基于水電站工程環(huán)境影響后評價研究

(葫蘆島市南票區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，遼寧 葫蘆島 125027)

水體生態(tài)環(huán)境在水電工程建設(shè)過程中通常會發(fā)生一定的改變，并對周圍居民和自然生態(tài)造成影響，因此，相關(guān)部門明確提出要對水利工程建設(shè)項目進(jìn)行環(huán)境影響評價。工程項目的后評價是建設(shè)項目的主要內(nèi)容之一，它是對完成竣工驗收并運(yùn)行一定時間的項目進(jìn)行系統(tǒng)評價的過程，而環(huán)境后評價作為建設(shè)項目評價過程中的重要組成部分發(fā)揮著重要作用。對環(huán)境影響評價延伸、完善和發(fā)展并發(fā)展成相對成熟的理論即為環(huán)境影響后評價，它不僅可驗證和預(yù)測未來環(huán)境發(fā)展?fàn)顩r，而且可對環(huán)保設(shè)施“三同時”制度的執(zhí)行狀況進(jìn)行檢查，并為其他項目的環(huán)保設(shè)計和環(huán)境影響評價提供一定的參考，為調(diào)整和優(yōu)化環(huán)境監(jiān)測項目提供決策依據(jù)和參考[1-3]。環(huán)境后評價可作為工程項目建設(shè)是否有效，并滿足預(yù)定投資效益的主要判定依據(jù)，通過評價周圍環(huán)境的影響作用可為提高項目的管理水平提供一定參考和決策依據(jù)。

水電工程對環(huán)境的影響評價所涉及到的定性指標(biāo)較多、范圍較廣，并且對其后評價通常具有一定的模糊性與不確定性特征，因此，對水利工程環(huán)境影響往往難以進(jìn)行客觀、準(zhǔn)確的后評價。20世紀(jì)30年代國外相關(guān)學(xué)者就開始了對環(huán)境影響后評價的研究工作，Brains等[4]結(jié)合實際案例和評價方法操作性弱的特點(diǎn)，給出了環(huán)境影響后評價定量與定性相結(jié)合的評價方法；Anbari等[5]認(rèn)為應(yīng)用于環(huán)境影響后評價的相關(guān)理論具有一定的有效性，但是對于該理論仍然需要有較為系統(tǒng)、成熟的制度和體系來進(jìn)行管理。2010年，水利部對水電工程建設(shè)項目后評價的內(nèi)容、流程以及管理監(jiān)督進(jìn)行了明確規(guī)定，并且國內(nèi)生態(tài)學(xué)者開展了相關(guān)研究，如鄭艷紅[6]等通過將評價指標(biāo)體系劃分為水體環(huán)境、社會影響和經(jīng)濟(jì)發(fā)展3個內(nèi)容研究了環(huán)境影響后評價指標(biāo)的選取原則；陳若緹[7]等采用無對比法對環(huán)境影響后評價進(jìn)行了研究分析，對項目運(yùn)行存在的不利因素和有利因素進(jìn)行了分析并給出了相應(yīng)的措施；蔣固政[8]等通過分析要求標(biāo)準(zhǔn)和法律依據(jù)，研究了影響后評價結(jié)果的主要因素和內(nèi)容。

目前，對水電工程影響后評價的相關(guān)研究和理論成果相對較少，指標(biāo)體系的構(gòu)建和評價方法仍未形成較為系統(tǒng)、完善的理論體系。據(jù)此，本文結(jié)合已有文獻(xiàn)和遼寧省桓仁水電站工程實際狀況，針對后評價影響因素較多以及評價過程中的不確定性和模糊性特征，采用模糊物元法建立評價指標(biāo)體系進(jìn)行綜合分析。

1 構(gòu)建環(huán)境影響后評價指標(biāo)體系

水環(huán)境、生態(tài)環(huán)境通常是項目建設(shè)影響的主要方面，其中對水環(huán)境的影響主要包括下游河道淤積變化、水文、水文水質(zhì)、岸邊覆沒以及水庫淤積等，對生態(tài)環(huán)境的影響主要包括氣象、地質(zhì)、水土流失、生態(tài)景觀破壞、植被、水生生物等[9]。本文結(jié)合遼寧省桓仁水電站工程實際狀況分別從水環(huán)境、生態(tài)環(huán)境兩個方面進(jìn)行環(huán)境影響因子識別、分析和評價，并建立了包含10項具有代表性指標(biāo)的指標(biāo)體系(見表1)。

表1 水電工程環(huán)境影響后評價指標(biāo)體系

2 建立模糊物元綜合評價模型

物元分析法，是1983年蔡文[10]教授提出的一種采用“事物、特征、量值”要素描述事物狀態(tài)的方法，該方法通過分析事物參數(shù)的變化規(guī)律可有效解決事物間互不相容的問題，如果將模糊理論引入至該理論體系中，即可實現(xiàn)對相關(guān)問題的模糊處理。模糊理論是對具有模糊性的客觀事物利用模糊數(shù)學(xué)進(jìn)行識別、分類和評價的一種常用的方法，其基本內(nèi)涵和理論是對評價指標(biāo)集進(jìn)行隸屬度函數(shù)的選取和建立，然后以各指標(biāo)評價等級標(biāo)準(zhǔn)范圍為判別原則對各指標(biāo)進(jìn)行相對隸屬度的計算，利用模糊判斷矩陣對指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行計算后經(jīng)過加權(quán)求解得到綜合評價結(jié)果，依據(jù)綜合評價結(jié)果并進(jìn)行特征計算得到評價目標(biāo)的最終判定和評價。

將物元分析和模糊數(shù)學(xué)有機(jī)結(jié)合就形成了交叉滲透的模糊物元分析法。水電工程后影響評價通常具有較強(qiáng)的模糊性和主觀性特征，并且影響后評價定性指標(biāo)較多，因此本文引入模糊物元分析法進(jìn)行影響后評價[11]。

2.1 各模糊復(fù)合物元模型

為更加直觀、準(zhǔn)確地得出水利工程影響后評價量化結(jié)論，應(yīng)首先按照不同的分級標(biāo)準(zhǔn)對影響程度進(jìn)行等級的劃分，假定影響因素為n，相應(yīng)的等級為Mj。本文根據(jù)水電工程實際情況將環(huán)境影響程度劃分為5個級別，其中M1、M2、M3、M4、M5分別代表該水電工程建設(shè)對周圍環(huán)境存在較大與較小的負(fù)面影響、無不利影響以及較小與較大的正面影響。

以Mj作為水電工程影響程度的第j個等級，則第i個主要因素在第j個影響等級中可表示為Cji，并且在該物元模型中存在p個次要因子，因此第i個主要因素在第j個影響等級下屬于第k項次要因素的指標(biāo)可表示為Cik。根據(jù)文中所構(gòu)建的指標(biāo)體系，主要因子有生態(tài)環(huán)境、水環(huán)境兩方面一級指標(biāo)，次要因子主要有水質(zhì)、泥沙情況、水文、水溫等二級指標(biāo)，并引入xik表示與各因素指標(biāo)相對應(yīng)的量值，據(jù)此可構(gòu)建如下的n維復(fù)合物元Rn：

考慮到不同評價等級下的指標(biāo)量值隸屬度特征，對第j個等級條件下xik指標(biāo)的隸屬度表示為μjik，由專家給出或由隸屬度函數(shù)確定相應(yīng)的μjik數(shù)值。據(jù)此，可建立具有m種影響程度等級的n維模糊復(fù)合物元Rmn。對后評價主、次因素的權(quán)重引入Rwi、Rwik，其中wi代表在j個等級條件下第i項主因素的權(quán)重，并假定wik為第k項次因素的權(quán)重值。

指標(biāo)權(quán)重系數(shù)計算是決定評價結(jié)果合理性、準(zhǔn)確性的關(guān)鍵性參數(shù)，其中層次分析法、變權(quán)分析法、熵值法和博弈組合權(quán)重法等是應(yīng)用于水電站環(huán)境影響后評價的主要評價方法。變權(quán)分析法主要是適用于在指標(biāo)賦予值過低時對整體評分產(chǎn)生顯著影響的情況，該方法通過提高過低分?jǐn)?shù)指標(biāo)的權(quán)重使綜合評價得分更加合理；信息熵值法結(jié)合信息系統(tǒng)的無序化程度，對評價指標(biāo)賦予客觀的參數(shù)數(shù)值，往往適用于多層次的綜合目標(biāo)整體評價；層次分析法以專家學(xué)者的知識經(jīng)驗對指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行賦值，該方法具有簡單、直觀、可靠的優(yōu)點(diǎn)。據(jù)此本文利用模糊層次分析法進(jìn)行權(quán)重值的求解計算。主要因素與次要因素的權(quán)重復(fù)合物元分別如下：

由于每一影響等級條件下各主要因素在水電建設(shè)項目環(huán)境影響后評價中的隸屬度相對較為分散，因此有必要采用加權(quán)平均法將其集中為某一值，計算方法如下：

Rb=Rwik·Rmn

2.2 綜合評價

引入bji作為第i項主因素在第j個影響等級下的隸屬度集中值，對單項指標(biāo)模糊物元以Rx表示，則其表達(dá)式如下：

為避免單一片面性對影響后評價的不利影響，分別選取各主因素相對權(quán)重下模糊量的最大、最小、平均值作為評判依據(jù)，分別為dj1、dj2、dj3。則綜合評價模糊物元可表示為RD：

式中，dj為綜合評價值，因此水電工程影響后評價所屬等級即為dj所對應(yīng)的最大隸屬度影響等級。

3 實例應(yīng)用

桓仁水電站位于遼寧省本溪市桓仁縣境內(nèi)的渾河中游河段上，渾河規(guī)劃按5級開發(fā)，桓仁水電站是我國獨(dú)立自主設(shè)計施工的渾河上第一座混凝土單支墩大頭壩大型水電站，裝有3臺混流式水輪發(fā)電機(jī)組，機(jī)型為HL662-LJ-410、HL702-LJ-410，容量相應(yīng)為2×7.5萬kW、1×7.25萬kW?；溉仕娬竟こ叹哂型顿Y快、開發(fā)條件優(yōu)越等特點(diǎn)。該水電工程的建設(shè)不僅有利于降低對國家電網(wǎng)的依賴，而且可增強(qiáng)該區(qū)域的電網(wǎng)供電能力，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，該建設(shè)項目發(fā)揮著不可替代的重大作用。

3.1 環(huán)境影響復(fù)合物元

桓仁水電站工程在建設(shè)完成后因采取了一系列的防護(hù)治理措施大大降低了項目運(yùn)行期對土壤、陸生生態(tài)環(huán)境以及水溫的不利影響，因此，本文對此忽略不計，僅考慮指標(biāo)體系中剩余部分指標(biāo)，主要有土地資源、水土歷史、生態(tài)景觀、水生生物、水質(zhì)以及泥沙情況等。可采用專家咨詢法直接確定定性指標(biāo)取值，而對于定量指標(biāo)應(yīng)首先根據(jù)實際觀測數(shù)值，計算單因子影響后評價結(jié)構(gòu)，然后結(jié)合專家咨詢法綜合確定最終的評價等級。為更加客觀、準(zhǔn)確地反映評價等級，可按照不同的賦分結(jié)果確定相應(yīng)的影響等級，其中M1～M5等級賦分值分別為100、80、60、40、20。對各評價指標(biāo)由專家根據(jù)調(diào)查情況和現(xiàn)場實測結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的輔助，并通過一級指標(biāo)的賦值建立如下的水環(huán)境與生態(tài)環(huán)境的復(fù)合物元：

3.2 環(huán)境影響模糊復(fù)合物元

確定各評價指標(biāo)量值所屬相應(yīng)等級的隸屬度是建立環(huán)境影響后評價模糊復(fù)合物元的基礎(chǔ)和前提條件，本文采用降半梯形法作為評價指標(biāo)隸屬函數(shù)，然后在函數(shù)中輸入專家評分結(jié)果并得到不同等級條件下各指標(biāo)的隸屬度，水環(huán)境與生態(tài)環(huán)境影響模糊復(fù)合物元隸屬度矩陣分別如下：

3.3 環(huán)境影響綜合評價

對指標(biāo)權(quán)重采用層次分析法求解，其中水環(huán)境影響后評價中二級指標(biāo)權(quán)重物元Rw1k=(0.75,0.25)；生態(tài)環(huán)境影響后評價二級指標(biāo)權(quán)重符合物元Rw2k=(0.45,0.25,0.16,0.14)；環(huán)境影響一級指標(biāo)權(quán)重Rw3k=(0.55,0.45)。

按照最大隸屬度原則最終可得到影響后評價dmax=d3，由此可判定該水電工程對周圍環(huán)境的影響程度屬于M3等級，即基本不產(chǎn)生不利的環(huán)境影響。該評價結(jié)果與水電工程項目建設(shè)以來的實際檢測情況基本相符，能夠客觀、全面地反映其實際情況。該評價方法表現(xiàn)出良好的適用性與可行性。

4 結(jié) 論

本文結(jié)合遼寧省桓仁水電站工程實際狀況，在查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料和大量調(diào)研的基礎(chǔ)上對環(huán)境影響因子進(jìn)行了識別，然后按照科學(xué)性、系統(tǒng)性、代表性、可獲取性等原則篩選了環(huán)境影響后評價指標(biāo)，并建立相應(yīng)的指標(biāo)體系和影響程度分級標(biāo)準(zhǔn)，對該水電工程利用模糊物元綜合評價法進(jìn)行了客觀、科學(xué)的評價。

主要結(jié)論如下：該水電工程對周圍環(huán)境的影響程度屬于M3等級，即基本不產(chǎn)生不利的環(huán)境影響；該評價結(jié)果與水電工程項目建設(shè)以來的實際檢測情況基本相符，能夠客觀、全面地反映其實際情況，該評價方法表現(xiàn)出良好的適用性與可行性；影響水電工程建設(shè)項目環(huán)境后評價的因素較多，且各因素指標(biāo)之間存在較為復(fù)雜的作用關(guān)系，本研究受數(shù)據(jù)資料的限制，未考慮社會經(jīng)濟(jì)等因素的影響，因此，在未來研究中仍需要不斷完善指標(biāo)體系，綜合考慮社會經(jīng)濟(jì)、自然資源以及生態(tài)環(huán)境等方面的影響，采用更加客觀、科學(xué)的理論方法對指標(biāo)要素之間的作用關(guān)系進(jìn)行分析，進(jìn)一步提升評價結(jié)果的可靠性與準(zhǔn)確性。