基于绿色铁路概念的线路方案评价方法分析

以环境敏感性评价分析结果为基础，结合选线原理，提取环境敏感区内对线路走向影响较大的环境因素，构建铁路生态选线决策评价指标体系。结合自然资源经济学理论，提出环境影响货币化方法，建立了基于环境影响经济损失分析的生态选线方法，为铁路生态选线提供直观的决策依据。以“都-四”山地轨道交通项目为例，进行了实例验证。为环境敏感区选线方案比选提供参考依据。

铁路选线； 生态选线； 环境敏感区； 环境影响损失分析； 方案比选

U212.32 A

［定稿日期］2022-03-09

［作者简介］蔡万源（1997—），男，在读硕士，研究方向为道路与铁路工程。

1 环境敏感性评价结果与评价指标体系构建

1.1 环境敏感性评价的作用与分析结果

环境敏感性评价是为了掌握项目廊道内环境质量及发展规律，找出环境敏感区及影响显著因素，为生态选线提供科学决策依据。不同区域的环境特征不同，对应的环境敏感性等级也不同，环境敏感性等级评价结果可以指导铁路规划建设。重点考虑铁路建设中对环境影响显著因素的影响，在生态选线决策中纳入考虑，将环境破坏问题规避在铁路设计阶段，从而实现生态敏感区环保选线。

通过对“都-四”轨道交通项目进行环境敏感性分析可得出项目所在环境廊道环境呈中度敏感。即项目实施对环境有较大影响，进行方案比选时需重点考虑环境影响因素。

“都-四”轨道交通项目廊道内降水、坡度、地形起伏环境敏感性呈高度敏感，在生态选线时着重考虑水土流失影响；项目所经区域内分布大量水体，环境敏感性呈高度敏感，项目建设时水体污染突出，在生态选线时着重考虑水体污染影响；项目廊道环境生物多样性、敏感性呈中度敏感，项目建设对区域内动植物资源影响较大，在生态选线时需考虑生物多样性损失影响；项目廊道森林与草地覆盖敏感性呈轻度敏感，铁路建设会破坏植被与占用耕地，在生态选线时需考虑植被资源损失与土地占用；铁路建设过程中不可避免会对大气进行污染以及产生建筑噪声污染，在生态选线时需考虑这些因素。

1.2 铁路生态选线评价指标体系构建

结合“都-四”轨道交通项目廊道环境敏感性评价结果及实际项目环境情况。参考杨文昕［1］构建的“生态敏感区绿色选线方案综合评价体系”；苏卿［2］、周莉莉［3］提出的铁路绿色选线环境影响经济损益评估研究成果。确定本文环境敏感区铁路生态选线评价指标体系，如表1所示。

1.3 铁路生态选线评价指标货币化方法

计算时，对评价指标采取相应的理论进行货币化量化，其中工程直接环保投资可以直观的统计，其他指标则采取已有的环境影响货币化方法进行处理。

环境影响经济分析，就是将人类活动引起的环境变动损失进行货币化［3］。由于环境的复杂多变，环境影响因素往往为定性指标，对其直接货币化比较困难，在此借鉴环境经济学理论中的技术方法，具体分类如图1所示。

2 铁路生态选线评价指标货币化方法

2.1 工程建设直接环保投资货币化方法

工程建设直接环保投资费用包括土地占用经济补偿费、植被恢复处理费、水资源恢复处理费、土地污染治理费用等直接投资部分，此部分费用可直接从项目投资预算表中得出，在本文中记为M1，此部分不做理论计算。

2.2 生态环境影响评价指标货币化方法

2.2.1 水土流失

建设过程中产生的弃土、弃渣，在自然环境和人类活动的综合作用下会产生水土流失问题。会造成水土养分（主要为氮、磷、钾）流失，泥沙阻滞、水分流失［2］。

2.2.1.1 养分流失损失Myf21

本文采用替代市场法将流失养分转化为化肥量，以市场化肥价格来估算水土养分流失经济损失值。氮元素流失经济损失记为MN21、磷元素流失经济损失记为MP21、钾元素流失经济损失记为MK21，见式（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为土壤中碱解N、速效P、速效K平均含量（10-6）；N′、P′、K′为折算系数，分别取4.762、3.373、1.167；VN、VP、VK为硫酸铵、过磷酸钙、氯化钾化肥的市场价格；D为水土流失量。

则水土养分流失造成的总经济损失为：Myf21=MN21+MP21+MK21。

2.2.1.2 泥沙阻滞损失Mns21

泥沙阻滞造成的经济损失属于间接损失，本文采用影子项目法进行估算，具体见式（2）。

Mns21=Dz/ρ×V（2）

式中：Dz表示泥沙阻滯量；ρ为土壤容重；V表示拦截并清理单位体积滞留泥沙的成本。

2.2.1.3 水分流失损失Msf21

本文采用替代市场法估算水分流失经济损失，见式（3）。

Msf21=η/ρ×Vs×D（3）

式中：η为土壤含水率；ρ为土壤容重；Vs表示水价；D表示水土流失量。

则水土流失总经济损失为：M21=Myf21+Mns21+Msf21。

2.2.2 植被资源

铁路线行经区域会对森林、草地等植被资源产生破坏。这些植被资源损失分为实体资源价值直接损失和植被生态功能价值间接损失2部分［4］。

2.2.2.1 直接损失

直接经济损失包括森林资源直接经济损失Msl22（直接市场法估算）和草地资源直接经济损失Mcd22（替代市场法估算），公式见式（4）。

Msl22=Vs×Ds

Mcd22=（Dc×Pc）/Py×Vy（4）

式中：Vs表示单位森林资源价值；Ds表示破坏森林面积；Dc表示破坏草地面积；Pc表示单位面积产草量；Py表示一只标准羊需草量；Vy表示一只标准羊单价。

2.2.2.2 间接损失

植被有着涵养水源、降解SO2、固定CO2等生态服务功能，植被资源的破坏会使生态服务功能受到损害，造成间接生态功能环境经济损失［4］。

对于间接经济损失本文主要估算涵养水源功能丧失经济损失Mhy22（影子项目法估算），降解SO2功能丧失经济损失MS22（替代市场法估算）和固定CO2功能丧失经济损失MC22（替代市场法估算），公式见式（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表示年平均蒸发量；Ds表示破坏森林面积；Vs表示水价；Ps表示单位面积SO2降解量；VSO2 表示降解单位重量SO2成本；Pz表示生长量标准；Pg表示固定纯碳量；VC表示碳税。

则植被资源破坏总经济损失为：M22=Msl22+Mcd22+Mhy22+MS22+MC22。

2.2.3 生物多样性

生物多样性价值有利用价值和存在价值［2］，铁路建设主要是对动植物使用价值影响造成的损失。生物多样性影响经济损失主要估算普通动物影响损失Md123（市场价值法估算），珍稀动物影响损失Md223（影子项目法估算），普通植物影响损失Mz123（市场价值法估算），珍稀植物影响损失Mz223（影子项法估算），公式见式（6）。

Md123=∑ni=1Ni×Vi

Md223=∑ni=1Fiαi+∑mj=1Cj

Mz123=∑ni=1AiyiVi

Mz223=∑ni=1Ci（6）

式中：Ni表示某类受影响的普通动物的数量；Vi表示某类普通动物的单位价值；Fi表示生态环保投资；αi表示投资率；Cj表示管理费用；Ai表示受影响的普通植物面积；yi表示受影响的普通植株密度；Vi表示受影响的普通植物单价；Ci表示某珍稀植物保护或搬迁费用。

则生物多样性影响总经济损失为：M23=Md123+Md223+Mz123+Mz223。

综上所述，得铁路建设对生态环境影响总经济损失为：M2=M21+M22+M23。

2.3 自然环境影响评价指标货币化方法

2.3.1 噪声污染

在铁路建设和运营期间，不可避免会产生噪声污染。对噪声的防治措施主要有設立隔音装置、设置绿化带等，因此本文采用防护费用法对噪声污染产生的自然环境影响损失值进行估算［5］，本文将噪声影响经济损失记为M31，计算公式见式（7）。

M31=∑ni=1Ci（7）

式中：Ci为第i个防护工程的费用；n为防护工程数量。

2.3.2 大气污染

在项目建设期间，施工粉尘、施工机械产生的废气，运营期间内燃机车产生的废气等污染物会对大气环境产生污染，损害人体健康，影响区域内动植物正常生活，并且也增加居民对建筑物、作物的额外清洁费用。本文采用防护费用法估算铁路建设及运营对大气污染所造成的自然环境影响损失值，并记为M32。

2.3.3 水体破坏

在水体分布的区域内进行建设时，路基开挖产生的土石方、桥梁基础开挖的淤泥等材料会对河道产生一定影响，对水体循环功能产生影响，造成水体净化污染功能损失。对于水体破坏经济损失本文主要采用影子项目法估算河道及水库淤积经济损失M133、水循环功能丧失经济损失M233、净化功能丧失经济损失M333，公式见式（8）。

M133=V133×L33

M233=V233×A33

M333=V333×A33（8）

式中：V133表示单位清淤费用；V233表示水循环功能丧失损失均值；V333表示净化污染功能丧失损失均值；L33表示淤积量；A33表示破坏水域总面积。

则水体影响总经济损失为：M33=M133+M233+M333。

综上所述，可得到铁路建设对自然环境影响的总经济损失为：M3=M31+M32+M33。

3 实例分析：“都-四”齿轨项目生态选线分析

根据前文建立的评价指标体系和货币化方法，以都江堰至四姑娘山轨道交通项目为例，进行实例分析，以环境影响经济损失情况作为生态选线的依据，构建铁路生态选线决策模型。

3.1 工程建设直接环保投资

本段工程建设直接环保投资如表2所示。

则“都-四”项目工程建设直接环保投资为：

M1= 33282.88+1733.06+1195.07+120=36331.01万元

3.2 生态环境影响经济损失

3.2.1 水土流失经济损失

本项目水土流失预测量为420 169 t，其中背景水土流失量为45 884 t，新增水土流失量为374 285 t。水土流失经济损失见表3。

3.2.2 植被资源破坏经济损失

植被资源破坏经济损失见表4。

3.2.3 生物多样性破坏经济损失

由于未能取得关于本项目生物影响数量的具体统计数据，本文暂以保护生物多样性投入费用来估算本项目对生物多样性破坏的经济损失。根据对植物植被、两栖动物、鸟类和哺乳类、鱼类及水体的生物多样性监测投入费用得到本项目对生物多样性破坏经济损失为M23=140.80万元。

则本项目生态环境影响总经济损失为：

M2=52.78+101.59+140.80=295.17万元

3.3 自然环境影响经济损失

3.3.1 噪声污染经济损失

针对噪声影响较大区段，通过修建隔声屏障措施进行噪声防护。经统计，本项目共安装路基插板式金属声屏障4 200 m2，桥梁插板式金属声屏障9 800 m2，采用防护费用法可得本项目沿线噪声污染经济损失为M31=187.60万元。

3.3.2 大气污染经济损失

本项目运营期跨度大，暂不考虑。本文以项目施工期间各措施投入的费用计算大气污染经济损失为M32=120万元。

3.3.3 水体破坏经济损失

本项目区域内分布河流一般为I、II-III类水体，施工产生的含油污水、废水、泥浆水等对水体水质产生影响。这部分引起的水体破坏经济损失计入水资源恢复费用，计入工程建设直接环保投资。

则本项目自然环境影响总经济损失为：

M3=187.60+120=307.60万元

综上所述，本项目整体环境影响经济损失估值为：

M=M1+M2+M3=36933.78万元

“都-四”山地轨道交通项目工程静态投资为174.33亿元，环境影响经济损失占工程静态投资2.12%。

4 “都-四”齿轨项目局部方案环境影响研究

方案概况见图2。

方案環境影响情况见表5。

从生态红线和水环境等指标来看，方案II更好；但方案I在生态红线、特殊影响、对珍稀动植物影响等方面比方案II更优，且方案I在对社会经济发展和城市规划方面的促进作用也优于方案II，故本研究推荐方案为方案I。

5 结论

环境影响评价是铁路规划过程中至关重要的组成部分，环评结论影响线路方案取舍。在线路设计过程中，将线路对环境的影响进行货币化表示，并且将其货币化影响纳入线路方案的综合技术经济比选环节中，更加有利于设计出环境友好型、满足可持续发展战略、贯彻绿色协调发展理念的“绿色”铁路。

本文在环境敏感性评价结果和总结项目面临的环境问题的基础上，通过对铁路项目环境影响货币化，并将货币化结果计入方案比选依据中，实现了基于环境影响损失分析的铁路生态选线决策方法，为今后的铁路规划建设能更好地协调线路与环境敏感区的关系提供一定参考。

参考文献

［1］ 杨文昕. 生态敏感区绿色选线方案评价及齿轨铁路平面参数研究［D］.成都：西南交通大学，2019.

［2］ 苏卿. 铁路绿色选线环境影响经济损失评估的研究［D］.长沙：中南大学，2009.

［3］ 周莉莉. 铁路绿色选线环境影响经济损益评估研究［D］.长沙：中南大学，2012.

［4］ 满迎彬. 基于绿色概念的长大铁路干线选线设计方法研究［D］.兰州：兰州交通大学，2010.

［5］ 崔腾斐. 考虑环境因素的铁路选线多目标决策系统研究［D］.兰州：兰州交通大学，2013.