特高壓輸變電工程生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價指標(biāo)體系構(gòu)建

崔學(xué)樂，劉建林，羅紹青，王 燕，梁振明

(1.國網(wǎng)浙江省電力有限公司檢修分公司，浙江 杭州 311121；2.中國電力工程顧問集團華北電力設(shè)計院有限公司，北京 100120)

1 引言

自第一條特高壓晉東南～南陽～荊門1000 kV交流試驗示范工程于2009 年投運以來，我國有近30 條特高壓交流/直流工程在運行。特高壓輸變電工程實現(xiàn)大功率的中、遠距離輸電，以及實現(xiàn)遠距離的電力系統(tǒng)互聯(lián)，具有明顯的社會效益和經(jīng)濟效益，但其對生態(tài)結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能的影響貫穿于建設(shè)、運行整個壽命周期中[1]。

特高壓工程對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響表現(xiàn)為永久或臨時占用農(nóng)田、林地、草地、建設(shè)用地等不同的土地利用類型，破壞甚至清除了地面植被，直接降低了植被蓋度和物種數(shù)量，進而導(dǎo)致占地范圍內(nèi)的生態(tài)功能退化，植被群落初級演替減緩[2]。特高壓工程竣工運行后塔基區(qū)域的生態(tài)植被逐漸恢復(fù)，植被生物量和生產(chǎn)力也呈現(xiàn)上升趨勢，生態(tài)群落重新開始次生演替，但運行維護行為也會對生態(tài)植被恢復(fù)產(chǎn)生一定的不利影響。輸變電工程建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的不利影響越來越受到關(guān)注，以往研究[3～5]多基于輸變電工程生態(tài)影響途徑和特征，并提出了相應(yīng)階段的防控體系和針對性的保護措施，而針對特高壓輸變電工程生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的定量化綜合評價指標(biāo)體系研究較少。

本文在以生態(tài)結(jié)構(gòu)、生態(tài)功能組成的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量體系框架下，利用層次分析法構(gòu)建了10 個指標(biāo)的特高壓輸變電工程生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價指標(biāo)體系，利用構(gòu)造判斷矩陣和一致性檢驗獲取各層指標(biāo)權(quán)重，使特高壓輸變電工程生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價實現(xiàn)了定量化，以期為建設(shè)“環(huán)境友好型”特高壓輸變電工程和生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)提供參考。

2 研究方法

本文在特高壓工程對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量影響途徑和特征基礎(chǔ)上，通過指標(biāo)篩選、評價體系構(gòu)建、指標(biāo)權(quán)重計算等步驟構(gòu)建評價指標(biāo)體系。

2.1 指標(biāo)篩選及構(gòu)建

特高壓工程生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)的篩選主要基于建設(shè)期、運行期影響評價清單分析，特高壓工程建設(shè)期會擾動土層、破壞生態(tài)植被、產(chǎn)生噪聲和揚塵現(xiàn)象，運行期會產(chǎn)生電磁和電暈噪聲污染[6～8]，建立“指標(biāo)可能的全集”。參考《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術(shù)規(guī)范》劃分土地類型，并通過特爾菲專家咨詢法[9]選定指標(biāo)層中的評價指標(biāo)。

將選定的指標(biāo)按照生態(tài)結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能分為兩個準(zhǔn)則層，并歸于以特高壓工程生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為目標(biāo)層的綜合評價體系。

2.2 指標(biāo)權(quán)重計算

2.2.1 構(gòu)造判斷矩陣

在評價體系的基礎(chǔ)上構(gòu)建判斷矩陣，對同一層次中各指標(biāo)的重要性進行比較賦值，表示各要素相對上層某要素的相對重要程度，采用九標(biāo)度法進行賦值表述的同時比較某種屬性差異的標(biāo)度尺度，具體見表1。

表1 判斷矩陣標(biāo)度及其含義

2.2.2 確定指標(biāo)權(quán)重值

采用乘積方根法計算權(quán)重，其具體計算步驟如下。

(1)求每一行的幾何平均值：

(1)

(2)再對bi(i=1,2,…,n)進行歸一化處理，求得最大特征值對應(yīng)的特征向量：

(2)

(3)由W=(w1,w2,…,wn)T，則判斷矩陣的最大特征根λmax滿足：BW=λmaxW，即

(3)

式(3)中，j=1,2,…,n。

(4)計算判斷矩陣的最大特征根λmax：

(4)

式(4)中，i，j=1,2,…,n。

2.2.3 一致性檢驗

同一層次各因素的相對重要性由20 位特高壓輸變電工程環(huán)境影響評價專業(yè)人士采用1～9 分值標(biāo)度打分，以打分平均值構(gòu)成兩兩比較判斷矩陣，并計算各指標(biāo)的權(quán)重。當(dāng)一致性比率CR<0.10 時，判斷矩陣具有滿意的一致性，否則，重新打分構(gòu)造兩兩比較判斷。

(5)

(6)

式(5)、(6)中，λmax為判斷矩陣的最大特征根，n為判斷矩陣階數(shù)，RI為隨機一致性指標(biāo)[10]。

3 特高壓工程生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)體系構(gòu)建

根據(jù)特高壓輸變電工程建設(shè)、運行的生命周期中選取26個指標(biāo)構(gòu)成評價指標(biāo)體系。該指標(biāo)體系包括6 個一級指標(biāo)，即大氣環(huán)境、地形因素、土壤環(huán)境、生態(tài)結(jié)構(gòu)、生態(tài)功能和人類活動。依據(jù)指標(biāo)選取的典型性和代表性等原則，為各個一級指標(biāo)選取相應(yīng)的二級指標(biāo)，其中大氣環(huán)境包括4 個二級指標(biāo)，地形因素包括4 個二級指標(biāo)，土壤因素包括4 個二級指標(biāo)，生態(tài)結(jié)構(gòu)包括7 個二級指標(biāo)，生態(tài)結(jié)構(gòu)包括4 個二級指標(biāo)，人類活動包括2 個二級指標(biāo)。

在第一輪選擇的26 個指標(biāo)范圍內(nèi)，考慮指標(biāo)在建設(shè)期、運行期同時存在且能夠直接反映特高壓輸變電工程生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的指標(biāo)，利用特爾菲專家咨詢和論證的方法進一步篩選能簡明的、易于量化和能夠進行尺度擴展的指標(biāo)。第二輪篩選后共確定10 個指標(biāo)。構(gòu)建的特高壓工程生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)體系見表2。

表2 特高壓工程生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價體系

林地面積占比：評價范圍內(nèi)成片的天然林、次生林和人工林，以及灌木覆蓋的土地面積占評價區(qū)域面積的比例。

草地面積占比：評價范圍內(nèi)草甸、草原、草叢、草本綠地覆蓋的土地面積占評價區(qū)域面積的比例。

農(nóng)田面積占比：評價范圍內(nèi)水田、水澆地和旱地面積占評價范圍區(qū)域面積的比例。

建設(shè)用地面積占比：評價范圍內(nèi)居住地、工業(yè)用地、交通用地、采礦場的面積占評價區(qū)域面積的比例。

植被蓋度：評價范圍內(nèi)植被垂直投影面積占評價區(qū)域面積的比例。

物種豐富度：是指衡量評價區(qū)域內(nèi)生物多樣性的豐貧程度，計算公式如下。

R=(S-1)/InN

(7)

式(7)中，N為所有種的個體數(shù)，S為種的數(shù)目。

林地生物量、草地生物量、初級生產(chǎn)力：以現(xiàn)場樣方調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合遙感解譯成果，計算林地生物量、草地生物量、初級生產(chǎn)力。

植被生物量：指一定空間范圍內(nèi)森林，草地，農(nóng)田等生物量的總和。以現(xiàn)場樣方調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以現(xiàn)場樣方調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合遙感解譯成果，計算特定區(qū)域內(nèi)的植被生物量。

4 評價指標(biāo)權(quán)重確定

4.1 構(gòu)造判斷矩陣

邀請20 位從事特高壓輸變電工程生態(tài)環(huán)境影響評價工作達10 年以上的專業(yè)人士按照判斷矩陣標(biāo)度原則進行兩兩指標(biāo)比較賦值，再對同一層次中各指標(biāo)的賦值計算平均值后得到兩兩比較判斷矩陣。準(zhǔn)則層判斷矩陣見表3，指標(biāo)層判斷矩陣見表4和表5。

表3 準(zhǔn)則層判斷矩陣(A-B)

表4 指標(biāo)層判斷矩陣(B1-C)

表5 指標(biāo)層判斷矩陣(B2-C)

4.2 層次單排序及一致性檢驗

對準(zhǔn)則層判斷矩陣(A-B)、指標(biāo)層判斷矩陣(B1-C)和指標(biāo)層判斷矩陣(B2-C)按照2.2.3節(jié)計算最大特征值及對應(yīng)的特征向量，并經(jīng)一致性檢驗后，得到層次單排序及一致性檢驗結(jié)果見表6～表8。

表6 準(zhǔn)則層層次單排序及一致性檢驗(A-B)

表7 指標(biāo)層層次單排序及一致性檢驗(B1-C)

表8 指標(biāo)層層次單排序及一致性檢驗(B2-C)

4.3 綜合評價指標(biāo)權(quán)重值

根據(jù)4.2節(jié)求得的單層次的權(quán)重值，計算特高壓工程生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合權(quán)重，結(jié)果如表9 所示。從準(zhǔn)則層指標(biāo)權(quán)重可以看出，生態(tài)功能指標(biāo)在特高壓工程生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價體系中占有顯著的比重(0.667)，表明生態(tài)功能是生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價的重點和核心。指標(biāo)層各指標(biāo)在評價體系中的權(quán)重排序結(jié)果表明：初級生產(chǎn)力、植物生物量、物種豐富度和林地生物量的權(quán)重最大，依次為0.332、0.173、0.170和0.117。

表9 綜合評價指標(biāo)權(quán)重值

由此可知，特高壓工程建設(shè)期須最大程度地保護占地范圍內(nèi)的生態(tài)植被，維持植被生物量和初級生產(chǎn)力水平，運行期可采取播撒草籽、栽植灌木等方式提高物種豐富度、植被生物量和初級生產(chǎn)力，以維持特高壓工程生態(tài)環(huán)境質(zhì)量至建設(shè)前的水平。

5 結(jié)語

(1)采用德爾菲法、層次分析法，構(gòu)建了具有3層10個指標(biāo)的特高壓工程生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)體系，為科學(xué)地定量化評價特高壓工程生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提供了方法體系和理論支撐。

(2)特高壓工程生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價體系中生態(tài)功能指標(biāo)比重(0.667)顯著高于生態(tài)結(jié)構(gòu)指標(biāo)(0.333)，指標(biāo)層中的初級生產(chǎn)力、植物生物量、物種豐富度和林地生物量指標(biāo)在特高壓工程建設(shè)期和運行期需特別關(guān)注。

(3)隨著特高壓輸變電工程在不同區(qū)域的建設(shè)和實施，特高壓輸變電工程生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)水平分級標(biāo)準(zhǔn)值的制定需深入完善和改進，以便更合理地將構(gòu)建的評價指標(biāo)體系應(yīng)用于具體項目的環(huán)境管理之中。