇卿［2］、周莉莉［3］提出的鐵路綠色選線環(huán)境影響經濟損益評估研究成果。確定本文環(huán)境敏感區(qū)鐵路生態(tài)選線評價指標體系，如表1所示。

1.3 鐵路生態(tài)選線評價指標貨幣化方法

計算時，對評價指標采取相應的理論進行貨幣化量化，其中工程直接環(huán)保投資可以直觀的統(tǒng)計，其他指標則采取已有的環(huán)境影響貨幣化方法進行處理。

環(huán)境影響經濟分析，就是將人類活動引起的環(huán)境變動損失進行貨幣化［3］。由于環(huán)境的復雜多變，環(huán)境影響因素往往為定性指標，對其直接貨幣化比較困難，在此借鑒環(huán)境經濟學理論中的技術方法，具體分類如圖1所示。

2 鐵路生態(tài)選線評價指標貨幣化方法

2.1 工程建設直接環(huán)保投資貨幣化方法

工程建設直接環(huán)保投資費用包括土地占用經濟補償費、植被恢復處理費、水資源恢復處理費、土地污染治理費用等直接投資部分，此部分費用可直接從項目投資預算表中得出，在本文中記為M1，此部分不做理論計算。

2.2 生態(tài)環(huán)境影響評價指標貨幣化方法

2.2.1 水土流失

建設過程中產生的棄土、棄渣，在自然環(huán)境和人類活動的綜合作用下會產生水土流失問題。會造成水土養(yǎng)分（主要為氮、磷、鉀）流失，泥沙阻滯、水分流失［2］。

2.2.1.1 養(yǎng)分流失損失Myf21

本文采用替代市場法將流失養(yǎng)分轉化為化肥量，以市場化肥價格來估算水土養(yǎng)分流失經濟損失值。氮元素流失經濟損失記為MN21、磷元素流失經濟損失記為MP21、鉀元素流失經濟損失記為MK21，見式（1）。

MN21=10-6×N×N′×VN×DMP21=10－6×P×P′×VP×DMK21=10－6×K×K′×VK×D（1）

式中：N、P、K為土壤中堿解N、速效P、速效K平均含量（10-6）；N′、P′、K′為折算系數(shù)，分別取4.762、3.373、1.167；VN、VP、VK為硫酸銨、過磷酸鈣、氯化鉀化肥的市場價格；D為水土流失量。

則水土養(yǎng)分流失造成的總經濟損失為：Myf21=MN21+MP21+MK21。

2.2.1.2 泥沙阻滯損失Mns21

泥沙阻滯造成的經濟損失屬于間接損失，本文采用影子項目法進行估算，具體見式（2）。

Mns21=Dz/ρ×V（2）

式中：Dz表示泥沙阻滯量；ρ為土壤容重；V表示攔截并清理單位體積滯留泥沙的成本。

2.2.1.3 水分流失損失Msf21

本文采用替代市場法估算水分流失經濟損失，見式（3）。

Msf21=η/ρ×Vs×D（3）

式中：η為土壤含水率；ρ為土壤容重；Vs表示水價；D表示水土流失量。

則水土流失總經濟損失為：M21=Myf21+Mns21+Msf21。

2.2.2 植被資源

鐵路線行經區(qū)域會對森林、草地等植被資源產生破壞。這些植被資源損失分為實體資源價值直接損失和植被生態(tài)功能價值間接損失2部分［4］。

2.2.2.1 直接損失

直接經濟損失包括森林資源直接經濟損失Msl22（直接市場法估算）和草地資源直接經濟損失Mcd22（替代市場法估算），公式見式（4）。

Msl22=Vs×Ds

Mcd22=（Dc×Pc）/Py×Vy（4）

式中：Vs表示單位森林資源價值；Ds表示破壞森林面積；Dc表示破壞草地面積；Pc表示單位面積產草量；Py表示一只標準羊需草量；Vy表示一只標準羊單價。

2.2.2.2 間接損失

植被有著涵養(yǎng)水源、降解SO2、固定CO2等生態(tài)服務功能，植被資源的破壞會使生態(tài)服務功能受到損害，造成間接生態(tài)功能環(huán)境經濟損失［4］。

對于間接經濟損失本文主要估算涵養(yǎng)水源功能喪失經濟損失Mhy22（影子項目法估算），降解SO2功能喪失經濟損失MS22（替代市場法估算）和固定CO2功能喪失經濟損失MC22（替代市場法估算），公式見式（5）。

Mhy22=（PR-PE）×Ds×Vs

MS22=Ps×Vso2×DsMC22=Pz×Pg×VC×Ds（5）

式中：PR表示年平均降水量；PE表示年平均蒸發(fā)量；Ds表示破壞森林面積；Vs表示水價；Ps表示單位面積SO2降解量；VSO2 表示降解單位重量SO2成本；Pz表示生長量標準；Pg表示固定純碳量；VC表示碳稅。

則植被資源破壞總經濟損失為：M22=Msl22+Mcd22+Mhy22+MS22+MC22。

2.2.3 生物多樣性

生物多樣性價值有利用價值和存在價值［2］，鐵路建設主要是對動植物使用價值影響造成的損失。生物多樣性影響經濟損失主要估算普通動物影響損失Md123（市場價值法估算），珍稀動物影響損失Md223（影子項目法估算），普通植物影響損失Mz123（市場價值法估算），珍稀植物影響損失Mz223（影子項法估算），公式見式（6）。

Md123=∑ni=1Ni×Vi

Md223=∑ni=1Fiαi+∑mj=1Cj

Mz123=∑ni=1AiyiVi

Mz223=∑ni=1Ci（6）

式中：Ni表示某類受影響的普通動物的數(shù)量；Vi表示某類普通動物的單位價值；Fi表示生態(tài)環(huán)保投資；αi表示投資率；Cj表示管理費用；Ai表示受影響的普通植物面積；yi表示受影響的普通植株密度；Vi表示受影響的普通植物單價；Ci表示某珍稀植物保護或搬遷費用。

則生物多樣性影響總經濟損失為：M23=Md123+Md223+Mz123+Mz223。

綜上所述，得鐵路建設對生態(tài)環(huán)境影響總經濟損失為：M2=M21+M22+M23。

2.3 自然環(huán)境影響評價指標貨幣化方法

2.3.1 噪聲污染

在鐵路建設和運營期間，不可避免會產生噪聲污染。對噪聲的防治措施主要有設立隔音裝置、設置綠化帶等，因此本文采用防護費用法對噪聲污染產生的自然環(huán)境影響損失值進行估算［5］，本文將噪聲影響經濟損失記為M31，計算公式見式（7）。

M31=∑ni=1Ci（7）

式中：Ci為第i個防護工程的費用；n為防護工程數(shù)量。

2.3.2 大氣污染

在項目建設期間，施工粉塵、施工機械產生的廢氣，運營期間內燃機車產生的廢氣等污染物會對大氣環(huán)境產生污染，損害人體健康，影響區(qū)域內動植物正常生活，并且也增加居民對建筑物、作物的額外清潔費用。本文采用防護費用法估算鐵路建設及運營對大氣污染所造成的自然環(huán)境影響損失值，并記為M32。

2.3.3 水體破壞

在水體分布的區(qū)域內進行建設時，路基開挖產生的土石方、橋梁基礎開挖的淤泥等材料會對河道產生一定影響，對水體循環(huán)功能產生影響，造成水體凈化污染功能損失。對于水體破壞經濟損失本文主要采用影子項目法估算河道及水庫淤積經濟損失M133、水循環(huán)功能喪失經濟損失M233、凈化功能喪失經濟損失M333，公式見式（8）。

M133=V133×L33

M233=V233×A33

M333=V333×A33（8）

式中：V133表示單位清淤費用；V233表示水循環(huán)功能喪失損失均值；V333表示凈化污染功能喪失損失均值；L33表示淤積量；A33表示破壞水域總面積。

則水體影響總經濟損失為：M33=M133+M233+M333。

綜上所述，可得到鐵路建設對自然環(huán)境影響的總經濟損失為：M3=M31+M32+M33。

3 實例分析：“都-四”齒軌項目生態(tài)選線分析

根據(jù)前文建立的評價指標體系和貨幣化方法，以都江堰至四姑娘山軌道交通項目為例，進行實例分析，以環(huán)境影響經濟損失情況作為生態(tài)選線的依據(jù)，構建鐵路生態(tài)選線決策模型。

3.1 工程建設直接環(huán)保投資

本段工程建設直接環(huán)保投資如表2所示。

則“都-四”項目工程建設直接環(huán)保投資為：

M1= 33282.88+1733.06+1195.07+120=36331.01萬元

3.2 生態(tài)環(huán)境影響經濟損失

3.2.1 水土流失經濟損失

本項目水土流失預測量為420 169 t，其中背景水土流失量為45 884 t，新增水土流失量為374 285 t。水土流失經濟損失見表3。

3.2.2 植被資源破壞經濟損失

植被資源破壞經濟損失見表4。

3.2.3 生物多樣性破壞經濟損失

由于未能取得關于本項目生物影響數(shù)量的具體統(tǒng)計數(shù)據(jù)，本文暫以保護生物多樣性投入費用來估算本項目對生物多樣性破壞的經濟損失。根據(jù)對植物植被、兩棲動物、鳥類和哺乳類、魚類及水體的生物多樣性監(jiān)測投入費用得到本項目對生物多樣性破壞經濟損失為M23=140.80萬元。

則本項目生態(tài)環(huán)境影響總經濟損失為：

M2=52.78+101.59+140.80=295.17萬元

3.3 自然環(huán)境影響經濟損失

3.3.1 噪聲污染經濟損失

針對噪聲影響較大區(qū)段，通過修建隔聲屏障措施進行噪聲防護。經統(tǒng)計，本項目共安裝路基插板式金屬聲屏障4 200 m2，橋梁插板式金屬聲屏障9 800 m2，采用防護費用法可得本項目沿線噪聲污染經濟損失為M31=187.60萬元。

3.3.2 大氣污染經濟損失

本項目運營期跨度大，暫不考慮。本文以項目施工期間各措施投入的費用計算大氣污染經濟損失為M32=120萬元。

3.3.3 水體破壞經濟損失

本項目區(qū)域內分布河流一般為I、II-III類水體，施工產生的含油污水、廢水、泥漿水等對水體水質產生影響。這部分引起的水體破壞經濟損失計入水資源恢復費用，計入工程建設直接環(huán)保投資。

則本項目自然環(huán)境影響總經濟損失為：

M3=187.60+120=307.60萬元

綜上所述，本項目整體環(huán)境影響經濟損失估值為：

M=M1+M2+M3=36933.78萬元

“都-四”山地軌道交通項目工程靜態(tài)投資為174.33億元，環(huán)境影響經濟損失占工程靜態(tài)投資2.12%。

4 “都-四”齒軌項目局部方案環(huán)境影響研究

方案概況見圖2。

方案環(huán)境影響情況見表5。

從生態(tài)紅線和水環(huán)境等指標來看，方案II更好；但方案I在生態(tài)紅線、特殊影響、對珍稀動植物影響等方面比方案II更優(yōu)，且方案I在對社會經濟發(fā)展和城市規(guī)劃方面的促進作用也優(yōu)于方案II，故本研究推薦方案為方案I。

5 結論

環(huán)境影響評價是鐵路規(guī)劃過程中至關重要的組成部分，環(huán)評結論影響線路方案取舍。在線路設計過程中，將線路對環(huán)境的影響進行貨幣化表示，并且將其貨幣化影響納入線路方案的綜合技術經濟比選環(huán)節(jié)中，更加有利于設計出環(huán)境友好型、滿足可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、貫徹綠色協(xié)調發(fā)展理念的“綠色”鐵路。

本文在環(huán)境敏感性評價結果和總結項目面臨的環(huán)境問題的基礎上，通過對鐵路項目環(huán)境影響貨幣化，并將貨幣化結果計入方案比選依據(jù)中，實現(xiàn)了基于環(huán)境影響損失分析的鐵路生態(tài)選線決策方法，為今后的鐵路規(guī)劃建設能更好地協(xié)調線路與環(huán)境敏感區(qū)的關系提供一定參考。

參考文獻

［1］ 楊文昕. 生態(tài)敏感區(qū)綠色選線方案評價及齒軌鐵路平面參數(shù)研究［D］.成都：西南交通大學，2019.

［2］ 蘇卿. 鐵路綠色選線環(huán)境影響經濟損失評估的研究［D］.長沙：中南大學，2009.

［3］ 周莉莉. 鐵路綠色選線環(huán)境影響經濟損益評估研究［D］.長沙：中南大學，2012.

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