山區(qū)水電站項目水土保持綜合效益動態(tài)評價

楊嬋 宋鄂平

摘 要： 對山區(qū)水電站項目分建設(shè)時期、防治責(zé)任分區(qū)進行水土保持綜合效益定量動態(tài)評價，分析水土保持措施防治效果。以鶴峰縣咸盈河為例，對實際監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用調(diào)查分析和文獻閱讀的方法，從水土流失影響因子、水土流失防治因子和植被恢復(fù)三個方面選取10個評價指標(biāo)因子，構(gòu)建層次模型。利用yaahp軟件計算權(quán)重，采用因子加權(quán)求和法計算水土保持綜合效益。試運行期水土保持綜合效益（4.706 0）大于建設(shè)期（2.215 4），增幅為1.12。從防治責(zé)任分區(qū)來看，試運行期的水土保持綜合效益都大于施工期。鶴峰縣咸盈河水電站項目水土保持措施取得了很好的治理效果，其水土保持措施可為其他山區(qū)水電站項目作為參考。

關(guān)鍵詞： 山區(qū)水電站項目;層次分析法;水土保持;綜合效益動態(tài)評價

中圖分類號：S157? ?文獻標(biāo)識碼：A?? 文章編號：1004-3020（2021）02-0071-06

Dynamic Evaluation of Comprehensive Benefits of Soil and Water Conservation for

Hydropower Projects in Mountations Areas——A Case in Hefeng County

Yang Chan Song Eping

（School of Forestry and Horticulture，Hubei Minzu University Enshi 445000）

Abstract：

The comprehensive benefits of soil and water conservation are evaluated quantitatively and dynamically according to the construction period and prevention responsibility division of hydropower stations in mountainous areas，and the prevention and control effects of soil and water conservation measures are analyzed. Taking Xianying River in Hefeng County as an example，10 evaluation index factors were selected from three aspects of soil erosion impact factors，soil erosion prevention and control factors and vegetation restoration by using the methods of investigation and analysis and literature reading. Yaahp software was used to calculate the weight，and the factor weighted sum method was used to calculate the comprehensive benefits of soil and water conservation in different construction periods and different control responsibility areas. The comprehensive benefit of soil and water conservation in trial operation period （4.706 0） was higher than that in construction period （2.215 4），with an increase of 1.12. From the perspective of prevention responsibility division，the comprehensive benefits of soil and water conservation in trial operation period are greater than those in construction period. The soil and water conservation measures of xianyinghe hydropower station project in Hefeng County have achieved good control effect，and the soil and water conservation measures can be used as reference for other hydropower projects in mountainous areas.

Key words： Hydropower project in mountainous area;AHP;water and soil conservation;Dynamic evaluation of comprehensive benefits.

21世紀(jì)，國家對自然環(huán)境和自然資源的保護高度重視，提出了“保護綠水青山，就是保護金山銀山”的理念。水土資源是人類的生存之本，更是保護的重中之重。水電資源作為一種可再生的清潔能源，國家制定了優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略，因此水電資源得到了前所未有的發(fā)展機遇導(dǎo)致水電工程建設(shè)如雨后春筍般拔地而起[1-2]。特別是小型水電站具有建設(shè)周期短、投資少、效益顯著等特點，在山區(qū)更是得到了迅猛發(fā)展[3]。雖然水電資源的開發(fā)能帶來巨大而直接的經(jīng)濟效益，但由于水電工程在建設(shè)過程中具有地表擾動面積大、強度高、降低乃至喪失原有土地的水土保持功能，從而造成隨著施工期變化而發(fā)生顯著變化的嚴(yán)重的水土流失[4-6]。因此。水電工程的水土流失防治工作是至關(guān)重要的。目前，雖然我國對水土流失高度重視，制定了一系列的法律法規(guī)，但對于水土保持措施實施效果的研究主要集中在流域?qū)用?，對開發(fā)建設(shè)項目層面水土保持措施效益的研究較少，對易發(fā)水土流失的山區(qū)的研究少之又少。本文以鶴峰縣咸盈河水電站項目為研究對象，動態(tài)分析水電站項目水土保持措施的綜合效益，對水土保持措施效益做出定量的評價。

1 項目概況

鶴峰咸盈河水電站位于鶴峰縣鄔陽鄉(xiāng)境內(nèi)，咸盈河水電工程為引水式電站，水庫正常蓄水位539.0 m，總庫容347.65萬m3，電站裝機容量150 MW，年發(fā)電量4 349.31 kW h。水庫調(diào)節(jié)庫容為183萬m3，庫容系數(shù)為1.09%。根據(jù)《水利部辦公廳關(guān)于印發(fā)全國水土保持規(guī)劃國家級水土流失重點預(yù)防區(qū)和重點治理區(qū)復(fù)核劃分成果的通知》（水利部辦公廳辦〔2013〕188號），本項目所在地屬于武陵山國家級水土流失重點預(yù)防區(qū)。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

在咸盈河水電站水土保持方案書以及水土保持監(jiān)測報告分析的基礎(chǔ)之上，結(jié)合實地勘察和監(jiān)測，得知本項目按時間劃分分為施工期（包含施工準(zhǔn)備期和施工期）和試試運行期（植被恢復(fù)期），按項目分區(qū)劃分為主體工程區(qū)、施工道路區(qū)、施工附屬區(qū)、渣場區(qū)和料場區(qū)5個分區(qū)。同時在本項目監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)之上得出水土流失影響因子、水土保持措施等方面的數(shù)據(jù)。運用excel等軟件對所收集的數(shù)據(jù)進行歸納整理，建立咸盈河水電站水土保持?jǐn)?shù)據(jù)庫。

2.2 指標(biāo)選取

結(jié)合文獻閱讀、生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持的各種法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)，以及咸盈河水電站項目水土保持?jǐn)?shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)。在現(xiàn)有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，堅持全面性與代表性、獨立性與可比性、可操作性與準(zhǔn)確性的原則，選取不同層次結(jié)構(gòu)、不同量綱的多個初級評價指標(biāo)[7-10]。再將初級指標(biāo)做成問卷形式，通過調(diào)查問卷，向各級水行政部門，水土保持方案編制單位、大專院校等進行多次調(diào)查意見求證，從而確定最終評價指標(biāo)。

在指標(biāo)確定的基礎(chǔ)之上，結(jié)合層次分析法，將咸盈河水電站項目的水土保持綜合效益評價指標(biāo)體系分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層三個層次。第一層目標(biāo)層：即水土保持綜合效益;第二層準(zhǔn)則層：包含水土流失影響因子、水土流失防治因子和植被恢復(fù)效果三個指標(biāo)因子;第三層指標(biāo)層：包含擾動土地面積等10個指標(biāo)因子。各層次具體指標(biāo)因子如表1所示：

2.3 權(quán)重確定

目前為止，學(xué)者們對權(quán)重確定進行了大量的研究，從而確定權(quán)重的方法多種多樣。有依據(jù)研究人員的主觀判斷進行確定的，也有各種各樣的數(shù)學(xué)確定方法[11]。本研究主要采取德爾菲法與層次分析法（AHP）相結(jié)合進行權(quán)重確定。德爾菲法即專家咨詢法，本研究在指標(biāo)選擇的調(diào)查問卷過程中，同時讓專家們對兩兩指標(biāo)間的相對重要性進行賦值（其賦值標(biāo)準(zhǔn)如圖2所示），并對調(diào)查結(jié)果進行匯總，反復(fù)多次，得到權(quán)重值。再運用層次分析法確定權(quán)重。層次分析法是定量與定性相結(jié)合，可避免大量指標(biāo)同時賦權(quán)帶來的混亂和失誤，從而提高評價的準(zhǔn)確性和簡便性[12]。其主要步驟[13]為：第一步：根據(jù)已確定的指標(biāo)因子，創(chuàng)建指標(biāo)體系，構(gòu)造各層次判斷矩陣。假設(shè)有n個要素C1、C2、C3……Cn，其判斷矩陣如下：

C=C11 … C1nCn1 … Cnn

式中Cij為要素Ci對Cj的相對重要程度（i=1…….n，j=1……n），其意義和賦值見下表2：

第二步：進行單層次排序和一致性檢驗。進行一致性檢驗是為了評價層次排序的有效性，及評判賦值是否合理。當(dāng)一致性檢驗CR<0.1時，說明賦值合理。本研究中得出施工期：A-B矩陣的CR為0.0000，B1-C矩陣的CR為0.0227，B2-C矩陣的CR為0.0907，B3-C矩陣的CR為0.0000，均滿足CR<1。試運行期A-B矩陣的CR為0.0713，B1-C矩陣的CR為0.0227，B2-C矩陣的CR為0.0907，B3-C矩陣的CR為0.0000，均滿足CR<1。

第三步：層次總排序及一致性檢驗。

第四步：得到各指標(biāo)的權(quán)重。通過yaahp層次分析法軟件得出本研究各評價指標(biāo)因子的權(quán)重值如表3所示：

通過對yaahp層次分析法軟件得出的權(quán)重數(shù)據(jù)進行權(quán)重百分比分析，如圖1、2所示，在施工期，所占權(quán)重最大的為土壤流失控制比，所占比重為37%，其次為擾動土地整治率，所占比重為31%，第三為攔渣率和棄土石渣量，占7%。

在試運行期階段，所占權(quán)重最大的為林草植被恢復(fù)率，所占比重為36%，其次為林草植被覆蓋率和攔渣率，所占比重為12%，所占比重第三位為棄土石渣量，所占比重為9%。

2.4 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

由于各指標(biāo)的量綱不同，在進行指標(biāo)綜合指數(shù)和評價分析之前要進行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理[14.15]，分析指標(biāo)性質(zhì)后，本研究所采用的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理為升半梯和降半梯兩種函數(shù)進行計算[16]：

（1）升半梯函數(shù)

Ux=（0? 0≤x≤a1x-a1a2-a1 a1

（2）降半梯函數(shù)

Ux=1 0≤x≤a1a1-xa2-a1 a1

式中：a1、a2為指標(biāo)的下限和上限，可依據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)，為基準(zhǔn)值和理想值;x為實測值。

在本研究中升半梯函數(shù)的評價因子為：擾動土地整治率、水土流失總治理度、土壤流失控制比、攔渣率、林草植被覆蓋率和植被恢復(fù)率。降半梯函數(shù)的評價因子為：擾動土地面積、影響區(qū)面積、土壤侵蝕模數(shù)、棄土石渣量、預(yù)測水土流失量。經(jīng)過計算可得本研究的標(biāo)準(zhǔn)化值如表4、表5所示：

2.5 模型構(gòu)建

水土保持綜合效益采用因子加權(quán)求和[17]來計算：

Ui=∑ni=1ai*xi

式中：Ui——水土保持綜合效益，ai——第i個指標(biāo)的權(quán)重，xi——第i個指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。式中i=1，2，3……，9，10。

3 結(jié)果與分析

3.1 施工期水土保持綜合效益

在施工期，水土保持綜合效益為2.215 4。按水土流失影響因子、水土流失防治因子和植被恢復(fù)效果劃分，水土流失防治因子的水土保持綜合效益最大為1.333 4，其次為水土流失影響因子為0.882 1。植被恢復(fù)效果因子為0，主要原因是，在施工階段并沒有對評價指標(biāo)林草植被恢復(fù)率和林草覆蓋率進行監(jiān)測，因為施工階段是對植物措施進行建設(shè)的階段且植被恢復(fù)需要2 a的恢復(fù)期，而在施工期水土流失防治因子明顯大于水土流失影響因子，說明本項目的水土保持措施在施工階段取得了非常明顯的效果。

從各防治責(zé)任分區(qū)來看，水土保持防治效益由大到小為料場區(qū)（0.551 3）>主體工程區(qū)（0.497 9）>施工道路區(qū)（0.490 7）>施工附屬區(qū)（0.372 2）>渣場區(qū)（0.339 4），主要是因為在施工階段，料廠區(qū)主要是堆放施工材料，因此，在建設(shè)過程中，對其原有地表的破壞較小，故其水土保持效益較好，渣場區(qū)水土保持效益最低是由于在施工階段人為干擾最大造成的。

3.2 試運行期各分區(qū)水土保持綜合效益

在試運行期，水土保持綜合效益為4.706 0。按水土流失影響因子、水土流失防治因子和植被恢復(fù)效果因子劃分，植被恢復(fù)效果因子的綜合效益最大，為2.160 9，其次為水土流失防治因子，為2.241 4，水土流失影響因子為0.303 7。說明在試運行階段，植物措施在水土保持的過程中占據(jù)的作用最大，植物措施取得了很好的效果。從防治責(zé)任分區(qū)來看，施工道路區(qū)（1.108 9）>施工附屬區(qū)（1.060 5）>渣場區(qū)（0.968 5）>主體工程區(qū)（0.860 3）>料場區(qū)（0.761 8）。施工道路區(qū)和施工附屬區(qū)的水土保持效益最好是因為在主體工程完成的試運行階段，施工道路區(qū)和施工附屬區(qū)的水土保持措施在建設(shè)階段就已經(jīng)完成，且試運行階段，這兩個防治責(zé)任分區(qū)很少有人為的干擾。

3.3 水土保持綜合效益分析

從施工期和試運行的水土保持綜合效益來看，試運行期的水土保持綜合效益明顯高于施工期的水土保持綜合效益，增幅為1.12。從單個責(zé)任分區(qū)來看，各個分區(qū)的水土保持效益在試運行階段都比施工期的水土保持效益高，說明水土保持措施很好的起到了防止水土流失的作用。

從施工分期來看，施工期水土流失影響因子為0.882 1，試運行期水土流失影響因子為0.303 7，其水土保持效益減少了65.57%。其主要原因可能是在試運行期階段，減少了工程措施的維護，而植物措施需要2 a左右的恢復(fù)期，故試運行期的水土保持效益小于施工期。水土流失防治因子和植被恢復(fù)的水土保持綜合效益試運行期都大于施工期，水土流失防治因子增加了68.05%，植被恢復(fù)效果增加了100%。說明水土保持措施對水土流失防治起到了很明顯的效果。

4 結(jié)論

（1）山區(qū)水電站項目在不同的建設(shè)階段，水土保持的綜合效益不同，總的來說試運行期大于施工期，說明水土保持措施的效果明顯。但水土流失影響因子在試運行期的水土保持效益減少，說明在后期，對水土保持的監(jiān)管力度不夠，應(yīng)加大對水土流失影響因子的水土保持措施力度。

（2）山區(qū)水電站項目，在施工期，土壤流失控制比所占的權(quán)重最大。在試運行期，林草植被恢復(fù)率所占的權(quán)重最大。

（3）對比不同責(zé)任防治分區(qū)，在施工期，水土保持效益最大的為料場區(qū)，試運行期為施工道路區(qū)。說明無論在施工階段還是試運行階段，水土保持防治工作都做的比較好。

（4）本研究所屬地區(qū)為山區(qū)，地形條件稍微有點復(fù)雜。對山區(qū)水電項目的水土保持綜合效益的動態(tài)評價很少，故對山區(qū)水保保持防治具有一定的參考作用。但本研究在指標(biāo)數(shù)據(jù)選取等方面，存在指標(biāo)選取多，數(shù)據(jù)收集困難，指標(biāo)選取少，難以全面的反映的缺陷，在評價方法方面，應(yīng)結(jié)合地區(qū)地形實際。因此，本研究還存在不足之處，需在以后進行修正和改善。

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（責(zé)任編輯：唐 嵐）

收稿日期：2020-8-27

項目基金：國家連片特困地區(qū)（武陵山片區(qū)）農(nóng)村貧困問題重點研究基地2020開放基金（PT072009）;湖北民族學(xué)院博士啟動基金項目（MY2015B030）;湖北省“雙一流”建設(shè)專項資金：森林康養(yǎng)專項。

作者簡介：楊嬋（1994～），女，苗族，碩士研究生，主要從事水土保持與環(huán)境演變方向的研究。

宋鄂平為通訊作者。