2.2　高速鐵路路域退化生態(tài)系統(tǒng)評價指標(biāo)體系

2.2.1　路域區(qū)域退化生態(tài)系統(tǒng)的定義

生態(tài)系統(tǒng)是一種永遠(yuǎn)處于不斷運動和變化的動態(tài)系統(tǒng)。由于自然和人為的干擾，生態(tài)系統(tǒng)不斷退化，產(chǎn)生退化生態(tài)系統(tǒng)。

在由一個穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)演替到脆弱的、不穩(wěn)定的退化生態(tài)系統(tǒng)的過程中，生態(tài)系統(tǒng)在系統(tǒng)組成、結(jié)構(gòu)、功能，特別是能量和物質(zhì)循環(huán)總量與效率、生物多樣性等方面會發(fā)生質(zhì)的變化。正常的生態(tài)系統(tǒng)是生物群落與自然環(huán)境取得平衡的自我維持系統(tǒng)，各種組分按照一定規(guī)律發(fā)展變化并在某一平衡位置作一定范圍的波動，從而達(dá)到一種動態(tài)的平衡狀態(tài)。但是，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能也可以在一定的時空背景下，在自然干擾或人為干擾，或二者的共同作用下發(fā)生位移，導(dǎo)致生態(tài)要素和生態(tài)系統(tǒng)整體發(fā)生不利于生物和人類生存的變化，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生與其原有的平衡狀態(tài)或進(jìn)化方向相反的位移，位移的結(jié)果打破了原有生態(tài)系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化并形成障礙，造成破壞性波動或惡性循環(huán)；具體表現(xiàn)在生態(tài)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和固有功能的破壞或喪失、生物多樣性下降、穩(wěn)定性和抗逆能力減弱、系統(tǒng)生產(chǎn)力下降，也就是系統(tǒng)提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力的下降或喪失，這樣的生態(tài)系統(tǒng)被稱為退化或受損生態(tài)系統(tǒng)。

2.2.2　高速鐵路路域退化生態(tài)系統(tǒng)評價指標(biāo)體系制定原則

對某一客觀事物進(jìn)行評價，首要和關(guān)鍵的一步就是建立指標(biāo)體系，指標(biāo)體系是否完備直接決定了評價結(jié)果的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。可以用于診斷生態(tài)系統(tǒng)退化的指標(biāo)很多，但是各種指標(biāo)之間可能存在關(guān)聯(lián)性。而且在研究不同區(qū)域或不同尺度的生態(tài)系統(tǒng)時，退化指標(biāo)的選取及其要求也是不相同的。在建立生態(tài)退化指標(biāo)體系時，為了保證評價的準(zhǔn)確性、客觀性，應(yīng)遵循下面的原則：整體性原則，指標(biāo)的概括性原則，指標(biāo)的動態(tài)性原則，定性指標(biāo)與定量指標(biāo)相結(jié)合的原則，評價指標(biāo)體系的層次性原則。

2.2.3　高速鐵路路域退化生態(tài)系統(tǒng)評價指標(biāo)的篩選

生態(tài)系統(tǒng)的退化主要表現(xiàn)在系統(tǒng)的組成、功能、結(jié)構(gòu)和服務(wù)等方面。與之對應(yīng)的診斷途徑為生物途徑、生態(tài)環(huán)境途徑、生態(tài)系統(tǒng)功能/服務(wù)途徑、景觀途徑、生態(tài)過程途徑等。退化生態(tài)系統(tǒng)評價初選指標(biāo)的分類見表2-4。

上述診斷途徑之間既相互獨立又相互聯(lián)系、相互補充、相互交叉，因而診斷途徑的劃分也不是絕對的。比如在研究一個生態(tài)系統(tǒng)中某一特定物種（如建群種）的生態(tài)學(xué)問題時，常常會把該特定物種以外的其他物種以及非生命因子均作為生態(tài)環(huán)境因子來考慮。

2.2.4　高速鐵路路域退化生態(tài)系統(tǒng)評價的方法

由于退化生態(tài)系統(tǒng)是一個相對的概念，因而退化程度診斷從方法論基礎(chǔ)上更加強調(diào)的是比較法。下面主要介紹兩種分類方法。

一類是根據(jù)診斷時選用的指標(biāo)數(shù)并結(jié)合診斷途徑，可以把診斷方法分為單途徑單因子診斷法、單途徑多因子診斷法、多途徑綜合診斷法；另一方法是綜合各種資料，從系統(tǒng)工程的角度考慮，把退化程度診斷方法分為單一評價方法和復(fù)合評價模型。其中單一評價方法有以下幾種：層次分析法、指數(shù)評價法、灰色關(guān)聯(lián)優(yōu)勢度分析法、模糊評價法、變權(quán)評價法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價法、主成分分析法、專家系統(tǒng)。復(fù)合評價模型主要是上述方法的合成與運用，綜合各種方法的優(yōu)點，主要有加權(quán)復(fù)合綜合指數(shù)模型、多級模糊綜合評價-灰色關(guān)聯(lián)優(yōu)勢度復(fù)合模型、模糊-變權(quán)復(fù)合評價模型、層次分析-變權(quán)-模糊-灰色關(guān)聯(lián)優(yōu)勢度復(fù)合模型。

各種退化程度診斷方法比較分析見表2-5。

續(xù)上表

續(xù)上表

通過比較分析，將采用加權(quán)復(fù)合綜合指數(shù)模型對生態(tài)系統(tǒng)的退化程度進(jìn)行診斷。

1.主要步驟

（1）根據(jù)鐵路路域生態(tài)識別研究所得數(shù)據(jù)，結(jié)合實地調(diào)查和收集的資料，確定生物豐度指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、水網(wǎng)密度指數(shù)、土地退化指數(shù)、環(huán)境質(zhì)量指數(shù)五個評價指標(biāo)。

（2）采用加權(quán)復(fù)合綜合指數(shù)模型評價方法，確定沿線生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)（EI）及變化幅度分級。

（3）分析生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生退化的原因。

2.評價指標(biāo)

模型中，各指數(shù)權(quán)重依據(jù)《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ/T 192-2006）確定，然后計算生物豐度指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、水網(wǎng)密度指數(shù)、土地退化指數(shù)、環(huán)境質(zhì)量指數(shù)五個評價指標(biāo)。再通過加權(quán)關(guān)系獲得生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)（EI）。

（1）生物豐度指數(shù)

生物豐度指數(shù)權(quán)重見表2-6。

生物豐度指數(shù)=Abjo（0.35×林地面積+0.21×草地面積+0.28×水域濕地面積+0.11×耕地面積+0.04×建設(shè)用地面積+0.01×未利用地面積）/區(qū)域面積

式中　Abjo——生物豐度指數(shù)的歸一化系數(shù)。

（2）植被覆蓋指數(shù)

植被覆蓋指數(shù)權(quán)重見表2-7。

植被覆蓋指數(shù)=Aveg（0.38×林地面積+0.34×草地面積+0.19×耕地面積+0.07×建設(shè)用地面積+0.02×未利用地面積）/區(qū)域面積

式中　Aveg——植被覆蓋指數(shù)的歸一化系數(shù)。

（3）水網(wǎng)密度指數(shù)

水網(wǎng)密度指數(shù)=Arev×河流長度/區(qū)域面積+Alak×湖庫（近海）面積/區(qū)域面積+Ares×水資源量/區(qū)域面積

式中　Arev——河流長度的歸一化系數(shù)；

Alak——湖庫面積的歸一化系數(shù)；

Ares——水資源量的歸一化系數(shù)。

（4）土地退化指數(shù)

土地退化指數(shù)權(quán)重見表2-8。

土地退化指數(shù)=Aero×（0.05×輕度侵蝕面積+0.25×中度侵蝕面積+0.7×重度侵蝕面積）/區(qū)域面積

式中　Aero——土地退化指數(shù)的歸一化系數(shù)。

（5）環(huán)境質(zhì)量指數(shù)

環(huán)境質(zhì)量指數(shù)權(quán)重見表2-9。

環(huán)境質(zhì)量指數(shù)=0.4×（100-×SO2排放量/區(qū)域面積）+0.4×（100-ACOD×COD排放量/區(qū)域年均降雨量）+0.2×（100-ASOL×固體廢棄物排放量/區(qū)域面積）

式中　 ——二氧化硫的歸一化系數(shù)；

ACOD——化學(xué)需氧量的歸一化系數(shù)；

ASOL——固體廢棄物的歸一化系數(shù)。

（6）生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)（EI）

生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)權(quán)重見表2-10。

EI=0.25×生物豐度指數(shù)+0.2×植被覆蓋指數(shù)+0.2×水網(wǎng)密度指數(shù)+0.2×土地退化指數(shù)+0.15×環(huán)境質(zhì)量指數(shù)

3.生態(tài)環(huán)境狀況及變化幅度分級

（1）生態(tài)環(huán)境狀況分級

根據(jù)生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)（El），將生態(tài)環(huán)境分為五級，即優(yōu)、良、一般、較差和差，見表2-11。

（2）生態(tài)環(huán)境狀況變化幅度分級

生態(tài)環(huán)境狀況變化幅度分為4級，即無明顯變化、略有變化（好或差）、明顯變化（好或差）、顯著變化（好或差），見表2-12。

4.歸一化系數(shù)的確定方法

歸一化系數(shù)采用原國家環(huán)保總局公布的數(shù)據(jù)（2008年），見表2-13。

2.2.5　退化程度診斷策略與流程

退化生態(tài)系統(tǒng)的退化程度診斷一般要經(jīng)過診斷對象的選定，診斷參照系統(tǒng)的確定、診斷方法的確定和診斷指標(biāo)（體系）的確定等環(huán)節(jié)，其診斷的策略與流程如圖2-1所示。