面向流域生態(tài)環(huán)境保護的小型支流水電站拆除評估研究

彭 蓉

（貴州省大方縣水務(wù)局，貴州 大方 551600）

1 基于生態(tài)保護的水電站拆除可行性評估框架搭建

1.1 可行性評估框架的數(shù)據(jù)收集

河流的流域特征決定了水生物的生長環(huán)境及棲息地面積，生長環(huán)境多樣性越強水生物的數(shù)量及種類越豐富。水系連通性有利于生物的繁殖與洄游。河流流量決定著生物生存空間，流速、水位和水溫是水生物產(chǎn)卵繁殖的關(guān)鍵影響因素，刺激著生物繁殖也決定著孵化環(huán)境。溶解氧、懸浮物等水質(zhì)評價標準是河流健康與水生物生存環(huán)境的重要衡量指標。水生物多樣性和流域生態(tài)穩(wěn)定是水生態(tài)環(huán)境恢復潛力的直接評價指標，分別與評價得分呈正相關(guān)與負相關(guān)。流域的地形地貌條件也給予了水生物復雜的棲息環(huán)境，河床地貌的深潭、淺灘更是水生物生存繁衍基礎(chǔ)。小型水電站承擔著流域內(nèi)的供水、供電及灌溉責任，水電站拆除將造成水利工程功能喪失，需根據(jù)發(fā)電、供水情況及灌溉面積綜合評價小型水電站拆除損失。

1.2 可行性評估框架的數(shù)據(jù)處理

水生態(tài)環(huán)境恢復潛力評價和小型水電拆除損失評價指標框架表（略），分別計算重要影響因素的評價目標得分。

河流流域特征A 指標的評分計算見式（1），式（1）中，L 表示河流長度，L0、N0分別表示長度指標、支流數(shù)量閾值，超過閾值認為河流長度對于生物的生存不存在限制。N 表示支流數(shù)目；LC表示連通里程數(shù)；α表示權(quán)重系數(shù)。

水位漲退水波動的計算過程見式（2），式（2）中，TG、TZ分別表示一年內(nèi)干流、支流有效漲水天數(shù)，TAG、TAZ分別表示支流、干流每次漲水持續(xù)天數(shù)。

水生物多樣性的計算方式見式（3），式（3）中，F(xiàn)Z、FG分別表示支流、干流生物種數(shù)；FES、F′ES分別表示支流珍稀及特有種生物種數(shù)和珍稀及特有種生物種數(shù)閾值。

河流彎曲程度計算見式（4），式（4）中，WG表示干流蜿蜒度，WZ表示支流蜿蜒度。

流域生態(tài)穩(wěn)定性計算見式（5），式（5）中，F(xiàn)T表示統(tǒng)計年份內(nèi)洪災發(fā)生次數(shù)，fT表示大型洪災發(fā)生次數(shù)。GT表示河岸坍塌、滑坡的次數(shù)。

經(jīng)濟損失指標計算見式（6），IZ、IG表示支流、干流建設(shè)投資金額。

供電損失的計算見式（7），PZ、PG分別表示支流、干流平均發(fā)電量。

其余要素則根據(jù)行業(yè)專家經(jīng)驗進行評分，最終目標評分與權(quán)重系數(shù)相乘后求和。當某一項指標得分小于50 分時，評估框架目標得分取最小指標得分數(shù)值。

1.3 基于層次分析法的水電站拆除評價模型設(shè)計

研究采用層次分析法計算評價指標的權(quán)重大小。首先建立遞階層次結(jié)構(gòu)，將研究問題整理成條理化層次化的分析模型，形成目標層、準則層到方案層的遞推，準則層定義為Am。然后，采用1-9的數(shù)值構(gòu)建水生態(tài)環(huán)境恢復潛力評價指標的判斷矩陣，矩陣中的元素定義為aij，表示第i 個因素對第j 個因素的比較結(jié)果，對比兩兩因素并按其重要程度進行評級。

對構(gòu)建的六個判斷矩陣計算權(quán)重系數(shù)，特征向量的計算過程見式（8）。式（8）中，n表示判別矩陣階數(shù)，Wi表示特征向量。

再對特征向量進行歸一化處理，如式（9）所示，Wi表示權(quán)重系數(shù)。

評價者和專家有時不能對因素i、j 做出準確判斷，還需對建立的層次進行一致性驗證，計算過程見式（10）。式（10）中，CI 表示一致性指標，CR 表示一致性比例，RI 表示隨機一次性指標；λmax 表示判別矩陣的最大特征根，n 表示判別矩陣階數(shù)。當CR＜0.1 時，則認為該矩陣一致，結(jié)果可用。CR＞0.1時，則認為需通過水利、生態(tài)等領(lǐng)域的專家進行重新評估，計算新的aij。

2 大方縣赤水河小型水電站拆除實例分析

首先根據(jù)層次分析法計算權(quán)重得到水生態(tài)環(huán)境恢復潛力評價指標和小型水電拆除損失評價指標的計算結(jié)果；然后，研究僅考慮生態(tài)恢復潛力將側(cè)重考慮指標的計算權(quán)重增至0.99計算可行性方案，實驗結(jié)果如圖1所示。由圖1可見，三岔河、紅巖、聯(lián)辦以及東方電站的生態(tài)恢復潛力得分較高，均在75分以上，聯(lián)辦電站的生態(tài)恢復潛力得分達到了84.10分，評價為恢復潛力較高。其他水電站的潛力評分則處于較低水平，與之對應是這類電站的拆除損失評分較高，在經(jīng)濟、興利以及防洪減災等方面的影響較大，供水供電主要覆蓋著附近的生產(chǎn)生活用電，最高拆除損失評分三岔河電站達到了91.60分。綜合考慮，赤水河流域支流水電站拆除優(yōu)先順序為東方、聯(lián)辦、紅巖、東田、魚跳塘、魚跳塘二級、大山、露布、三岔河電站。

圖1 赤水河流域主要支流小水電站計算結(jié)果圖

3 結(jié)語

由生態(tài)恢復潛力得分和拆除損失評分計算出的赤水河流域支流水電站拆除優(yōu)先順序為東方、聯(lián)辦、紅巖、東田、魚跳塘、魚跳塘二級、大山、露布、三岔河電站；單一考慮評價目標更適合特定拆除目標的水電站拆除評估。評估框架對于大方縣水電拆除更具合理性。