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铁路建设项目环境影响及对策

2020-09-16 11:10 来源:建设项目论文 有人参与在线咨询

摘要:结合多年实践,总结铁路建设项目在生态环境、噪声振动、水环境、大气环境和固体废弃物等方面的既有做法和相关规定以及对环境的影响,指出目前铁路建设和运营过程中存在的不利于环境保护的问题。有针对性地提出从减少扰动、工程防护、植物选择和管理措施方面积极开展生态保护,从线路选择、主动降噪和被动降噪等方面进一步做好噪声振动防护,以及具体的水环境和大气环境保护措施。通过这些具体措施可有效减缓环境影响,对促进绿色铁路建设具有重要意义。

关键词:铁路;环境影响;生态保护;噪声防护;水环境;大气环境

0引言

与其他交通方式相比,铁路运输具有占地少,单位运输能耗及污染物排放量较低的比较优势,是一种绿色交通运输方式。虽然如此,铁路建设仍需要进行大量的土石方开挖填筑,对局部地表及周边环境产生扰动,铁路运营也会产生一定程度的噪声振动、水气等污染物排放。随着经济发展水平的提高,人民对环境质量的要求越来越高,绿色铁路已成为建设者必须遵守的发展理念。根据多年实践,分析铁路建设项目产生的环境影响,有针对性地提出减缓环境影响的对策措施,对促进绿色铁路建设具有重要意义。

1铁路建设项目的环境影响

1.1生态环境

1.1.1对生态环境敏感区的影响

铁路建设项目为线性工程,工程沿线可能会涉及自然保护区、风景名胜区、森林公园、湿地公园、地质公园、种质资源保护区、鱼类三场等特殊需要保护的生态环境敏感区域。穿越这些区域时工程建设土石方开挖、填筑等施工,使得施工场地局部植被、地表形态受到破坏,很大程度上会影响局地野生动植物的生存环境,造成被保护动植物物种栖息地范围缩小、切割,影响动植物的数量和质量。自然保护区一般设置在珍稀、濒危动植物物种分布区域,是某一区域有代表性的生态系统,需要进行特别保护。为保护区域内动植物的生存环境,法律法规规定禁止在保护区的核心区和缓冲区开展建设活动,在实验区开展建设活动需在做好相关保护措施的前提下征得主管部门同意方可实施[1]。否则铁路建设有可能对局部生态系统造成严重冲击,给珍稀保护物种带来灭顶之灾。例如青藏铁路线路走向与国家一级保护动物藏羚羊的迁徙路径交叉,不采取保护措施的情况下就会破坏种群的迁徙和繁殖活动,压缩物种生存空间,给藏羚羊种群生存造成威胁[2]。风景名胜区是具有观赏、文化或科学价值的自然及人文景观。铁路线路如果随意穿越风景名胜区,可能对景观资源功能性、完整性造成无法挽回的损失和破坏。例如焦柳铁路洛阳段为了避免对龙门石窟景区造成切割,采用大型S形曲线进行了避绕,有效保护了景观的历史风貌。但铁路工程有时也会形成独特的现代人文景观。民国时期的钱塘江大桥,新中国成立后的武汉、南京长江大桥,改革开放后绿色原野中飞驰的高铁列车都给人以壮美的感觉,充分体现了现代工业文明的美感。森林公园一般设置在具有一定规模、森林景观优美的区域。铁路线路穿越该区域会部分占用土地,对森林公园造成切割,破坏森林公园结构,减少其生物量。湿地一般是指常年或季节性积水的地带,其中包括沼泽湿地、湖泊湿地、河流湿地、滨海湿地等。这些区域物种多样、生物量极其丰富。铁路工程建设穿越这些区域时如果不加注意,很有可能会阻断湿地水流通道,造成湿地退化,使大量野生动植物失去生存空间。种质资源保护区和鱼类三场都是为了保护水产资源及其生存环境而设定的生长繁殖区域。铁路工程建设穿越该区域如不采取适当的保护措施,可能会对水产资源的生存环境造成较大影响,使保护物种的生物量受到损失。

1.1.2对水土流失的影响

铁路建设过程中的地表开挖、取弃土等施工活动会形成大量的地表裸露土地,在降雨、大风等因素影响下,极易产生大量的水土流失。山区、丘陵区的铁路建设,线路多以隧道的形式通过,高路堤、深路堑的工程形式也比较常见,上述工程会产生大量的土方填筑和弃置,如果防护不当将造成严重的水土流失。部分已施工完毕工程在自然恢复期间,由于绿化植被的固土保水效能尚未充分发挥,受扰动的地表仍可能发生水土流失。水土流失的危害很大,不但会对水利设施、桥梁涵洞造成破坏,还会使河道淤积、河床抬高,加剧洪水危害,更甚者可使局部生态环境恶化,严重制约区域经济发展[3]。

1.2.3对土地利用和农业生产的影响

铁路建设用地由临时用地和永久用地2个部分组成。铁路主体工程(站场、路基)属于永久用地,一经征用,其原有的使用功能会永远改变。取弃土场、制梁基地、施工便道等属于临时用地,影响表现为在施工期土地使用功能的改变,在施工结束后,采取适当的措施(植被恢复或复耕)还可以恢复其原有功能。占用耕地会对沿线的农业生产能力产生一定的影响,但由于铁路工程呈线状均匀分布,占用沿线农田、林草地的比例有限,对农业生产和区域生态环境的影响不会很大。

1.2噪声振动

铁路列车运行不可避免地会产生一定程度的噪声和振动。铁路噪声辐射强度的影响因素主要有列车运行速度、车流密度、线路条件和车辆轴重等。随着人民生活水平的提高,对环境质量的要求也在不断提高。铁路沿线分布的居民住宅、学校、医院等噪声振动敏感建筑中的民众对列车运行产生噪声振动的投诉比例也有所增加。为准确预测铁路建设项目建成后噪声振动的影响程度,原铁道部委托原中国铁道科学研究院开展了相关研究,根据大量监测数据及研究成果,形成了《铁路建设项目环境影响评价噪声振动源强取值和治理原则指导意见》(铁计〔2010〕44号文)[4],提出了不同运行条件下列车运行的噪声振动源强,见表1和表2。噪声源强基准点位置:距列车运行线路中心25m,轨面以上3.5m处。考核铁路噪声水平的指标为等效A声级。考核标准分为排放标准和质量标准。排放标准为GB12525—1990《铁路边界噪声限值及其测量方法》[5],具体指标为既有铁路(2010年12月31日前建成)距铁路外轨中心线30m处执行等效声级昼夜均不超过70dB(A);新建铁路(含新开廊道的改建铁路)距铁路外轨中心线30m处执行等效声级昼间不超过70dB(A),夜间不超过60dB(A)。排放标准考核纯铁路噪声,不含背景噪声和环境噪声。质量标准为GB3096—2008《声环境质量标准》[6],线路两侧一定范围内执行4b类区标准,4b类区标准外执行城市划分的相应功能区标准,无功能区划分的执行2类区标准。一般情况下距铁路外轨中心线60m以内至用地红线执行4b类区标准限值,即等效声级昼间不超过70dB(A),夜间不超过60dB(A);距铁路外轨中心线60m以外执行2类区标准限值,即等效声级昼间不超过60dB(A),夜间不超过50dB(A)。质量标准考核包含铁路噪声在内的环境声级水平。目前我国铁路干线车流密度较高,部分高速运行区段列车运行噪声水平会超过排放标准要求,但采取声屏障措施后可做到排放达标。车流密度和运行速度相对较低的区段能够满足排放标准要求。从声环境质量标准方面讲,在环境声级水平较低的情况下,车流密度和运行速度较高的线路4b类区和2类区声级水平均会超过标准要求。车流密度和运行速度相对较低的线路部分4b类区能够达标,但2类区夜间达标比较困难。振动辐射强度的影响因素主要有列车运行速度、车辆轴重、线路条件和地质条件等。主要振动源强见表3和表4。振动源强基准点位置:距列车运行线路中心30m的地面处。考核铁路振动水平的指标为20列列车通过时的铅垂向Z振级的算数平均值。考核标准为GB10070—1988《城市区域环境振动标准》,即铁路干线两侧昼间不超过80dB,夜间不超过80dB。根据监测数据,一般情况下距线路30m以外能够满足标准要求,客专线路的达标距离为10~30m;货物列车的达标距离为20~30m。

1.3水环境

铁路行业属轻污染的绿色交通方式。根据统计数据,全国铁路行业化学需氧量(COD)排放量仅为全国的0.09%,水污染物排放强度很低。另外铁路行业点多线长,有限的污染物排放量分散在各站段排放,每个排放口的污染物排放量较少,一般不会对局部水环境产生明显影响。虽然污染物排放强度较低,但仍有一些污染物产生。铁路建设项目排放的污水主要分为生产废水和生活污水。机务段、车辆段、客整所等在机车车辆检修、整备过程中产生的生产废水主要是含油污水、洗刷污水和集便污水。车站、电务段等无机械检修单位产生的污水为生活污水。根据统计,铁路生产废水、生活污水排放量所占比重约为14%、86%。生产废水中含油污水中的主要污染物为石油类,洗刷污水中主要污染物为阴离子洗涤剂,集便污水主要为人类粪便等有机物。经过多年努力,目前铁路生产废水经处理后均能够满足相应排放标准要求。由工作性质决定铁路生活污水水质简单,污染物含量相对偏低。排入市政管网的大中型车站生活污水不经处理可满足相关排放标准要求,直接排放,由市政污水处理厂统一处理;无法纳入市政管网的中间车站,生活污水需经处理达标后排放。目前多数车站生活污水能够做到达标排放。由于历史原因,部分小型车站排水设施不完善,存在生活污水未经处理散排现象。但排水量较小(一般不足1t/d),污染物含量低,对周边环境影响不大。施工期水环境影响主要为跨河桥梁水中墩施工产生的泥浆和石油类,如管理不当进入水体,可能在施工时段内污染桥梁附近水体水质。隧道施工过程中遇到涌水时,如管理不当施工作业产生少量石油类和生活有机污染物会随涌水一道进入下游水体,在施工时段内影响下游水体水质[7]。

1.4大气环境

铁路行业大气污染主要来自内燃机车的燃油和锅炉化石燃料燃烧。据统计,铁路行业SO2排放量约占全国总排放量的0.1%,大气污染物排放强度很低[8-9]。由于铁路行业的特点,人员和设备布局比较分散,局部大气污染物的排放强度较低。目前我国铁路电气化率已超过70%,内燃机车保有量不超过8千台,且内燃机车为流动污染源,对大气环境质量影响不大。随着铁路的快速发展,电气化铁路比例还在逐年提高,内燃机车大气污染物的排放量在逐年降低。随着《大气污染防治行动计划》和《打赢蓝天保卫战三年行动计划2018—2020》的实施,铁路行业生产生活的热源供应方式已由过去的燃煤锅炉为主转变为市政集中供热、电加热等清洁能源为主。上海、广州、成都等铁路局已基本取消了燃煤锅炉,消除了生产生活热源的大气污染物排放。由于气候原因在哈尔滨、沈阳、呼和浩特等北方铁路局尚有少量小型燃煤锅炉仍在运行,但一般都分布在人口稀少的沿线小站,对大气环境质量影响有限。在未来几年内随着技术进步和技术改造力度的进一步加大,燃煤锅炉的数量将进一步降低。施工期如管理不当,施工扬尘将导致制梁场、拌合站等施工场地和施工便道沿线的居民、植被受扬尘影响,污染居民生活环境,影响农作物光合作用,降低农作物产量。

1.5固体废弃物

铁路行业的固体废物来源主要为站车旅客及铁路职工产生的生活垃圾、机车车辆检修产生的金属碎屑、废棉丝等。根据研究,铁路行业生活垃圾产生强度在0.4~0.6kg/(人•d)。按照目前的管理模式站车生活垃圾一般采用专人收集,定点投放,专业机构转运至市政垃圾处理场处理,不会对环境产生明显影响。对金属碎屑、废棉丝等含油固体废弃物,按照危险废物管理规定,设置防渗的专门设施收集,委托有资质的专门机构进行无害化处理,不会对环境造成影响。施工期施工人员产生的生活垃圾及机械检修产生的废弃物如不严格管理,按照相关规定进行专门无害化处置,将会对工程沿线土壤、水环境造成污染。

2铁路建设项目存在的环境保护问题

2.1落实问题

目前环境保护、水土保持管理力度不断加大,制度建设已比较完善。但在铁路建设过程中仍有个别施工单位不能按照已批复环境影响报告和水土保持方案报告提出的要求落实相关环境保护及水土保持措施。例如弃渣场选址随意变更、弃渣前未进行拦挡。植物措施恢复不及时不到位等情况。

2.2噪声问题

目前铁路建设项目环境噪声影响中存在的最大问题是功能区划分不尽合理。按照目前的声功能区划分标准,距铁路用地界一定范围内执行4b类标准(铁路干线两侧标准),一定范围外执行相应功能区标准。最常见的是距铁路外侧轨道中心线60m范围内执行4b类标准,60m范围外执行2类区标准(居住区标准)。这样人为划分形成了典型的双重标准,即同一小区的居民因与铁路线路距离不同而执行不同的标准。另外,铁路列车运行噪声是客观存在的,铁路两侧声级水平偏高是客观事实,因此在标准设计时考虑了4b类区标准。在目前经济技术条件下,往往出现铁路两侧同一居民建筑一侧声级水平能够达到4b类区标准要求,另一侧很难达到2类区标准要求,常常因此而产生矛盾和纠纷。因此应承认铁路沿线声级水平相对较高的实际情况,线路两侧应执行统一的4b类区声环境质量标准。

2.3施工废水问题

目前隧道施工过程中因内部空间狭小、环境恶劣,隧道施工废水不能与隧道涌水区分开来,部分情况下隧道涌水出现污染物超标现象。环境敏感区域隧道工程常常涉及国家二类以上水体。按照目前的法律法规要求,二类及以上水体禁止污水排入。因此进行清污分流,避免少量的施工废水随着大量的隧道涌水直接排入自然水体,是需要解决的重要问题[10]。

2.4燃煤和扬尘问题

北方运营铁路建筑采暖方式中少量燃煤锅炉仍在运行,由于燃煤锅炉功率较小,烟气排放无法做到完全达标,需采取措施逐步改造。铁路建设项目施工涉及大量土石方开挖、填筑和运输,施工过程中不可避免地会产生扬尘。目前施工过程中扬尘控制尚不到位,对周边农田植被生长存在一定影响,需进一步加以控制。

3铁路建设项目的环境保护措施

3.1生态保护措施

对生态环境而言少扰动甚至不扰动就是最好的保护。因此在铁路建设项目设计、施工过程中首先要考虑的是绕避自然保护区、风景名胜区等保护目标。实在无法绕避的应尽量采用无害化(隧道)或影响小(桥梁)的建设形式通过。在方案设计阶段并满足安全等技术限制性要求的情况下应尽量降低线路标高,减少线路、车站挖填方数量,从而减少地表扰动范围。工程防护措施方面为避免切割野生动物生活环境,在有需要的路基区段留出涵洞或设置桥梁通过。路基边坡、隧道洞口一般采用拱形骨架护坡,路基两侧及洞口设排水沟。制梁场等大临工程场地周边设排水沟及沉沙池,减少水土流失。取土场周边需布设排水措施。弃渣场应设置挡渣墙、截排水沟及消能池。扰动的地表应进行表土剥离,施工结束后回铺表土便于植被恢复[11]。植物措施方面应尽量选择适应当地气候条件的乡土植物品种。路基边坡防护宜采用灌草措施,路基两侧宜采用乔灌草相结合及外乔内灌的防护措施,旱桥下方宜采用灌草防护措施。车站应结合建筑布局采用乔灌草相结合,适当考虑花卉等景观要求[12]。管理措施方面应限制施工人员及机械活动范围,尽量减少地表扰动。加强宣传培训,充分了解工程沿线环境敏感区需要特殊保护的物种及保护方式[13]。

3.2噪声振动防护措施

减缓列车运行噪声振动的影响首先考虑的措施是在方案设计阶段尽量绕避噪声振动敏感目标。在可能的情况下尽量避开居民分布集中的城市规划区中的住宅区、文教区等敏感区域,从空间距离上消除其影响。但很多情况下为了乘客换乘方便,铁路车站选址不得不进入城市建成区或规划的居住区。这样就必须采取相应的防护措施来降级列车运行产生的噪声和振动影响。列车运行噪声防护措施主要分为主动降噪和被动防护两类。主动降噪主要从声源和传播途径着手消减声级辐射水平。被动降噪是针对敏感目标采取防护措施。目前对铁路噪声控制的技术政策是首先采取主动降噪技术,控制线路两侧列车运行声级水平。在主动降噪措施不能满足相关要求时辅助采取被动降噪措施,确保声敏感目标的室内声级水平满足标准要求。主动降噪措施主要有降低运行列车噪声辐射源强,声屏障、焊接长钢轨、阻尼钢轨、线路封闭、限制鸣笛等。被动降噪措施主要为隔声窗。随着铁路运输的技术进步,列车和线路条件在不断改善。大量动车组列车和新型货物列车的应用明显降低了列车运行噪声的辐射强度。焊接长钢轨在高等级线路已全面实施;阻尼钢轨由于降噪性能和安全因素制约未能大范围应用;线路封闭和限制鸣笛仅应用于部分低等级线路和城市区段。因此在铁路行业广泛使用的降噪措施主要为声屏障和隔声窗。声屏障从外形上分为直立式、折板式、半封闭式、全封闭式。从材质上分为金属声屏障和非金属声屏障。金属声屏障和非金属声屏障降噪效果虽略有差异,但均能满足相关产品质量标准要求。从形式上看一般3m高直立式声屏障的降噪量为5~8dB(A),半封闭声屏障的降噪量为10~15dB(A),全封闭的降噪量为15~20dB(A)。隔声窗主要采用中空玻璃、真空玻璃、夹胶玻璃等形式,其降噪量一般要大于25dB(A)。随着居民生活水平的提高,建筑本体门窗的质量在不断改善,很多情况下已具有良好的隔声效果。部分地区铁路沿线居民更换隔声窗的意愿不强,因此隔声窗的应用范围逐步受到限制。目前降低列车运行振动影响的措施主要有减振道床、轨枕减震垫、减振沟等。但目前振动传播机理研究尚不够深入,各项减振措施的效果不能满足要求,因此消除振动影响的主要防护措施为拆除超标敏感建筑。由于振动水平衰减很快,超标范围较小,铁路征地范围外需要拆迁的敏感建筑数量有限。

3.3水环境保护措施

针对铁路行业运行期产生的含油污水,一般采用比较成熟的隔油—气浮—过滤工艺处理,可以满足排放标准要求。洗涤污水由于含氮量偏低,一般与其他生活污水混合后采用厌氧-好氧生物处理工艺,处理后可满足排放标准要求。集便污水因污染物浓度较高,宜采用水解酸化-多段好氧等工艺处理,可满足排放标准要求。无市政管网接纳的沿线小型车站生活污水可根据环境条件采用氧化塘、集中收集转运至有处理能力的区域等措施确保满足当地环境保护要求。施工期应加强桥梁水中墩施工管理,尽量采用钢围堰工艺,施工泥浆应运至岸上干化后送至弃土场填埋。施工机械应保持良好状态,避免石油类泄露造成水体污染。强化隧道施工作业面污废水收集及处理措施,避免与大量清洁涌水混合违规排放,污染下游自然水体。

3.4大气环境保护措施

为满足国家大气污染防治行动计划和蓝天保卫战的要求,铁路运营行业应进一步加强技术改造力度,尽快采用清洁能源替代剩余的少量燃煤锅炉。铁路施工期应严格施工场地管理,水泥、沙石等物料应入仓,生产作业时应有喷淋等抑尘措施。施工便道在干旱时期应强化洒水抑尘措施,减轻对便道两侧居民及植被的影响。

4结束语

从铁路发展规划及在建规模看,我国路网总里程仍处在快速增长阶段。铁路作为环境保护优势明显的交通方式,在交通强国战略实施过程中应发挥更加重要的作用。在做好前期规划设计,合理避让环境敏感目标,采取有效的生态、噪声、水气等环境要素保护措施的情况下,铁路建设项目的环境影响会得到有效缓解。通过各项环境保护措施的进一步实施,绿色铁路的快速发展将为建设美丽中国提供有力保障。

作者:周卫军 韩砚 裘晓彤 步青松 单位:中国国家铁路集团有限公司 中国铁道科学研究院集团有限公司

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