城市轨道交通对生态环境的影响

毕业设计（论文）

题目

：城市轨道交通对生态环境的影响 学生姓名 ： 学 号： 班 级： 专 业： 系（部） ： 指导教师 ： 刘欣欣

2013 年 11 月 30 日 吉林科技职业技术学院 JILIN SCIENCE AND TECHNOLOGY VOCATIONAL COLLEGE

摘要

城市交通是城市生态环境的重要组成部分。它承担着该环境物质、能量、信息的转运传输功能,维系着城市生产与消费的平稳运行。然而,城市交通的发展在促进并改善城市社会环境与经济环境的同时,也给城市生态环境和自然环境带来不利影响。城市机动车和交通量的迅猛增加占用并消耗了大量的自然资源,比如土地和能源。同时,也对城市区域的大气环境、声环境、城市气候及温室气体产生明显的影响。为避免城市发展引起的生态环境日益恶化的趋势,研究设计科学合理的城市绿色交通网已成为当今城市可持续发展、改善城市生态环境的基础性工作之一。研究分析证明,城市轨道交通系统将明显改善城市交通拥堵、大大缓解对城市生态环境的影响。因此,随着人们环保意识的提高,城市轨道交通以其高效率、低消耗、低污染以及舒适、安全、快捷的特性逐渐成为现代化大都市的公交骨干系统。城市轨道交通的发展将为生态环境的改善、城市的可持续发展和建设21 世纪生态化城市作出积极的贡献。

关键词：城市轨道交通; 生态环境; 影响

目录

摘要 .................................................................. I 一．引言 (1)

1生态环境 (1)

2.人工生态环境 (2)

3.城市生态环境 (2)

二．城市轨道交通概况 (3)

1．城市轨道交通系统 (3)

2 城市轨道交通特点 (3)

3 城市轨道交通适用范围 (3)

三、城市轨道交通的优势 (5)

1.城市轨道交通系统可节约大量的土地资源。 (7)

2.城市轨道交通可节约大量的能源。 (7)

3.城市轨道交通缓解了城区大气环境质量的恶化。 (7)

四、城市轨道交通对环境的影响及解决措施 (10)

1.环境保护目标的充分性 (10)

2.源强类比的准确性 (11)

3.预测参数的适用性 (12)

4.预测参数的适用性选择 (13)

5.电磁干扰及电腐蚀 (17)

结论 (19)

参考文献 (20)

致谢 (21)

一．引言

国民经济的快速增长,人流、物流、信息流以前所未有的密度涌向大城市并向周边辐射,使中国的城市化水平迅速提高,带动了城市交通需求的高速增长。当前, 中国许多大城市机动车拥有量以高于10 % 的速度增加[,交通拥堵和机动车尾气对生态环境的影响日趋严重。因此,科学深入地研究分析城市交通现状以及其对生态环境的影响,优选架构科学、合理的城市绿色交通体系,引导提高人们出行的绿色交通消费观念,是根治大城市交通拥堵、改善城市交通对生态环境的影响这一现代“城市病”的最佳方案。本文以北京、上海等大城市为例,就城市轨道交通对生态环境的影响做简要分析。

1生态环境

生态环境是包括人类在内的一切生命赖以生存的自然环境,是地球村可持续发展的基础。

生态环境地球上的生命群落由于其物种的物候、时空分布及适应习性的不同,在地球生物圈某一地域形成了各具特性的自然生态系统。自然生态系统连同其所处地域、时空统称生态环境。

生态系统可分为自然生态系统和人工生态系统。未被人类干扰的海洋、森林、草原、湿地、荒漠等生态环境为自然生态环境。自然生态环境是相对的“自给自足”的生态环境。该环境中不同的原生物种种群分工有序、和谐相处、相互制约以实现系统的长期生存与发展。

2.人工生态环境

人工生态环境是以人类为优势种群,并按照人类自己的意志对某一选定地域进行改造以大幅度提高其生产力和消费水平的生态环境。该环境生产与消费平衡的维持需要相关的其它生态系统大量的物质资源、信息资源的投入,它的运行处于超负荷状态。因此,人工生态环境的稳定性与自我调控能力低于自然生态环境,它的平衡与稳定是脆弱的。

3.城市生态环境

城市生态环境是由城市城区及其郊区的自然生态系统、经济生态系统和社会生态系统三部分构成。

(1) 自然生态系统是人类生存的基本物质环境;

(2) 经济生态系统是城市生态环境中生产力的主要体现;

(3) 社会生态系统体现了城市生态系统中消费层面。

二．城市轨道交通概况

城市轨道交通是一种存在已久的公共交通方式。近几十年来,在我国曾一度受到冷落。实践证明,在高新技术迅速发展、人们环保意识迅速提高的今天,城市轨道交通以全新的面貌成为都市交通圈中公共交通骨干系统,是促进城市可持续发展的21 世纪的“绿色交通”系统。

1．城市轨道交通系统

城市轨道交通系统由城市(郊区) 铁路、地下铁路、轻轨铁路组成。其中轻轨铁路又含多种类型:轻轨电车、自动导轨电车、单轨电车、磁悬浮列车等。

2 城市轨道交通特点

城市轨道交通主要承担城市公交客运功能。政府主导型为主。当前规划建设城市轨道交通的基本是由政府出面规划负责进行的，在建设中也是由政府组织负责资金的筹措，工程的实施和建成后的运营工作。轨道交通线路基本上是单线路方式，既没有形成网络，也未和现有的城市公交系统，大交通系统形成相互衔接，无缝连接的综合运输体系。轨道交通技术引进多，国产化率低，轨道交通车辆和信号国产化方面没有突破性进展，关键技术和设备需要从国外进口。建设资金上来源政府财政上的多，从市场上融资的少

3 城市轨道交通适用范围

城市(郊区) 铁路适宜长距离、大运量运输, 可做为联系城市中心区、边缘集团和卫星城的客运交通走廊; 地铁适宜城市中心区运行, 并可

延伸到市区的边缘集团; 轻轨交通因运量较小, 造价较低, 可配合地铁、城市(郊区) 铁路共同组成都市交通圈的轨道交通网。

随着我国城市化和机动车化的发展，城市交通体系越来越多地需要占用大量的土地，消耗大量的燃料，产生大量的环境污染和生态负效应，而我国现有的资源(包括土地资源)储量和能源结构，以及基于城市发展模式和可持续发展进程的环境容量限制，对于城市交通的发展也有着各方面的制约作用。

三、城市轨道交通的优势

城市轨道交通是一种存在已久的公共交通方式。近几十年来，在我国曾一度受到冷落。实践证明，在高新技术迅速发展、人们环保意识迅速提高的今天，城市轨道交通以全新的面貌成为都市交通圈中公共交通骨干系统，是促进城市可持续发展的21世纪的“绿色交通”系统。城市轨道交通系统由城市（郊区）铁路、地下铁路、轻轨铁路组成。其中轻轨铁路又含多种类型:轻轨电车、自动导轨电车、单轨电车、磁悬浮列车等。轨道交通有许多其他交通方式无法比拟的优点，当前，中国许多大城市机动车拥有量以高于10％的速度增加，交通拥堵和机动车尾气对生态环境的影响日趋严重，轨道交通的优点更加凸显出来。通过对日本大都市圈各种交通方式能耗及大气污染物质排放量以及各种城市交通方式占用道路面积及客运量进行比较，可明显看出轨道交通的优势所在：低能耗、低污染、运量大、占地少、速度快、安全可靠、运行准时等。

图表1：日本大城市圈各种交通方式能耗及大气污染物质排放量

图表2：各种城市交通方式占用道路面积（静态）及客运量的比较

图表3：城市轨道交通的特点

1.城市轨道交通系统可节约大量的土地资源。

据报道，全欧铁路用地占欧洲总面积的0．03％；而公路用地却占到1．3％，为铁路用地的43．3倍，西欧高速铁路用地只相当于同等运量的公路用地置的40％。由于城市轨道交通与高速铁路相比速度低、编组小、防护距离小，用地率小于高逮铁路。

2.城市轨道交通可节约大量的能源。

以2020年我国国民经济发展预测值估算，铁路运量每增加1个百分点，将少占用333．4km2的土地资源，同时减少能耗2Mt标准煤。据东日本铁路公司统计，该公司完成了客运总量的30％，却只消耗了总能耗的7％。铁路与其它交通系统的综合能耗比为1：5：7。

3.城市轨道交通缓解了城区大气环境质量的恶化。

由于城市轨道交通系统是电力牵引，因此，可以在城市城区实现大气污染物的零排放，有利于城区大气环境质量的改善。虽然轨道交通在城区

实现了零排放，但为城区轨道交通提供电力及发电燃料的相关区域却承受着为城市供电带来的环境污染和生态资源的破坏所产生的后果。但由于上述地区一般位于郊区或边远地区，环境容量一般较大，自净能力较强，只要治理防护措施到位，可大大降低对自然生态环境的影响。而且，轨道交通单位能耗仅相当于城市公路公交的57．8％，因此发电站所排放的大气污染物也明显减少。

四、城市轨道交通对环境的影响及解决措施

在针对声环境影响和振动环境影响评价的过程中,开展声环境影响和振动环境影响专题评价时,以下几个方面的问题特别需要注意。

1.环境保护目标的充分性

对于评价范围内的环境保护目标应进行充分的调查,应从敏感保护目标的类型、功能、时间、区域、分布及特点等方面,做到内容全面、调查充分。

教学单位、医疗单位、重要科研单位、幼儿园、疗养院、养老院、居民住宅,以及世界文化遗产、各级文物保护单位、保护性建筑均视为环境保护目标。同一环境保护目标包含多个环境敏感点。环境敏感点是指轨道两侧评价范围内的学校教室、学生宿舍、医院病房、疗养院和敬老院住房以及居民住宅等。保护目标不仅包括既有的建筑,而且拆迁后暴露出来的,需要重新规划且尚未实现规划的未来的环境保护目标,均应列为环境保护目标。

环境保护目标不仅包括建成区的既有建筑,而且对于未建成区,应结合城市规划,对已经获得规划部门审批,在建、筹建以及待建的建筑,均应作为保护目标,列入环境影响评价的范畴。一般情况下,当轨道交通开通运营后,发生环境投诉的往往是在轨道交通开通前建成,而在环境影响评价过程中又未被列入评价范畴的保护目标。

声环境影响和振动环境影响的评价范围根据评价等级而确定。评价范围

内的声环境保护目标分为受列车噪声影响和风亭、冷却塔噪声影响两类。受列车噪声影响的保护目标一般分布在高架线和地面线尤其是区间线路两侧,或出入段线两侧及车辆段或停车场周围;而受风亭、冷却塔噪声影响的保护目标一般分布在地下线路车站周围。评价范围内的振动环境保护目标基本分布在地下线路或高架线路,尤其是区间线路两侧。换句话说,高架线、地面线区间两侧的环境保护目标受列车运行噪声和振动的影响,以列车噪声影响为主;地下线区间两侧的环境保护目标受列车运行振动的影响,地下车站周围的环境保护目标受风亭、冷却塔的噪声影响。因此,对于高架线路和地面线路,其线路两侧的环境保护目标在评价中可同时作为声环境保护目标和振动环境保护目标;而对于地下线路,声环境保护目标和振动环境保护目标分别为不同的保护目标被列入评价范畴的环境保护目标应按环境要素给出以下信息:保护目标的名称、线路形式、站间区段、里程位置、与声(振)源的平面及空间的相对位置关系(方向、距离、埋深、高差)、建筑物类型、功能、楼层、数量、建设年代、受影响的人数、所属环境功能区域、执行标准以及污染源类型(噪声源、振动源),等等。2.源强类比的准确性

噪声与振动源强轨道交通噪声和振动影响预测是声环境影响评价专题以及振动环境影评价专题的重要内容,而轨道交通噪声和振动源强的确定是轨道交通噪声和振动影响预测的关键。其中需考虑的源强有:列车运行噪声(车辆设备噪声、轮轨噪声、桥梁结构辐射噪声)、风亭和冷却塔噪声、车辆段作业噪声等其他可能对环境产生影响的噪声源,以及列车运行振动、隧道结构和桥梁结构的辐射振动等。

噪声与振动源强的确定噪声与振动源强的确定一般通过两种途径,即类比测量法和资料类比法。类比测量法即选择与新建项目类型和编组相同的车辆(设备),并在运行工况、线路形式、轨道结构以及环境条件相似的情况下,对列车(设备)运行噪声进行类比测量,并根据类比条件的差异进行必要的声学修正;资料类比法也称数据调查法,即引用车辆(设备)类型、运行工况、线路形式、轨道结构以及环境状况相似条件下的既有噪声源或振动源的测量数据。

何种方法确定源强,取决于评价等级的要求。对于一级评价等级的评价专题,必须采用类比测量法;评价等级为二级或二级以下的评价专题,可采用资料类比法在进行类比实测时,关键的要求是测量对象、测量参数、测量方法、测量的量以及测量环境等边界条件的一致性,即既有车辆(设备)类型与新建项目车辆(设备)类型、运行工况、线路形式、轨道结构,以及环境条件在尽可能相似的情况下,按照有关测量标准规定的测量方法,对既有列车(设备)噪声进行类比测量。

引用已有的测量数据同样要求在测量对象、测量参数、测量方法、测量的量以及测量环境等边界条件相似的情况下,对源强数据进行类比引用,并对测量条件进行说明。类比引用应说明资料数据的来源,应为公开发表并经专家鉴定的数据。

3.预测参数的适用性

噪声和振动预测参数为减小预测结果的误差,需要根据既有源强与类比源强边界条件的差异,对既有源强的类比测量数据进行必要的声学修正,以使类比源强的准确度更高。此外,还要考虑传播途径和受声(振)点的特

性,以便对受声(振)点的噪声和振动影响进行预测。

受声(振)点的噪声和振动影响与声(振)源、传播途径和受声(振)点的特性有关。噪声和振动预测参数包括声(振)源、传播途径和受声(振)点的特性参数。不同线路形式产生不同的环境影响,而不同环境影响又与线路、轨道、桥梁、隧道、轮轨、车辆、设备、运营组织、开行计划以及敏感点与声(振)源的相对位置关系等各种工程条件有关。

地上线路包括高架线、地面线、出入段线及车辆段或停车场,对环境保护目标的噪声影响主要是列车行驶过程中所产生的,并且受到车辆、运营、轮轨、轨道、桥梁、行车组织,以及敏感点与声源的相对位置关系等因素的影响;地下线路对地面建筑物的噪声影响主要是风亭、冷却塔等设备设施所产生的噪声,并且受到设备及其运行与安装方式、安装位置、设备数量、运行时间、敏感点至噪声源的距离、高度等因素的影响。噪声预测。

地下线路对环境保护目标的振动影响主要由于列车在隧道中的运行而产生,并且受到车辆、运营、轮轨、轨道、隧道、桥梁、土壤、建筑物结构类型,以及敏感点与振源的相对位置关系等因素的影响。

4.预测参数的适用性选择

由于不同的线路形式引发不同的噪声源,因而在声环境影响评价中,对于高架线、地面线、出入段线和车辆段的列车噪声以及地下线的设备噪声,应根据不同的预测内容和预测目的,考虑车辆、设备、运营、轨道、隧道、桥梁等实际状况,对与列车噪声和设备噪声相关的预测参数进行适用性判定,同时对于正线线路的列车噪声和出入段线的列车噪声还应针对不同的轨道条件(道床、轨枕、扣件)、列车速度、列车开行对数、运营时间等选

择适用的预测参数进行噪声影响预测,分别说明各种轨道交通噪声的影响程度、影响范围和超标情况。

在采用数学模式法预测环境影响的过程中,应尽量选择通用、成熟、简便并能满足准确度要求的方法。必要时,应对预测模型的计算结果进行验证,包括对拟采用的数学模式进行实测验证,或采用被实测验证过的预测方法进行验证。

监测点及预测点的布设噪声和振动监测范围与预测范围一般与评价范围相对应,评价等级决定评价范围。因此,环境监测与环境预测的覆盖范围根据评价等级而确定。按照一级评价等级的要求,现状监测点的布置一般要覆盖全部评价范围,且应实测;环境预测点应覆盖评价范围内的全部敏感目标。

现状监测点的布置应关注既有噪声源和振动源对敏感保护目标有影响的点位,区分轨道交通噪声、振动和既有噪声、振动的影响程度,以确定轨道交通噪声和振动对环境影响的贡献量。

现状监测点的布置还应考虑评价范围内需要特别关注的敏感保护目标。例如:位于隧道上方或距轨道中心线10m以内,建筑类型为Ⅲ类(砖木结构的平房或简易建筑)的敏感保护目标,应在建筑物内选择点位进行振动现状监测。

监测点与预测点的关系所有环境现状监测点都应作为环境预测点所有环境预测点都应与环境现状监测点相对应。环境现状监测点、环境影响预测点以及环境保护措施的点位应相互一致,并均应与保护目标的点位相对应。对各环境预测点,应对不同运营时段,包括运营初期、近期和远期的

噪声影响分别进行预测;而振动影响与车辆编组、行车对数无关,因此各运营时段的振动预测结果均相同。

噪声评价量轨道交通(列车运行、设备等)噪声的预测评价量包括昼间等效声级、夜间等效声级和夜间列车运营时段的等效声级。轨道交通噪声与环境背景噪声叠加后的昼间等效声级、夜间等效声级,分别与环境背景噪声的昼间等效声级、夜间等效声级进行对比,以便进行轨道交通运营后的变化情况分析。从夜间噪声影响评价及其采取措施考虑,应以夜间运营时段等效声级作为预测评价量,并且不含环境背景噪声的叠加量(尤其对于受既有噪声源(如公路噪声、铁路噪声等)影响较大的敏感保护目标)。因此,夜间运营时段轨道交通噪声的实际贡献量是轨道交通采取措施的判定依据。

夜间噪声影响评价及其采取措施应按运营时段考虑,而不应按夜间8h考虑。若将夜间运营时段的噪声级平均到夜间8h,以该值作为采取措施的依据,并以此确定降噪目标值,对于非运营时段降噪措施无意义,而对于运营时段,降噪效果不到位。

夜间运营时段等效声级不应包含环境背景噪声的叠加量,由于环评阶段、运营阶段以及验收阶段环境背景值必然随时间发生变化。

对于环境本底值已超标的情况,轨道交通声屏障降噪措施对于本底噪声基本无效果,而且高架(地面)轨道噪声和地面道路噪声的空间高度和水平位置不同。因此在进行轨道交通噪声影响评价时,应与环境背景噪声的影响区分考虑。

振动评价量轨道交通振动预测评价量包括昼间振级、夜间振级。昼间

振级、夜间振级应为不包含环境本底振动的,列车运行引起的铅垂向轨道交通振动级VLz10值。列车运行引起的铅垂向轨道交通振动级的最大值VLzmax是轨道交通采取措施的判定依据。

轨道交通噪声振动采取措施的基本原则对初期、近期、远期分别进行预测,根据近期预测结果采取措施,按远期预测结果预留。夜间运营时段轨道交通噪声的实际贡献量超标与否,是轨道交通工程是否需要采取措施的判定依据。轨道交通噪声振动值超标,环境本底值不超标,则必须考虑采取措施,其降噪量为轨道交通噪声振动的超标值。

轨道交通噪声振动值超标,环境本底值也超标,视二者超标量的差值大小,若轨道交通超标量大于环境本底超标量5dB以上,或超标量相同,则必须考虑采取措施,其降噪量为轨道交通噪声振动的超标值;若考虑轨道交通与背景噪声的叠加作用,降噪量也可在超标值的基础上再减去3dB。对需要采取的措施,必须进行明确说明。对于声屏障降噪措施,应明确给出保护目标的名称、与线路的相对位置关系,声屏障的地段、里程、位置、长度、高度、形式、形状、单侧或双侧以及达标效果、资金投入等。对于轨道减振措施,应明确给出保护目标的名称、与线路的相对位置关系,减振措施的地段、里程、位置、长度、种类、方式、单线或双线以及达标效果、投资等。

代表性敏感点(受声点)处的声屏障插入损失能满足要求,则该区域的声屏障插入损失亦能满足要求。代表性敏感点(受声点)通常是环境影响最严重的点位。

轨道交通噪声振动控制措施的指导原则根据轨道交通噪声和振动的影

响,从环境保护的角度,论证线路选线、站段选址、设备选型及设施布置,以及建设方案的合理性。根据轨道交通噪声和振动的实际预测结果,包括影响程度、范围及超标情况,提出噪声和振动环境保护措施。从经济技术角度论证拟采取的噪声和振动环境保护措施的可行性。根据轨道交通噪声和振动的实际预测结果,分析工程设计中提出的环境保护措施的适用性。区分工程设计的环保措施和环评增加的环保措施,并分别进行投资预算。

对于轨道交通线路穿越的待规划区域,通过对轨道交通噪声和振动影响进行预测(如:噪声(水平或垂直)等值线),根据各环境功能区的环境标准,提出建筑物防护距离的要求,为城市建设规划与城市环境规划提供依据。根据轨道交通噪声和振动影响的预测结果,结合城市区域规划,进一步对建筑物的类型、功能、楼层、朝向等提出要求,以达到环境保护的目的。

对于尚未做规划的区域,对未来的环境保护目标应考虑采取环保措施,并为可能采取的环保措施预留实施的条件。

5.电磁干扰及电腐蚀

由于城市轨道交通是电力牵引。因此。该系统在运行时会产生电磁脉冲干扰，对线路两侧一定范围内的电磁敏感设施和居民电视的收看产生一定影响。经研究测试分析，电气化铁道对线路两侧20m 以外的电视收看基本无影响，可以保证正常收看。沿线的电磁敏感设施在勘测设计阶段将按国家有关法规、标准进行防护处理而不会受到影响。城市轨道交通由于电压等级低(为15千伏，而电气化铁道为27．5千伏)、电流强度小，产生的电磁干扰信号低于电气化铁道。所以，只要按有关法规对工程进行环境影响评价并实施有效的防护治理措施，城市轨道交通将不会对线路两侧的电