《基于绿色施工理论的铁路工程沿线生态发展评价实证研究》15000字（论文）

基于绿色施工理论的铁路工程沿线生态发展评价实证研究TOC\o"1-3"\h\u203281.引言 1134871.1研究背景 1136201.2研究意义 1227881.2.1理论意义 166941.2.2现实意义 1151011.3研究现状 1117681.3.1国外现状 135751.3.2国内现状 2222301.4研究方法 3180681.4.1生态环境大数据体系（3S） 3188101.4.2系统动力学法 3304222.相关理论 318632.1绿色施工理论 372582.2生态健康理论 366852.3态势感知理论 4310542.4系统动力学理论 4256013.基于绿色施工的川藏铁路沿线生态健康态势预警评价指标体系的构建 456383.1评价指标体系构建原则 418636（1）科学性 414439（3）动态性 527259（4）可操作性 5183063.2生态健康态势预警评价指标的选择 5135273.3生态健康态势预警影响因素 512903.3.1影响因素识别 570543.3.2影响因素关系图 750123.3.3影响因素表 7179173.4基于绿色施工的川藏铁路沿线生态健康态势预警评价指标标准分级 8142744.基于绿色施工的川藏铁路沿线生态健康态势预警评价模型的构建 9322984.1系统边界与基本假设 9296304.1.1系统边界 994184.1.2基本假设 9224634.2因果关系模型 9149204.2.1主要因果关系链 9305634.2.2生态子系统 13197474.2.3环境子系统 14130884.2.4资源子系统 15246074.3系统动力学流图分析 16159144.4构建生态健康态势预警评价模型 17120634.4.1模型参数说明 17195704.4.2模型参数方程设计及仿真模型构建 17121875.实证分析 18290965.1工程项目概况 18210165.2基础数据收集 19167555.2.1数据来源 19297075.2.2模型边界 195695.3仿真模拟 19117785.3.1历史性误差检验 1938685.3.2生态子系统 20184585.3.3环境子系统 21110545.3.4资源子系统 23120285.4基于绿色施工的川藏铁路沿线生态健康态势预警评价结果分析 24222396.结论和展望 24220166.1结论 245586.2展望 242350参考文献 261.引言1.1研究背景人类生存发展的经济基础是资源，取得可持续绿色发展的首要目标是生态。中国的发展，既要给经济发展留有余地，又要实现资源的节约，也就是生态环境的永续发展。今后铁路建设发展的必然趋势一定是和我国发展的步调一致，也就是要与经济社会协调发展的需求相适应。因此铁路建设发展必须进行铁路绿色施工，这可以兼具经济、社会、生态三方面的综合效益。生态环境发生变化，对可能使其发生变化的各种因素进行评价，在生态系统进行逆向演化，对得到的结果分析、预测并得到警示REF_Ref23928\r\h[1]。川藏铁路作为四川与西藏地区的交通枢纽，其建成对于促进各民族的文化交流，推动中西部地区经济社会发展而言意义突出。从而加快川藏铁路沿线生态健康建设意义重大，同时推进生态健康态势预警的研究也具有决策支持价值。1.2研究意义1.2.1理论意义环境是指在自然因素与人为因素的综合下，可以对人类的基本生活状况产生影响REF_Ref24032\r\h[2]。我国铁路工程建设发展至今不断推进，然而在国民经济不断发展的进程中，一系列的环境问题也在困扰着我们的经济和社会的发展。随着人们的环保意识越来越强，铁路的生态和环境问题也较之过去得到人们更多，尤其是川藏铁路的建设，更是给沿线的生态环境造成了严重的影响。以至于对川藏铁路沿线的环境影响进行深入的研究更是刻不容缓，具有十分重要的理论意义，在为我国铁路工程建设的健康稳定的可持续发展做出贡献的同时，还可以做到对沿线区域生态环境进行改造与优化。1.2.2现实意义铁路建设是一项大规模的线性建造工程，在施工过程中，若没有合理的环保规划和有效的环保方案措施，一方面会对周边环境造成严重的破坏，如对大气、水体等造成不可逆的污染，另一方面也对铁路沿线的工人、居民的身体也会造成一定的危害。今天，我们应该更应该将目光聚焦与生态保护和可持续的社会发展方面。铁路运输从发展的眼光看待是一种既节约能源又环境友好的交通工具，对促进我国经济发展具有重要意义。铁路作为国家运输系统的中流砥柱，在国民经济中占有举足轻重的地位，必须符合建设科学发展观的原则。为此，我们应积极发展铁路，建设绿色、和谐的铁路。本文试图通过建立评价指标体系、评价预警等方法，对川藏铁路沿线的生态健康环境进行分析评价，以期为川藏铁路沿线的生态环境保护提供一定的理论依据做出合理正确的决策，并将其广泛应用到生态健康态势层面。1.3研究现状1.3.1国外现状铁路沿线生态环境的健康保障一直是世界各国普遍关注的热点问题。现阶段而言，国外对铁路建设的生态健康问题的研究时间早于国内，最早可追溯至上个世纪70年代左右。经过多年的努力，发展至今在铁路各个阶段确保自然经济效益的相关规范和标准已在日本、美国、法国、英国、德国等发达国家基本得到推行，以及制定了相关手册，并取得诸多研究成果REF_Ref24333\r\h[3]。1965年美国推出将“环境影响评估制度”纳入明文条例，这是世界首例。不同于美国的铁路建设环境保护制度，日本制定了一系列政策，使得一开始不规范的文件标准在后续发展中逐渐更加规范合理、标准化REF_Ref24499\r\h[4]。日本关于生态环境的研究于2000年已基本成熟，偏向对物流的分析与探讨REF_Ref24911\r\h[5]。德国、荷兰、法国、英国等国家在环境景观设计方面不同于其他国家对规范和标准的制定，也有一定的研究成果，不但要求遵循前期的政策标准，还要求结合国情实施具体举措。ZhuS等（2004）通过对铁路建设施工期间的综合评估，选择施工条件和环境特点为研究对象，参照现行的环保指标，构建了AHP和灰色理论相结合的综合评估模型，对铁路建设的环保进行了全面的评估REF_Ref24986\r\h[6]。UlaMortberg、MartenKarlson（2015）在研究公路网的过程中，对选取的空间生态评价不仅仅是定性评价，而是使用了GIS技术的研究方法打破常规，进行了量化评估，得出了空间生态具体的数量关系REF_Ref25032\r\h[7]。Erika（2016）就自然（生态）保护区内的交通项目建设作为研究对象，统计其带来的生态环境影响问题，提出了“三步走”的思路，发现了特定指标与生态影响评价的关系。提出只要找出斯洛伐克道路建设中的特定的研究样本，并根据这些指标的筛选，就可以寻找的每条指标得出生态影响评价的现实意义，从而使评价的结论更为详细和合理REF_Ref25149\r\h[8]。SimaFakheran、ShekoufehNematollah（2017）通过量化分析证实了SPROADI指数与生态环境的干扰之间的关系，结果表明明确找出影响路网的主要因素，对道路系统的不良生态进行调查，结合SPROADI的研究方法，最终得到干扰生态环境具体的数据关系REF_Ref25198\r\h[9]。RichardDamania、JasonRuss（2018）在对施工全过程进行具体分析的基础上完成了对其仿真模型的构建，选择刚果建设作为研究对象。明确地对其进行定量评估，查明施工期间可能对生态造成的负面影响，最终确定特定的影响范围REF_Ref25237\r\h[10]。김민경（2019）对铁路建设提出了不同的观点，想要解决好铁路建设与生态环境之间的关系，就必须探讨建立环境与生态价值评估的必要性，并结合GIS分析对各评估项目进行了评估，制定新的评价标准REF_Ref25303\r\h[11]。CristinaMata等（2020）选取公路和铁路线上的野生动物通道作为研究对象，为其重建连通性，使野生动物得到了极大地保护REF_Ref25352\r\h[12]。1.3.2国内现状国内在铁路生态健康方面的研究相对滞后，相对于国际来说，我们对这方面的研究还不够深入，但也取得了一定的研究成果。研究主要集中在铁路生态健康治理与控制方面，国家有关部门制定一系列政策保护铁路生态健康，坚持绿色发展，重视资源的综合利用，提高能源利用率，构建绿色的综合运输系统，推动建设生态文明。刘丽（2006）以景观生态学为基础进行延伸，进一步完善了优势度理论，利用建设前后期不同的优势度，对3S技术的应用进行了深入的探讨，用来自3S技术的研究数据进行分析，以解决景观生态中难以量化的问题REF_Ref25414\r\h[13]。敦晨霞（2013）对我国中、短期铁路的生态环境影响进行了评估，对铁路建设于其生态环境进行相关分析，并对其未来可能发生的变化进行了影响性研究并做出预测。区别于别的学者的研究，将LM-BP神经网络应用于传统BP网络中，提高了BP网络的精度，找出了符合实际需求的解决办法REF_Ref26184\r\h[14]。赵勇（2014）还从景观生态效应和生物效应两方面进行了分析，选取具体的生态指标进行详细的分析，分析结果显示出生态与生物之间的关联性，顺势提出了利用综合评价指数评价道路生态环境的影响REF_Ref26230\r\h[15]。冯彩文（2016）对减少生态破坏的提出了不同的见解，从铁路工程生态环境影响评价的这个全新的角度分析，就如何减少铁路工程对生态环境的影响提出了具体的对策，并发展出更加完整的理论体系，制定了相应的解决措施REF_Ref26289\r\h[16]。葛开国（2017）认为如何得到更健康的生态体系方面依旧存在一些难以解决的问题，因此他采用AHP法对各评价指标进行权重分析，在川藏铁路拉林段建设工程中，为使工程建设的环保效果得到较好的体现，构建出一套具体的评价指标，实现了提前找出风险的目的REF_Ref26341\r\h[17]。宋珺（2018）在工程项目建设的过程中的关键问题始终都是生态监测，想要解决好这一问题，就必须平衡好影响指标与具体解决方案是否配适这两者之间的关系你，寻找适合的生态监测指标，并摸索出一套适合的监测方案REF_Ref26416\r\h[18]。周扬（2019）主要研究高海拔地区问题，以川藏铁路工程为例，川藏地区地处高海拔，生态环境敏感，在总结前人对此问题研究的各种解决方案后，对其建设过程中产生的生态问题进行了分析，在此基础上提出了全新的对策REF_Ref26462\r\h[19]。根据川藏地区拉林段防沙技术要求，郑典明（2020）研究出一些新的方案，进行了风洞试验，试验过程中进行了多种指标的测定，从中筛选出防沙一流的规范因素和指标，减少川藏地区水土流失状况，为防沙工程的建设进行了革新升级REF_Ref26504\r\h[20]。杨彩云等人（2021）把MODIS-NDVI遥感资料收集起来，对多年以来的川藏铁路沿线植被覆盖率等资料进行了反演运算，分析了各种植被覆盖度的时空分布，得出了气候、地形与植被覆盖率三者之间的相互关系，为今后的生态环境治理工作提供参考REF_Ref26550\r\h[21]。边江豪等人（2021）运用贡献系数加权模型，进行了大规模的滑坡风险评估，并运用天然断点法划分和数据分析，得出评价结果，基本形成相应的模型雏形REF_Ref26606\r\h[22]。张颖（2021）根据川藏昌都—林芝段拉月隧道工程实例，在实际工程的基础上结合相应的理论方法，对隧顶区的生活饮用水、生态状况进行了实地调研；针对隧道工程建设中的植被分布情况，着重分析了水土流失情况，并提出相关建议REF_Ref26648\r\h[23]。1.4研究方法1.4.1生态环境大数据体系（3S）“3S”技术是指地理观测领域中的三大空间高科技系统。通常而言，“3S”技术在景观生态学中占据重要地位，尤其聚焦在复杂的空间处理上，目前的研究资料的取得主要来自于RS。而GIS是一种对空间信息进行收集、保存、提炼、研究和展现的技术，贡献于时空分析和仿真。GPS则是解决了地理位置的特殊问题，通常用于确定空间尺度上的具体坐标。三者相互配合，为生态环境的监测治理提供技术支持。1.4.2系统动力学法1956年，系统动力学模型是最早、应用最广泛的一门动态仿真技术。既可以分析和解决系统问题，又可以对信息进行反馈和模拟。通过系统动力学的方法建立评价指标，进一步建立生态健康态势预警模型。从而将模型运用到实际案例中，提出科学有效的措施。2.相关理论2.1绿色施工理论绿色施工理论体现为在整个工程的全阶段中始终贯穿这可持续发展的思想，而整个建设工程生命周期最为关键的环节则为施工阶段。传统施工是绿色施工理论的前身，也就是基础来源，简单来说是施工中有图纸阶段到实际的施工流程最后直到建成工程的过程，实际的施工流程指施工单位按照规划、设计的需要，运用材料、机械和必要的施工技术对工程进行建设的重要阶段。而绿色施工理论虽然来自传统施工理论，但同时也对传统建筑技术进行了升级改造，从可持续发展的角度来看，就是对传统建筑工艺进行了再设计，这与可持续发展战略相适应，值得我们关注并推广。图1绿色施工与传统施工2.2生态健康理论在现代的生态环境治理中，生态环境的健康是十分关键的，生态系统健康是人类健康、社会经济与伦理道德的重要组成部分。生态系统健康一方面为生物的生理要素，另一方面为物理、艺术、生物、道德、哲学、人的价值观和经济方面的观念REF_Ref26821\r\h[24]。一个健康的生态系统可以自我维持恢复，不会因为“生态压力症候群”而受损，并提供诸如储藏水源和生物资源等多种服务。此理论主要从社会价值、生物本性等方面进行了研讨，探讨了人类活动对生态系统的影响，进而提出了调控人类行为、促进生态环境健康发展的新策略以改善目前情况。2.3态势感知理论态势感知在错误分析、军事战场、复杂系统设计、人员培训与群体工作等方面得到了广泛的应用，是一种基于空间技术层面对人的研究方法。从时空的视角来看，对环境中的各个因素进行收集和分析，并对其未来的发展做出预测，这一整个过程就被定义为态势感知，其关于态势感知形成的一系列理论被称为态势感知理论。在决策之前，一个关键性的认知过程就是进行状态感知，它可以将人类的认知和系统的信息处理能力结合起来，从人机层面科学的对事物进行判断决策。Endsley于1995年对其进行了较为系统的研究和总结，并以此为基础，总结前人的经验，建立了态势感知的理论模型REF_Ref27010\r\h[25]，如图所示，态势感知分为三层，其中感知的层面：顾名思义，感知的层面意为环境的各个方面透过人的感官来感知，这种水平的感知运动是通过人的听觉、视觉与触觉来感受周围的一切。理解的层面：在感知的层面的基础上，实现目标的重要性和意义会受到各种因素的影响，找出并结合各个因素进行分析理解，从感知到认知理解的重要过度。预测的层面：作为态势感知的最后一步，通过上述两个层面分析之后，对未来进行预测。图2Endsley的态势感知理论模型2.4系统动力学理论系统动力学是指在不打破系统自身内在逻辑关系的前提下，通过控制物质和信息，使其发挥作用，维持其动态平衡。也就是说，系统的反馈致使系统根据此机制作出相应的行为。系统动力学从定性研究出发，结合各种量化的研究手段，以计算机模拟为平台，利用高速运转的数学模型，将得到的数据进行细化处理，这一手段在解决复杂问题方面得到充分利用，使得结构与功能的结合达到实现，聚焦于系统的内部结构和发展趋势的描述分析，因而更适用于对复杂的系统问题的研究，从而便于总结长期性以及周期性的规律问题，研究系统行为及发展态势。从系统的结构入手，建立系统的数学模型，借助计算机平台进行多次仿真模拟，对过程进行不断的修正和改进，通过对系统的行为方式和发展趋势进行分析研究，找出系统发展中的不足之处，并提出相应的对策。3.基于绿色施工的川藏铁路沿线生态健康态势预警评价指标体系的构建3.1评价指标体系构建原则为了保证体系能够精确、严谨地反映该地区的生态承载能力，在选择指标时必须遵守：（1）科学性根据有关的理论资料，在遵循客观规律的前提下，依据研究的特征，选取合适的指标，利用一定的方法对其进行标准化，最后对得到的结果进行分析，在这整个过程中一定要确保所选取的指标在体现特征特点的基础上，又能与可持续发展的含义相一致（2）系统性生态健康是由环境、资源、经济、社会等多种因素共同作用的结果，必须把它看成是一个整体问题，从各个方面进行全面的分析，而不是单独的从某个角度来割裂地看待研究对象，我们必须确保评价体系的系统性和完整性。（3）动态性铁路生态系统是一个动态变化的过程，而铁路建设和施工对生态环境的影响也会引起持续的生态变化。建设工程对铁路生态环境的影响和发展趋势应能较好地被所选择的评价指标反映，从而为铁路路建设和生态环境保护提供科学依据，以方便找出动态变化中的重大问题做出，快速做出决策防范出现重大失误。（4）可操作性生态健康状况的预警是评价指标体系的终极目标，选择的指标要易于获取、易于搜集、易于整理，一些不易得到的指标可以采用其他方法，但是必须具有定量化的功能，使得便于引入相应的数学模型进行计算从而得到结果进行分析。3.2生态健康态势预警评价指标的选择川藏铁路是一条规模庞大的工程，它所经过的藏南河谷地区，山区地形复杂，气候条件恶劣，生态环境复杂而脆弱。即便是绿色施工，也不能忽略其对生态环境的负面影响。开展川藏铁路工程的生态效应研究，必须将定性与定量相结合，合理选择相应的评价指标。本论文以PSR模型为框架，对其进行了分层。第一层次为目标层，着眼于整个生态系统的健康状况；第二层次是准则层，将生态系统划分为三层指标，分别是生态风险、生态健康和生态保障，运用到PSR模型中对应的就是压力、状态与响应指标，用于建立规范层次的综合指数；第三层次为指标层，即某些特定的具体的影响因素，遵循指标选取原则来选取这些特定因素，最终构建指标层。由多层次，多方面因素构成的层次结构图，能够对川藏铁路沿线的生态环境影响进行全面的评价。3.3生态健康态势预警影响因素3.3.1影响因素识别川藏铁路的修建，将会影响到周围的生态系统，如贯穿周围自然保护区使一些珍贵的动植物物种消失或灭绝，对生态系统的发展产生不利影响，不符合可持续发展的内涵。另外，由于铁路建设期间一些建造活动，破坏了原有的土壤和植被，造成了地面裸露，易产生浮尘、水污染、水土流失等严重不容忽视的问题。（1）压力指标（B1）压力指标是指人们在开发和使用自然资源时，对生态环境造成的种种压力。就川藏铁路工程沿线生态系统的特点和存在的主要生态问题，压力指标选择破坏野生植物程度、影响野生动物程度、水污染程度、水土流失状况以及施工期噪声5个指标。具体指标及说明如下：C1破坏野生植物程度：川藏铁路沿途穿越了许多植被丰富的区域，如国家级风景名胜区和自然保护区。在野生植物方面，必须考虑铁路建设和运行对植被的损害。C2影响野生动物程度：川藏铁路沿线有许多珍稀的野生动物聚集地和觅食区，就野生动植物而言，由于地道与野生动物的生活密切相关，会影响到它们的平时的生活活动和聚集习惯作息，因此必须注意对国家重点保护的野生动植物的影响。C3水污染程度：施工中排放的污水因原料不同、施工工艺不同而造成的污染物成分差异较大。在水环境质量评价中，一般采用30多个评价指标。C4水土流失状况：由于人为的破坏或自然条件的改变，使铁路区域内的水分和土地资源受到损害和损失的状况成为水土流失。施工中对地表植被不合理的清理，对土体的干扰过大，施工方法不当等各种因素，都会导致土壤侵蚀，从而引发水土流失现象。计算公式如下：式中：Ｑｅ—水土流失量/公里Ｅｅ—水土流失参数Ｓｅ—水土流失（施工期间）Ｌ—总公里C5施工期噪声：研究显示，施工过程中的噪音污染对人体健康有一定的影响，是环境污染的一大重要来源。噪声等级是指环境噪声的等级，采用连续的等值A级作为评价指标，采用声级仪进行测试。（2）状态指标（B2）状态指标是指生态、环境、资源自身在不同压力作用下的状况或趋势。从川藏铁路沿线生态环境特点的沿线植被覆盖率、动物物种变化、地下水源损失率、土地利用状况等四个方面对沿线状况进行了综合评价。具体指标及说明如下：C6沿线植被覆盖率：在绿色铁路的建设中，必然会对沿线的植被造成一定的危害，在一定的条件下，植被的覆盖程度能够反映出铁路对路域植被的干扰和破坏，同时也能反映出铁路对路域生态环境的影响，以及铁路施工中的环境保护措施是否有效果。式中：Ｆ—植被覆盖率/公里ＳO—沿线植被覆盖面积/公里（施工前）ＳP—永久占地面积/公里ＳT—临时占地面积/公里ＳA—总面积/公里C7动物物种变化程度：指由于沿途生态系统中的生物种类变化、生态系统的多样性，而造成的动物种类改变的定量描述C8地下水源损失率：该指标是流域水资源管理和生态环境保护的重要内容，并结合各地区的具体情况，建立相应的生态环境指数阈值。地下水的损失对居民的生活用水损失有很大的影响。C9土地占用情况：根据土地利用现状与中国科学院土地分类标准，反映土地使用情况监测土地占用情况。（3）响应指标（B3）响应指标是人们为改善生态系统受到压力时所做的反应对策。就川藏铁路现有的生态系统及相应的措施来看，响应指标选择植被恢复系数、野生动物栖境保护、施工污水排放达标率、水土流失治理率、固体废物处理率以及环保投资占比六个指标。具体指标及说明如下：C10植被恢复系数:指该地区可恢复植被的比例。具体计算公式如下式中：Rr—植被恢复系数Ｓr—采取恢复措施的面积Ｓ—可恢复植被面积C11野生动物栖境保护：充分考虑对周边生态环境的影响来建立保护区。如对藏原羚类和黑颈鹤等陆生动物的保护，应建立生态环境保护区，从而达到栖境保护的目的。C12施工污水排放达标率：污水的达标排放则是一个很好的反映环保施工建造中污染指标，施工人员、工人在施工过程中产生的污水会对道路水环境造成一定的污染，能够反映出施工对水体的影响。C13水土流失治理率：指通过治理后的水土修复所占的比例，反映了人类对土壤侵蚀的干预能力，从而达到人与环境的协调。C14固体废物处理率：是指对生产过程中，所产生的固体废弃物进行综合处理的利用率。C15环保投资占比：环保投资的比重是指在工程建设中，要在工程建设中投入相当多的物力、物力，以降低工程对周边的生态环境的影响。环保投资比=(环境保护投资/总投资)×100%3.3.2影响因素关系图图3影响因素关系汇总图3.3.3影响因素表将影响因素根据植被、动物、水源、土壤、治理以及其他进行分类，为后续建立系统动力学模型提供基础。表1影响因素分类3.4基于绿色施工的川藏铁路沿线生态健康态势预警评价指标标准分级在前文总结影响因素的基础上，结合有关文件，参照同类工程的环境影响评估，将其划分为五个级别，并建立了相应的评价指标分级体系。表2评价指标分级依据项目类别分级依据动植物影响类指标《自然保护区管理规范》（DB11/T1500-2017）《建设项目对自然保护区影响评价导则》（DB45/T1113-2014）水源类指标《水域质量的标准》（GB3838-2002）《污水排放标准》（GB8978-1996）《环境影响评价导则（地下水）》（HJ610－2016）《水污染治理导则》（HJ2015－2012）土壤类指标《水土流失危险程度的分级标准》（SL/T718-2015）治理类指标《普通工业固体废物贮存和处置场污染防控标准》（GB18599-2001）《环境评价指南》(20151823-T-469)其它同类项目管理噪声类指标《铁路边界噪声限值、测量规定》（GB12525-1990）《工业、企业厂界噪声排放标准》（GB12348-2008）《建筑机械、设备噪声测量方法》（JG/T5079.2-1995）《环境噪声级的测定》（GB/T3222.2-2009）表3评价指标分级评级优秀良好中等差极差破坏植物程度极低低一般高极高破坏动物程度极低低一般高极高COD的含量mg/L0-5050-100100-150150-200＞200悬浮物的含量mg/L0-400400-800800-15001500-2000＞2000石化类污染物mg/L0-33-55-1010-20＞20水土流失状况万t/a0-0.30.3-2.52.5-55-15＞15施工期噪声db0-7070-7575-8080-90＞90沿线植被覆盖率%＞3025-3020-2515-200-15动物物种变化程度极小较小一般较大极大地下水源损失率%0-1515-3030-4545-60＞60土地占用情况极低低一般高极高植被恢复系数%＞8060-8040-6030-400-30野生动物栖境保护效果极好效果好效果一般效果较差效果极差施工污水排放达标率%＞9075-9060-7550-600-50水土流失治理率%＞8570-8550-7030-500-30生活垃圾无害处理率%＞2015-2010-155-100-5环保投资比%＞54.5-53.5-4.53-3.50-34.基于绿色施工的川藏铁路沿线生态健康态势预警评价模型的构建4.1系统边界与基本假设4.1.1系统边界生态健康态势预警建模时，研究区的经济、社会、资源、生态、环境诸因素相互关联，影响因素复杂，导致了该模式的边界范围很宽，这是建立生态健康状况的一个主要障碍。因此，要建立一个区域生态系统的健康SD模型，必须先选取一个主要的状态变量，再根据该变量的属性和类型来确定该模型的边界。4.1.2基本假设系统包含了数以百计的影响要素，研究全部的影响要素显然不合理，也不可能实施，所以为了研究的目标，将不去研究其他的生态系统要素，而仅选择主要要素。对这些主要因素进行分类分析，将其设计为生态、环境、资源三大子系统，目的是为了研究生态健康的特征及问题，提出针对性的举措。4.2因果关系模型4.2.1主要因果关系链生态质量对能源资源的影响，是随着环境质量的要求不断提高，促使工业结构的优化、提高节能、降低能耗、优化能源利用效率；环境保护投资增加之后，生态保护能力的影响也显著提高，增加对环境的投资，就意味着更好的环境基础，更健全的保护与治理政策，使环境保护能力得到提高；同时，环境保护水平上升，意味着环境的自我恢复能力也不断增强，环境的承载力加强；合理利用资源是促进生态环境健康发展的先决条件，降低污染物排放到环境中，可以增强环境的自我修复能力，进而影响到资源的使用，促进资源与环境的协调、健康、可持续发展。 图4主要因果关系链4.2.2生态子系统在生态系统模型中，生态系统结构发生变化之后，会受到环境的影响，环境影响引发变化之后从而会对系统的功能产生影响，最后作用于生态系统自身，产生一系列连锁反应。图5生态子系统因果关系及反馈回路图系统主要反馈回路如下：①生态破坏的程度→（强化）生态环境的恶化程度→（收敛）总的人口数量→（强化）社会的就业人数数量→（强化）产业发展的规模大小→（强化）GDP总量→（强化）建设用地的占比→（强化）土地占用的状况→（强化）生态破坏的程度①反馈回路为负反馈回路，发现各个要素之间的关系，随着人口数量的增加和产业发展规模的扩大，造成土地占用强度的不断加大，加重生态环境破坏程度。4.2.3环境子系统在环境系统模型中，重点探讨了影响生态环境的因素产生和处理机制。它从生产过程中接受污染，并对其进行治理。图6环境子系统因果关系及反馈回路图系统主要反馈回路如下：①生态环境的恶化程度→（收敛）总的人口数量→（强化）社会的就业人数数量→（强化）产业发展的规模大小→（强化）污水处理的投资额→﹣环境污染的状况→（强化）生态环境的恶化程度②生态环境的恶化程度→（收敛）总的人口数量→（强化）社会的就业人数数量→（强化）产业发展的规模大小→（强化）施工废水的排放量→（强化）废水的排放量→（强化）环境污染的状况→（强化）生态环境的恶化程度③生态环境的恶化程度→（收敛）总的人口数量→（强化）生活废水的排放量→（强化）废水的排放量→（强化）环境污染的状况→（强化）生态环境的恶化程度反馈回路中①是正反馈回路，②③为负反馈回路。通过要素之间的因果关系，得出如下结论随着人口增多与经济发展，基础建设不断扩张，从而造成废水排放的增加，加重生态环境的恶化程度。另一方面，经济发展迅速，环保投资力度不断加大，从而增加了废水处理量，减缓废水排放强度，缓解了生态环境污染程度。4.2.4资源子系统资源子系统模型，是指资源的消耗、生产和供给能力等方面的资源安全问题。图7资源子系统因果关系及反馈回路图系统主要反馈回路如下:①资源供需紧张的程度→（收敛）总的人口→（强化）生活能源消耗的总量→（强化）资源消耗的总量→（强化）资源供需紧张的程度②资源供需紧张的程度→（收敛）总的人口→（强化）生活需水的总量→（强化）资源消耗的总量→（强化）资源供需紧张的程度③资源供需紧张的程度→（收敛）总的人口→（强化）社会就业的人数→（强化）产业增加的总值→（强化）能源投资的程度→（收敛）资源供需紧张的程度④资源供需紧张的程度→（收敛）总的人口→（强化）社会就业的人数→（强化）产业增加的总值→（强化）供水投资的程度→（收敛）资源供需紧张的程度⑤资源供需紧张的程度→（收敛）总的人口→（强化）社会就业的人数→（强化）产业增加的总值→（强化）生产需水的总量→（强化）资源消耗的总量→（强化）资源供需紧张的程度⑥资源供需紧张程度→（收敛）总人口→（强化）社会就业人数→（强化）产业增加值→（强化）生产能源消耗量→（强化）资源消耗总量→（强化）资源供需紧张程度反馈回路中①②⑤⑥是负反馈回路，③④是正反馈回路。一方面，经济增长带来的关于供水和能源方面的投资不断扩大，为资源供需紧张的程度减缓了压力。另一方面，人口总量的增加和产业发展规模的扩大使得需水量和能源消耗程度不断增大，当然随之而来地增加了资源供需紧张的程度。4.3系统动力学流图分析图8生态健康系统动力学模型4.4构建生态健康态势预警评价模型4.4.1模型参数说明生态健康态势预警评价模型中涉及的变量有很多，具体变量如下表所示。表4模型变量变量类型变量解释变量名称状态变量累积效应的变量总人口、供水总量、污水处理量、植被面积、耕地面积、建设用地面积、水域面积7个辅助变量状态变量与速率变量的中间变量GDP总量、环保投资额、人口增长率、污水排放量、总需水量、水资源供需比、能源消费总量、生态环境破坏程度等速率变量变化程度的变量人口增长量、供水增加量、污水处理增加量、植被面积增加量、耕地面积增加量、建设用地面积增加量、水域面积增加量7个常量变化程度相对较小的变量人口自然增长率、单位投资废水处理量、植被面积年均增长率、水域面积年均增长率、耕地面积年均增长率、单位GDP能源购进量等4.4.2模型参数方程设计及仿真模型构建（1）人口总数=人口的增长量（INTEG）Units:万人（2）水源的面积=水源面积的增加量（INTEG）Units:平方公里（3）供水的总量=供水的增加量（INTEG）Units:万立方米（4）污水的处理量=废水治理的增加量（INTEG）Units:万吨（5）耕地的面积=耕地面积的增加量（INTEG）Units:平方公里（6）植被的面积=植被面积的增加量（INTEG）Units:平方公里（7）建筑占地的面积=建筑占地的增加量（INTEG）Units:平方公里（8）供水的投资=经济总量*供水的投资占比Units:亿元（9）环保投资的金额=经济总量*环保投资的占比Units:亿元（10）生产需水的量=经济总量*需水的总量Units:万吨（11）人口增长量的量=人口总数*人口增长速度Units:万人（12）生产需水的量=经济总量*用水的总量Units:万立方米（13）建设用地占比=建设用地的面积/总的面积Units:**undefined**（14）水域覆盖的比率=水域总面积/总的面积Units:**undefined**（15）耕地面积的占比=耕地的面积/总的面积Units:**undefined**（16）水资源供需的比例=总的需水量/供水的总量Units:**undefined**（17）植被覆盖的比率=植被的面积/总的面积Units:**undefined**（18）需水的量=生产的需水量+生活的需水量Units:万立方米（19）土地利用的强度=建设用地的比例+耕地面积的比例Units:**undefined*（20）生态环境破坏的程度=污水排放的强度+生态破坏的程度Units:**undefined**（21）植被面积的增加量=植被的面积*植被面积年均的增长率Units:平方公里（22）污水处理的增加量=单位投资污水的处理量*废水处理的投资总额Units:万吨（23）供水的增加量=水源的投入*单位投入供水金额的增加量Units:万立方米（24）生产能源的消耗量=经济总量*生产能源的消耗量Units:万吨（25）水域面积的增加量=水域的面积*水域面积年均的增长速度Units:平方公里（26）施工废水的排放量=单位产值污水的排放量*工业增加值Units:万吨（27）生活的需水量=（总的人口*人均日生活的需水量*365）/1000Units:万立方米（28）建设用地面积的增加值=经济总量*建设用地面积的增加量Units:平方公里（29）耕地面积增加的面积=耕地占用的面积*耕地面积年均增长的比例Units:平方公里（30）废水处理的投资额=市政环保投资的额度*废水处理投资的占比*10000Units:万元（31）污水的排放量=施工污水的排放量﹢生活污水的排放量-污水的治理量Units:万吨利用上述参数方程建立变量之间的联系，从而达成仿真模型的构建，将利用生态环境大数据体系得到的数据带入仿真模型中，从而得到结果并分析得出结论。5.实证分析5.1工程项目概况川藏铁路沿着向东的方向将成都和中东部地区联结起来，西经青藏线及新藏线，将西北和新疆等地连接起来，在西藏拉萨结束。沿途地区山高沟深，人烟稀少，横贯八大山脉，跨越七条河流，如二郎山，折多山，色季拉山，大渡河，金沙江和雅鲁藏布江等。图9川藏铁路走向图米拉山作为位于西藏林芝与拉萨市的交界地带的一座海拔较高的山脉，南北走向横贯藏东地区和藏中地区，使之成为藏东部与藏中的交界之处，同时也是拉萨河和尼洋河两条雅鲁藏布江的分水岭。米拉山山体东西两侧气候有显著的差异，分布着亚高山草原土、山地灌丛草原土、风沙土、垂直分带性明显的各种土壤类型。米拉山山地植被以高山草本植物为主，其中以片状小松草甸、香柏灌丛草甸、小角柱草甸为主，占20%以上，其生态门槛、视阈都很高，生态环境非常脆弱。图10米拉山工程5.2基础数据收集5.2.1数据来源本文主要运用生态环境大数据体系以及文献检索等方法收集资料，选取米拉山进行环境影响评价，并对收集的数据进行了分析得出结论。对应的参数指标数据从相应资料（环评报告、当地地质与气象资料、施工组织设计、相关文献等）中提取，数据处理主要通过MicrosoftExcel、ArcGIS10.1和VensimPLE等软件对非空间和空间数据进行处理分析，并做中做出决策判断，从而为后续生态环境态势预警提供定量分析的基础。5.2.2模型边界依照米拉山生态健康状况，确定系统的模型边界。2015年至2018年为项目施工期；2018年、2024年和2032年分别为营运期的三个阶段。最终确定米拉山SD模型仿真的步长为1年，初始时间为2015年，终止时间为2032年。5.3仿真模拟5.3.1历史性误差检验历史错误校验是将历史资料输入到模型中，将仿真结果与受试者的实际结果进行对比，在相对误差不超过一定的情况下，建立的模型是可信的。本文以高海拔一类项目为例进行了验证，并对其进行了对比。(1)水域面积表5水域面积历史检验结果单位：平方公里年份2016201720182019实测值291.11291.22291.35291.48仿真值291.19291.39291.47291.51误差值（％）0.0270.0580.0410.010(2)耕地面积表6耕地面积历史检验结果单位：平方公里年份2016201720182019实测值3974.273968.783962.193957.56仿真值3973.083967.993961.393957.16误差值（％）0.0300.0200.0200.010(3)建设用地面积表7建设用地面积历史检验结果单位：平方公里年份2016201720182019实测值288.61302.34317.34333.08仿真值287.39301.28315.66330.87误差值（％）0.4250.3520.5320.668(4)污水处理量表8污水处理量历史检验结果单位：万吨年份2016201720182019实测值7543.238454.519687.8210679.59仿真值7615.418601.129904.9610816.76误差值（％）0.9571.7342.2411.284从分析表中的数据可以看出，通过系统模拟，各个参数的相对误差均小于3%，说明所建立的生态健康状况预警SD模型的可靠性和良好的模拟效果，可以应用于米拉山工程的生态健康状况评估。5.3.2生态子系统（1）生态破坏程度图11生态破坏程度发展态势（2）生态环境破坏程度图12生态环境破坏程度发展态势5.3.3环境子系统（1）供水总量变化量供水总量变化量（万立方米）图13供水总量发展态势（2）新增水土流失量新增水土流失量（吨）图14新增水土流失量发展态势（3）污水排放量污水排放量（万立方米）图15污水排放量发展态势(1)仿真结果汇总表9仿真结果汇总表仿真时间供水变化量（万立方米）新增水土流（吨）施工废水（吨）生活废水（吨）2015000.630.32201652.364331.6370.630.322017119.171662.2850.630.322018269.376992.9120.630.322019448.6521323.550002020448.6481295.450002021448.6451267.350002022448.6421239.250002023448.6391211.150002024448.6351183.050002025448.6321154.950002026448.6291126.850002027448.6251098.750002027448.6221068.650002029448.6191042.560002030448.6151014.460002031448.612986.357002032448.608958.257005.3.4资源子系统（1）能源供需比图16能源供需比发展态势（2）能源供需紧张程度图17能源供需紧张程度发展态势5.4基于绿色施工的川藏铁路沿线生态健康态势预警评价结果分析从生态子系统模拟的结果来看，由于项目建设对研究区的生态环境造成了一定的损害，因此，从土地使用的观点来看，建设用地的增加将会对区域的生态环境产生很大的影响。但是，从总体上讲，生态损害的范围会不断缩小，生态系统的健康状况也会得到改善；从环境子系统模拟的结果可以看出，建设项目对米拉山区域水环境造成了不利影响，但由于该区域水资源丰富，在建设完成后，可以通过人为调控和自然调控等手段逐渐降低乃至消除；从资源子系统的模拟结果可以看出，在经济发展的驱动下，我国的能源采购和供水总量不断增加，而在能源领域，水资源的供应压力也在不断增加。但是，要实现绿色、健康的可持续发展，还需要合理的使用资源。6.结论和展望6.1结论通过对川藏铁路沿线生态健康态势预警的动态仿真模拟，结合前文基于PSR模型的生态系统健康现状分析，发现施工对于沿线生态系统健康确实造成一定的破坏，尽管整体使用绿色施工，但仍造成了一些影响。生态健康态势预警系统是由诸多影响因子组成的综合性系统，对其进行整理和分析，发现其相互影响，寻找相互之间的关系，最后建立的SD模型能较好地反应出系统中各个变量的相互关系，并对其进行趋势性仿真，从而可以对所研究问题的发展趋势做出较为精确的预测。从系统仿真预测结果中来看，资源消耗量仍将保持上升态势，对整体生态系统健康仍具有较大影响。因此我们在对于生态健康恢复过程中要加强环境保护的责任体系，增加团结协作；转变经济发展方式，推动工业结构的优化和升级；增加环境投入，降低污染排放；增强居民的生态环境意识，建设节约型社会。6.2展望由于专业知识储备和科研能力的限制，本文在川藏铁路沿线生态健康态势预警中采用SD模型对其中一小部分进行研究，但是依然存在一些问题，有待进一步的解决和优化。本文构建SD预警模型只涵盖了生态、环境和资源三个子系统，但我们在研究中也发现，其影响因素众多，还包括社会、经济、人口等方面，期望未来的研究者可以更多地思考，以提高模型的适应性。从SD模型的结构来看，目前对各个环境因素的动态反馈关系尚缺乏深入的研究；在参数选取上，由于该模型包含了大量的基本资料，而本文可获取的基础资料和数据有限，因此后续有更精准的数据结论可能更准确，希望可以在接下来的工作中取得进一步的成果。参考文献孟兆鑫,李春艳,邓玉林.沱江流域生态安全预警及其生态调控对策[J].生态与农村环境学报,2009,25(2):1-8.李靖.河川径流特征及影响因素分析研究——以漳泽水库为例[D].太原理工大学,2015.熊风,杨立中,罗洁等.基于建立资源节约型环境友好型"绿色铁路"的研究[C].//中国环境科学学会学术年会优秀论文集西南交通大学,2006:2005-2010.王振广.我国铁路运输业低碳绿色发展研究[D].大连海事大学,2012.GreenLA.UnitedNationsFrameworkConventiononClimateChange[J].EnvironmentalHealthPerspectives,2000,(8):A353-0.ZHENCHEN,HENGLI,JUHONG.Anintegrativemethodologyforenvironmentalmanagementinconstruction[J].AutomationinConstruction,2004,13:621-628.MartenKarlson,UllaMo