（环境工程专业论文）铁路建设中生态环境保护的技术研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第l 页 摘要 近年来，随着我国经济持续、快速的发展，铁路网络建设取得了突飞猛进 的发展，但同时也带来了日益严峻的生态环境问题。因此，铁路建设中生态环 境保护对实现铁路建设与社会、经济、环境效益相互协调，促进铁路行业的可 持续发展具有重要的战略意义。 本文在大量研究国内外相关研究成果的基础上，明确了生态环境、生态系 统等相关概念。结合本人所参加的科研和实践活动，从以下几方面分析了铁路 建设对生态环境的影响：廊道与分割效应；破坏生物多样性；导致水土流失； 占用土地资源等。 以可持续发展和生态学理论为基础，提出铁路建设中生态环境保护的主要 原则：节约用地；原有生态系统连续性；路域生态系统稳定性；保护自然植被； 生态环境恢复。从边坡防护设计、动物通道设计、景观绿化设计以及水土流失 防治等方面对铁路建设中生态环境的保护措施进行研究。 最后结合内宜线电气化改造工程加以实证分析。为环境管理决策者提供宏 观的科学依据。同时也可以在前辈们研究的基础上，丰富和完善生态环境保护 研究的内容和应用，为促进铁路的可持续发展提供基本思路。 关键词：铁路建设、生态环境、可持续发展、保护措施 西南交通大学硕士研究生学位论文第l i 页 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，w i t ht h es u s t a i n a b l ea n df a s td e v e l o p m e n to f c h i n e s ee c o n o m y , r a i l w a yn e t w o r k s ，h a db e e nd e v e l o p e da t a na s t o n i s h i n gf a s ts p e e d w h i c hb r o u g h to n i n c r e a s i n g l ys e v g t ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n t a lp r o b l e m si n t h em e a nt i m e a 5a r e s u l t t h ed e v e l o p m e n to fe c o l o g i c a le n v i r o n m e n t a li m p a c ta s s e s s m e n to fr a i l w a v c o n s t r u c t i o np r e s e n t sg r e a ts t r a t e g i cs 既i s ei nr e a l i z i n gt h ec o - o r d i n a t i o nb e t w e e nt h e r a i l w a yc o n s t r u c t i o na n dt h es o c i a l ，e c o n o m i c ，e n v i r o n m e n t a lb e n e f i ta n dp r o m o t i n g t h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to f r a i l w a yt r a f f i ce n t e r p r i s e 弱w e l l b a s e d0 1 1e x t e n s i v er e s e a r c hr e l a t e dr e s e a r c ha c h i e v c m e n t sa th o m ea n da b r o a d ， t h i sa r t i c l ec l e a rt h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n t , t h ea c o l o g i c a ls y s t e m sa n do t h e rr e l a t e d c o n c e p t s u n i f i e ss c i e n t i f i cr e s e a r c ha n dp r a c t i c ew h i c hm y s e l fp a r t i c i p a t e ，i t a n a l y z s i st h ei n f l u e n c eo ft h er a i l r o a dc o n s t r u c t i o nt ot h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n t f r o m f o l l o w i n g s e v e r a la s p e c t s ：c o r r i d o ra n ds e g m e n t a t i o n e f f e c t ；d e s t r o y b i o d i v e r s i t y ：c a l 塔e ss o i le r o s i o n ；o c c u p i e ro f l a n dr e s o b r c e sa n ds o0 1 1 t a k et h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ta n dt h ee c o l o g yt h e o r ya saf o u n d a t i o n , p r o p o s e st h er a i l r o a dc o n s m z c t i o nm e s o z o i cc o n d i t i o ne n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nm a i n p r i n c i p l e ：s a v i n gl a n d ；c o n t i n u i t yo ft h eo f f 固i i l a re c o s y s t e m ；r a i l r o a d - a r e ae c o s y s t e m s t a b i l i t y ：p r o t e c t i 0 1 1o fn a t u r a lv e g e t a t i o n ；e c o l o g i c a le n v i r o n m e n tr e s t o r a t i o n f r o m f o l l o w i n gs e v e na s p e c t s ：t h es i d es l o p ep r o t e c t i o nd e s i g n ；a n i m a lc h a n n e ld e s i g n ； g r e e nl a n d s c a o ed e s i g na n ds o i le r o s i o np r e v e n t i n ga n dc o n t r o l l i n g , t h i sa n i c l e s t u d i e dt h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n tp r o t e c t i v ei n e a s u l e si nt h er a i l r o a dc o n s t r u c t i o n f i n a l l yu n i f i e si nt h en e i j i a n g y 国i nr a i l r o a de l e c t r i f i c a t i o nw a n s f o r m a t i o n p r o j a c tt op e r f o r mt h er e a ld i a g n o s i sa n a l y s i si tm a n a g e st h ep o l i c y - m a k e rf o rt h e e n v i r o n m e n tt op r o v i d et h em a c r o s c o p i cs c i e n t i f i cb a s i s s i m u l t a n e o u s l ya l s om a yi n t h ef o u n d a t i o nw h i c ht h es e l l i o r $ s t u d y , r i c ha n dp e r f e c ta c o l o 西c a le n v i r o n m e n t p r o t e c t i o nr e s e a r c hc o n t e n ta n da p p l i c a t i o n , o rp r o m o t e dt h er a i l r o a ds u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t t op r o v i d et h eb a s i cm e n t a l i t y k e yw o r d s ：船i l w a yc o n s t r u c t i o n , e c o l o g i c a le n v i r o n m e n t , s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ， p r o t e c t i v em e a s u r e s 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 研究的意义与背景 生态环境是人类生存、发展的基本条件，是经济、社会发展的基础。生态 环境问题己不仅仅是某种或某一简单的污染问题，它涉及到植被破坏、草原退 化、水土流失、物种灭绝、资源短缺、气候异常等与人类生存和发展密切相关 的生态系统和整体空间变化问题，直接影响到经济发展、国家安全乃至人类生 存。保护和建设好生态环境，实现可持续发展，是我国现代化建设中必须始终 坚持的一条基本方针。1 9 9 9 年1 月6 日，国务院颁布了中国生态环境建设规 划提出了“以改善生态环境、实现可持续发展为目标，促进生态效益，经济 效益与社会效益的协调统一”的生态环境建设指导思想，为我国的生态环境可 持续发展指明了方向，是我国跨世纪发展的重大战略选择。生态环境可持续发 展的提出，是思维方式更新的表征。人和环境的协调统一，是全人类的终极关 怀，是人类生存哲学的革命，是可持续发展思维方式的核心和希望。 随着我国国民经济的蓬勃发展，铁路建设步伐越来越大。截止到2 0 0 5 年底 全国铁路营业里程7 5 万公里。铁路的建设促进了沿线地区物资、信息交流，带 动了地方经济的发展，改善了沿线居民生活质量，为我国经济的腾飞奠定了坚 实的基础。近几年铁路交通业已进入一个崭新的发展时期。但另一方面，铁路 工程在施工和营运过程中却会以不同的形式对沿线植被、土地、自然景观、空 气环境、水资源等生态环境要素产生各种破坏和污染，加剧区域生态环境压力， 成为铁路运输可持续发展战略实施面临的严峻问题。 因此，随着铁路建设资源消耗的日益严重、生态环境质量的不断恶化，现 有铁路建设项目的思路已经不能适应2 1 世纪铁路交通的发展，铁路建设规模的 确定不能忽视环境因素的约束作用，必须摆脱以往思想的束缚，开拓思路，考 虑生态环境对铁路建设规模的约束作用，从根源上解决铁路建设项目环境影响 问题。 我国铁路“十一五”规划中提出贯彻落实国家关于加快建设资源节约 型、环境友好型社会的要求，加强铁路建设中的生态环境保护、水土保持以及 洪水影响评价工作，依法认真落实各项要求。铁路建设中，树立铁路基础设施 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 建设与环境保护全面协调发展的全新思维方式，以保护生态环境为前提，合理 利用生态环境为指导，将一切不利影响减少到最低程度，寻求一条铁路建设与 生态环境协调、可持续发展的道路，已是我国铁路建设可持续发展战略目标的 重要任务。 可持续交通是一种前途广阔的交通发展模式，走可持续发展之路是铁路建 设发展的必然趋势。而可持续发展与环境密不可分，发展的可持续性取决于环 境和资源的可持续性，铁路建设生态环境问题无疑是当今铁路建设发展中的一 大热点问题，这使本文的选题具有一定的理论意义和实用价值。本论文旨在研 究如何使铁路建设与生态环境协调发展，全面分析了铁路建设与生态环境保护 的关系，提出铁路建设中生态环境保护的设计原则及要求，使对今后的铁路建 设有一定的借鉴意义。 1 2 国内外研究进展 1 2 1 国外研究现状 在国外，特别是发达国家对交通建设项目的环境保护非常重视。2 0 世纪9 0 年代以来，有关交通生态环境的研究大量出现。j o h nw h i t e l e g g 在1 9 9 3 年所著 的可持续发展的运输：欧洲实例、d a v i db a n i s t e r 和k e n n e t hb u t t o n 所著的运 输、环境与可持续发展以及g a r yh a q 在1 9 9 7 年所著的可持续运输：政治 变革的关键。在这些著作中，对可持续交通的概念、内容和政策都做了较为详 细的阐述。a n d r e w s 等研究了道路网络和交通廊道对自然生态系统的分割、干 扰与破坏：r e i j n e n ，f o p p e n 等人认为当道路网络为人类社会带来巨大效益的 同时，对自然景观和生态系统的分割、干扰、破坏、污染等负面影响也在不断 扩大，这种影响至少涉及到全球陆地的1 5 2 0 ；f o r m a n ，d e b l i n g e r 等人提 出道路建设对生态环境的影响研究应主要包括( 1 ) 对生物种群和生物栖息环境的 影响研究；( 2 ) 对地质、地貌、水文、土壤、小气候等物理环境的影响研究；( 3 ) 道路和车辆产生的道路污染带研究。同时，f o r m a n 等人也指出，由于道路广泛 而迅速地延伸，密度和交通量不断增加，其对自然环境的影响范围越来越大， 因此交通对环境影响的研究己成为一个十分重要的前沿领域。 在德国，工程师们在进行铁路建设设计的同时要进行相应的环保设计，如 对噪声扰民的路段修筑隔音墙，如果线路穿过野生动物栖息地，还要在野生动 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 物经常经过的地方修建涵洞，方便动物往来于道路两边的栖息地，保护生态平 衡。法国铁路建设项目设计中主要环保问题有2 个：一是生态保护，二是噪声 防治。法国铁路建设的生态保护工程措旌主要是人工植草或飞机喷播草籽，给 动物设置通道和隔离保护带。噪声防治主要工程措施是路线尽量远离敏感点， 实在无法远离的，则采用不同形式的声屏障以及无缝钢轨、植被绿化等措施。 日本铁路自1 9 9 2 年开始全面开展保护生态环境活动，在政策体制、环境保护管 理系统、环境状况和环保经济效果等诸方面都制定了具体实施方案。另外在降 低能源消耗、减少各种废弃物对环境的污染等方面，也通过采用新技术、新设 备等方式使其达到一定的指标要求。日本铁路为保护生态环境采取的各种有效 对策，取得了良好社会效果。 1 2 2 国内研究现状 环境保护是我国的一项基本国策我国自1 9 8 7 年引入建设项目环境影响评 价以来，对道路建设中的环境问题也逐渐关注起来：刘文刚等( 1 9 9 8 ) 提出公路对 环境的破坏主要表现为：交通噪音、大气污染、水污染、土质影响、生态破坏 以及景观失调、社会条件、使用者的需求和自然条件就决定了公路建设对环境 的影响程度。张玉芬( 1 9 9 9 ) 认为高速公路对环境的影响主要为景观、生态及生活 环境问题，景观优化和生态恢复具有互补性，提出公路景观设计与环境相融洽 及利用、保护的原则，认为公路的规划设计及路线选择是减少高速公路对环境 影响的重要环节。程胜高( 1 9 9 9 ) 等对高速公路在建设及营运期的生态环境破坏 及环境污染问题的强度、范围和来源作了分析研究，对高速公路的生态环境评 价方法进行了探讨，并从高速公路的路线选择、路线设计、施工管理、工程控 制、环境管理等方面提出了改善生态环境和环境污染问题的环保措施和对策等。 1 9 9 8 年全绿委、林业部、交通部、铁道部下发了关于在全国范围内大力 开展绿色通道工程建设的通知，决定在全国范围内构建以重点林业生态工程为 骨架，以城镇、村屯绿化为依托，以铁路、公路、河渠、堤坝等沿线绿化为网 络的国土绿化工程。2 0 0 1 年，铁道部制定了绿色通道工程建设规划，组织制 定新建，改建铁路绿色通道建设设计、造价、验收标准，安排必要的绿色防护 工程技术研究，大力推进绿色通道建设，促进生态环境保护与铁路建设协调发 展。新建了国内首条长大铁路绿色通道“胶新铁路”，在乌鲁木齐铁路局既有铁 路线实行了“千里绿色长廊工程”而铁道部重点示范工程一青藏铁路更是成为 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 众多“生态环保型铁路”的典范。青藏铁路以“安全、舒适、环保、示范”为 方针，处处体现“人本思想”的设计、旌工理念，探索了铁路建设新模式。 国内现有的铁路建设对生态环境的影响研究侧重于生态环境影响评价，以 及针对个别线路采取的技术、措施方法，主要体现在被动的治理、防护方面， 但对于铁路建设中保护生态环境技术方法还不成系统。为了使人们更好地认识 和了解铁路建设中生态影响及危害的严重性，以及如何把铁路建设和生态环境 保护结合起来，采取科学有效的措施控制水土流失，我们还有必要做进一步的 工作，使其系统化，并逐渐完善起来。 1 3 主要研究内容及研究的技术路线 本课题研究的主要技术路线是调查研究。通过广泛调查、收集大量资料， 进行分析研究、归纳总结。为使课题研究成果具有典型性，选择了我国西南地 区己建的典型铁路一内昆铁路作深入调查、总结、研究。为使研究成果具有可 靠性和实用性，对内昆铁路进行了实地踏勘，并从铁路工程的设计、建设到营 运先后走访了铁道部第二勘察设计研究院，对各阶段暴露的生态环境问题进行 专家咨询，认真剖析，总结成功与失败的宝贵经验。 本文研究内容分为六章，第一章为绪论，对论文的研究背景和研究进行分 析；研究的主要内容集中在第二、三、四、五章，第二章是对生态环境概念和 功能的介绍；第三章对铁路建设给沿线生态环境带来的影响进行分析；第四章 提出铁路建设中为保护生态环境而采取的原则和技术措施。第五章研究分析内 宜段铁路电气化改造工程对生态环境中采取的保护技术措施及其实施效果。第 六章为总结，对论文所作的工作进行总结。具体流程见图1 1 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 绪论： 1 研究的意义和背景 2 国内外研究进展 3 课题研究内容和路线 l 生态环境有关概念： 1 生态环境概念 2 生态系统概念 3 生态环境工程及其价值估量 铁路建设对生态环境影响： 1 对生态环境的分割及增加人为影响 2 对生物多样性的影响 3 对水土流失的影响 i 铁路建设生态环境保护原则及技术措施： 1 铁路建设生态环境保护基本原则 2 铁路建设生态环境保护技术措旆 l 内宜铁路建设生态环境保护： 1 项目概况 2 工程对生态环境影响的分析 3 工程中生态环境保护的原则 4 工程中生态环境保护的技术措施 5 工程生态环保的效果分析 结论 图1 - 1 文章流程图 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 第2 章生态环境基本原理 2 1 生态环境概念 目前国内外的各种文献资料对“生态环境”的确切涵义仍有不同理解，尚 未形成统一的认识，中国大百科全书环境科学对“生态环境”也未做出明 确的定义。在国内外的各种文献中，一些学者认为“生态环境”是指生态系统 中除了人类以外不同层次的生物组成的生命系统；另一些学者认为“生态环境” 是指由各种自然要素构成的自然系统，具有环境与资源的双重属性；有的学者 认为“生态环境”就是生境，即物种的生活环境，主要包括地理位置、地形地 貌、水热条件等；还有的学者认为“生态环境”就是人类周围的自然界，是人 类生存与发展的物质基础和空间条件，是生命系统和环境系统通过物质循环、 能量流动和信息交换而形成的有机整体。其中环境系统是指生物以外的自然条 件，包括地形地貌、气候、水文、土壤等因子。生命系统是指人类以外的生物 界，主要研究对象是生物多样性特征和生物对生境的影响等；环境科学中的“生 态环境”指的是以人类为中心的生态系统。在这个系统中，人类是主体，并具 有双重属性，即生物属性和社会属性。人类的生物属性主要表现为：人类作为 食物链的一个环节，参与自然界的物质循环和能量交换，具有新成代谢的功能。 人类的社会属性主要表现为：人类能通过一定的生产方式干预自然界的物质循 环和能量转换，进而间接地影响人类自身的生存与发展。由此可见，生态环境 凝聚着自然因素和社会因素的相互作用。生态环境是人类的生态环境，人是生 态环境的组成部分之一。 综合国内外各种文献中的各种观点，尽管研究的角度不同，对“生态环境” 的理解也不尽相同，但都强调了以下两点： ( 1 ) 生态环境包括生物因素和非生物因素。 ( 2 ) 人类是生态环境的主体，人类周围的自然界是客体，主体与客体相互 联系、相互作用、相互影响。 本文采用了生态环境是指人类周围的自然界，是人类生存与发展的物质基 础和空间条件，是生命系统和环境系统通过物质循环、能量流动和信息交换而 形成的有机整体。具体见图2 1 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 生态环境 ( 人类生态环境 自 然 环 境 生物因 地质地貌 气候 水文 土壤 一一 ：= 二 图2 1生态环境的组成 2 2 生态系统概念 土地承载力与人口 水资源的供需水平 生态环境类型与程度 环境容量与环境污染现状 经济结构与经济社会发展水平 生态系统是指在一定空间中共同栖居着的所有生物( 即生物群落) 与其环境 之间由于不断进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。地球上的森林、 草原、荒漠、海洋、湖泊、河流等，不仅它们的外貌有区别，生物组成也各有 特点并且其中生物和非生物构成了一个相互作用物质不断地循环，能量不停地 流动的生态系统。生态系统的概念，最初是由英国生态学家a g t a n s l e y 提出的 “更基本的概念是完整的系统( 物理学上所谓的系统) ，它不仅包括生物复合体， 而且还包括人们称为环境的全部物理因素的复合体。我们不能把生物从其特定 的、形成物理系统的环境中分隔开来。这种系统是地球表面上自然界的基本单 位。这些生态系统有各种各样的大小和种类。”因此，生态系统这个术语的产生， 主要在于强调一定地域中各种主物相互之间、它们与环境之间功能的统一性。 生态系统都是由两部分组成的：生物部分( 生物群落) 和非生物部分( 环境) 。 生物部分包括生产者( 植物群落) 、消费者( 动物) 和还原者，亦称分解者( 微生物、 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 真菌) 。按营养方式不同，生物又可分为自养生物和异养生物两大类。 根据生态系统的定义，一个生态系统在空间边界上是模糊的，它在大小上 是不确定的，其空间范围在很大程度上是根据人们所研究的对象、内容、研究 目的或地理条件等因素确定的。从结构和功能的完整性角度可以看出，其范围 可大可小。 在大多数情况下，人们赋予生态系统更宽广的含义。认为一定地区是一个 具有特定结构和高效功能的生态系统。一般划分生态系统考虑的因素是：地 形地貌，如河谷或洼地、盆地，因具有明显的地形特点而容易划界；河流流 域或湖泊流域，因水作为主要的生态运营力而将水系与岸带陆地联系起来，发 生着密切的物质流联系，可作为划分生态系统的依据；农业区域，因农业生 态系统对环境的特定要求和受人工控制的物流、能流特点，可作为单独的系统 存在：城市或工业区，因主要是以人为核心的系统，可看作是特殊生态系统： 岛屿，因受水的分隔，可作为划界依据；界面与交接地带，如水陆交接的 滩涂，山地与平原交接地带，森林与草原或草原与农业区的过度地带等，因其 特殊性而可看作是特殊的生态系统。 2 3 生态环境功能及其价值估量 从人类的角度看，地球的各类生态系统都是人类生存和发展所依赖的基础 环境，或称生态环境。生态环境功能，即生态系统的环境功能，对现代人类来 说具有不可替代的重要意义，其价值不仅因生态系统可生产供人类直接消费和 利用的生物资源，而且其通过保护和改善环境可发挥远大于直接价值的间接价 值，整个支持人类生存的农业生产实质上就是依赖生态环境保障的。生态环境 功能是多方面的，十分巨大的。这些功能有的可以直接或间接地计量，有的则 无法计量。开发建设活动对生态环境的影响是深刻的，有时甚至使整个生态系 统该发生结构和功能的改变。 生态环境功能中最直接和显在的是能够生产生物资源，如木材、薪柴、建 材、饲料、药材、肉类、毛皮、鱼贝类、果蔬及其他林产品和水产品等。这是 唯一能够在国家收入帐户中直接反映出来的价值。但是，生态环境更大的或更 主要的功能及其价值是间接的，其价值远高于直接的价值，而且许多直接的价 值也是由其间接功能保障的。这些环境方面的功能及其价值主要是：蓄水保护， 保持地球水循环，缓解早涝等极端水情；保持土壤，防止土壤侵蚀：防风固沙， 抑制土地沙漠化；防风、增湿、调温，改善小气候，保障农业生产；通过绿色 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 植物的光合作用，吸收c 0 2 制造氧气，平衡大气成分；吸尘滞尘、吸收有毒气 体、消纳污染物质，净化空气和水；保护生物多样性，并由此提供多方面的服 务功能：防止和减轻自然灾害，如风暴灾、尘暴灾、海岸侵蚀、泥石流、滑坡 和洪旱灾害：社会文化价值，如提供美好的景观、旅游环境、娱乐场所以及启 迪人类智慧、缓解现代城市人群的紧张情绪等精神和文化方面的价值等。 生态环境功能的计量，尤其是想用传统的货币价值来计量其功能的大小， 至今仍是一件十分困难的事情。一些间接计量的功能往往并不能完全反映功能 的实质，有些功能则根本无法计量。例如，从保障人类的生存来说，生物多样 性所提供的种质选择价值是至关重要的，但因这种选择的不确定性，无法对其 进行定量的计量。 在开发建设项目的生态环境影响分析中，虽然也研究生态环境功能并努力 计量其价值，但这种研究不是要揭示这些功能或价值的本质或内涵，而仅仅是 为衡量其相对变化和、损失，以便明确保护生态环境的义务和实施方向、途径 等。根据这一基本出发点，生态功能的计量或者更确切地说是“估量”可作表 2 1 考虑： 表2 1生态环境功能及其价值计量 生态环境功能 内涵 价值计量 生产生物资源经济全部收获资源的市场价值 光合作用生成有机质生态全部物质生产量 蓄水 生态、经济蓄水量x 水价 保持土壤生态、经济水库清淤费+ 土壤肥分流失损失 防风固沙、防治土地沙漠化生态、经济人工固沙费用 改善小气候 生态、经济营林费用+ 农业增产价值 吸尘滞尘环境工业除尘费用 吸收有毒气体环境工业处理有毒气体费用 吸收c 0 2 和造0 2 环境 人工处理c 0 2 费用+ 制0 2 费用 保护生物多样性生态物种迁地保护费用 社会功能社会、经济人工建造同样价值的资源的费用 防灾减灾 社会、经济 防灾减灾费用+ 灾害损失费用 其他按实际收益，损失或人工恢复费用估算 西南交通大学硕士研究生学位论文第10 页 2 4 生态平衡 生态系统是一个开放系统，非生物成分、生产者有机体、消费者有机体和 分解者有机体之间不停地进行着能量交换、物质循环与信息传递。任何一个生 态系统都需经过由低级向高级，由简单向复杂的发展过程而达到相对稳定的状 态。当生态系统处于相对稳定状态时，生物之间和环境之间出现高度的相互适 应，其动、植物数量上也相对保持稳定，生产、消费和分解之间，即能量和物 质的输入与输出之间接近平衡，以及结构与功能之间相互适应并获得最优化的 协调关系，这种状态即为生态平衡。 任何生态系统都处在不断运动和变化之中，系统内部存在着普遍的进化、 适应、制约、反馈进程，所以，平衡是相对的。生态系统本身具有自动调节的 能力使系统能保持相对地平衡状态。生态系统的自动调节能力，与结构的多样 性和功能的完整性有关。生态系统的结构越复杂，自动调节能力越强；反之调 节的能力越弱。功能的完整性是指生态系统的能量流动和物质循环在生物生理 机能的控制下能得到合理地运转，运转的越合理，自动调节的能力就越强。但 是任何一个生态系统的调节能力都是有限的，外部冲击或内部变化超过了这个 限度，生态系统就可能遭到破坏。引起生态环境资源变化的原因有两类，一类 是生态资源之间的相互作用；另一类是人类活动对生态环境直接和间接的作用。 生态破坏一般是针对人类活动对生态环境资源的作用而言的，人类是生态系统 中最积极活跃的因素，人类的活动对生态平衡影响很大。一方面，过度开发与 环境污染，使生态系统遭到严重破坏，甚至崩溃。另一方面，人类可以按照客 观规律，用更合理的人工生态系统来替代旧的自然生态系统，建立生产力更高 的良性生态系统。 因此，本文所指的生态破坏主要是人类活动对生态环境资源的负面影响作 用造成的生态环境资源的变化。生态环境影响分析的根本目的就是通过计量开 发建设造成的生态环境功能的损失，明确开发建设者的环境责任，促进采取保 护、恢复、补偿、建设等措施，维护生态环境功能，保障人类的可持续的生存 和发展。 西南交通大学硕士研究生学位论文第11 页 第3 章铁路建设生态环境影响分析 铁路建设在其整个生命周期都对沿线的生态环境产生直接或间接影响。就 其对生态环境的影响和破坏程度来看，因地而异，差别很大。一般说来线路越 长，通过地区生态系统越复杂，植被覆盖率越高，其影响和破坏的程度就越大， 反之则越小。对生态环境的影响和破坏范围视线路穿越生态系统的环境现状和 生态特点不同而异，但都具有条带状的影响特点，其范围一般3 0 0 5 0 0 米左右。 如果线路跨越一条大河，穿过一块沙地、荒漠，那么它影响的范围就远远超过 了3 0 0 5 0 0 米，如果一条线路通过地区沿线生态系统单一，那么它对生态环境 影响的项目内容也就简单，反之一条线路通过好几个大小不同生态系统，而且 环境地质条件又十分复杂，那么它对生态环境影响的项目内容就多了。但在诸 种影响和破坏因素中，相对来说都有它重点突出的项目和内容。 如何减少和消除这些影响所带来的负面作用，实现发展与环保的可持续， 就必须充分认识铁路建设对生态环境的影响，这里，重点就铁路建设对以下几 个典型生态因子造成的影响进行分析。 3 1 对生态环境的分割及增加人为影响 3 1 1 铁路的廊道与分割效应 铁路是连接城市与城市、城市与乡镇的通道，是人类互相连接的廊道。但 是，对生物来说，尤其是对地面的动物，它却是一道屏障，起着分离与阻隔作 用。铁路的分割使景观破碎，形成地质暴露带或一个地貌特征的丧失，将自然 生境切割成孤立的块状，使生境岛屿化，使生活在其中的生物变得脆弱。( 生物 不能在更大的范围内求偶与觅食，不利于生物多样性保护。如果栖息地被一分 为二，那么每一半中的数量会少于原总数的一半。) 例如，当铁路穿过一片森林时，被其分割成两部分的森林总的生态价值将 小于原先的整体价值。铁路把原来生活在森林两侧的动植物隔离开来。如果这 些动植物的数量太少，它们就会因为繁殖受到影响或生境恶化等原因而从该地 区逐渐消失，森林环境的生态价值也将随之减小。分割会限制某些动物进入它 们习惯的繁殖区或季节性觅食区，铁路对哺乳动物( 除蝙蝠外) 、爬行动物、两 栖动物和不会飞的无脊椎动物来说，显然是个障碍物，而另一些无脊椎动物却 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 不想穿过铁路( 如一种橙色蝴蝶遇路折返) 。 由于人口不断增加，平原微丘地带，大多己为人类挤占并开发利用，野生 动植物被驱向山岭重丘区，并且常常只能在峻岭之脊和陡峭之坡觅得栖身之所。 许多绵延数百甚至上千公里的山脉，其狭长的岭坡带因而成为野生生物的最后 栖息地和分布区。山岭之间的隘口、狭谷或低岭，既是人类穿越山脉的通道， 也是野生动物迁徙、觅食、寻偶或避害的穿行通道。因此，在山岭重丘区修建 铁路，尤其是占领隘口、狭谷或切断岭脊，深挖高填，对残存的野生动物可能 有巨大的阻隔作用，其生境破碎化产生的生态影响亦可能更为严重。 在干早地区，水源缺少，许多动物都会到固定的水源处饮水，也需要到更 广大的地区觅食或作季节性迁徙，铁路切断动物的通行通道，阻隔动物的惯常 活动线路，会对其产生毁灭性影响。 为避免生境岛屿化造成的生物多样性侵蚀，许多自然保护区( 其他生态系统 也一样) 需要建立与其他自然保护区或自然地域的通道，以使保护区内的生物与 其他相邻保护区或其他地区的生物进行遗传上的交流，这就是经常所说的“生 物走廊”。铁路建设切断这类通道，会使自然保护区或其他生态系统保存生物多 样性的功能下降，并会使那些有迁徙习性或个体较少的种群最终灭绝 铁路对生态系统的分割包括地面上的机械分割和空间上的噪音分割。机械 分割是由于铁路路基工程和交通隔离工程对生态系统物质流的阻截、屏障作用； 噪声分隔是汽车噪声、振动等对生态系统信息流的阻隔、误导作用。 3 1 2 迫近效应及诱导效应 1 、迫近效应 铁路的开通使沿线地区的人流和物质流强度增加，速度加快，同时也扩大 了人类活动范围，使许多原先难以到达或难以进人的地区变得可达和易于进入。 这对自然保护区和珍稀资源的保护构成巨大威胁。在我国，常常是路通到哪里， 树砍到哪里，出现路通山空或铁路通鸟兽尽的现象。迫近效应是铁路的一种间 接影响。 我国，为组成国家铁路网络和区域( 如省城) 之间沟通，铁路部门正在按照“十 一五规划”在全国开展建设，尤其在西部地区，这些地区，或是高山分隔区， 或是江河分水岭，或是相对封闭的地区，也往往是人口相对较少和动植物分布 丰富的地区，都是生物多样性相对较高而生态环境又比较脆弱的地区，铁路开 通所导致的区域性人口增加，资源开发加剧，经济规模扩大，都会对自然生态 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 环境带来巨大的压力和多方面的影响。 2 ，诱导效应 铁路可以改变某一城市或乡村发展和扩大的方式，这种改变表现出的主要 特征之一，就是当一条铁路建成不久，在铁路走廊地带的某些区域，就会有新 的城市、工业区及民用建筑大量涌现。铁路为出行提供的交通便利性是工商业 建筑和民用住宅倾向于铁路两侧不远区域的主要原因。铁路刺激城市区域的扩 展以及农村向城镇的发展，导致铁路沿线街道化或城镇化，从而间接地造成由 城镇景观代替农村景观或自然景观的巨变。 因此，铁路的一些停靠站点设置地应视为铁路诱导效应的研究重点，应考 虑形成城镇的可能，因而应避开诸如水源保护地带，自然保护地域，文物古迹 和重要景观等重要的环保目标，以免城镇化破坏这些有价值的保护目标。 3 2 对生物多样性的影响 生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态 过程的总称。它是人类赖以生存和发展的物质基础，不仅为人类提供食物、能 源、健康等基本需求，而且对维护区域生态平衡、调节气候环境以及保证区域 生态安全具有十分重要的意义。 3 2 1 对植被的影响 植被是泛指地球表面或某个地区所有植物群落的总体。植被是区域生物多 样性及生态环境保护与建设的重要物质基础，它具有涵养水源、防风固沙、防 止水土流失以及调节小气候等多种生态功能。植被的形成和发育是区域气候条 件、地形地貌、土壤环境等多种自然因素长期综合作用的结果。 铁路项目对地表植物的直接破坏作用表现在：铁路工程永久性征用土地， 使铁路沿线的地表植被遭受损失或损坏；铁路施工期临时用地，包括施工便道、 拌和场、施工营地、预制场等，因施工作业，这些地表植被遭受损失：取、弃 土石方作业，使原有地表植被遭到破坏；施工期由于筑路材料运输、机械碾压 及施工人员践踏，在施工作业区周围土地的部分植被被破坏；铲除珍稀及濒危 植物，可能造成种群数量减少，物种退化。敏感物种，在周围环境改变时的数 量、分布等改变，可能引起整个系统的链锁变化。植被对生态环境的作用由表 3 - 1 植被生态环境质量分级表所示： 西南交通大学硕士研究生学位论文第14 页 表3 1植被生态环境质量分级 级别 生物量( 吨亩)生长量( 吨亩年)物种量( 种亩)备注 i2 6 6 6 0 5 3 0 1 0 0 i 级最好 2 6 6 6 - - - 2 0 0 0o 5 3 0 旬4 0 0 1 0 0 - - - 7 5 i l l2 0 0 0 - 1 3 3 30 4 0 0 - - 0 2 6 07 5 - 5 0 1 3 3 3 “6 6o 2 6 0 旬1 3 05 0 2 5 v 。 6 6 6 2 6 6o 1 3 0 旬0 5 32 5 1 0 v b 2 6 6 o 0 5 3 1 0 3 2 2 对野生动物的影响 铁路建设对沿线动物的影响主要表现在生存环境和生态行为方面，而对动 物生态行为的影响主要是因其对动物生活环境的破坏和污染引起的，其对动物 生活环境的破坏主要表现在铁路选线设计与施工建设和运营管理。铁路建设是 一项跨地区、跨流域的工程，避免不了对动物领域的分割，使动物生活所需要 的大面积领域分割成小区域，破坏了动物的自然栖息、生长和繁殖、活动场所， 威胁着仅存的少量野生珍惜动物，使其无法获得足够的食物与信息。一些有特 殊要求的物种种群更向偏僻处或者其它地区迁移。还可能使大型动物的活动区 域缩小，被重新划分，其结果可能使种群变小，种群之间交流减少。同时由于 铁路的营运，车流量的增加，人类活动的延伸等原因，都对动物的觅食、生殖 领域、捕食与通迅等生态行为构成不同程度的影响。此外，铁路本身及施工中 临时设施、临时房屋和取弃土场占用一定的土地；开挖路堑、取土填筑路堤、 开凿隧道对地表的扰动，破坏了自然生态环境，对动物生态也有一定的破坏作 用。 3 3 对水土流失的影响 水土流失现象是生态环境不断恶化的象征，水土流失是指在水流作用下， 土壤被侵蚀、搬运和沉淀的整个过程。铁路建设水土流失是因开凿隧道、修筑 大开挖、高路堤以及填挖路基扰动地表或岩石层堆置废弃物等造成对原地貌、 土地和植物等水土资源的破坏和损失，是一种典型的人为加速侵蚀。其主要表 现为土壤侵蚀和水力侵蚀两种形式。水土流失影响经济的持续发展和生态环境 的良性循环。表3 2 为土壤侵蚀强度分级表： 西南交通大学硕士研究生学位论文第15 页 表3 - 2土壤侵蚀强度分级表 序号级别年平均侵蚀模数( 仍涪a )年平均流失厚度( m ) l 微度侵蚀 1 2 铁路建设造成水土流失的现象主要有以下几方面： 3 2 1 路基施工 此处的路基面是指施工期内未铺设面层前的裸露路基土壤表面，这是一个 经挖方或填方形成的一个平面地形单元。由于路基面一般是水平的，基本上可 以认为其上面没有径流产生，但是，当降雨强度较大时，雨滴的击溅会对路基 表层土壤产生溅蚀，表层被击溅的土壤易随汇聚的水流迁移，从而造成水土流 失；当雨期长、土颗粒问孔隙水达到饱和或坡面径流集中时，侵蚀量便成倍增 加，有可能变成严重的沟蚀。另外，路堤上的路基面虽然经过夯实，但原始的 土壤结构已经被破坏，抗蚀性差，当有强风沙流掠过，常会造成路基表层的土 壤吹蚀。 3 2 2 取土施工 铁路工程建设中的取土场一般设在线路周围较为荒芜的地区，原始地面一 般非农用，仅有杂草等野生植物，属于易受蚀地区。施工过程中的取士使得地 表覆盖受到严重破坏，土层裸露，土质松动，抗蚀性降低。易于遭受水力或风 力的侵蚀。挖损边坡陡峭，有的近于直立，山于边坡坡度大，暴雨时易产生剧 烈水力侵蚀，在降雨作用下容易发生小型崩塌、滑塌、滑坡等，造成严重的土 壤侵蚀。 3 2 3 弃土施工 铁路工程建设中弃渣主要来源于路基工程、隧道工程、桥涵工程、建筑工 程、便道工程等，弃渣由于其属松散堆积体，结构疏松，极易遭受水力或风力 的侵蚀而造成水土流失。另外，弃渣的随意排放也会破坏原始地面土壤的生产 力，也是一种土壤侵蚀行为，主要形式是片蚀和细沟侵蚀，侵蚀强度为中度或 西南交通大学硕士研究生学位论文第16 页 强度。 3 2 4 临时工程施工 施工便道、原料场、施工营地等临时工程分布在铁路沿线，由于这些区域 破坏原有植被，使表土层抗蚀能力减弱，降雨时也会发生水土流失，尤其是在 山区铁路建设过程中，若原料场及废弃土临时存放地管理不当，容易发生片蚀、 浅沟蚀等形式的水土流失。 3 4 对地质灾害的影响 铁路建设是一项空间跨度大的带状工程，需要跨越不同的地区和不同的地 质单元，容易在自然条件的共同作用下引发环境地质问题。铁路建设尤其是山 区铁路建设中最常见的地质灾害主要是崩塌、滑坡和泥石流。 3 4 1 崩塌的影响 崩塌在工程建设上被视为“山区病害”之一。铁路建设对崩塌的影响主要 表现在铁路施工过程中，山体的开挖使边坡岩体失去部分支撑力，坡脚处大量 采石取土使坡脚应力发生变化，支撑力减弱，在局部强度较低的边坡处便可能 发生崩塌。另外，在岩体较破碎地带，不合理的工程爆破也可能引发崩塌。 3 4 2 滑坡的影响 滑坡也是山区铁路的主要病害之一。铁路建设对滑坡的影响主要表现在； 铁路施工时在古滑坡的前缘( 抗滑段) 开挖，会削弱滑坡和斜坡的支撑部分，诱发 牵引式滑坡，而在古滑坡的后缘( 下滑段) 弃土、修建构造物，会使附加应力加大， 增加下滑力，引起推移式滑坡；铁路建设过程中大量开挖土石方使浅埋的含水 层被铁路路基截断，进而导致浅层地下水系统被破坏，使地下水不能流向下游， 而在铁路路堑边坡处或路基底部则出现地下水露头，使铁路路基及边坡稳定性 受到破坏，易发生滑动。 3 4 。3 泥石流的影响 泥石流属于典型的灾害地貌现象及过程，是山区铁路建设中普遍存在且破 坏作用极其强烈的灾害类型，能对生态环境构成严重破坏。铁路建设对泥石流 的影响主要表现在工程占地和施工使沿线植被遭到破坏、山体裸露增加，开挖 边坡产生的大量弃渣任意堆放等，为泥石流的发生提供了充足的松散物质来源 和地表水迅速汇聚的条件，在暴雨的触发下便可能形成泥石流。 西南交通大学硕士研究生学位论文第”页 3 5 对土地资源的影响 铁路建设会占用大量的土地资源：路基和场站占压土地，取土采石挖毁土 地，施工临时占用土地( 辅道、作业场、施工队伍住区) 等。铁路项目的建设 将长期占用沿线地区的部分耕地和非耕地，例如水田、旱地、果园、林地、宅 基地、墓地等，这些被占用的耕地和非耕地的原有功能将长期的被改变。铁路 占地后，沿线地区进行拆迁安置，另辟房基也可能造成耕地减少，或安置不当， 村民开山建居、毁林置地造成植被损失。使得人地矛盾更加突出，