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铁路建设项目对湿地影响评价研究 摘要 湿地是一种具有丰富生物多样性和多种重要功能的独特的生态系 统，对湿她的保护与持续利用已成为热点研究问题。过去我国过分强调 对湿地资源的开发和利用，而忽视了对湿地的保护，致使我国湿地资源 破坏较为明显和严重，并引发了一系列的环境问题，如湿地生物多样性 下降、湿地面积急剧减少等。 人类影响湿地的方式有很多，包括农业开垦、水利工程、交通工程 的建设等等。交通是国民经济的重要基础建设，修建铁路，逐步提高铁 路网的密度是经济社会可持续发展的基础。然而，铁路建设是一项点多 线长的带状开发行为，对自然生态环境影响很大。通过开展铁路建设对 湿地的影响评价，可以有针对性地提出减缓其影响的措施，对保护湿地 资源有重要意义。 目前，湿地环境影响评价还没有公认的标准方法，我国湿地评价工 作又刚刚起步，关于铁路建设对于湿地影响评价方面的研究很少，没有 相关的评价指标体系，多为定性评价。本文在生态学理论基础上，分析 了湿地的类型和功能以及铁路工程建设对沿线湿地的影响，针对铁路建 设的特点，建立了一套评价指标体系，在指标体系构成上有所创新。 最后，论文根据现有数据资料尝试对青藏铁路唐拉段的湿地环境进 行了影响评价，并提出相应的湿地保护措施。 关键词：湿地：铁路建设；环境影响评价；指标体系 铁路建设项目对湿地影响评价研究 1 绪论 1 1 湿地生态系统定义及其特征 由于湿地类型的多样性、分布的广泛性、面积的差异性、淹水条件 的易变性，以及湿地边界的不确定性，对湿地进行科学的定义比较困难， 目前尚无统一的、被普遍认同的定义。 目前国际上比较有影响的湿地定义是拉姆萨尔( r 锄s a r ) 公约 湿地公约中湿地的定义：“湿地是指不论其为天然或人工、长久或暂 时性的沼泽地、泥炭地或水域地带，静止或流动的淡水、半咸水、咸水 水体，包括低潮时水深不超过6 m 的水域；同时，还包括邻接湿地的河湖 沿岸、沿海区域以及位于湿地范围内的岛屿或低潮时水深不超过6 m 的海 水水体。”“”该定义是在许多缔约国的参与下确定的，在缔约国范围内， 具有法律的约束力，在国际上具有通用性。在湿地管理工作中也易于操 作。我国上个世纪8 0 年代才接受湿地的概念，很多学者也针对我国的实 际情况对湿地定义进行了探讨，但没有形成统一的定义。在1 9 9 2 年我国 加入湿地公约之后，大部分湿地管理部门和有关学者都沿用湿地公约中 对湿地的定义。 湿地生态系统有别于其他类型生态系统的突出标志和最根本的成 因是其水分的盈余。水文过程是主宰湿地生态系统运行机制的最重要的 因子，其动力条件决定着湿地的基质或沉积物类型及其空间分布规律， 其深度和水质决定着湿地的植被类型和群落结构。因此，湿地的生态性 质的所有体现皆与其水文特征密切相关。 湿地的基质主要为淹水形成的土壤和成土物质。一般包括有机土 壤、矿质土壤和未经过成土过程的沉积物。特征之一为许多湿地有机残 北京交通大学工学硕士学位论文 体积累大于分解，形成有机物质积累，在一些湿地中会形成泥炭。 动态变化是湿地的重要特征。湿她的动态特征之一是湿地面积的变 化和结构、功能的改变。 湿地变化的原因很复杂，既有自然原因，也有人类有目的的改造和 其他活动的影响。人类活动无论在方式、方法上还是程度上都起着愈来 愈重要的作用。虽然许多破坏湿地的人类活动可能是小尺度、局部地区 的，但这些活动累积影响却是大范围的、长期的。 1 2 研究意义与目的 随着环境学、资源学、地学、生物学及工程学、经济学的不断深入 发展与广泛交叉和融合，特别是可持续发展战略思想的提出和发展，使 湿地作为一种资源受到越来越多人们的关注，湿地研究己成为当前国际 上生态学、环境科学、地学、经济学等研究的一个新热点。人们试图通 过不同的角度对湿地的结构、功能、过程、动态与管理等各个方面进行 更深人地了解和认识，从而找出使湿地的开发和保护相协调的方式。 湿地广泛分布于世界各地，是地球上最富有生物多样性的生态景观 和人类最重要的生存环境之一。在世界自然保护联盟、联合国环境规划 署和世界自然基金会编制的“世界自然保护大纲”中，湿地与森林、海 洋一起并称为全球三大生态系统类型。湿地的一些关键功能对许多地区 的可持续发展不可缺少。它供给人类赖以生存的淡水资源，并在蓄水、 补充地下水和维持区域水平衡中发挥着巨大的作用。湿地为人们的生 产、生活提供了大量农产品、水产品和矿产等多种资源。同时，湿地还 是一个丰富的遗传基因库。在湿地生态系统中，具有许多特有的、珍稀 的、甚至是濒危的生物物种。湿地所保存的遗传基因对保障生物种群的 2 铁路建设项耳对湿地彰响评价研究 存续，特别是珍稀濒危物种的存续具有难以估量的重要价值。湿地还具 有调节气候、控制土壤侵蚀、促淤造陆、降解污染物、美化环境等多种 功能，被赞誉为“地球之肾”，有着巨大的生态、经济和社会功能效益。 长期的农业开发、矿产开采、城市发展以及其它人为因素的影响， 使湿地面积( 主要是天然湿地) 正迅速减少。据不完全统计，1 9 0 0 年以来， 全球湿地损失了将近一半。由于生态平衡遭到破坏，湿地天然动、植物 基因库受到严重威胁。湿地生态环境的日益恶化引发了一系列环境问题， 使人们逐渐认识到湿地保护的必要性。1 9 7 1 年前苏联、加拿大、澳大利 亚、英国等6 国在伊朗的拉姆萨尔( r 8 1 1 1 s a r ) 签署了国际重要湿地特别是 作为水禽栖息地的重要湿地公约( t h ec o n v e n t i o no nw e t l a n do f i n t e r n a t i o n a l 工m p o r t a n te s p e c i a l l ya sw a t e r f o w lh a b i t a t ) ，即所 谓的拉姆萨尔公约。这一公约的目的是动员国家级甚至国际级的行 动，援救自然界快速消失的湿地。 自拉姆萨尔公约签署以来，对可靠的基本信息的需求已经被视 为履行湿地保护计划的最根本步骤。实践证明，湿地保护与破坏的冲突 结果越来越多地取决于决簸者所采用的信息。评价湿地的功能、价值和 生态环境质量，其目的就是为管理和保护湿地提供有用的信息。因此， 湿地评价是湿地保护的基础，是对湿地进行有效监控的重要手段。而建 立一套科学的湿地评价指标体系，可以为制定合理的湿地保护对策提供 依据，对提高湿地生态资源管理水平具有重要的指导作用。 以往湿地评价研究设计的指标较多，但采用的指标过多会增加工作 的难度，实用性较差，而专门针对铁路建设的湿地影响评价指标体系又 没有，因此在众多生态评价指标中进一步筛选出最能反映铁路工程建设 对湿地影响的指标，建立一套可操作性强的评价指标体系即为本文研究 3 北京交通大学工学硕士学位论文 主要目的。此外，本文还对影响程度进行定量分析，针对铁路工程建设 提出湿地资源保护与合理利用的措施。为湿地资源的评价、特别是铁路 建设对湿地影响的评价提供有益的借鉴。 1 3 研究内容和方法 环境影响评价是指对拟议中的人类的重要决策和开发建设活动，可 能对环境产生的物理性、化学性或生物性的作用及其造成的环境变化和 对人类健康和福利的影响，进行系统的分析和评估，并提出减少这些影 响的对策措施。 湿地评价的基本评价内容、程序类似常规环境评价，但因为湿地所 带来的环境问题主要是对生态功能的破坏，所以湿地功能评价应主要侧 重于对湿地生态系统功能的影响评价，湿地评价指标的选取也应以生态 学理论为主要依据。 本文分析了湿地类型、功能及变化原因，并明确了铁路工程可能对 湿地产生的影响。在此基础上提出铁路工程对湿地的影响评价指标体系， 对湿地生态系统受影响程度进行定量评价，并提出湿地资源保护和利用 的有效措施。 湿地影响评价程序如图卜1 所示： 4 铁路建设项目对湿地影响评价研究 1 4 国内外研究概况 图卜1 湿地影响评价程序 美国在2 0 世纪初为了建立野生动物保护区，就开始研究和实施湿地 评价工作。5 0 年代进行了以湿地物种为主要对象的湿地编目和湿地评价 研究。1 9 7 7 年美国颁布了第一部专门的湿地保护法规。规定联邦政府的 首要目的是保护湿地，并为实现这一日的提供资金。自此开始了对湿地 的广泛研究，还成立了湿地科研工作者协会。7 0 年代，l a r s o n 和m a z z a r s e 提出了第一个帮助政府颁发湿地开发补偿许可证的湿地快速评价模型。 1 9 8 0 年美国鱼和野生动物局制定了自己的湿地评价方法生态评估 5 北京交通大学工学硕士学位论文 规程。1 9 9 4 年k e n t 等人开发了一种宏观层次上的湿地功能评价技术， 并于1 9 9 9 年开发了虚拟参照湿地法( v r l i r ) 。1 9 9 3 年b r i n s o n 在湿地水文 地貌分类体系的基础上提出了“三步”湿地功能评价的方法( h g m ) 。1 9 9 0 年，在欧盟环保科技计划的资助下，英国、西班牙和爱尔兰等国的有关 大学和研究单位启动了“欧洲湿地生态系统功能评价( f a e w e ) ”“3 。 美国的h g m 项目，欧洲的p r o t 0 w e t 项目和日本的j h g m 项目都建立了 湿地功能评价指标体系和技术方法。例如欧1 9 9 6 1 9 9 9 年开展了称为 p r o t o w e t 的湿地生态系统功能分析项目。所选取的湿地功能指标为：水 文( 地下水流量、水量预算、水位波动等) 、生物地球化学强调了影 响养分保持和释放功能的因素( 使土壤去氮作用最优的水位波动、土壤和 植被过程最优的养分承载量、吸收养分、生物量大的植被类型、土地管 理措施等) 、生态调查( 植物、无脊椎动物、鸟类等) 。 日本在2 0 世纪9 0 年代末期开展了称为j h g m 的湿地功能评价项目。所 选取的湿地功能指标为初级生产、有机物分解、生物多样性维持、堆积 功能、脱氮功能、无机化功能和野生生物栖息地。 目前，欧洲湿地研究主要涉及湿地生态系统、湿地的微量元素迁移、 湿地在全球气候变化中的作用、湿地的环境净化功能等方面。欧洲通过 建立湿地系统共有的关键过程以及它们与功能之间的联系，测定湿地系 统对外界干扰的恢复能力阻及对这些干扰的反应，利用动力模型和定期 观测确定湿地功能临界闭值，在实验数据和指标基础上进行评价。美国 建立了以地景级别为标志、评价全国生态健康状态长期趋势的实验场， 为湿地提供定量因子描述，进一步提高了湿地评价水平。与之相比，我 国湿地评价研究开展较晚。但近年来，随着人们对湿地评价研究认识的 不断深入，湿地评价研究范围、研究内容和研究方法已不断丰富。 铁路建设项目对湿地影响评价研究 2 0 世纪6 0 年代初，我国就沼泽和泥炭资源进行了考察和开发利用研 究，主要研究了湿地( 沼泽) 分布、类型、成因、发育及资源存储量，分 析了湿地( 沼泽) 水文、气候、植被、动物、土壤、化学特征等基本生态 功能，探讨了湿地( 沼泽) 综合利用及建立人工生态系统的途径，并且对 湿地( 沼泽) 开发利用所造成的生态影响进行了初步评价。 1 9 8 2 1 9 8 4 年期间，我国曾对3 5 个主要湖泊水质调查资料进行了分 析，提出了湖泊质量分级，它是我国湿地较早且系统的e n 。中国2 1 世 纪议程中己明确提出：“在自然资源管理决策中推行可持续发展影响 评价制度”，并且在中国湿地保护计划中已将湿地开发e n 列为优先 领域。然而，由于认识、管理及方法学等诸多原因，使得我国目前开展 湿地资源开发e n 与审批管理都面临着较大的难度和困境。 近年来湿地评价研究又出现了许多新概念和新领域，产生了湿地健 康系统评价、湿地环境影响评价、湿地生态价值评价以及湿地生态风险 评价等，也就相应地出现了一些新的评价指标体系。1 9 9 9 年，张峥提 出了多样性、代表性、稀有性、自然性、稳定性和人类威胁六个指标为 主的湿地生态评价指标体系；2 0 0 0 年，俞穆清等人提出了湿地资源开 发环境影响评价指标体系；2 0 0 3 年，任宪友等人为了准确地反映湿地 环境的现状和动态变化，有效管理湿地自然保护区，在监测数据可获得 性基础上提出了湿地监测指标体系：汪朝辉等人提出了湿地生态系统健 康评估指标体系：2 0 0 4 年，吕宪国等人提出了湿地生态环境影响评价 指标体系。 7 北京交通大学工学硕士学位论文 2 湿地类型和功能分析 2 1 湿地类型分析 湿地分类主要是根据不同类型的湿地结构、功能特征将湿地划分为 等级系统。同一类型具有共性特征，不同类型之间具有差异性。湿地分 类必须建立在对湿地本质特征充分认识的基础上。由于湿地生态系统既 具有陆地生态系统的某些特征，也具有水体生态系统的某些特征，湿地 生态系统具有明显的过渡性、复合性，加之湿地管理的多目标性，目前 还没有统一的湿地分类系统。 1 ) 湿地水文分类 湿地水文分类是按湿地水文条件差异为基础进行的分类。如在2 0 世纪5 0 年代早期，美国鱼类和野生动物保护协会为了满足国家湿地调 查的需求，制订了湿地分类系统。该分类系统将湿地分为内陆淡水湿地、 内陆咸水湿地、海岸淡水湿地和海岸咸水湿地四大类，再根据淹水深度 和淹水持续时间分为2 0 种湿地类型。 在2 0 世纪初，欧洲和北美对泥炭地的分类是根据水源补给条件不 同进行泥炭地类型划分，这一方法至今被普遍应用于泥炭地研究中。 2 ) 湿地水文地貌分类 b r i n s o n 提出了用于湿地功能评价的水文地貌分类系统。作为一种 评价湿地物理、化学和生态功能的方法，这种分类系统正在得到广泛的 应用，而且这种系统非常适用于比较湿地功能完整性的水平或评价人类 活动对湿地的影响和缓解措施。该分类系统从一些早期的以水动力学作 为主要分类依据的分类系统中获得启示。分类主要是建立在不同地貌条 件下水动力作用差别基础之上。湿地水文地貌分类系统有3 个主要因 铁路建设项目对馒地影响评价研究 素：地貌条件，水源补给类型，水动力条件。 3 ) 湿地能量梯度分类 湿地的形成、发育受环境要素的制约，环境要素的梯度变化形成不 同类型的湿地。h t 0 d u m 等人1 9 7 4 年根据海岸生态系统的光照、温度 的季节性分配等差异和胁迫不同，将海岸生态系统分为盐沼和红树林沼 泽两类。 4 ) 湿地综合分类 美国鱼类和野生动物保护协会1 9 7 4 年编制了湿地综合分类系统。 该分类系统认为湿地与深水生境相互联系，具有生态相关性，所以应该 把两者联系在一起进行分类。该分类系统将湿地划分为系统、亚系统、 类、亚类4 级。首先根据湿地水文、地貌、化学和生态因素的相似性将 湿地划分成5 大系统，即海洋湿地、河口湿地、河流湿地、湖泊湿地和 沼泽湿地；再根据湿地的水文特征分成亚系统，如将河流湿地系统划分 为常年流水、没有潮汐影响的河流系统和间歇性流水的河流系统。类的 划分主要根据占优势的植被生活类型和基质组成等湿地外貌特征，按照 植被的不同把湿地类细分成湿地亚类。 5 ) 湿地公约的湿地分类 湿地公约最初主要是从湿地保护与管理角度出发，尤其是从保 护水禽栖息地的角度出发，制定的湿地分类系统。湿地公约中将湿 地划分为咸水、淡水和人工湿地三大类，每大类下面叉划分为若干二级 单位、三级单位和四级单位。具体分类见表2 一l 9 北京交通大学工学硕士学位论文 表2 一l 湿地公约中的湿地分类系统 一级 二级单位三级单位 四级单位 单位 低潮时水深不足6 m 的永久性无植物生 长的浅水域，包括海峡和海湾；潮下水 潮下带 生植被层包括各种海草和热带海洋草 浅海甸珊瑚礁 多岩石的海滩，包括礁崖和岩滩：碎石 潮间带海滩；无植被的泥沙和盐碱滩：有植被 的沉积滩，包括红树林 咸水潮下带永久性水域和三角洲系统 湿地 潮间带具有稀疏植被的泥、沙土和盐碱滩 沼泽：盐碱、潮汐半盐水和淡水沼泽 森林沼泽：红树林、聂帕棕榈林和潮汐 河口湿地溜湖 淡水沼泽林 半咸水至咸水湖，有一个或数个狭窄水 道与海相通 永久性或季节性盐水、咸水湖、泥滩和 盐湖 沼泽 淡水 河流湿地 永久性的河流、溪流、瀑布和三角洲 湿地暂时性的河流、溪流和洪泛平原 永久性的 8 h 一以上的淡水湖和池塘及间歇性淹没 湖泊湿地的湖滨 季节性的淡水湖( 8 h m 2 以上) 和洪泛平原 永久性无机土壤沼泽，其挺水植被的基 部在生长季节的大部分时间内浸没在 水中：永久性泥炭沼泽，包括纸莎草和 香蒲占优势的热带山地峡谷：季节性无 机土壤沼泽，包括泥沼、贫养泥炭地、 沼泽湿地 无林湿地 沼穴、洪泛草地和苜草地：泥炭地，包 括灌木、苔藓和富养泥炭地；高山和极 地湿地，包括融水浸湿的季节洪泛草 甸；绿洲和周围有植物的淡水泉；地热 湿地 1 0 铁路建设项目对湿地影响评竹研究 疏林灌木沼泽：无机土壤上以灌木为 主的沼泽 木本湿地淡水沼泽林：泥炭森林沼泽季节性无机 土壤洪泛林地 有机泥炭地：泥炭森林沼泽 淡水海 水养殖 池塘 农用湿地 水塘，蓄水池和小型水池；稻田、水沟 人工 渠；季节性洪泛耕地 湿地 盐田 盐池和蒸发池 城市和工 废水处理区：沉淀池、氧化塘、处理场 业湿地 开采区：采石坑、采矿池和取坑 水库，具有缓慢的季节性水位变化；水 蓄水区 电坝，具有周月度的水位变化 6 ) 我国的湿地分类 由于我国湿地类型多样，区域差异明显，目前尚无统一的湿地分类 方案。我国科学家在三江平原多年研究的基础上提出了三江平原沼泽分 类方案，该分类方案将沼泽划分为类、亚类、体三级：首先，根据有无 泥炭积累将沼泽划分为泥炭沼泽和潜育沼泽：其次，根据中地貌类型和 水源补给状况，将沼泽迸一步划分为山前倾斜平原沼泽、阶地沼泽、河 漫滩沼泽和湖滨沼泽4 个亚类：最后根据对环境条件具有敏感指示性的 植被特征划分沼泽体。 2 2 湿地生态系统的功能分析 2 2 1 湿地水文功能 湿地水文功能是指湿地在蓄水、调节径流、均化洪水、减缓水流风 浪的侵蚀、补给或排除地下水及沉积物截留等方面的作用。 1 ) 蓄水、调节径流和均化洪水功能。湿地土壤有特殊的水文物理 1 1 北京交通大学工学硕士学位论文 性质，湿地土壤的草根层和泥炭层孔隙度达7 2 9 3 ，饱和持水量 达8 3 0 1 0 3 0 。洪水被储存在湿地土壤中或以表面水的形式滞留在 湿地中，直接减少了下游的洪水量，在以后的数天、数周、或数月的时 间里从湿地中释放出来，一部分通过蒸发提高空气湿度，一部分下渗补 充地下水。湿地调蓄洪水能力的大小与湿地属性( 面积、位置、湿地类 型等) 有关。湿地面积越大，蓄积洪水与减缓流速的能力越大。另外， 湿地的植被类型、植被覆盖范围以及被保护对象的水位差等也都和湿地 调蓄洪水的功能相关。 2 ) 沉积物截留功能。湿地是一独特的土壤一植物一微生物系统，当 污水流经湿地时，水中的营养成分发生复杂的物理、化学和生物的转化 作用，使潜在的污染物转化为资源。另外湿地有助于减缓水流速度，具 有滞留沉积物功能，这就有益于当地和下游地区保持良好的水质、防止 河道淤积变浅。影响湿地对营养物质去除的因素主要有：湿地淹水程度、 水生植物、湿地面积、p h 值、土壤类型等。 3 ) 补给地下水。在雨水丰沛期，实地接纳雨水并渗入地下含水层， 调节地下水的供给能力。地下水可能对一些湿地产生重要影响，而对其 它湿地可能没有影响。当湿地的地表水( 或地下水) 水位低于周围陆地 的潜水面时，就会产生地下水入流，反之地下水就会流出湿地。 2 2 2 湿地生态功能 湿地的生态功能主要指湿地在建立生态系统可持续性和食物链维 持力等方面发挥的作用。 1 ) 维持食物链。由于湿地生态系统特殊的光、水、热等条件，其 初级生产力高，能量积累快，湿地是地球上最富有生产力的生态系统之 一。湿地不仅具有较高的生物生产力，而且可以提供丰富多样的各种动 铁路建设项目对湿地影瞒评价研究 植物产品。由于植物群落受到破坏，恢复能力的降低，动物群的改变， 湿地丧失直接带来物种多样性的降低。 2 ) 重要物种栖息地。由于湿地具有巨大的食物链及其所支撑的丰 富的生物多样性，为众多的野生动植物提供独特的生境，湿地拥有丰富 的野生动植物资源，是众多野生动植物，特别是珍稀水禽的繁殖和越冬 地，湿地也被称为“生物超市”。由于我国湿地类型多样、面积大、生 境独特，决定了其生物多样性富集的特点。湿地生物多样性是所有湿地 生物种类、种内遗传变异和它们的生存环境的总称。湿地生态环境复杂， 从科研角度来看，所有类型的湿地都有很高的价值，因为它们为各种各 样的生物提供了生存场所，而且湿地动物和植物间存在着复杂的联系， 这为科研提供了重要条件，成为巨大的物种基因库。 3 ) 区域生态环境变化的缓冲场区。湿地是重要的自然资源，具有 巨大的环境功能和环境效益。湿地是重要的水源，它通过热量和水气交 换，使其上空或周围附近地带的上空空气温度下降，湿度增加，降低地 温。湿地丧失会对区域环境带来明显影响。 2 2 3 生物地球化学功能 生物地球化学是通过追踪化学元素迁移转化来研究生命与其周围 环境关系的科学，其以研究地球表面化学过程为主。生态系统中化学物 质的传输和转化即生物地球化学循环，包括大量相关的物理、化学和生 物过程。这些过程不仅改变了物质的化学组成，而且使它们在湿地内发 生空间位移，如水一沉淀物之间的交换、植物吸收、向周围生态系统输 送有机物等。 2 2 4 湿地科研价值和无形功能 湿地作为生态系统和景观类型的一种，对人类的贡献不仅是物质 北京交通大学工学硕士学位论文 的、有形的，同时也是精神的、无形的。如它的美学和教育功能，国际 性湿地生态旅游观光活动的兴起和宣传教育中心在一些湿地类型自然 保护区的设立，以及我国四川九寨沟被联合国教科文组织列入世界文化 与自然遗产名录等，都是对湿地这方面价值最有力肯定。 在科学研究方面，湿地也是重要对象，为科学发展增添无穷活力。 从科研的角度来看，所有类型的湿地都具有很高的价值，因为它们为各 种各样的生命形式提供了生存的场所。而且，湿地动物、植物和湿地本 身之间还存在着复杂的联系，这些都为教育和科学研究提供了重要的条 件。 1 4 铁路建设项目对湿地影响评价研究 铁路建设对湿地影响分析 铁路建设是一项点多线长的带状开发行为，与湿地瓷源广泛分布的 特点相结合，使得铁路修建对各类湿地生态系统的影响不可避免。而湿 地生态系统由于其特殊性又对建设项目提出了有别于其它生态系统的 要求。严格地说，凡是对湿地直接或潜在效益发生影响的工程内容或过 程，均应充分地考虑到。有些在一般建设项目中不需要考虑或很少考虑 的问题，在湿地生态影响评价中也是必须考虑的。从铁路的设计、建设、 运营三个阶段来说，设计期线路的选线和走向对湿地的影响是根本的、 长远的，建设期对湿地的影响是设计期的体现，运营期的影响则是潜在 的，不可完全预见的，有一定风险的。 铁路工程建设项目施工周期长、点多线长、自然及社会环境复杂。 施工期对环境的影响较大，隧道开挖、桥梁施工和填筑路基等土石方工 程均会对环境造成不利影响；运营期的环境影响呈带状分布，主要是噪 声、振动的影响。此外，铁路项目污染源及污染物相对比较单一，只是 对不同类型如电气化铁路、内燃或蒸汽牵引铁路各自有不同特点。尤其 是排放量或强度、浓度在同规模、同类型时可类比。 目前铁路环评中普遍存在着不做综合定量评价的问题，评价结论主 要是各要素评价结果的简单堆积，忽略了各要素间的相互关系和工程对 环境的总体影响及累积影响。定性描述多于定量结果，评价结论的模糊 和不确定性，导致了环保措旌针对性、实用性较差。 3 1 铁路工程设计期主要影响 铁路选线时穿越或接近湿地，就会对湿地造成切割和破坏，从而影 北京交通大学工学硕士学位论文 响了动物的栖息和植物的生长环境。线路选择的不合理也会导致湿地封 闭，无意中导致蓄水和水文的变化。铁路设计时由于掌握水文动态不准 或过多考虑经济因素，忽视环境保护，造成桥涵设置过少，使湿地给水 不畅；站场位置选取的不合理造成施工时对湿地的长久占压：此外，路 堤、路堑设计的不合理也会导致地面径流的改变、地下水位的变化。水 是湿地的关键，水的深度、水位变化及水域变化决定了湿地生态系统的 正常运转。 3 2 铁路工程施工期主要影响 施工期工程建设占用了大面积的湿地，增加了湿地沉积物的负载 量。例如堆积弃土、弃渣，以及旌工过程中对湿地的临时占用( 包括各 种旌工机械的停放、筑路材料的堆放、施工队伍的生活区占用等) 。这 些施工行为的侵占和碾压，都将造成对局部地表径流的阻隔和破坏，致 使地面经常覆盖的浅水层或地面常年不为水层覆盖，但水位接近土表的 土壤经常处于水分饱和状态的功能失去调节，尤其是取弃士场及施工便 道对于地表的破坏程度是相对较大的。 施工过程中排水、修筑堤坝、疏通河道、取水等工程，甚至铁路本 身都可能会使湿地封闭，引起蓄水和水文变化。这对一般生态系统而言 并不产生环境污染，但对于湿地生态系统来说水力条件变动却可能造成 重大的生态环境问题。一方面会使湿地疏干，改变湿地性质，影响小气 候，另一方面会给湿地下游增加洪水的风险。与此同时，还会引起植物 区系变动和动物物种迁徙，极端情况下甚至导致物种的灭绝。 施工过程中产生的污染。施工中产生的弃土、弃渣等固体废弃物排 入湿地造成的污染，废渣中可能还包括部分工矿业的废渣，如矿渣粉 1 6 铁路建设项目对湿地影响评价研究 煤灰等，则污染更加严重。筑路施工人员大批进入施工现场，产生的生 活废水和生活垃圾。施工机械运行的噪声以及清洗、漏油时排放的污染 物。隧道工程中的施工废水，若不经过多级沉淀处理也会给受纳水域带 来污染。这些污染物都会对湿地水质、土壤性质产生破坏，进而影响到 湿地生物多样性。 工程建设期可能引起地表水和地下水流向、流量变化。也可能由于 植被的清除导致水土流失加剧，水体悬浮物含量升高，对水生生物有不 良影响。甚至由于泥沙的沉积，导致湿地面积的减少。另外，为修路而 产生的取土深坑如果临近湿地，可能由沉积物造成水质退化，增加湿地 的浑浊度。 施工期不合理的设置取弃土场、砂石料场不仅在施工期对沿线景观 造成影响，并且造成消除影响困难，从而长久的影响铁路沿线景观的美 感与和谐。 3 3 铁路运营期主要影响 铁路的开通使许多原先难以达到或难以进入的地区变的易于进入， 同时使沿线地区的人流和物资流强度增加，无形中扩大了人类行为污染 的范围。例如旅客随意向铁路两边或在铁路站点丢弃垃圾，这对湿地珍 稀资源的保护构成巨大的威胁。 铁路的运营和维护活动，将带给邻近湿地许多有害的化学物质。例 如：一些化学物质的运输如果产生泄漏将会破坏或杀死植物和水生生物； 流经线路或桥梁的自然排放污水将携带碳氢化合物、重金属、有毒物质 直接进入湿地；桥梁维护的铅、铁锈、由油漆产生的化学物质、容积、 研磨剂和清洁剂等将直接进入桥下的湿地。都将导致湿地土壤的侵蚀， 1 7 北京交通大学工学硕士学位论文 水质的污染。此外，运营期产生的噪声会破坏湿地中野生动物的正常栖 息、繁殖，使栖息地环境恶化。 铁路修建以后，分割了湿地动物的活动领地，影响生物的生存环境， 造成种群数量减少，物种退化，由此改变食物链的构成。比如鱼类的种 类、数量减少、水禽迁移等。对于濒危物种、珍稀物种系可能招致严重 后果。这对湿地生物多样性保护极为不利。 铁路干扰生境的连续性，驱赶走许多敏感的内部物种，提供给能适 应艰苦条件的非本地物种生境。此外，铁路的便利也增加了引入外来物 种的偶然性。而外来物种常常由于优势的生存能力而大量繁殖，可能造 成本地物种的衰败，从而使区域生物多样性受到影响。 从长远角度看，铁路建设带来的城镇化效应会使铁路线路、站点周 边的湿地改变用途，造成湿地面积的减少。铁路建成后，随之而来的沿 线地区工商业的发展，出现带状或串珠状的城镇，原来的湿地也随之被 占用，湿地面积进一步减小。同时，随着沿线人口快速增长，生活垃圾、 污水量剧增，若管理不善将引起视觉污染。 当然，铁路为人们提供的出行方便将会对湿地的科学考察提供有利 条件，有了充分的科学考察才能逐步解决关于湿地的难题，才能有的放 矢地去保护湿地。 3 4 小结 由以上分析结合j 锄e sg g o s s e l i n k 和e d w a r dg a i n s 给出的湿 地变化原因，铁路建设对湿地的主要影响见表3 1 ： 铁路建设项目对湿地影响评价研究 表3 1 铁路建设对湿地的主要影响 变化类型直接影响长期积累影响 地面高程变化取弃土造成的填充或挖掘植被破坏引起水土流失 地区或区域水文施工排水、桥涵设计过少造 从而增加湿地系统的流 变化成湿地给水不畅 水沉积 施工期、运营期各种污染物湿地废水处理，增加污染 养分平衡变化 增多物负荷 有毒物质及污染 有毒物质及污染物泄漏各种污染物长期积累 物含量变化 p h 值变化酸性或碱性物质泄漏酸雨泥炭沼泽自然演替 分割湿地生物活动领地，影 污染物的一些不利的物 生物量变化 理和化学变化导致生物 响生物生存环境 量降低 外来物种引入、驱赶内部敏 群落组成变化自然演替 感物种 水文变化及所有因素的 景观结构变化湿地占用、分割 累积影响 不合理的设置取弃土场、砂施工完毕后没有采取恢 景观视觉的变化 石料点、施工营地复措施，造成长久的影响 1 9 北京交通大学工学硕士学位论文 4 评价指标体系的建立 无论是现状评价还是影响评价，评价指标的科学选取十分重要。由 于湿地生态系统的特殊性和复杂性，我们不能照搬现行的e i a 技术导则 中般评价指标，而应根据湿地生态系统的结构、功能特点和铁路建设 对湿地影响分析，合理选择评价指标。 俞穆清等人认为评价指标体系应兼顾科学性、综合性、可操作性及 可量度性的原则，大体包括下述三个部分： ( 1 ) 生态环境指标：反映生态系统结构和功能特征的指标，主要包括 生物多样性指数、生物生产力指标、植被覆盖率、珍稀濒危野生生物物 种、生物适合性指数、湿地面积变化指标等。 ( 2 ) 自然环境指标：以国家发布的有关环境质量标准为依据，反映湿 地自然环境质量变化的指标，主要包括水资源与水文学指标、地面水与 地下水环境质量指标、土壤环境质量指标、空气环境质量指标及气候指 标等。 ( 3 ) 社会经济环境指标：反映对社会、经济等方面总体影响的指标， 主要包括各种相关经济指标、安全健康指标及美学文化指标等。 吕宪国等人提出的湿地环境影响评价指标体系大体可以归纳为三个 部分； 湿地特征指标：分布( 经度、纬度、高度) 、类型( 水文地貌类型) 、 面积。 湿地环境指标：气候类型、气压、空气温度、风速、风向、地表及 土壤温度、相对湿度、降雨量、蒸发、总辐射、净辐射。 湿地功能指标：水文功能如积水状况( 积水深、季节性积水、常年性 积水) 、土壤含水量( 无地表积水时) 、地下水位、透明度；生物地球化学 积水) 、土壤含水量( 无地表积水时) 、地下水位、透明度；生物地球化学 铁路建设项目对湿地影响评价研究 功能如p h ，有机质，全n ，全p ，全k ，有效p ，有效k ，有效c a ，有效m g ， 电导率、c o d 、b o d 、t o c 。生态功能如植被类型、植物丰富度、初级生产、 优势种；鸟类种类和数量、兽类种类和数量、两栖类种类和数量、爬行 类数量、迁徙动物的种类和数量、鱼类种类和数量、浮游动物种类和数 量、底栖动物种类和数量。 4 1 评价指标选取原则 1 ) 科学性原则 为使评价结果更加科学，遵循湿地生态学和生态环境保护的基本原 理。从可持续发展理念出发，要提高评价的有效性，首先必须使评价具 有科学性，即要使评价建立在湿地生态学基本原理的基础上，遵循生态 学基本规律，评价指标应最能代表湿地本身固有的自然属性及其受铁路 建设干扰破坏的程度。 2 ) 综合性原则 湿地是多因子共同协调发展的复杂综合系统，铁路建设对湿地的影 响评价指标体系应即考虑当前影响又考虑长远影响，既考虑设计施工期 影响又包括运营期影响。 3 ) 可操作性原则 湿地评价指标体系要考虑观测数据收集的方便性和现实可能性，尽 量选取能获得合适资料的指标，而不必面面俱到。如可以选用有统计资 料的指标，具有可测性和可比性、易于量化的指标，在实际调查评价中 易于通过统计资料整理抽样调查或典型调查或直接从有关部门获得数据 的指标等。 北京交通大学工学硕士学位论文 4 2 湿地评价指标体系建立 图4 1 铁路建设对湿地影晌评价指标体系 铁路建设项耳对湿地影响评价研究 在我国，湿地评价工作刚刚起步，对湿地评价大多仍以定性评价为 主，缺少系统定量的研究，关于铁路建设对湿地影响评价方法的文献报 道则更少。青藏铁路涉及到了湿地影响评价，但并没有建立相应的湿地 评价指标体系，仅对生物多样性、湿地水质以及湿地景观进行了影响评 价。本文通过对湿地功能的分析，根据评价指标选取原则，参考上述的 指标体系的基础上建立指标体系如图4 1 。 4 3 指标分析 4 3 1 湿地蓄水量 根据湿地水分补给来源，可以分为大气降水、河流、冰雪融水、潮 汐和地下水。一般情况下，湿地由于位于负地貌部位而表现为地表季节 性积水或常年积水。湿地蓄水量是反映湿地水文功能的一个重要指标， 与其正相关。湿地蓄水量分为地表蓄水量和土壤蓄水量。如果把湿地看 作一个容器，则其能够蓄存水的体积就是湿地地表蓄水量。土壤蓄水量 是指土壤( 包括草根层) 饱和持水量与现有持水量之差。 设湿地的正常水位是l 0 ，对应的容积是v 。，最高水位是l h ，对应的容 积是v 。，湿地的面积为s ，则湿地地表蓄水量可通过式4 1 计算。 q = v h _ v o - ( b l 0 ) s( 4 1 ) 设在水位线以上的土壤具有田间含水量，在水位线以下的土壤具有 饱和含水量，对于一块面积、厚度都已确定的土壤，其土壤储水量可通 过式4 2 计算。 q 土= 咿一f ) 跗p ( 4 2 ) 式中：q 一土壤蓄水量，万m 3 北京交通大学工学硕士学位论文 矽饱和含水量， f 一田间含水量， s 一土壤面积，斌 p 一土壤容重，1 0 0 0 k g 一 日一土壤厚度，c m 铁路项目设计期由于桥涵设计过少或线路选址对湿地水文造成影 响，或建设期取弃土造成地面高程变化，进而引起湿地蓄水量变化。采 用湿地蓄水量在铁路建设前后变化比率作为评价铁路建设对湿地的影响 指数。 4 3 2 高等水生植物植被盖度 铁路项目建设期对植被盖度的影响主要体现在旖工过程对湿地植 物面积的占用、损坏，以及运营期产生的污染物对湿地植物生长的影响。 植被盖度指植物群落总体或各个体的地上部份的垂直投影面积与样方 面积之比的百分数。它反映植被的茂密程度和植物进行光合作用面积的 大小。多采用遥感监测估算。高等水生植物植被盖度越大，沉积物截留 功能越强。采用铁路建设前后高等水生植物植被盖度变化比率为评价指 数。 4 3 3 流入或流出湿地的地下水 该指标与储存地下水的功能正相关。1 8 5 2 年法国水利学家达西做过 渗透试验，总结出了通过岩土体的水流量公式，称为达西公式，数学表 达式为： q t 七酽 ( 4 3 ) 式中：q 一通过岩土体的地下水流量，m 3 s k 一渗透系数，m s 铁路建设项目对湿地影响评价研究 i 一地下水的水力坡度，m m ，地下水通过的面积，秆 可以采用铁路建设前后该指标的变化比率为评价指数。 4 3 4 湿地受损面积 湿地面积变化主要来自铁路工程对湿地的占用，有永久性占用和临 时占用。路基站场以及桥涵工程等为永久性占用。不可恢复；施工营地 及便道等为临时占用，工程结束后可采取措施进行恢复。可按照式4 4 计算。 s 掼皇s 永久+ ( 1 一e ) s 晦 ( 4 4 ) 式中： 掼湿地损失面积： s 永久一工程永久占地面积； 一工程临时占地面积； e 湿地生态系统恢复系数。 以湿地损失面积与湿地原始状态面积的比值为评价指标。 4 3 5 湿地地表水质 选取酱遍使用的p h 、c 0 d 、b o d 、石油类等指标作为评价因子，对 于河流湿地可采用河流完全混合模式进行预测。计算式为： c 。生堡鱼鱼( 4 5 ) q + q 式中：c 污染物预测浓度，m 1 c ，污染物排放浓度，i g l c 。河流水质浓度，m g l 卜排入河流中的废水流量，y s 北京交通大学工学硕士学位论文 q 广诃流河水流量，m 3 s 由于没有专门的针对湿地地表水质量的标准，故采用现有地表水质 量标准。根据铁路建设前后湿地地表水质级别，判断出铁路建设对湿地 地表水质影响级别( 表4 1 ) 。i 级表示影响最小，v 级表示影响最大。 表4 1 铁路建设对湿地地表水质影响级别 铁路工程对湿地地表铁路建设后湿地水质级别 水影响级别ii i v iiv 铁路建设前 i iiii i 湿地水质级iiii i 别l i l i 1 i viiiii 4 3 6 湿地净初级生产力 指湿地植被通过光合作用固定太阳能，在单位时间、单位面积内所 获得的生物量的净增加量，单位常采用k c a l m 1 a 。( 千卡米2 年) 旧3 。 既受光合能量决定，也受温度、水分、营养状况制约。研究方法主要为 传统的研究方法，可分为站点实测方法和统计回归方法两类。站点实测 方法包括收获法、光合作用测定法和c o 。测定法等。这些方法通常基于站 点的观测数据来计算植被的生物产量或c 如交换量。再根据站点所代表的 植被类型，推演到区域的尺度上。 4 3 7 生物多样性 铁路建设对湿地生态系统及其生物多样性的影响预测分为施工期 铁路建设项目对湿地影响评价研究 和运营期。由于缺少相应的生态监测工作及相关历史数据，定量预测运 营期对沿线生态系统及其生物多样性的影响存在一定的困难，且铁路正 常运营期间对沿线生态系统及其物种多样性的影响不大，这里仅对旌工 期的影响定量预测。 工程施工对自然生态系统的影响主要表现为对植物群落中物种多 样性的影响，因此可以用植被物种多样性在施工中和工程结束后一段时 间内的变化模式来定量评价工程对自然生态系统的影响。 施工活动对生态系统及物种多样性的影响主要取决于地表原始土 壤受破坏和扰动的程度以及生态系统本身的脆弱性，因此可采用下式计 算工程建设对沿线生态系统及物种多样性影响程度的评价指数。 a - c 彳悸归瞄) c 僻垮 ( 4 6 ) 式4 6 中，x 为施工性质变量a ( x ) 为地表原始土壤和植被受破坏 的程度b ( x ) 为工程量函数，此处以破坏或受影响的面积比例表示；c ( x ) 为生态系统的脆弱度。当施工性质可分为若干个离散的类别时，式4 6 变为： a 2 蓍4 4 c ( 4 7 ) 具体到工程建设中为： c ，一( 口a + 口2 + + 口。瓯) q ( 4 8 ) 式4 8 中a 。表示旌工性质对地表原始土壤破坏和扰动的程度，b ；表示工程 占用的铁路两侧2 k m 范围内某一生态系统面积的百分比，c 。表示第i 个生 态系统的脆弱度。 4 3 8 湿地生境分割 铁路建设对湿地生境分割的影响可以用景观破碎度来表示。景观破 北京交通大学工学硕士学位论文 碎度是指景观被分割的破碎程度，它与自然保护密切相关，许多物种的 保护均要求有大面积的自然生境，随着景观的破碎化和拼块面积的不断 萎缩，适于生物生存的环境在减少，它将直接影响到物种的繁殖、扩散、 迁移和保护。计算景观破碎化指数的方法较多，这里用拼块密度指数来 表示，即拼块个数与面积的比值，拼块密度指数越大，破碎化程度越高。 其表达式为： p d 丝( 4 9 ) 4 式中，p d 表示拼块密度 i 为景观类型 n 。表示景观类型i 中拼块的个数 a i 表示景观类型i 中拼块的面积 4 3 9 铁路噪声 铁路建设对湿地的噪声影响主要表现在运营期，列车的噪声对湿地 的动物栖息环境造成破坏。 敏感点噪声预测 结合工程设计列流和所在区域环境噪声现状值，采用模式法计算敏 感点的环境噪声等效a 声级。 敏感点的噪声等效a 声级 工。r ；。培 手 砉t ，o o “_ + ( t 一萋；t ) t 。“1 c n 一。， 式中：0 。r - t 时段内的等效a 声级，d b ( a ) 。 t 。一第i 种声源在t 时段内的作用时间，s ； l 。第i 种声源的声级均值，d b ( a ) ； 2 8 铁路建设项目对湿地影响评价研究 l 口- 环境背景噪声声级，d b ( a ) ； n t 时段内的嗓声源数目： t 一预测时段，昼间t = 1 6 h ，夜间t = 8 h 。 列车运行稳态噪声以线声源模拟，鸣笛噪声以点声源模拟，计算模 式如下。 点声源，。三，。一2 0 l g 暑一工c ( 4 - 1 1 ) 线声源。一。1 。培丢一k ( 4 _ 1 2 ) 式中： 乙一铁路噪声源在预测点( 距声源d ) 处的声级，d b ( a ) ； l 厂铁路噪声源在参考点( 距声源d 棚) 处的声级，d b ( a ) ； k 一修正声级，d b ( a ) 。 4 3 1 0 物种濒危程度 表4 2 物种濒危程度分级系统 因子 级别分值 湿地内有全球性珍惜濒危物种 1 0 湿地内有国家重点保护一类动物或一、二类植物 8 湿地内有国家重点保护二类动物或三类植物6 湿地内有区域性珍惜濒危物种4 湿地内有区域代表性物种 2 以铁路建设前后级别分值的比值为指标，比值越小表示铁路建设对 物种濒危程度影响越大，比值接近1 时表示铁路建设对物种濒危程度影 响较小。 北京交通大学工学硕士学位论文 4 3 1 1 景观视觉感受 在施工期，临时建筑及工程施工活动对景观的影响较大，大临工程 和取弃土场、砂石料场等和湿地的形态、色彩的对比较为强烈，引起的 视觉污染较大。施工期不合理的工程活动还可能在施工完毕后继续产生 影响，例如：施工期设置的取弃土场和砂石料场在施工完毕后如果恢复 措施不得当，就会长久性的影响景观的美感和和谐；施工营地、施工便 道的随意的、无序的设置将直接加大对景观的影响，增加恢复的难度： 运营期，沿线生活垃圾、污水量的增加，也将引起视觉污染，并可能加 剧湿地植被的退化。 根据取土场、砂石料点的大小、所处的坡度、相对于铁路的距离、 沿铁路方向的长度以及取弃土场、砂石料点相对于本地景观的对比度来 评价工程活动对景观的视觉冲击。以观景路线作为基线，得出铁路工程 活动对视觉冲击评价的分级系统表4 3 。 表4 3 取弃土场、砂石料点对视觉冲击的分级系统 因子变量值级别 0 - 4 0 0 m1 4 0 0 8 0 0 m2 距观察者的