累积环境影响评价方法研究综述，本文主要内容关键词为：评价论文,环境论文,方法论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：F205 文献标识码：A 文章编号：1008-5645(2014)04-0011-06 0 引言 环境影响评价(Environmental Impact Assessment，简称EIA)是项目规划或建设单位对建设项目实施后可能造成的环境影响进行分析、预测和评估，提出预防或者减轻不良环境影响的对策和措施，并进行跟踪监测的方法与制度。EIA通过分析和评价人类活动对生态环境的影响过程，其目的是保证生态环境和人类社会的可持续发展。 传统EIA只考虑单个项目对环境造成的影响分析，而且分析的时空范围有限，较少考虑环境的间接影响和累积作用，也忽略了相邻区域内同期开展的建设项目或同区内先后开始的工程之间的相互作用等。随着全球经济社会的发展，人类活动对环境的影响程度和频率不断加强，而且人类环境意识不断提高，可持续发展成为经济社会发展的最终目标，选择与可持续发展相一致的人类活动的方向、内容、规模、速度和方式，成为环境评价的重点，累积影响评价(Cumulative Effect Assessment，简称CEA)的思想应运而生。可以认为，CEA与可持续发展相吻合，它就是EIA在环境影响的累积作用方向的深入，也是EIA进一步发展完善的重要趋势。 累积影响是当一个项目与过去、现在和未来可预见到的项目进行叠加时产生的影响，即若干个项目以协同方式共同作用环境，或者若干个项目对环境系统产生的影响在时间上过于频繁，或在空间上过于密集，以至于各单个项目的影响得不到及时消纳。CEA理论和方法得到了广泛的研究和讨论，并取得了一系列的研究成果[1]319-331。然而由于CEA的复杂性和多学科集成性，至今“累积影响”没有形成统一的定义、理论和方法，不同的国家法规和不同学者，对累积影响给出了不同的涵义、理论和方法研究[2]231-252。本文述评了国内外主要的CEA方法，希望可以抛砖引玉，为开展CEA的理论与方法研究提供有益参考，同时为合理正确选择分析评价工具进行累积环境影响评价提供帮助。 1 CEA方法分类 CEA方法在国内外得到了广泛研究，一些学者对主要的方法进行了总结和述评[3]81-106。Spaling和Smit根据CEA的评价范围和视角，将CEA方法分为两类：分析方法和规划方法。[4]587-600两类方法的关系及其具体包括的方法见图1。 分析类方法将CEA视作为了更理性科学决策的信息收集分析活动，包括空间分析法、网络分析法、生物地理分析法、交互矩阵法、生态模型法、专家意见法等。规划类方法使用规划理论和程序将一系列替代方案进行排序，将CEA视为区域性或综合性规划活动，包括多目标评价法、规划模型法、土地适宜性评价法和评价过程导则。 这两类方法不是绝对独立的，而是通过信息流相互关联的。分析类方法强调研究的集中性，更加注重分析功能，不包含规范评价。规划类方法研究视角更加广泛，评价过程包含规范评价。以空间分析法为例，经过空间分析得到局域环境评价模型和动态环境累积数据，空间结构和空间分析结果却是规划类方法——如规划模型和土地适宜性评价的重要组成部分。 由于两类方法间的关联性，一些学者试图将多种方法综合运用，以克服某种方法单独使用时的缺点，使得组合评价方法能够更加完善的评价累积环境影响的整个过程。本文将这些方法归结为“其他方法”。
图1 CEA方法分类 2 CEA方法评价标准 CEA概念由三个部分组成：影响源、影响过程和影响结果。在此基础上，本文通过7个评价标准评价CEA方法。 影响源：指评价方法在影响源科学合理识别方面的能力。人类活动对环境的扰动分为单个项目通过时间累积或空间累积对环境的扰动，多个项目对环境的扰动以及项目间接产生或次生的扰动。 影响过程：是指人类活动与环境影响间发生作用和联系的途径或者关系。CEA方法是否具有识别和分析影响过程的能力是评判的标准之一，同时还要分清影响过程是简单累加作用还是协同作用。 时间累积：相继发生的扰动的时间间隔小于环境系统或者其组成、运行过程对扰动的消化吸收或者从中恢复过来的时间，就会发生时间累积作用。评价方法应该具有识别过去、现在和可预见的将来环境变化的能力。 空间累积：不同扰动的地理空间距离小于每个扰动自身所需的消解和分散的距离时，就会发生空间累积作用。CEA方法应能够识别扰动发生的地理空间范围并设定地理界限，判断是否有跨界行为发生，并分析空间结构。 功能影响：指人类干扰活动对生态环境的运行过程、能力和性质的影响，主要包括环境在时间方面的一些改变，如时间拥挤、时间滞后、阀值等。在累积环境影响评价中应科学合理识别、分析并评价生态环境及其组成、运行过程在功能方面的影响。 结构影响：包括生物迁移、居住或栖息环境改变、地球物质资源，如水、空气等的改变，主要包括空间方面的影响，如空间拥挤、跨界影响、破碎影响等。在累积环境影响评价中应科学合理识别、分析并评价生态环境及其组成、运行过程在结构方面的影响。 客观性：指累积环境影响评价方法在影响源识别、影响过程和影响结果的评价中注重客观理性评价。尽管一些评价方法中必须使用主观判断作为依据，依然将减少评价者的主观作用影响作为目标，使评价过程更加科学有效。 在CEA方法的评价中，依然有其他的评价标准，如经济性、时间要求、数据要求等，但本文不进行考虑。本文从各种CEA的理论基础和概念入手，应用上述评价标准对他们的应用能力进行评价。 3 CEA方法述评 根据上述评价标准，对CEA方法进行述评，其中在分析类方法中对地理信息系统(Geographic Information System，GIS)、系统动力学(System Dynamics，SD)和矩阵法进行评价；规划类方法中评价了线性规划和过程导则；其他方法对组合评价方法进行了述评。 3.1 分析类方法 3.1.1 GIS GIS是在计算机系统支持下，对地球表层空间中的地理数据进行采集、储存、运算、分析，根据多种空间动态信息，以模型分析方法为地理研究和决策服务的技术系统。GIS能够将地图与数据相关联，建立拓扑关系以进行空间分析，产生新的信息数据和图形。环境的空间地理信息改变需要经过一定的时间间隔才能被系统捕捉到，在这个过程中通过GIS重叠地理对象功能，可以显示和分析环境随时间变化的特征。而通过收集和比较不同时段的地理环境数据，为影响源的分析提供了良好的基础。GIS强大的数据管理能力和空间分析能力，能够识别和分析时间和空间累积。但是，在影响过程方面，GIS不能分析累加或者协同作用的累积过程，因此需将GIS同其他分析工具结合使用，开发能反应累积过程并为GIS提供信息的子系统。GIS在空间拥挤、破碎和累加过程分析方面的功能强大，能够详细描述扰动的空间变化，因此能够分析结构影响。然而在功能影响方面，GIS能够分析随空间结构变化的离散的时间滞后和时间拥挤，但不能明确分析因果关系和累积影响阀值，因此只有部分功能影响。GIS是一种客观评价方法：Johnson等运用GIS对美国明尼苏达州湿地进行累积影响评价，分析湿地损失对下游水质的影响。[5]1609-1615刘少军等分析GIS的不足，采用人工智能方法，扩展GIS的功能，建立能对累积影响过程做出解释的累积效应专家系统[6]76-79。 3.1.2 SD SD模型，既有描述系统各要素之间因果关系的结构模型，以此来认识和把握系统的结构；又有专门形式表现的数学模型，据此进行仿真试验和计算，以掌握系统的未来动态行为。所以系统动力学是一种定性和定量相结合的仿真技术。SD方法对环境影响的动态描述表现在宏观上把握生态环境质量的变化趋势、变化速率和变化过程。它以人类活动对环境的扰动所引起的状态变化为识别指标，分析人类活动与环境影响力的大小和相互作用。 SD突出地强调了系统内不同变量之间的“流量”关系和反馈作用，适合分析不同要素之间的相互作用及其在时间尺度上的累积影响，因此其在影响过程分析和时间分析中具有优势。另外在重组数据和模型的帮助下，可以进行影响源分析。但它不能明确地理范围，难以分析空间要素之间的相互作用。从仿真技术入手，SD方法可以对未来人类活动对环境的扰动进行模拟分析，判断人类活动对环境在时间尺度上的影响，因此其可以分析功能影响，但在结构影响分析中具有弱势。 作为一种主客观相结合的评价方法，SD在累积环境影响评价中得到广泛应用。王向华等建立起完整的厦门市海湾型城市发展战略的系统动力学仿真模型，通过调整模型变量，模拟不同发展策略下厦门港湾湿地的累积生态效应，并结合灰色评估模型对累积生态效应进行量化，得出不同发展策略的累积生态效应指数。[7]237-238 3.1.3 矩阵法 矩阵法是将环境因素和扰动行为分别作为矩阵的行和列，并在相应位置以数字或者文字等将每种扰动行为对环境因素的影响程度进行标记，用来描述单个人类活动对环境影响或者多项人类活动对环境影响的复杂关系。矩阵法通过累加单个人类活动对环境的扰动，得到总的累积影响评价值。在矩阵法中，需要通过专家意见确定每项人类活动对环境构成影响水平、每项环境构成的权重系数和多项活动对多个环境构成影响的交互系数。通过矩阵中这些数据的设置来计算每项人类活动对环境的累积影响。矩阵法可以直观地表示影响源和影响过程中的交叉或因果关系，能使用定量或定性的描述来进行评价，但不能反映间接影响和时间特征明显的影响，也不能对影响结果进行结构和功能分析。矩阵法需要使用专家意见进行得分和权重判断，受主观因素影响较大。 3.2 规划类方法 3.2.1 线性规划 线性规划作为一种确定最优资源配置的有效方法，在累积影响评价中也有应用。它将一些特定的人类活动对环境影响作为约束条件，通过一定的决策规则，选择最优的累积环境目标。线性规划通常被视为对累积影响评价规划过程的解释模型，通过估计人类活动对环境的影响，预测给定项目方案的影响结果。 在线性规划中，大量各种类型人类活动对环境扰动的影响源作为约束条件的构成部分，而环境构成既可能出现在约束条件中，也可以作为部分决策目标。影响的累积过程作为线性规划的必要部分，体现在人类活动和环境构成与各种选择方案之间的联系上。这种联系通过赋予权重系数后，反应各种方案的人类活动对环境的影响，但其仅在线性规划的分析过程中有所体现，并未明确地表示出来。线性规划可以很好地进行空间分析，但作为一种相对静态的评价方法，在时间分析方面不具有优势。同样，线性规划可以满足结构影响评价的标准，每个替代方案的空间变化都能明确评价。由于其在时间分析上的弱势，使其在功能影响评价中也不具优势。 Stakhiv使用线性规划法进行了案例研究，调查各种发展方案对湿地环境的累积影响。[8]725-748在其研究中，将各种发展方案的累积影响都在特定的决策规则的基础上进行了评价，说明了线性规划是一种累积影响评价的规划方法。 3.2.2 过程导则 过程导则不是一种明确的评价方法，而是一系列的引导和组织累积环境影响评价的步骤。美国、加拿大的学者和政府部门对CEA过程导则进行了多年的研究，本文以加拿大CEA评价过程为例进行说明。 步骤一：以一系列的导向性问题开始建立环境影响评价决策树。这些问题主要判断是否需要对一个特定项目进行累积影响评价，包括项目的类型、规模、数量，以及可以预见的环境影响的时空范围。 步骤二：在步骤一的基础上，两两比较累积环境影响分析路径并做出决策。应用预分析方法分析和确认未来的累积环境变化。一旦观测到累积影响，则需使用后分析评价技术。在此步骤进行因果分析和影响源分析。 步骤三：对项目发展方案、未来环境状态的可接受性和管理方案进行评价。 过程导则可以识别单个或者多个类型的影响源。在影响过程分析方面，通过因果关系和反馈作用，明确了累积影响过程，但不能区分是累加作用还是协同作用。过程导则可以分析过去、现在和将来的短期和长期累积影响，满足时间分析的评价标准。过程导则认为，累积影响评价的范围是区域性的，分析了空间密度和结构。过程导则强调确认累积环境变化中的时间拥挤和空间拥挤，也明确考虑了时间滞后和破碎影响。 过程导则满足了大部分的评价标准，是因为在各评价步骤中可以灵活选择分析类方法或者规范类方法进行评价，任意评价方法的组合都适用。尽管如此，导则的灵活性意味着它缺乏具体性，只提供了一般的指导思想，缺乏明确的过程指导。这种过程导则适合于综合性累积影响评价的组织框架，可以选择和应用更加严格的方法和技术。 3.3 其他方法 分析类方法和规范类方法在CEA中应用总是存在着一些不足之处，为了更好地对累积环境影响进行评价，根据这些评价方法的开放性和关联性，开发出了组合型评价方法。Wang Yun-jia等基于场论、RS和GIS建立了煤炭开采对生态环境累积影响评价技术路线图。[9]1072-1080 王行风等认为，SD能够有效模拟系统在时间尺度上的动态行为，适合分析不同要素之间的相互作用及时间累积影响，但其空间分析能力弱，不能分析要素之间的交互作用。[10]2078-2085而元胞自动机(Cellular Automata，CA)更多地强调空间维度的相互作用机制，其忽视了复杂系统中各要素对个体的反馈作用，对系统空间动态分析过于简单。以GIS为基础平台，集成SD和CA的优点，建立了能够分析时间、空间累积效应的SD-CA-GIS模型。模型将累积环境影响评价问题分为时间累积和空间累积两个部分。其中，时间累积部分以SD模型为基础，从系统论的角度分析人类活动与资源、环境、经济和社会发展之间的影响和反馈机制；并将其中相互作用关系定量地描述出来，分析影响环境变化的因素，将影响因素对生态系统的直接影响和间接影响有机地结合起来，通过描述区域发展各项因子之间的交互作用的时间变化来分析时间累积效应。空间累积部分强调各项因子在空间上的变化及空间上的交互作用，选择CA模型模拟区域环境在空间上的变化和交互作用，在此基础上计算相关的空间累积指标，并作为相关参数传递给SD运行。最后将这两个部分集成为时空整合模式，以完成对区域环境累积效应的分析。作为一种客观评价方法，SD-CA-GIS模型基本满足了本文的累积环境影响评价方法的评价标准，是进行累积环境影响评价的有效方法。 累积环境影响的评价方法还有很多，如网格法和模糊系统分析方法等，还可以利用非线性理论模拟累积影响的非线性过程，建立与GIS耦合的能反映影响过程累积的子模型。传统评价方法在累积环境影响评价中存在着多多少少的缺陷，不能单独完成评价，将这些方法有机地结合起来，已成为环境影响评价方法的发展趋势。 4 CEA在水环境中的应用 我国是一个水资源并不丰富的国家，随着经济社会的快速发展，人类活动尤其是一些工程建设项目和资源开采项目对水环境影响的累积影响逐步体现出来。 侯保灯等从径流量、水温、水质三方面分析了流域水电梯级开发对水环境的累积影响，并运用情景分析法进行水环境累积影响评价。[11]32-37刘兰芬等采用现场观测和数学模型相结合的方法，对梯级电站下泄水温的累积影响进行了数值模拟研究。[12]173-180张洪波等采用水文变异法对梯级水库在时间和空间上水文条件的累积影响进行了定量化研究。[13]137-142 国外对水环境的累积影响也进行了研究。Monique Dubé等对加拿大北部河流生态系统进行了研究，在加拿大现有水环境监测实践和水环境生态健康评价基础上创建水环境累积影响评价方法。[14]87-115Allisor J.S.等发现Athabasca河流域主要河流的大部分历史水质和水量数据没有得到整合和分析，需要新的方法评价更大时空范围的水环境累积影响，而CEA可以对时间和空间维度上的多因素造成的环境变化进行评价。[15]119-134 国内外水环境累积影响评价是针对具体的项目而进行的，并没有对水环境的累积影响评价的定义、理论、框架体系、评价方法等做出深入系统研究，不具有一般性。 5 总结和展望 本文在将CEA方法分类基础上，按照有效识别、分析和评价影响源、影响过程、时间累积、空间累积、功能影响和结构影响，以及客观性为标准，分析GIS、SD、矩阵法、线性规划法、过程导则、组合评价方法，评价它们在CEA中应用的优缺点。最后特别分析了CEA在水环境评价中应用，认为当前我国水环境累积影响评价是针对具体的项目而进行的，并没有对水环境的累积影响评价做出系统化和规范化研究，不具有一般性。 CEA是复杂的多学科集成的评价过程，当前CEA理论研究不完善，没有标准的评价方法，实践应用不足。中国的环境影响评价标准并未对环境累积影响评价提出明确的要求和系统的评价框架，只提出了累积影响评价的设想。随着人类环保意识水平的提高，在可持续健康发展目标的指导下，CEA将会成为环境影响评价的主流。必须大力研究和探索更具一般性的、较为完善的、适合中国国情的CEA理论和方法，建立CEA法律法规和评价导则，并在实践中应用和检验。
标签：线性规划论文; 空间分析论文; 环境评价论文; 累积频率论文; 系统评价论文; 矩阵管理论文; 功能分析论文; cea论文;
