（环境工程专业论文）规划环评中环境承载力的研究与应用.pdf

大连理工大学专业学位硕士学位论文 摘要 承载力分析基于环境和社会经济系统中存在固有的限制或阈值这一事实。该方法能 够识别有关环境资源和生态系统的阈值，并根据限制因素的剩余能量来系统地评估一个 规划实施对资源、环境的总体影响。 本文通过识别规划实施过程中的环境影响因素，构筑了集资源、环境、社会要素为 一体的复合承载力分析指标体系，应用层次分析法确定各指标的权重值，构建了适用于 城市规划环境影响评价的综合环境承载力模型。通过该模型能够计算出规划区环境承载 力及承载水平，给出区域综合环境承载力剩余率，从而在城市规划环境影响评价中，定 量地计算出对规划的综合评价即综合环境承载力相对剩余率，为规划的环境影响评价结 论提供量化依据。 本文将所构建的复合承载力模型在大连市金港区总体规划环境影响评价中予以应 用，得出到规划末期的2 0 2 0 年，金港区的综合环境承载力剩余率仅为7 5 5 。说明届 时金港区的开发强度基本上接近了区域的资源环境综合承载力的平衡点，不适于再进行 大规模的开发活动。其制约因素主要包括： ( 1 ) 空气中p m 。的浓度较高，区域声环境质量也接近标准限值，说明区域的生态容量 部分超载，致使其环境承载力的剩余率较低； ( 2 ) 由于经济发展的不均衡性，导致市政设施承载能力不足，除人均道路面积指标较 好外，人均绿地指标和人均公共设施指标的相对剩余率均为负值，这两项指标的超载， 固然是人口因素的作用，但更为本质的原因是经济发展水平的不如意，经济实力不足以 支撑大规模的市政设施建设。 关键词：规划环境影响评价；环境承载力；环境承载力剩余率 规划环评中环境承载力的研究与应用 s t u d y0 1 1e n v i r o n m e n t a lc a r r y i n gc a p a c i t yi np l a n n i n ge n v i r o n m e n t a l i m p a c ta s s e s s m e n ta n d i t sa p p l i c a t i o n a b s t r a c t c a r 】晒n gc a p a c i t ya n a l y s i si sb a s eo l ll i m i t a t i o nv a l u ee x i s t si nm a n ye n v i r o n m e n ta n d s o c i a le c o l o g i c a ls y s t e m s t h i sm e t h o dc a ni d e n t i f yt h el i m i t a t i o nv a l u eo fe n v i r o n m e n t i e s o u r c c sa n de c o l o g i c a ls y s t e m , a n da s s e s sap r o g r a m sf m a li n f l u e n c eo nr e s o u r c e sa n d e n v i r o n m e n ta c c o m i n gt ot h er e m a i n i n ge n e r g yo f l i m i t a t i o nf “2 t o r s a c o m p r e h e n s i v ei n d e 】【e ss y s t e mo na n a l y z i n gc a r r y i n gc a p a c i t yi sb u i rb yi d e n t i f y i n g t h e i m p a c t f a c t o r sw h i c hc o n s i s to fr e s o u r c e s , e n v i r o n m e n ta n ds o c i a lf a c t o r s a c o m p r e h e n s i v eb e a r i n gc a p a c i t ym o d e lu s e dt oa s s e s s i n ge n v i r o n m e n ti m p a c t0 1 1u r b a n p l a n n i n gi sc o n s t r u c t e d t h ew e i g h tv a l u e sw e r ec a l c u l a t e db yu s i n ga n a l y t i c a lh i e r a r c h y p r o c e s s b a s eo i lt h i sm o d e l ，t h ea r e ac a r t i n gc a p a c i t y , c a p a c i t yl e v e la n di t sr e m a i n i n gr a t e c o u l db ec a l c u l a t e d , s oa st oc a l c u l a t et h ec o m p r e h e n s i v ec a r r y i n gc a p a c i t yr e l a 土o dr e m a i n i n g r a t ei nu r b a np l a n n i n ge n v i r o n m e n t a la s s e s s m e n t , w h i c hc a g i v ear e f e r e n c ef o re n v i r o n m e n t a s s e s s m e n tp r o g r a m a p p l y i n gt h i sm o d e l t oe n v i r o n m e n ta s s e s s m e n to fp r o g r a mo f j i n g a n ga r e ai nd a l i a n , t h er e s u l ts h o w s ，t h ec a r r y i n gc a p a c i t yr e m a i n i n gr a t ei nj i n g a n ga r e ai so n l y7 5 5 b yt h e e n do f 2 0 2 0 w h i c hs h o w sd e v e l o p m e n ti n t e n s i o no f j i n g g a n ga r 龆i sc l o s et ot h eb a l a n c es p o t o f a r e a sr e s o u r c c se n v i r o n m e n tc o m p r e h e n s i v ec a r r y i n gc a p a c i t y , j i n g a n gi sn o ts u i tf o ro t h e r d e v e l o p m e n ta c t i v i t i e si nl a r g es c a l e t h em a i nl i m i t a t i o nf a c t o r sa r ea sf o l l o w ： ( 1 ) d e n s i t yo f p m l 0i na i ri sv e r yh i g h a r e as o u n dq u a l i t yi su p t ot h el i m i t a t i o na sw e l l t h e s es h o wt h ea r e ae c o l o g i c a lc a p a c i t yp a r t l yo v e rl o a d e d , w h i c hl e a d st h er e m a i n i n g c a p a c i t yi no t h e ra r e al o w ； ( 刁f a c i l i t yc a p a c i t yi sn o te n o u g h ，d u et ot h eu n b a l a n c eo fe c o n o m i cd e v e l o p m e n t , e x c e p tt h em a da r 髓p e rp e r s o nw h i c hi sg o o d p e o p l ea v e r a g eg r e e l ll a n da n df a c i l i t yf a c t o r s r e m a i n i n gr a t e a r em i n l t s ，t h er e a s o ni s p o p u l a t i o n , b u tt h ee s s e n t i a lr e a s o ni s t h ep o o r e c o n o m i cp e r f o r m a n c e t h ee c o n o m i cp o w e rc a n ts u p p o r tt h el a r g es c a l ec o n s t r u c t i o no f c i t y f a c i l i t y k e yw o r d ：p l a n n i n ge n v i r o n m e n ta s s e s s m e n t ；e n v i r o n m e n tc a r r y i n gc a p a c i t y ； e n v i r o n m e n tc a r r y i n gc a p a c i t yr e m a i n i n gr a t e i i 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：星。丛垂日期：埤：垦 大连理工大学专业学位硕士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位 论文版权使用规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交 学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 作者签名：童、堑塾盘作者签名：至1 丝叁公 一名：盗幽夸 立尘2 年 窆月 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1绪论 1 1 研究背景和选题依据 环境影响评价( e n v i r o n m e n ti m p a c t a s s e s s m e n t ，简称e i a ) 自1 9 6 9 年美国国家环境 政策法制定并颁布实施以来，在协调经济发展和环境保护的关系、控制和减少污染等 方面发挥了重要作用。但随着经济开发的日益扩大化和区域化，单个项目e i a 在应对决 策和区域的问题上出现了一些缺陷，在这样的背景下，战略环境影响评价( s 恤t e g i e e n v i r o n m e n t a la s s e s s m e n t ，简称s e a ) 应运而生。 s e a 一般是指环境影响评价i a ) 在政策( p o l i c y ) 、计划( p r o g r a m ) 和规划( p l a n ) ( 简称 p p p s ) 层次上的应用，是对一项政策、计划或规划及其替代方案的环境影响进行正式的、 系统的、综合的评价过程，包括完成s e a 报告，并将结论应用于决策。s e a 的目的就 是消除或降低因战略缺陷对未来环境造成的不良影响，从源头上控制环境污染与生态破 坏等环境问题的产生。 中华人民共和国环境影响评价法( 以下简称环评法) 于2 0 0 3 年9 月1 日起 正式施行，根据该法第二章第七条第十五条：“国务院有关部门、设区的市级以上地 方人民政府及其有关部门，对其组织编制的土地利用的有关规划，区域、流域、海域的 建设、开发利用规划，应当在规划编制过程中组织进行环境影响评价，编写该规划有关 影响的篇章或说明”。“国务院有关部门、设区的市级以上地方人民政府及其有关部门组 织编制的土地利用的有关规划，区域、流域、海域的建设、开发利用规划，工业、农业、 畜牧业、林业、能源、水利、交通、城市建设、旅游、自然资源开发的有关专项规划( 以 下简称专项规划) ，应当在该专项规划草案上报审批前组织进行环境影响评价，并向审 批该专项规划的机关提出环境影响报告书”。 这是我国首次将规划纳入了环境影响评价范围，且规划的环境影响评价在环评法 中占有重要的篇幅和地位，标志着我国环境影响评价领域的重大转折和动向。 通过对我国环评立法的分析可以看出，我国的规划环境影响评价实际上是以可持续 发展为目的，对规划实施后可能造成的环境影响进行分析、预测和评价，科学、客观、 公正、综合地考虑所拟议的规划可能涉及的环境问题和预防规划实施后对各种环境要素 及其所构成的生态系统可能造成的影响，协调经济增长、社会进步与环境保护的关系， 为科学决策提供依据。 在环评法出台之前，我国部分学者就在借鉴国外研究成果的基础上开展了s e a 的研究与实践工作，也开展了规划环境影响评价相应的研究。但从总体上看，我国的 s e a 理论都比较分散，尚处于研究阶段，已开展的相关实践可为后续的研究提供借鉴。 国家环境保护总局2 0 0 3 年出台的规划环境影响评价技术导则( h j 厂r 1 3 0 - 2 0 0 3 ) 将环 规划环评中环境承载力的研究与应用 境承载力分析法作为了规划环境影响评价的重要评价方法之一【1 1 。 环境承载力评价，就是要在一定的环境质量要求下，在不超出生态环境系统弹性限 度条件下，对环境可支撑的人1 ：3 、经济规模和容纳污染物的能力，进行定性和定量分析， 通过评价，确定各区域的承载能力和承载水平。在项目环境影响评价过程中，多偏重于 对点的控制，缺乏对区域环境总体承载能力评估环节，无从确定区域的环境承载能力和 承载水平。与建设项目相比，政府的一些政策和规划对环境影响范围更广、历时更久， 而且影响发生之后更难处置，累计环境影响更为突出。环境承载力分析以识别限制因子 作为出发点，用模型描述各限制因子所允许的最大行动水平，最后综合各限制因子，得 出最终的承载力，尤其适用于累计影响评价 2 1 。因此，在规划环境影响评价中，环境承 载力分析较为有效可行。 从2 0 世纪7 0 年代以来，环境承载力的研究已经历了几十年的发展，但从众多的研 究中可以看出，承载力概念的内涵和外延都在不断地扩展，这一概念具有很强的生命力。 目前关于环境承载力研究还尚未形成公认的理论方法体系，缺乏能够同时描述环境 承载力客观性、区域性及动态性的科学、系统的指标体系和综合评价模型。另外，以环 境承载力为依据，合理调整产业结构和生产力布局，科学的制定社会经济发展目标，协 调人类发展与环境关系的实际应用略显不足。具体表现在： ( 1 ) 环境承载力的理论体系还有待完善 虽然很多学者都提出了环境承载力的概念、研究对象和研究内容，但是能够很好地 将区域环境系统和区域社会经济活动的方向、规模相结合的环境承载力理论体系的研究 还很少见到报道。随着人类社会经济活动与环境之间的矛盾日益突出，必将有更多的、 各领域的学者，如社会学领域、经济学领域的学者，投入到环境承载力的研究，这种多 学科交叉的研究优势必将促进环境承载力的理论体系更加完善。 ( 2 ) 指标体系和量化方法的研究还有待深入 目前关于环境承载力的指标体系过于简单，很少有学者提出具体的筛选依据和指标 体系框架，而建立科学合理的指标体系是进行环境承载力量化评价的基础，所以以环境 承载力理论研究为基础，相应的环境承载力指标体系的研究将不断深入。同时在已有研 究方法基础上，现代的计算机技术、人工智能技术、遥感f 1 0 s ) 技术和地理信息系统fo i s ) 技术等将进一步应用于环境承载力的研究，这都将促进环境承载力量化方法的发展，使 环境承载力在定量化研究的基础上向数字化、空间可视化方向发展。 ( 3 ) 环境承载力的研究成果还缺乏可操作性和实用性 环境承载力是衡量人类社会经济活动与环境是否协调的重要指标，环境承载力的研 究成果将直接用于指导人类社会经济活动。目前有关环境承载力研究虽然很多，但是 能够真正将环境承载力研究成果用于指导人类社会经济活动的实例还很少，而只有建立 大连理工大学专业学位硕士学位论文 在这一基础上的环境承载力的研究才更有意义、更有生命力。所以，环境承载力研究 将在理论研究的基础上同可持续发展规划紧密结合，将向可操作性、实用性发展，以更 好地指导人类社会经济活动。 ( 4 ) 在基本目标方面，各学科对承载力的研究没有太大的争议，但在具体的计算模 式以及如何界定承载规模上的差别则很大。因此，各学科承载力的计算方式所得出的结 论很难具有可比性。 ( 5 ) 目前对环境承载力的研究的主流方法大多采用了构建指标体系的方法，这些方 法指标众多，有些体系多达几十个指标，但实质上只是简单地吧社会经济系统和环境系 统分别作为黑箱来处理，相对缺乏对两个系统内部运行规律的分析。因此，很难有效地 将两个系统有机地联系在一起。 为此，本文尝试应用环境影响因素分析方法，识别影响资源- 环境承载力的主要因 素，构建资源环境承载力指标体系，并通过引入资源环境承载力剩余率，为规划环境 影响评价结论提供综合性的定量数据作为依据。 1 2 研究的目的和意义 1 2 1 研究的目的 本文研究目的在于从规划环评的系统方法入手，通过环境影响因素识别，将城市人 类活动与资源环境系统结构功能有机地结合起来，以量化的手段表征出两个方面的协 调程度。建立城市资源环境复合承载力的概念体系、完善其内涵和特征；建立环境复 合承载力的概念模型和研究方法，构建出表征城市资源环境复合承载力的指标体系。 对于城市环境复合承载力增强方式做出系统的理论分析。最终将资源环境承载力研究 成果应用于大连市金港区总体规划环境影响评价。 2 2 研究意义 。 本文研究主要具有下述实际意义： ( 1 ) 能够将单要素的资源承载力和环境承载力进行复合，较系统、全面地描述城市 资源环境系统对人类活动的可持续支撑作用。 ( 2 ) 可为城市的发展和建设提供科学依据。 ( 3 ) 对城市资源环境复合承载力的计算是研究城市规模、产业结构及制定环境污染 治理规划和城市总体规划的重要依据。 ( 4 ) 城市环境复合承载力理论和定量方法是环境科学领域的一项重要理论探索，可 应用于城市其它研究领域。 ( 5 ) 通过应用于规划环境影响评价，指导拟议规划城市的环境管理工作。 一3 一 规划环评中环境承载力的研究与应用 1 3 主要研究内容 本论文主要研究内容是城市规划环境影响评价中资源环境复合承载力的基础理 论。具体的研究内容包括： ( 1 ) 探讨了资源- 环境复合承载力的概念及内涵； c 2 ) 城市规划环境影响评价的影响因素识别及评价指标的筛选； ( 3 ) 城市资源- 环境复合承载力评估指标体系的构建； ( 4 ) 资源环境复合承载力评估体系中各各评估指标评价和综合承载力的计量模型； ( 5 ) 以大连市金港区规划环评为例，用所研究的成果开展实例研究。 1 4 研究技术路线 本文的研究技术路线见图1 1 图1 1 本论文的研究技术路线图 f i 9 1 1t e c h n i c a l 酗o f t h i s r e s e a r c h 大连理工大学专业学位硕士学位论文 2 现有规划环境影响评价方法概述 美国、欧盟各国对战略环境影响评价的研究处于国际领先水平，环境影响评价制度 的范围己从建设项目扩大到有关立法、政策、规划和计划的层次。自美国国家环境政 策法明确提出“凡是联邦政府对人类环境质量具有重大影响的每一项建议或者立法报 告j 规划、决定和其他重大的联邦行动，都应当进行环境影响评价”以来，欧盟、加拿 大等国家也制定了相应的法律法规，要求土地利用规划以及大部分规划和计划都进行 s e a p j 。国外先进国家在国内法律的框架下开展规划环境影响评价积累了大量的案例和 研究成果。 事实上，在环评法出台之前，我国部分学者就在借鉴国外研究成果的基础上开 展了s e a 的研究与实践工作，也开展了规划环境影响评价相应的研究。彭应登较早从 国外引入s e a 的概念 4 1 ；尚金城等研究了s e a 的工作系统和评价程序嘲，包存宽等探 讨了规划环境影响评价工作系统与方法，并进行了相关实例的研究 6 1 ，郑江宁，赵玉强 等对沈阳市浑南新区规划环境影响评价的评价程序，评价技术与方法，环境承载力进行 了研究【7 】，张妍等【9 】探讨了规划环境影响评价的关键及研究方法，并以长春经济技术开 发区的土地利用规划为例，在探讨土地利用变化与环境关系的基础上，论述了土地利用 规划对环境的影响；。 对于城市规划环评，陈绍娟在建设项目环境影响评价成熟的程序和方法的基础上， 理论性地探讨了城镇规划环评适宜的时间、环境保护目标过专业分析和多学科综合分 析，对城镇环境的支持和制约因素、城镇综合环境保护功能进行评价【1 川；吉正元等将各 种规划，决策的技术引进环评工作中，应用g i s 的空间分析技术，考虑评价累积环境影 响的技术和方法 1 1 】。郭红连等提出了建立s e a 指标体系的基本框架、原则和方法，并 且以我国平原型大都市开展规划层次的环境影响评价为背景，建立了城市总体规划环境 影响评价的可选指标集【l 习。从总体上看，我国的s e a 理论都比较分散，尚处于研究阶 段，已开展的相关实践可为后续的研究提供借鉴。 九届全国人大常务委员会第三十次会议通过的中华人民共和国环境影响评价法 ( 以下简称环评法) 己经公布，并于2 0 0 3 年9 月1 日起正式施行。环评法第七条规定 “国务院有关部门、设区的市级以上地方人民政府以及其有关部门，对其组织编制的土 地利用的有关规划，应当在规划编制过程中组织进行环境影响评价，编写该规划 有关环境影响的篇章或者说明。”由此可见，我国己将开展有关规划的环境影响评价以 法律的形式规定下来。城市总体规划指导城市发展和建设的法定性文件，也是实施城市 建设、城市管理的基本依据，对规范城市土地开发整理活动，保护和改善生态环境，具 有重要的意义。自新中国建立以后，我国已经进行了三轮城市总体规划修编工作。由于 战略层次的环境影响评价在我国才刚刚实施，有关城市总体规划的环境影响评价开展了 一5 一 规划环评中环境承载力的研究与应用 一些具体项目的操作，尚缺乏系统的研究。 规划环评中采用的技术方法主要有四个来源； ( 1 ) 建设项目环评方法 规划环评是环境影响评价在规划层次上的应用，与建设项目环评遵循相同原则，在程序、 参与者等方面有很多相同之处，因此可以借鉴一些建设项目环评中的方法。如核查表法、 矩阵法、系统流程图法、专业判断法、数学模型法、对比类比分析法等，经过适当的修 改都可以运用在规划环评中。 ( 2 ) 政策评价方法 政策评价主要围绕政策作用的结果，在政策制定过程中拟定或将要采取的政策方案 进行价值分析、可行性分析和后果预测分析。这些方法都具有全面性、系统性和客观性 的特点。如政策可行性分析、政策对比性分析、政策价值分析和多目标分析法等。 ，( 3 ) 区域环评方法 与建设项目环评相比，区域环评更加重视对区域环境承载力和环境容量的分析，注 重研究区域内的累积影响。这些方法在规划环评实施过程中起到很大作用。如环境容量 评价法、环境承载力评价法和累积环境影响评价法等。 ( 4 ) 其他方法 规划环评不同于建设项目环评和区域环评，规划的环境影响评价者要更多地考虑宏观上 的问题，一些经过改进的传统方法以及新方法的引入大大加强了规划环评的可行性。如 系统学中的系统流程图、灰色系统分析法、系统动力学法；引入资源价值核算的费用效 益分析和投入产出分析法；g i s 技术的应用等。此外，一些学者进行了生态足迹法，逼 近理想状态法、可持续发展能力评价、物流分析、绿色g d p 核算等在规划环评中的尝 试。随着不断的尝试和实践，更多的新方法将被应用于规划环评中。由于规划环评的研 究对象是经济社会环境的复合系统，涉及因子众多而且复杂。因此。没有一套方法适 合于所有类型，针对不同类型的规划，应选择不同的环评方法。综合国内外战略环评实 践方法和推荐方法，表2 1 中大体列出了目前在国内外战略环评中曾经应用过的一些方 法【1 3 1 。 一6 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 表2 1 规划环评不同阶段的主要应用方法 f i g2 1 m a i nm e t h o d sf o rd i f f e r e n ts t r p so f p r o g r a me n v i r o n m e n ta s s d s m e n t 2 1 专家咨询法 专家咨询法( e x p e r tc o n s u l t a t i o n ) ，又称特尔菲( d e l p h i ) 法，主要是依靠专家对所 属领域的熟悉，对项耳可能带来的环境影响进行识别，并考虑这些影响可能的累积效应。 由于专家具有的专业特长和丰富的理论和实际工作经验，运用这种方法可以比较容易地 明确规划实施后可能产生的生态环境累积影响发生的重点部分。 专家咨询法在实际运用时往往采用提问表、访谈或专门座谈会的形式进行。这类方 法很适合社会效应和环境效应的识别和分析，帮助确定潜在影响，描述空间关系以及行 动和效应之间的因果关系。尤其可作为分析规划累计影响的重要信息收集技术。这些方 一7 一 规划环评中环境承载力的研究与应用 法不仅是信息收集的手段，更适用于规划环境影响评价中设置优先性排序的原则和界定 研究范围。 2 2 核查表法 2 2 1核奎表法的原理及特点分析 核查表法将可能受规划影响的环境因子和可能产生的各种影响列在一个表格中，供 评价人员识别潜在的环境影响效果。核查表将规划行动对社会、经济和环境资源可能产 生的影响在一个表中并列出来，便于核对。但核查表不能味环境影响评价工作明确划定 工作范围。 核查表法的优点首先在于它可以减少主要影响被忽略的可能性；然而，核查表如果 设计的不够全面也可能会一楼重要的影响。总的说来核查表方法提供了一种简洁地展现 影响的方法为了达到全面，核查表也可能被设计的很繁琐，这样做有可能将相同效应 列在不同的标题下面导致“重复核查”。 其次，核查表方法使用方便，容易被有关人士或公众理解和接受。在规划环境影响 评价早期阶段应用，可以帮助发掘可能的环境影响，保证重大的影响没有被忽略。 一：，核查表法的缺点是建立一个系统而全面的核查表是一项繁琐而且耗时的工作，而且 由于核查表没有将“受体”与“源”相结合，无法清楚地显示出影响的过程、影响的程 度和影响的综合效果。 2 2 2 适用性分析 为了能够避免核查表的缺点，应针对不同类型的规划设计专门的核查表。将每一种 资源、生态系统、相关社区分别归类道不同内容或不同层次的表格中，可以使每张核查 表简单明了但总体上又不漏项。 ， 为了表明规划实施的累积影响，核查表要把与拟议中的行动和其他所有过去、现在 和将来对环境资源有影响的行动相关的影响都列出来进行综合分析。可以随规划或建设 项目设计不同的核查表来定性地确定对环境资源的影响，并将这些影响用核查表或交互 作用矩阵来表达、对一种环境资源存在两种以上的影响就表示存在潜在的累计效应，可 以对这些影响加权，用以表示总的影响大小。 2 3 矩阵法( m a t r i x ) 矩阵法是一种用来量化人类的活动和环境资源或相关生态系统之间的交互作用的 二维核查表。其将战略及受其影响的经济行为以及环境因素作为矩阵的行与列，并在相 对应位置填写用以表示行为与环境因素之闻的因果关系的符号或数字。它们本来用于评 一8 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 估一个项目和行动与环境资源之间相互作用的大小和重要性，现在已被扩展到用于考察 一个规划或多项行动对环境的影响。 2 3 1 矩阵法的类型 矩阵法有简单矩阵、定量的分级矩阵( 即相互作用矩阵，又叫l e o p o l d 矩阵) 、p h i l l i p d e f i l l i p i 改进矩阵、w e l c h - l e w i s 三维矩阵等。相互作用矩阵适用于规划的环境影响 评价。相互作用矩阵分成上下两部分：上方为规划因素与经济行为之间的因果关系；下 方是经济行为与受其影响的环境因子之间的因果关系。如果环境因子之间相互作用还会 引起其他环境影响，则可在下方的右侧接着建立第三部分矩阵【1 4 】。 表2 2 是以“公路规划环评”影响矩阵为侧说明矩阵法的形式。 表2 2 矩阵法筛选规划环境影响评价因子 t a b2 2s e l e t i n gi n f l u e n c ef a c t o r si np r o g r a me n v i r o n m e n ta s s e s s m e n tb ym a t r i x 噪振大水空历地动植自促促扩促增增 声动气质问史形物物然进进大进加加 污污的遗地景产资市生人国 染染隔产貌观业源场产们家 因素断和开开范运就税 一t、 。 古发发围输业收 迹合机 理会 化 征地、拆迁 0oo0 1 2 一l 一1 一l lo 0o0 + lo 旖工准备 o 一1 10 1 一l 一2 2 一l 一1o0 00 + 10 路基路面一l 一2 2 一l 一2 2 3 1 一l 2 + 2 + 1 + 10 + 10 施 ：期桥涵 一2 一l 一1 2 + 1 1 1oo 一1 + 1 + 1 + 10 + 10 隧道 一3 200 + 1 1 300 1 + 1 + 1 + 10 + 10 服务区 一20 1 1 00 1 2 1 2 + l + 1 + l + 1 + l0 绿化及防护工程 0o + 10 + lo + 3 + 2 + 2 + 2 + l + l + l + 1 + lo 车辆运行一2 3 3 2 营运期服务区作业 一l0 2 1 绿化及防护设施00 + 10 - 1 10 200 + 2 + 2 + 2 + 3 + 1 + l 0 00 1000 00 + 2 + 1 + l + 1 + 1 + 2 + 3 + 20 + 1 + 2 + 10 + 10 过去的、现在的或 环境累将来的开发行为一2 1 2 - 1 - 2 2 2 一l 一2 1 + l + 2 + 2 + 2 + 3 + 2 积效应共同作用可能产 生的累积效应 重要性分值p 。 一9 一 规划环评中环境承载力的研究与应用 分步矩阵是矩阵法的一种，也可看成是三维矩阵的“变形”。它可以表示初始活动 产生的第二级或第三纪影响，从而跟踪他对环境的影响链。例如，活动1 导致资源a 发 生变化，这一变化又进一步引起资源b 发生变化。因此，分步矩阵可以起到网络法的作 用。输入矩阵的数据可以有多种形式。 第一种形式是以一种影响的有或无( 如二进制数0 与1 ) 。这样有直观和易于理解的 好处；但它不能表示对资源影响的大小，也不能让使用者评估资源价值的差异( 如通过 使用加权方法) 。第二种是选择基于诸如大小、重要性、持续性、发生概率或可否减小 这样一些因子数值大小来评判影响。输入的数据可以反映一些可度量值，也可以反映一 些影响的等级。虽然采用加权法可以衡量影响的程度，但其结果却不易被其他人理解， 并且加权法往往有很强的主观性。在使用加权法的时候，评价人员应当说明衡量权值的 标准，并论证其合理性。 2 。3 。2 矩阵法的特点及适用范围 ( 1 ) 矩阵法优点 可以直观地综合的表达结果，矩阵的多维性尤其有利于描述战略环境影响评价 中的各种复杂关系，因此既可以表示多个项目的影响，又可以对多个方案进行比较。 ，矩阵法可以将矩阵中的每个元素的数值，与对各环境资源、生态系统和人类社 区的各种行动产生的累积效应的评估很好地联系起来。 简单实用，使用成本低、内涵丰富，易于理解。 ( 2 ) 矩阵法的缺点 不能反映空间和时间的变化，在规划环评中往往需要对环境随时间变化的趋势 进行预测分析； 不能表示因果关系。需要反映各因子与环境现象的关系等；这些都反映了矩阵 法的在处理某些具体的问题中的局限性。 ( 3 ) 适用范围：矩阵法可用于规划方案的初步筛选、规划环境影响识别、累积环境 影响评价等多个环节。矩阵各元素因果关系的确定方法有主观判断法、头脑风暴法、类 比分析法等，表达方式尽可能使用。 2 4 层次分析法 2 0 世纪7 0 年代美国著名运筹学家、匹兹堡大学教授t l s a a t y 提出了一种以定性与 定量相结合，系统化、层次化分析问题的方法，称为层次分析法( a n a l y t i ch i e r a r c h y p r o c e s s ，简称a h p ) ，它是一种灵活、简便的多目标、多准则的决策方法【嘲。它把一个 复杂的问题按一定原则分而治之，即分解为若干子问题，对每一个子问题作同样的处理， 由此得到按支配关系形成的多层次结构，对同一层的各元素进行两两比较，并用矩阵运 一1 0 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 算确定出该元素对上一层支配元素的相对重要性，进而确定出每个子问题对总目标的重 要性。 2 4 1层次分析的基本步骤 a h p 决策分析一般分以下几个步骤：明确问题、建立层次结构、构造判断矩阵、层 次单排序、层次总排序和一致性检验【幡1 7 1 。 ( 1 ) 明确问题 必须对问题有明确的认识，搞清楚问题的最终答案、范围、问题中包含的因素及其 他地位、各因素之间的关系等。 ( 2 ) 建立层次结构 根据对问题的分析，将问题中的因素按其地位分组，每一组作为一个层次，按最高 层、若干中间和最低层的形式组合成一个层次结构最高层表示解决问题的目的。中间层 为实现总目标而采取的措施、方案、政策，一般分为策略层、约束层、准则层等。最低 层是用于解决问题的各种措施、政策、方案等。 层次结构的最基本形式是由一个结点联结几个结点的树，在层次结构的原型中，上 一层的结点是一个变量，受下一层这几个变量所决定。层次结构的一般形式是由若干如 上基本形式串联而成或层数更多。 ( 3 ) 构造判断矩阵 假设要比较n 个因素炉 x 1 ，x 2 ， 对目标i 的影响，确定它们在i 中所占的 比重。每次取两个因素，成对比较，即以a 表示x i 和玛对i 影响之比a 寻( a i j ) n n ，8 自习l ：炳， a 称为成对比较的判断矩阵。 如果矩阵a = ( a i j ) n x n 满足：a l j = 加，a e = l a j i ，i j ，a i i - - 1 ，i ，j = 1 ，2 ，- n 这样的 方阵称为逆称矩阵。 ， 在估计成对事物的差别时，一般用五种级别就能很好地表示，即使用相等、较强、 强、很强、绝对强表示差别程度，对应地a i j 取1 ，3 ，5 ，7 ，9 。介于两者之间时，a i j 取 2 ，4 ，6 ，8 。 ( 4 ) 层次单排序及其一致性检验 解出判断矩阵的最大特征值 及其对应的特征向量w ，对特征向量标准化，这一过 程称为层次单排序。构造成对比较判断矩阵虽然能够减少其他因素的干扰影响，较客观 地反映出一对因子影响力的差别，但综合全部比较结果时，其中难免包含一定程度的非 一致性，若要保证比较结果前后一致，则逆称矩阵a 还应当满足 a i j l f 粕【i j ，k = l ，2 ，n 这时称a 为一致阵。当九- - - 1 1 时，n 阶逆称矩阵是一致阵，当 稍大于n ，其余特征 值接近于0 ，称a 为满意的一致阵，只有a 具有满意的致性，x 所对应的特征向量， 标准化后，才可以作为层次单排序的权值。 规划环评中环境承载力的研究与应用 ( 5 ) 层次总排序及其一致性检验 计算同一层次所有因素对于最高层相对重要性的排序权值，称为层次总排序，层次 总排序也要进行一致性检验。 2 4 2 特点分析 层次分析法求解闯题的整个过程体现了人大脑思维的基本特征：分解拳；断 综合，使人们对复杂问题判断、决策的过程得以系统化、数量化，它提供了一个在处理 机理比较模糊的问题时，如何通过科学分析，在系统全面分析机理及因果关系的基础上 建立数学模型的范例。 层次分析是对复杂问题做出决策的一种简易方法，适用处理难于完全定量进行分析 的复杂问题。它可将一些量化困难的定性问题在严格数学运算基础上定量化；将一些定 量、定性混杂的问题综合为统一整体进行综合分析。特别是该方法在解决问题时，可对 定性一定量转换、综合计量等解决问题过程中人们所判断的一致性程度等惩题进行科 学检验。 由以上的分析发现，层次分析法在规划环境影响评价中的适用性很强，尤其是在对 环境影响的预测由定性转化为定量的过程中，通过严格的、科学的数学运算，综合分析 各环境因子对总体的环境质量的影响。因此可以说此方法具有逻辑性强、思路清晰、相 对便于操作实行等优点。 。 在对规划的环境影响进行综合评价的过程中，层次分析法能够尽可能的增加定量分 析的成分，从而使评价的结果更直观，更清晰的表达。同时又能在对不同的备选方案横 向比较中，不仅直接看出整体的优劣程度，又能明显的看出个方案的瓶颈部分。从而有 针对性地提出避免或者减轻不良环境影响的控制措施。 层次分析法也有其局限性： 随着判断矩阵的增大，出现前后矛盾，判断差错率很高，难以满足一致性的要求， 而如何合理修正判断矩阵尚未可知。另外在环境影响评价的实际运用过程中，在确定各 因子的权重时，由于各地情况不同，目前还没有统一的、准确的确定权值的方法。 目前比较常用的是采用特尔菲( d d p l l i ) 法，但是这种方法带有评价者往往很难给 出两个对象的相对重要程度比值，特别是难以适应决策层次中单层含有较多对象的问 题。另外特尔菲法在评判的过程中往往需要专家门的多轮打分、结果分析，因此，相对 来说比较复杂，需要耗费大量的时间和财力、人力、物力。 群决策中个专家评价值得综合问题。由于有若干群组成员的参与决策，他们各自的 知识结构、智慧和经验都各不相同，个人所获得的信息也不相同，因此，在决策时会产 生不同的理解，表现出不同的偏好。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 2 4 3 适用范围 “ 层次分析法特点决定其可以在确定指标权重、确定综合环境影响系数等方面具有明 显的可量化的优势。因此，层次分析法可以以下的规划环境影响评价环节中得以应用： 规划环境影响识别；规划环境影响预测；规划环境影响的综合评价。 2 5 环境数学模型法 2 5 1 原理 模型是将具有因果关系的事物所导致的影响进行量化。数学模型是用数学公式来描 述事物累积变化的过程( 如河流污染、土壤侵蚀) 。数学模型可以用作设计规划决策的 辅助工具，更多的是应用于幕景分析与预测各种环境影响。模型法与构建专家系统相结 合可更好的评估规划中的多个变化幕景的环境效应。 用于规划影响评价时，将最优化分析与模拟模型结合起来，能提供量化因果关系， 主要用于选择最佳方案或者否定其他被选方案。最优化方法可以确定多个污染或其他影 响源产生的累积影响，并能找出每一种影响源达到控制目标的最优水平。最优化方法的 范围从简单的能用一组变量解出的代数式到复杂的表达式，包括非线形函数、多层的优 化、可能性和随机参数方程系列等。一 、 ；， “ 2 5 2 基本类型 建立一个新的模型需要大量的人力、物力和时间的投入。因此，环境影响分析通常 直接使用现有的模型或对现有模型进行修改后使用。在开展规划环评时，常常会遇到环 境背景或基线数以及规划涉及的社会、经济和工程数据不足，这会限制复杂模型的应用。 即使如此，模型仍然是支持规划或规划的影响预测与评价的主要工具。 目前用于规划影响模拟预测的基本模型常分为5 类，可单独运用，也可以几类综合 运用。这5 类方法包括【l 叼： ( 1 ) 环境资源的循环与迁移分布模型。如，流域或区域的水资源总量模型，区域水 资源循环模型，环境中重金属的迁移与分布模型，区域地下水资源模型等。 ( 2 ) 环境介质运动或动力模型。例如，河流、河网和河口水文模型和水动力模型， 区域污染气象学模型，大气扩散、运输模型，土壤侵蚀与沉积物运输模型等。 ( 3 ) 污染物排入与负荷、环境介质质量与自净模型。包括区域非点源流域环境相应 模型( a n s w e r sm o d e s ) ，点源与非点源集成的流域评价系统( b a s n s ) ，多点源排 放的长期空气影响平均浓度模型，多点源与面源排放的空气影响模型，污水灌溉土壤污 染累积影响模型等。 ( 4 ) 总量控制与污染负荷分配模型。包括河口污染物负荷分配模型，流域或区域水 环境容量估算模型，区域空气环境容量估算模型等。 规戈! 环评中环境承载力的研究与应用 ( 5 ) 集成的环境管理的软件包。比如，完全集成的环境区域决策模型( f i e l d - m o d e l ) 软件包，该软件包含各种模块，可以在g i s 平台上运行。既可以用于水环境管理。也可 以用于受污染场地的修复，它可以利用输入的数据进行不同幕景分析。 2 5 3 特点分析及其适用范围 数学模型法具有以下优点： ( 1 ) 定量描述多个环境因子和环境影响的相互作用及因果关系： ( 2 ) 充分反映环境扰动的空间位置和密度；可以分析空闯累积效应以及时间累积效 应： ( 3 ) 有较大的灵活性；适用于多种空间范围；可用来分析单个扰动以及多个扰动的 累积影响；可分析物理、化学、生物等各方面的影响。 但是数学模型法也有其不足的地方，如： ( 1 ) 对基础数据要求较高。而通常我们对规剐进行环境影喻评价对，由于介入的时 期较早和评价单位通常与权力机构的关系，很难获得全面的基础数据； ( 2 ) 能应用于人们了解比较充分的环境系统，这些模型多是用于狭义的环境的质量 方面如水、气、声环境质量等方面； ( 3