觀音巖水電站 “三通一平”工程水土流失防治效果評(píng)價(jià)

(攀枝花市水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)分站，四川 攀枝花 617000)

水土保持專欄

觀音巖水電站“三通一平”工程水土流失防治效果評(píng)價(jià)

孔祥周

(攀枝花市水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)分站，四川 攀枝花 617000)

本文以金沙江觀音巖水電站“三通一平”工程水土流失防治效果評(píng)價(jià)為例，構(gòu)建了水土流失防治效果評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，并采用層次分析法與綜合指數(shù)法，對(duì)工程水土流失防治效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

水電站工程；水土流失；防治措施；效果評(píng)價(jià)

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)水電資源開發(fā)力度的加大，水電建設(shè)工程迅猛發(fā)展[1,2]。然而，在項(xiàng)目施工過(guò)程中，開發(fā)建設(shè)活動(dòng)在一定程度上會(huì)給土壤帶來(lái)擾動(dòng)，使原有土地的水土保持功能降低或喪失，從而造成地表的水土流失[3-5]。水土流失是區(qū)域生態(tài)安全與環(huán)境狀況評(píng)價(jià)的重要組成部分，尤其在大規(guī)模的水電建設(shè)項(xiàng)目中，不僅涉及環(huán)境問(wèn)題，更關(guān)系到工程的運(yùn)營(yíng)是否安全與穩(wěn)定以及其使用年限。隨著水土流失問(wèn)題的凸顯，水土流失的防治工作也受到了各界的廣泛關(guān)注，防治措施也愈發(fā)系統(tǒng)與成熟，對(duì)各項(xiàng)措施防治的效果評(píng)價(jià)也日益重要[6-10]。近年來(lái)，不少學(xué)者從生態(tài)環(huán)境與土地生產(chǎn)力恢復(fù)以及水土流失治理的角度出發(fā)，對(duì)開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治措施的效果進(jìn)行了研究與評(píng)價(jià),并取得了不錯(cuò)的成果[11-15]。鑒于以上原因，本文以金沙江觀音巖水電站為研究對(duì)象，對(duì)其水土防治措施作出定量評(píng)價(jià)，以期為工程后期水土保持控制設(shè)施的完善提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時(shí)為類似工程的水土流失防治效果評(píng)價(jià)提供借鑒。

1 工程及研究區(qū)域概況

觀音巖水電站位于四川省攀枝花市(右岸)與云南省麗江市華坪縣(左岸)交界的金沙江中游河段，為金沙江中游河段水電規(guī)劃的八個(gè)梯級(jí)電站的最末一個(gè)梯級(jí)，裝機(jī)容量3000MW。觀音巖水電站水庫(kù)正常蓄水位1134m，死水位1126m ，相應(yīng)庫(kù)容20.72億m3。工程以發(fā)電為主，兼顧下游攀枝花市城市防洪任務(wù)，經(jīng)過(guò)水庫(kù)調(diào)洪能有效削減攀枝花市的洪水，將其防洪標(biāo)準(zhǔn)從30年一遇提高到50年一遇。同時(shí)，工程通過(guò)采取改造取水口并設(shè)置一定基荷流量等措施，以滿足攀枝花市供水要求。其“三通一平”工程于2008年6月開工，2010年12月完工，施工工期30個(gè)月，工程總投資24.16億元。

工程區(qū)域位于云貴高原西部，屬滇中紅土層高原區(qū)地貌單元。總體地勢(shì)西部高峻、東部相對(duì)低緩，多為中、高山地貌，其間有山間盆地分布，但面積較小。區(qū)內(nèi)山脈、水系多呈南北向延伸，明顯受地質(zhì)構(gòu)造控制。工程項(xiàng)目區(qū)多年平均降雨量836mm，多年平均蒸發(fā)量2086mm，多年平均流量1890m3/s，汛期6～10月徑流量約占全年徑流總量的75%，洪水多發(fā)生在6～9月，7～9月為主汛期，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，攀枝花水文站實(shí)測(cè)最大流量12200m3/s。

2 水土流失防治設(shè)施體系

觀音巖水電站 “三通一平”工程將其水土流失防治區(qū)域分化為存棄渣場(chǎng)防治區(qū)、場(chǎng)內(nèi)交通工程防治區(qū)、施工輔助設(shè)施防治區(qū)、準(zhǔn)備工程防治區(qū)、石料場(chǎng)防治區(qū)、土料場(chǎng)防治區(qū)六個(gè)分區(qū)，通過(guò)一系列工程措施與植物措施，形成了完整的防治體系。

2.1 存棄渣場(chǎng)防治區(qū)

存棄渣場(chǎng)防治區(qū)的工程措施主要是：漿砌石擋渣墻、漿砌石截排洪溝、鋼筋混凝土截排洪溝、噴砂漿排洪溝。擋墻以上10m高范圍堆渣坡面干砌石護(hù)坡等工程攔擋和排水措施對(duì)棄渣體進(jìn)行擋防、排水，并利用土料存渣場(chǎng)剝離表土及土料存渣場(chǎng)內(nèi)多存料作為渣場(chǎng)后期覆土。在渣料的堆存過(guò)程中，施工單位均注意利用開挖出的較好土料鋪堆，在攀枝花市雨季雨水充沛、日照充足的自然環(huán)境條件下，采用耐瘠薄草籽，對(duì)各存棄渣場(chǎng)邊坡進(jìn)行整理，撒播草籽對(duì)邊坡進(jìn)行綠化，節(jié)省了表土剝離與覆土工程量。

2.2 場(chǎng)內(nèi)交通工程防治區(qū)

場(chǎng)內(nèi)交通工程防治區(qū)的主要工程措施有框架梁護(hù)坡、護(hù)坡?lián)鯄?、邊坡噴混凝土支護(hù)、擋土墻、噴錨支護(hù)、截排水溝等。同時(shí)輔以種植木豆、三角梅、迎春花、小葉榕等植物措施，并對(duì)上壩公路兩側(cè)進(jìn)行綠化。

2.3 施工輔助設(shè)施防治區(qū)

施工輔助設(shè)施防治區(qū)的水土保持措施包括以邊坡防護(hù)與排水工程為主的工程措施及以花草種植為輔的植物措施。其中，邊坡防護(hù)包括擋土墻、邊坡噴混凝土支護(hù)設(shè)施；排水工程主要為各種截排水溝與沉沙池；植物措施則是在施工過(guò)程中對(duì)施工裸露地撒草綠化。

2.4 準(zhǔn)備工程防治區(qū)

準(zhǔn)備工程防治區(qū)工程措施包括右岸纜機(jī)平臺(tái)和導(dǎo)流明渠前期工程，纜機(jī)平臺(tái)里側(cè)及周邊布置排水溝。同時(shí)在占地區(qū)周邊播撒草種，對(duì)其進(jìn)行植物修復(fù)。但由于占地區(qū)周邊基本硬化，因此撒草護(hù)面工程效果不佳。

2.5 石料場(chǎng)防治區(qū)

石料廠防治區(qū)的主要防治措施為分臺(tái)階開挖、料場(chǎng)上游漿砌石截排洪溝、排洪渠等攔擋和排水措施。并且在工程施工中，盡量利用已建的永久擋排措施，減少臨時(shí)措施工程量，節(jié)約投資。

2.6 土料場(chǎng)防治區(qū)

由于土料場(chǎng)位于工程區(qū)壩基、導(dǎo)流明渠及溢洪道部位，因此在籌建期導(dǎo)流明渠前期工程開挖前，土料必須一次性開采完，運(yùn)至土料存渣場(chǎng)堆存，棄渣運(yùn)輸距離為900m。通過(guò)右岸下游低線公路、右岸上游中線公路、右岸壩頂公路運(yùn)至土料存渣場(chǎng)，且右岸上游中線公路和壩頂公路從土料場(chǎng)上側(cè)通過(guò)，公路排水溝可兼做土料場(chǎng)截水溝。因此，在施工過(guò)程中，過(guò)公路及平臺(tái)排洪采用涵管，并接入下游原始沖溝。

3 研究方法

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的確定

評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一體，起到一種政策向?qū)У淖饔茫擉w系必須具備描述、評(píng)價(jià)與預(yù)警的功能。因此，在構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)，應(yīng)遵循整體性與獨(dú)立性原則、指標(biāo)定量與可操作性原則、指標(biāo)敏感與穩(wěn)定性原則以及主導(dǎo)性原則[16]。本文基于以上原則，結(jié)合研究區(qū)域水土流失特點(diǎn)及其防治措施體系，將以上6個(gè)指標(biāo)作為該項(xiàng)目的水土流失防治的評(píng)價(jià)體系(見(jiàn)表1)。

表1 水土流失防治效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

目前主要通過(guò)頻次直方統(tǒng)計(jì)分析法、專家評(píng)估打分法、因子分析法和層次分析法等對(duì)單一評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行確定[17]。但通常對(duì)一個(gè)項(xiàng)目效果評(píng)價(jià)選擇的指標(biāo)較為復(fù)雜，各指標(biāo)的屬性也不盡相同，因此，本文選用層次分析法確定各指標(biāo)的權(quán)重。

3.3 評(píng)價(jià)方法

為了對(duì)金沙江觀音巖水電站 “三通一平”工程水土流失防治的效果作出定量與客觀的判斷，采用綜合指數(shù)法對(duì)其水土流失防治效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4 防治效果評(píng)價(jià)

4.1 指標(biāo)值計(jì)算

根據(jù)選定的評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)外業(yè)調(diào)查和室內(nèi)數(shù)據(jù)分析，6個(gè)指標(biāo)的計(jì)算值見(jiàn)表2。

表2 各評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)測(cè)值

4.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

由于選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)量較多，各指標(biāo)之間的單位也不統(tǒng)一，即使采用層次分析法確定了各指標(biāo)的貢獻(xiàn)率也會(huì)因單位的不一致而缺乏可比性。因此，為了消除量綱的影響，對(duì)上述指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，其標(biāo)準(zhǔn)化公式為

式中Y——各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化賦值；

Xi——各指標(biāo)的實(shí)測(cè)值；

Xmax——某指標(biāo)的實(shí)測(cè)最大值；

Xmin——某指標(biāo)的實(shí)測(cè)最小值。

Y值越大，其對(duì)水土流失防治效果的影響越大；反之亦然。根據(jù)上式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 各評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化賦值及權(quán)重結(jié)果

4.3 指標(biāo)權(quán)重確定

運(yùn)用層次分析法對(duì)各層次上的指標(biāo)分別對(duì)比，根據(jù)1～9比率標(biāo)度方法，分別構(gòu)建了指標(biāo)層對(duì)生態(tài)環(huán)境與土地生產(chǎn)力恢復(fù)效果及指標(biāo)層對(duì)水土流失控制效果的兩個(gè)正反判斷矩陣，兩矩陣的CR值分別為0、0.02，均小于0.10，通過(guò)矩陣一致性檢驗(yàn)。最后在Matlab工具箱中對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重確定，結(jié)果見(jiàn)表3。

4.4 防治效果綜合評(píng)價(jià)

通過(guò)對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化與權(quán)重的確定，雖然能在一定程度上反映工程水土流失的防治效果，但結(jié)果不直觀，不符合人們的判斷習(xí)慣。因此，本研究采用極差標(biāo)準(zhǔn)化法與等間距法對(duì)工程水土流失防治效果進(jìn)行等級(jí)劃分，將定量描述轉(zhuǎn)化為定性描述，以便更加直接客觀地反映防治效果。其等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4。

表4 綜合指數(shù)等級(jí)劃分

表中

式中R——水土流失防治效果綜合指數(shù)；

Yi——各指標(biāo)的賦值；

F——各指標(biāo)的權(quán)重值；

n——指標(biāo)數(shù)量。

根據(jù)該公式計(jì)算得到金沙江水電站工程水土保持效果綜合指數(shù)R=6.15(介于6～8之間)，屬于上述5個(gè)等級(jí)中的良好等級(jí)。

5 結(jié) 語(yǔ)

本研究在對(duì)工程項(xiàng)目區(qū)的水土流失防治措施系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，以植被恢復(fù)率、林草覆蓋率、攔渣率、土壤流失控制比、水土流失總治理度和擾動(dòng)土地整治率等6項(xiàng)指標(biāo)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)合層次分析法和綜合指數(shù)法，對(duì)金沙江觀音巖水電站建設(shè)過(guò)程產(chǎn)生的水土流失防治效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示：金沙江觀音巖水電站 “三通一平”工程水土流失防治效果綜合指數(shù)為6.15，處于良好等級(jí)。

金沙江觀音巖水電站 “三通一平”工程水土流失防治效果整體較為滿意，但存在著植被覆蓋率、水土流失總治理度及擾動(dòng)土地治理率較低的問(wèn)題，這可能是由于在數(shù)據(jù)調(diào)查期間內(nèi)，工程區(qū)植物修復(fù)措施還沒(méi)基本到位引起的。因此，在后期的水土流失防治工作中，應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理以提高林草覆蓋率，通過(guò)各項(xiàng)水土保持措施的有效實(shí)施，使工程建設(shè)水土流失防治效果進(jìn)一步提高，達(dá)到最為理想的效果。

[1]曹曉紅,步青云.水電建設(shè)項(xiàng)目“三通一平”工程環(huán)境問(wèn)題淺析[J].中國(guó)水能及電氣化,2010(12):35-37.

[2]張振師.水電項(xiàng)目主體工程設(shè)計(jì)中具有水保功能工程的界定和評(píng)價(jià)[J].中國(guó)水土保持,2006(1):43-44.

[3]王雪梅,托爾巴依爾,柴仲平.開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)成果分析——新疆瑪納斯電廠三期擴(kuò)建工程[J].國(guó)土與自然資源研究,2011(3):70-71.

[4]張鴻.開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失中水損失的預(yù)測(cè)[J].中國(guó)水土保持,2012(5):65-67.

[5]王玲.小水電建設(shè)引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題及對(duì)策[J].環(huán)境學(xué)科與技術(shù),2011,34(6G):375-378.

[6]李智廣.開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持檢測(cè)[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2008.

[7]王超,金弈.水電工程水土保持方案“以新帶老”問(wèn)題探討[J].水力發(fā)電,2011,37(4):17-19.

[8]吳曉,吳宜進(jìn).湖北省城區(qū)輸變電工程水土保持檢測(cè)實(shí)踐與分析——以武漢戴家湖110kV輸變電工程為例[J].人民長(zhǎng)江,2011,42(4):98-101.

[9]張來(lái)章,黨維勤,鄭好,等.黃河流域水土保持生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制及實(shí)施效果評(píng)價(jià)[J].水土保持通報(bào),2010,30(3):176-181.

[10]魚哲,雷啟祥,包文林.羅玉溝流域水土保持植被工程效果評(píng)價(jià)[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2007(6):86-92.

[11]和浩, 和樹化,柳小強(qiáng),等.沖江河水電站工程水土流失防治效果評(píng)價(jià)[J].水土保持應(yīng)用技術(shù),2010(1):1-4.

[12]陳勝軍.靈川至三塘高速公路水土保持措施驗(yàn)收技術(shù)評(píng)估實(shí)踐[J].中國(guó)水土保持,2012(3):63-64.

[13]荊銳.風(fēng)電場(chǎng)工程水土流失防治效果定量評(píng)價(jià)[J].水土保持應(yīng)用技術(shù),2012(2):13-14.

[14]柳小強(qiáng),陳奇伯,王克勤,等.水電站工程水土流失防治效果評(píng)價(jià)研究——以金安橋水電站為例[J].水土保持通報(bào),2010,30(6):195-198.

[15]劉紀(jì)根,張平倉(cāng),喻惠花.水土流失治理率綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系框架研究[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào),2008,25(3):82-86.

[16]曾旭,陳芳清,許文年,等.大型水利水電工程擾動(dòng)區(qū)植被的生態(tài)恢復(fù)——以向家壩水電工程為例[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境,2009(11):123-126.

[17]沈慧,姜鳳崎.水土保持磷土壤改良效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2000,22(5):96-99.

EvaluationofWaterandSoilErosionControlEffectsinGuanyinyanHydropowerStation‘Santongyiping’Project

KONG Xiang-zhou

(PanzhihuaSoilandWaterConservationEcologicalEnvironmentMonitoringStation,Panzhihua617000,China)

Evaluation of Water and Soil Erosion Control Effect in Jinsha River Guanyinyan Hydropower Station ‘Santongyiping’ Project is adopted as an example in the paper. The indicator system of evaluating water and soil erosion control effect is constructed. AHP and comprehensive index method are adopted for evaluating the project water and soil erosion control effect.

hydropower station project; water and soil erosion; control measures; effect evaluation

S157

A

1673-8241(2014)03-0046-04