基于層次分析法的抽水蓄能電站環(huán)境影響評價

周永峰，吳倩楠，吳德榆，范建國，金佳明，陳金昌

(中國電建集團 華東勘測設(shè)計研究院有限公司，浙江 杭州 311115)

當前，我國電能主要以煤炭發(fā)電為主(占70%以上)，煤炭發(fā)電不僅有電網(wǎng)輸送穩(wěn)定性差的缺點，而且每年排放大量的有害氣體，對環(huán)境會產(chǎn)生嚴重的影響，從而受到國際公約的制約[1-2]。水資源是可再生的清潔能源，發(fā)展水電能緩解煤炭發(fā)電的壓力，對節(jié)能減排、保護環(huán)境有重要意義[3-4]。

南方地區(qū)雨水充沛，抽水蓄能電站的建設(shè)能有效緩解南方電網(wǎng)的壓力，而且抽水蓄能電站電網(wǎng)輸送穩(wěn)定性高[5-8]，有調(diào)峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相的優(yōu)越性[9-10],因此抽水蓄能電站將會成為未來電網(wǎng)中的骨干電源。然而，水電站建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的影響是多方面、復雜的，在其建設(shè)過程中需要考量環(huán)境、社會文化、經(jīng)濟生產(chǎn)等多方面的問題。隨著人們環(huán)保意識的加強，生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的理念越來越深入人心，針對水電站建設(shè)對環(huán)境的影響進行綜合評價越來越受到人們的重視[11-12]。本文以永泰抽水蓄能電站為例，探討水電站工程在建設(shè)過程中對當?shù)丶爸苓叚h(huán)境可能產(chǎn)生的影響，并根據(jù)權(quán)重值提出科學的參考意見。

1 項目區(qū)概況

福建永泰抽水蓄能電站位于永泰縣白云鄉(xiāng)，氣候溫熱濕潤，年均氣溫19.9℃。降水量豐富，年均降水量1 513.2 mm，平均相對濕度77%，平均年日照時數(shù)1 670.7 h。土壤以紅壤土為主。植被類型較為豐富，以亞熱帶區(qū)系成分為主。項目區(qū)屬濕潤森林區(qū)域的亞熱帶常綠闊葉林區(qū)，項目區(qū)森林覆蓋率67.4%。

永泰電站由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房和開關(guān)站等組成。上水庫位于白云鄉(xiāng)鳳際村，利用天然地形修建庫盆，布置1座主壩、4座副壩，不設(shè)溢洪道；下水庫位于大樟溪的支流——白云溪上，利用天然地形修建庫盆，設(shè)大壩1座，并設(shè)溢流表孔及泄洪底孔；輸水系統(tǒng)和地下廠房位于上、下水庫間的山體內(nèi)。電站裝機容量1 200 MW，輸水系統(tǒng)總長2 039.2 m，距高比為4.17。上水庫大壩最大壩高32 m，正常蓄水位時相應(yīng)庫容798萬m3；下水庫大壩最大壩高53 m，正常蓄水位時相應(yīng)庫容852萬m3。屬一等大(1)型工程，以發(fā)電為主。

2 研究方法

2.1 建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型

通過邀請專家討論，遵循綜合性、可操作性、生態(tài)性原則[13-15]，構(gòu)建一個有層次的結(jié)構(gòu)模型。模型分為目標層、準則層和方案層，并根據(jù)實際情況設(shè)置準則層的層數(shù)，共構(gòu)建了5個層次(詳見表1)，將研究問題從簡單到復雜，從表面到深入，能夠多方面、多層次地進行分析。將永泰電站建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的影響(A)作為目標層，可以概括抽水蓄能電站建設(shè)過程中對研究區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響。評價指標的選取囊括了施工建設(shè)過程中對生態(tài)環(huán)境(B1)和社會環(huán)境(B2)產(chǎn)生影響的主要因素，主要包括生態(tài)環(huán)境狀況(C1)、環(huán)境污染(C2)、移民生產(chǎn)生活(C3)、周邊居民生產(chǎn)生活(C4)，涉及生物、地質(zhì)地貌、水環(huán)境及污染、空氣環(huán)境及污染等方面。方案層是由資料可取得、數(shù)據(jù)獲得途徑較簡單、現(xiàn)場操作方便的自然和社會環(huán)境指標構(gòu)成，是可以通過查閱資料、現(xiàn)場觀測、問卷調(diào)查等方式獲得，可以量化。方案層的數(shù)據(jù)也是衡量研究區(qū)生態(tài)環(huán)境和社會環(huán)境最根本的因素。在收集整理、歸納總結(jié)和分析了各個準則層的評價指數(shù)后，共篩選了22個評價指標。

表1 永泰抽水蓄能電站建設(shè)對生態(tài)環(huán)境影響評價指標體系

2.2 構(gòu)造判斷矩陣及一致性檢驗

根據(jù)建立的遞階層次結(jié)構(gòu)模型，進行兩兩比較獲得層次的比較矩陣，從而計算出各因素的相對權(quán)重。采用數(shù)字1～9標度法，定義判斷矩陣A=(aij)n×n(見表2)。

表2 判斷矩陣1～9標度法及定義

設(shè)判斷矩陣A的最大特征根為λmax，其相應(yīng)的特征向量為W，則AW=λmaxW。所給出的判斷矩陣不可能完全保持一致，有必要進行一致性檢驗，一致性指標CI計算公式為

(2)

式中：n為判斷矩陣階數(shù)。

顯然，當判斷矩陣具有完全一致性時，CI=0。λmax-n越大，CI越大，一致性越差。為了檢驗判斷矩陣是否具有滿意的一致性，需要將CI與平均隨機一致性指標RI進行比較。若隨機一致性比率CR=CI/RI<0.10，則判斷矩陣具有滿意的一致性，否則需要調(diào)整判斷矩陣的元素取值。隨機一致性指標RI取值見表3。

表3 隨機一致性指標RI取值表[16]

將滿足條件的判斷矩陣，根據(jù)它最大特征值所對應(yīng)的特征向量，進行歸一化處理得到相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)。各層次的指標權(quán)重是反映永泰抽水蓄能電站建設(shè)對研究區(qū)生態(tài)環(huán)境影響各因素重要性的量化尺度，確定權(quán)重是生態(tài)環(huán)境評價過程中非常重要的數(shù)據(jù)，它關(guān)系著整個研究過程的科學性和準確性，從而判斷最終的計算結(jié)果是否與永泰抽水蓄能電站生態(tài)建設(shè)過程中的生態(tài)環(huán)境相符。

3 結(jié)果分析

3.1 權(quán)重分析

通過層次分析法和專家打分法，運用YAAHP進行數(shù)據(jù)處理和計算，最終確定評價模型(表4)中各評價指標的權(quán)重值，經(jīng)過一致性檢驗，CR均小于0.1，滿足一致性比率條件，最終得到永泰抽水蓄能電站建設(shè)對生態(tài)環(huán)境影響的評價體系指標權(quán)重值(詳見表4)。

由表4可知，生態(tài)環(huán)境所占的比重比社會環(huán)境大，分別為0.857分和0.143分。生態(tài)環(huán)境和社會環(huán)境下分的準則層中分別為：生態(tài)環(huán)境狀況(C1)>環(huán)境污染(C2)，周邊居民生產(chǎn)生活(C4)>移民生產(chǎn)生活(C3)，生態(tài)環(huán)境狀況(C1)>周邊居民生產(chǎn)生活(C4)>移民生產(chǎn)生活(C3)>環(huán)境污染(C2)。方案層中，權(quán)重值較大(值均大于0.6)的指標有項目區(qū)地質(zhì)地貌(E4)、水土流失(E12)、水庫水質(zhì)(E6)、空氣顆粒物含量(E8)、施工揚塵(E14)、移民生活安置生態(tài)區(qū)(E19)、周邊居民社會安全(E22)、施工人員噪聲(E18)、施工區(qū)聲音舒適度(E10)、植物覆蓋度(E2)等10個指標，說明電站建設(shè)對這10個指標影響較明顯。

3.2 抽水蓄能電站建設(shè)對生態(tài)環(huán)境影響的特點

經(jīng)實地調(diào)查，永泰抽水蓄能電站正處于建設(shè)初期，截水筑壩會改變原本的水文狀況，泄洪方式會改變河底泥沙流向固有規(guī)律，污染物滯留超出河道生態(tài)環(huán)境承載力，從而導致水質(zhì)發(fā)生改變，泄洪困難，易發(fā)生泥石流等生態(tài)環(huán)境問題[16]。

表4 永泰抽水蓄能電站生態(tài)環(huán)境評價指標權(quán)重

電站建設(shè)需要征占地(詳見表5)，會對周邊生態(tài)環(huán)境造成影響。由表5可知，占地面積排名前三的為林地、耕地、園林生產(chǎn)經(jīng)營用地，土地征用會破壞當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，森林綠地覆蓋面積減小，不利于當?shù)貏又参锷妫沂┕ひ鸬臄_動土地如果后期處理不當會造成水土流失，發(fā)生泥石流、塌方現(xiàn)象等。施工生產(chǎn)生活過程中混凝土系統(tǒng)、砂石料加工系統(tǒng)、骨料加工系統(tǒng)等產(chǎn)生的揚塵使空氣中顆粒物含量增加，會對空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響。

根據(jù)可研階段調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計，調(diào)查基準年2015 年本工程建設(shè)征地涉及搬遷人口216戶696人，需拆遷各類房屋41 157.56 m2。因施工需要部分住宅區(qū)被永久征占，項目區(qū)居民生產(chǎn)生活受到影響，其中88.5%的居民依賴土地生產(chǎn)生活，土地征用導致他們生產(chǎn)生活受到干擾。項目施工過程中，大型運輸車輛運輸借用周邊施工便道產(chǎn)生的揚塵、噪聲污染對周邊居民生產(chǎn)生活造成影響，施工中項目區(qū)周邊存在較大的安全隱患。

表5 永泰抽水蓄能電站工程占地情況 hm2

4 討論分析與建議

4.1 討論分析

由表4可知，永泰抽水蓄能電站建設(shè)過程中對生態(tài)環(huán)境(B1)影響大于社會環(huán)境(B2)影響，這是因為社會環(huán)境影響主要是當?shù)氐囊泼癜仓煤椭苓吘用竦纳a(chǎn)生活影響，而項目建設(shè)區(qū)居民少，所以產(chǎn)生的影響較少。在社會環(huán)境(B2)中，水電站施工對周邊居民生產(chǎn)生活(C4)產(chǎn)生的影響大于移民生產(chǎn)生活(C3)，因為移民通過前期協(xié)商、溝通，以及后期合理、妥善的安置可以盡可能減少對移民生產(chǎn)生活產(chǎn)生影響，而對周邊居民的生產(chǎn)生活產(chǎn)生的影響是不可避免的，只能盡量減少不利影響。生態(tài)環(huán)境(B1)中，施工對生態(tài)環(huán)境狀況(C1)產(chǎn)生的影響大于環(huán)境污染(C2)，這是由于施工過程中對土地的占用、大型機械對地表的干擾等因素，導致陸地生物多樣性遭到破壞，植被覆蓋度降低；且水電站建設(shè)過程中因施工需要而筑壩截水，改變水文狀況容易引起水質(zhì)變化，且排洪路徑發(fā)生改變可能會產(chǎn)生泥石流、塌方等自然災(zāi)害，需要工程結(jié)束以后慢慢恢復；而對環(huán)境產(chǎn)生的污染主要是因為生活廢水、施工工藝、大型運輸機運輸?shù)仍蛞鸬?，可以通過相關(guān)的措施減少對環(huán)境的污染，且施工結(jié)束后所產(chǎn)生的影響也會消失，因此生態(tài)環(huán)境狀況(C1)的比重大于環(huán)境污染(C2)。

4.2 建 議

(1)結(jié)合本工程實際和社會環(huán)境現(xiàn)狀，全面布局、科學配置相關(guān)措施，減少對移民及周邊居民生產(chǎn)生活產(chǎn)生的影響。結(jié)合當?shù)氐纳a(chǎn)方式和實際社會情況選擇適合的移民安置點解決移民的生產(chǎn)生活。在項目區(qū)周邊設(shè)置警示牌，防止周邊居民進入施工區(qū)而危害人身安全。

(2)工程施工過程中注重環(huán)境保護，減少因施工對環(huán)境產(chǎn)生的影響。如項目區(qū)內(nèi)可采取噴水進行降塵，在施工便道兩側(cè)種植行道樹，不僅有降塵的效果還可以降低噪音；盡量使用綠色機器，減少噪音和揚塵；指定生產(chǎn)生活廢水排放點，設(shè)置排水溝、滯留池、垃圾堆放點等。

(3)在工程開挖、填筑過程中，做好臨時防護，防止水土流失對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及周邊水環(huán)境產(chǎn)生影響；工程施工時，盡量減少植被破壞和少占土地，避免不了時要采取相應(yīng)措施，防止影響生態(tài)環(huán)境；項目施工區(qū)開挖填筑造成植被破壞，需要采取綠化美化措施，以減少對自然景觀的影響。