基于层次分析法的抽水蓄能电站环境影响评价

2018-08-13周永峰吴倩楠吴德榆范建国金佳明陈金昌

中国水土保持 2018年8期

周永峰，吴倩楠，吴德榆，范建国，金佳明，陈金昌

(中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州 311115)

当前，我国电能主要以煤炭发电为主(占70%以上)，煤炭发电不仅有电网输送稳定性差的缺点，而且每年排放大量的有害气体，对环境会产生严重的影响，从而受到国际公约的制约[1-2]。水资源是可再生的清洁能源，发展水电能缓解煤炭发电的压力，对节能减排、保护环境有重要意义[3-4]。

南方地区雨水充沛，抽水蓄能电站的建设能有效缓解南方电网的压力，而且抽水蓄能电站电网输送稳定性高[5-8]，有调峰填谷、调频、调相的优越性[9-10],因此抽水蓄能电站将会成为未来电网中的骨干电源。然而，水电站建设对生态环境的影响是多方面、复杂的，在其建设过程中需要考量环境、社会文化、经济生产等多方面的问题。随着人们环保意识的加强，生态可持续发展的理念越来越深入人心，针对水电站建设对环境的影响进行综合评价越来越受到人们的重视[11-12]。本文以永泰抽水蓄能电站为例，探讨水电站工程在建设过程中对当地及周边环境可能产生的影响，并根据权重值提出科学的参考意见。

1 项目区概况

福建永泰抽水蓄能电站位于永泰县白云乡，气候温热湿润，年均气温19.9℃。降水量丰富，年均降水量1 513.2 mm，平均相对湿度77%，平均年日照时数1 670.7 h。土壤以红壤土为主。植被类型较为丰富，以亚热带区系成分为主。项目区属湿润森林区域的亚热带常绿阔叶林区，项目区森林覆盖率67.4%。

永泰电站由上水库、下水库、输水系统、地下厂房和开关站等组成。上水库位于白云乡凤际村，利用天然地形修建库盆，布置1座主坝、4座副坝，不设溢洪道；下水库位于大樟溪的支流——白云溪上，利用天然地形修建库盆，设大坝1座，并设溢流表孔及泄洪底孔；输水系统和地下厂房位于上、下水库间的山体内。电站装机容量1 200 MW，输水系统总长2 039.2 m，距高比为4.17。上水库大坝最大坝高32 m，正常蓄水位时相应库容798万m3；下水库大坝最大坝高53 m，正常蓄水位时相应库容852万m3。属一等大(1)型工程，以发电为主。

2 研究方法

2.1 建立递阶层次结构模型

通过邀请专家讨论，遵循综合性、可操作性、生态性原则[13-15]，构建一个有层次的结构模型。模型分为目标层、准则层和方案层，并根据实际情况设置准则层的层数，共构建了5个层次(详见表1)，将研究问题从简单到复杂，从表面到深入，能够多方面、多层次地进行分析。将永泰电站建设对生态环境的影响(A)作为目标层，可以概括抽水蓄能电站建设过程中对研究区生态环境的影响。评价指标的选取囊括了施工建设过程中对生态环境(B1)和社会环境(B2)产生影响的主要因素，主要包括生态环境状况(C1)、环境污染(C2)、移民生产生活(C3)、周边居民生产生活(C4)，涉及生物、地质地貌、水环境及污染、空气环境及污染等方面。方案层是由资料可取得、数据获得途径较简单、现场操作方便的自然和社会环境指标构成，是可以通过查阅资料、现场观测、问卷调查等方式获得，可以量化。方案层的数据也是衡量研究区生态环境和社会环境最根本的因素。在收集整理、归纳总结和分析了各个准则层的评价指数后，共筛选了22个评价指标。

表1 永泰抽水蓄能电站建设对生态环境影响评价指标体系

2.2 构造判断矩阵及一致性检验

根据建立的递阶层次结构模型，进行两两比较获得层次的比较矩阵，从而计算出各因素的相对权重。采用数字1～9标度法，定义判断矩阵A=(aij)n×n(见表2)。

表2 判断矩阵1～9标度法及定义

设判断矩阵A的最大特征根为λmax，其相应的特征向量为W，则AW=λmaxW。所给出的判断矩阵不可能完全保持一致，有必要进行一致性检验，一致性指标CI计算公式为

(2)

式中：n为判断矩阵阶数。

显然，当判断矩阵具有完全一致性时，CI=0。λmax-n越大，CI越大，一致性越差。为了检验判断矩阵是否具有满意的一致性，需要将CI与平均随机一致性指标RI进行比较。若随机一致性比率CR=CI/RI<0.10，则判断矩阵具有满意的一致性，否则需要调整判断矩阵的元素取值。随机一致性指标RI取值见表3。

表3 随机一致性指标RI取值表[16]

将满足条件的判断矩阵，根据它最大特征值所对应的特征向量，进行归一化处理得到相应的权重系数。各层次的指标权重是反映永泰抽水蓄能电站建设对研究区生态环境影响各因素重要性的量化尺度，确定权重是生态环境评价过程中非常重要的数据，它关系着整个研究过程的科学性和准确性，从而判断最终的计算结果是否与永泰抽水蓄能电站生态建设过程中的生态环境相符。

3 结果分析

3.1 权重分析

通过层次分析法和专家打分法，运用YAAHP进行数据处理和计算，最终确定评价模型(表4)中各评价指标的权重值，经过一致性检验，CR均小于0.1，满足一致性比率条件，最终得到永泰抽水蓄能电站建设对生态环境影响的评价体系指标权重值(详见表4)。

由表4可知，生态环境所占的比重比社会环境大，分别为0.857分和0.143分。生态环境和社会环境下分的准则层中分别为：生态环境状况(C1)>环境污染(C2)，周边居民生产生活(C4)>移民生产生活(C3)，生态环境状况(C1)>周边居民生产生活(C4)>移民生产生活(C3)>环境污染(C2)。方案层中，权重值较大(值均大于0.6)的指标有项目区地质地貌(E4)、水土流失(E12)、水库水质(E6)、空气颗粒物含量(E8)、施工扬尘(E14)、移民生活安置生态区(E19)、周边居民社会安全(E22)、施工人员噪声(E18)、施工区声音舒适度(E10)、植物覆盖度(E2)等10个指标，说明电站建设对这10个指标影响较明显。

3.2 抽水蓄能电站建设对生态环境影响的特点

经实地调查，永泰抽水蓄能电站正处于建设初期，截水筑坝会改变原本的水文状况，泄洪方式会改变河底泥沙流向固有规律，污染物滞留超出河道生态环境承载力，从而导致水质发生改变，泄洪困难，易发生泥石流等生态环境问题[16]。

表4 永泰抽水蓄能电站生态环境评价指标权重

电站建设需要征占地(详见表5)，会对周边生态环境造成影响。由表5可知，占地面积排名前三的为林地、耕地、园林生产经营用地，土地征用会破坏当地生态环境，森林绿地覆盖面积减小，不利于当地动植物生存，且施工引起的扰动土地如果后期处理不当会造成水土流失，发生泥石流、塌方现象等。施工生产生活过程中混凝土系统、砂石料加工系统、骨料加工系统等产生的扬尘使空气中颗粒物含量增加，会对空气质量产生影响。

根据可研阶段调查结果统计，调查基准年2015 年本工程建设征地涉及搬迁人口216户696人，需拆迁各类房屋41 157.56 m2。因施工需要部分住宅区被永久征占，项目区居民生产生活受到影响，其中88.5%的居民依赖土地生产生活，土地征用导致他们生产生活受到干扰。项目施工过程中，大型运输车辆运输借用周边施工便道产生的扬尘、噪声污染对周边居民生产生活造成影响，施工中项目区周边存在较大的安全隐患。

表5 永泰抽水蓄能电站工程占地情况 hm2

4 讨论分析与建议

4.1 讨论分析

由表4可知，永泰抽水蓄能电站建设过程中对生态环境(B1)影响大于社会环境(B2)影响，这是因为社会环境影响主要是当地的移民安置和周边居民的生产生活影响，而项目建设区居民少，所以产生的影响较少。在社会环境(B2)中，水电站施工对周边居民生产生活(C4)产生的影响大于移民生产生活(C3)，因为移民通过前期协商、沟通，以及后期合理、妥善的安置可以尽可能减少对移民生产生活产生影响，而对周边居民的生产生活产生的影响是不可避免的，只能尽量减少不利影响。生态环境(B1)中，施工对生态环境状况(C1)产生的影响大于环境污染(C2)，这是由于施工过程中对土地的占用、大型机械对地表的干扰等因素，导致陆地生物多样性遭到破坏，植被覆盖度降低；且水电站建设过程中因施工需要而筑坝截水，改变水文状况容易引起水质变化，且排洪路径发生改变可能会产生泥石流、塌方等自然灾害，需要工程结束以后慢慢恢复；而对环境产生的污染主要是因为生活废水、施工工艺、大型运输机运输等原因引起的，可以通过相关的措施减少对环境的污染，且施工结束后所产生的影响也会消失，因此生态环境状况(C1)的比重大于环境污染(C2)。