山区水电站项目水土保持综合效益动态评价

2021-06-17杨婵宋鄂平

湖北林业科技 2021年2期

杨婵宋鄂平

摘要：对山区水电站项目分建设时期、防治责任分区进行水土保持综合效益定量动态评价，分析水土保持措施防治效果。以鹤峰县咸盈河为例，对实际监测数据，采用调查分析和文献阅读的方法，从水土流失影响因子、水土流失防治因子和植被恢复三个方面选取10个评价指标因子，构建层次模型。利用yaahp软件计算权重，采用因子加权求和法计算水土保持综合效益。试运行期水土保持综合效益（4.706 0）大于建设期（2.215 4），增幅为1.12。从防治责任分区来看，试运行期的水土保持综合效益都大于施工期。鹤峰县咸盈河水电站项目水土保持措施取得了很好的治理效果，其水土保持措施可为其他山区水电站项目作为参考。

关键词：山区水电站项目;层次分析法;水土保持;综合效益动态评价

中图分类号：S157 文献标识码：A 文章编号：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，国家对自然环境和自然资源的保护高度重视，提出了“保护绿水青山，就是保护金山银山”的理念。水土资源是人类的生存之本，更是保护的重中之重。水电资源作为一种可再生的清洁能源，国家制定了优先发展战略，因此水电资源得到了前所未有的发展机遇导致水电工程建设如雨后春笋般拔地而起[1-2]。特别是小型水电站具有建设周期短、投资少、效益显著等特点，在山区更是得到了迅猛发展[3]。虽然水电资源的开发能带来巨大而直接的经济效益，但由于水电工程在建设过程中具有地表扰动面积大、强度高、降低乃至丧失原有土地的水土保持功能，从而造成随着施工期变化而发生显著变化的严重的水土流失[4-6]。因此。水电工程的水土流失防治工作是至关重要的。目前，虽然我国对水土流失高度重视，制定了一系列的法律法规，但对于水土保持措施实施效果的研究主要集中在流域层面，对开发建设项目层面水土保持措施效益的研究较少，对易发水土流失的山区的研究少之又少。本文以鹤峰县咸盈河水电站项目为研究对象，动态分析水电站项目水土保持措施的综合效益，对水土保持措施效益做出定量的评价。

1 项目概况

鹤峰咸盈河水电站位于鹤峰县邬阳乡境内，咸盈河水电工程为引水式电站，水库正常蓄水位539.0 m，总库容347.65万m3，电站装机容量150 MW，年发电量4 349.31 kW h。水库调节库容为183万m3，库容系数为1.09%。根据《水利部办公厅关于印发全国水土保持规划国家级水土流失重点预防区和重点治理区复核划分成果的通知》（水利部办公厅办〔2013〕188号），本项目所在地属于武陵山国家级水土流失重点预防区。

2 研究方法

2.1 数据来源

在咸盈河水电站水土保持方案书以及水土保持监测报告分析的基础之上，结合实地勘察和监测，得知本项目按时间划分分为施工期（包含施工准备期和施工期）和试试运行期（植被恢复期），按项目分区划分为主体工程区、施工道路区、施工附属区、渣场区和料场区5个分区。同时在本项目监测数据分析的基础之上得出水土流失影响因子、水土保持措施等方面的数据。运用excel等软件对所收集的数据进行归纳整理，建立咸盈河水电站水土保持数据库。

2.2 指标选取

结合文献阅读、生产建设项目水土保持的各种法律法规、标准，以及咸盈河水电站项目水土保持数据库的数据。在现有数据的基础上，坚持全面性与代表性、独立性与可比性、可操作性与准确性的原则，选取不同层次结构、不同量纲的多个初级评价指标[7-10]。再将初级指标做成问卷形式，通过调查问卷，向各级水行政部门，水土保持方案编制单位、大专院校等进行多次调查意见求证，从而确定最终评价指标。

在指标确定的基础之上，结合层次分析法，将咸盈河水电站项目的水土保持综合效益评价指标体系分为目标层、准则层和指标层三个层次。第一层目标层：即水土保持综合效益;第二层准则层：包含水土流失影响因子、水土流失防治因子和植被恢复效果三个指标因子;第三层指标层：包含扰动土地面积等10个指标因子。各层次具体指标因子如表1所示：

2.3 权重确定

目前为止，学者们对权重确定进行了大量的研究，从而确定权重的方法多种多样。有依据研究人员的主观判断进行确定的，也有各种各样的数学确定方法[11]。本研究主要采取德尔菲法与层次分析法（AHP）相结合进行权重确定。德尔菲法即专家咨询法，本研究在指标选择的调查问卷过程中，同时让专家们对两两指标间的相对重要性进行赋值（其赋值标准如图2所示），并对调查结果进行汇总，反复多次，得到权重值。再运用层次分析法确定权重。层次分析法是定量与定性相结合，可避免大量指标同时赋权带来的混乱和失误，从而提高评价的准确性和简便性[12]。其主要步骤[13]为：第一步：根据已确定的指标因子，创建指标体系，构造各层次判断矩阵。假设有n个要素C1、C2、C3……Cn，其判断矩阵如下：

C=C11 … C1nCn1 … Cnn

式中Cij为要素Ci对Cj的相对重要程度（i=1…….n，j=1……n），其意义和赋值见下表2：

第二步：进行单层次排序和一致性检验。进行一致性检验是为了评价层次排序的有效性，及评判赋值是否合理。当一致性检验CR<0.1時，说明赋值合理。本研究中得出施工期：A-B矩阵的CR为0.0000，B1-C矩阵的CR为0.0227，B2-C矩阵的CR为0.0907，B3-C矩阵的CR为0.0000，均满足CR<1。试运行期A-B矩阵的CR为0.0713，B1-C矩阵的CR为0.0227，B2-C矩阵的CR为0.0907，B3-C矩阵的CR为0.0000，均满足CR<1。

第三步：层次总排序及一致性检验。

第四步：得到各指标的权重。通过yaahp层次分析法软件得出本研究各评价指标因子的权重值如表3所示：

通过对yaahp层次分析法软件得出的权重数据进行权重百分比分析，如图1、2所示，在施工期，所占权重最大的为土壤流失控制比，所占比重为37%，其次为扰动土地整治率，所占比重为31%，第三为拦渣率和弃土石渣量，占7%。

在试运行期阶段，所占权重最大的为林草植被恢复率，所占比重为36%，其次为林草植被覆盖率和拦渣率，所占比重为12%，所占比重第三位为弃土石渣量，所占比重为9%。

2.4 数据标准化

由于各指标的量纲不同，在进行指标综合指数和评价分析之前要进行数据标准化处理[14.15]，分析指标性质后，本研究所采用的数据标准化处理为升半梯和降半梯两种函数进行计算[16]：

（1）升半梯函数

Ux=（0 0≤x≤a1x-a1a2-a1 a1

（2）降半梯函数

Ux=1 0≤x≤a1a1-xa2-a1 a1

式中：a1、a2为指标的下限和上限，可依据评价标准，为基准值和理想值;x为实测值。

在本研究中升半梯函数的评价因子为：扰动土地整治率、水土流失总治理度、土壤流失控制比、拦渣率、林草植被覆盖率和植被恢复率。降半梯函数的评价因子为：扰动土地面积、影响区面积、土壤侵蚀模数、弃土石渣量、预测水土流失量。经过计算可得本研究的标准化值如表4、表5所示：

2.5 模型构建

水土保持综合效益采用因子加权求和[17]来计算：

Ui=∑ni=1ai*xi

式中：Ui——水土保持综合效益，ai——第i个指标的权重，xi——第i个指标的标准化值。式中i=1，2，3……，9，10。

3 结果与分析

3.1 施工期水土保持综合效益

在施工期，水土保持综合效益为2.215 4。按水土流失影响因子、水土流失防治因子和植被恢复效果划分，水土流失防治因子的水土保持综合效益最大为1.333 4，其次为水土流失影响因子为0.882 1。植被恢复效果因子为0，主要原因是，在施工阶段并没有对评价指标林草植被恢复率和林草覆盖率进行监测，因为施工阶段是对植物措施进行建设的阶段且植被恢复需要2 a的恢复期，而在施工期水土流失防治因子明显大于水土流失影响因子，说明本项目的水土保持措施在施工阶段取得了非常明显的效果。

从各防治责任分区来看，水土保持防治效益由大到小为料场区（0.551 3）>主体工程区（0.497 9）>施工道路区（0.490 7）>施工附属区（0.372 2）>渣场区（0.339 4），主要是因为在施工阶段，料厂区主要是堆放施工材料，因此，在建设过程中，对其原有地表的破坏较小，故其水土保持效益较好，渣场区水土保持效益最低是由于在施工阶段人为干扰最大造成的。

3.2 试运行期各分区水土保持综合效益

在试运行期，水土保持综合效益为4.706 0。按水土流失影响因子、水土流失防治因子和植被恢复效果因子划分，植被恢复效果因子的综合效益最大，为2.160 9，其次为水土流失防治因子，为2.241 4，水土流失影响因子为0.303 7。说明在试运行阶段，植物措施在水土保持的过程中占据的作用最大，植物措施取得了很好的效果。从防治责任分区来看，施工道路区（1.108 9）>施工附属区（1.060 5）>渣场区（0.968 5）>主体工程区（0.860 3）>料场区（0.761 8）。施工道路区和施工附属区的水土保持效益最好是因为在主体工程完成的试运行阶段，施工道路区和施工附属区的水土保持措施在建设阶段就已经完成，且试运行阶段，这两个防治责任分区很少有人为的干扰。

3.3 水土保持综合效益分析

从施工期和试运行的水土保持综合效益来看，试运行期的水土保持综合效益明显高于施工期的水土保持综合效益，增幅为1.12。从单个责任分区来看，各个分区的水土保持效益在试运行阶段都比施工期的水土保持效益高，说明水土保持措施很好的起到了防止水土流失的作用。

从施工分期来看，施工期水土流失影响因子为0.882 1，试运行期水土流失影响因子为0.303 7，其水土保持效益减少了65.57%。其主要原因可能是在试运行期阶段，减少了工程措施的维护，而植物措施需要2 a左右的恢复期，故试运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复的水土保持综合效益试运行期都大于施工期，水土流失防治因子增加了68.05%，植被恢复效果增加了100%。说明水土保持措施对水土流失防治起到了很明显的效果。

4 结论

（1）山区水电站项目在不同的建设阶段，水土保持的综合效益不同，总的来说试运行期大于施工期，说明水土保持措施的效果明显。但水土流失影响因子在试运行期的水土保持效益减少，说明在后期，对水土保持的监管力度不够，应加大对水土流失影响因子的水土保持措施力度。

（2）山区水电站项目，在施工期，土壤流失控制比所占的权重最大。在试运行期，林草植被恢复率所占的权重最大。

（3）对比不同责任防治分区，在施工期，水土保持效益最大的为料场区，试运行期为施工道路区。说明无论在施工阶段还是试运行阶段，水土保持防治工作都做的比较好。

（4）本研究所属地区为山区，地形条件稍微有点复杂。对山区水电项目的水土保持综合效益的动态评价很少，故对山区水保保持防治具有一定的参考作用。但本研究在指标数据选取等方面，存在指标选取多，数据收集困难，指标选取少，难以全面的反映的缺陷，在评价方法方面，应结合地区地形实际。因此，本研究还存在不足之处，需在以后进行修正和改善。

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