基于層次分析法的抽水蓄能電站環境影響評價

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電為主(占70%以上)，煤炭發電不僅有電網輸送穩定性差的缺點，而且每年排放大量的有害氣體，對環境會產生嚴重的影響，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，發展水電能緩解煤炭發電的壓力，對節能減排、保護環境有重要意義[3-4]。

南方地區雨水充沛，抽水蓄能電站的建設能有效緩解南方電網的壓力，而且抽水蓄能電站電網輸送穩定性高[5-8]，有調峰填谷、調頻、調相的優越性[9-10],因此抽水蓄能電站將會成為未來電網中的骨干電源。然而，水電站建設對生態環境的影響是多方面、復雜的，在其建設過程中需要考量環境、社會文化、經濟生產等多方面的問題。隨著人們環保意識的加強，生態可持續發展的理念越來越深入人心，針對水電站建設對環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過程中對當地及周邊環境可能產生的影響，并根據權重值提出科學的參考意見。

1 項目區概況

福建永泰抽水蓄能電站位于永泰縣白云鄉，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，以亞熱帶區系成分為主。項目區屬濕潤森林區域的亞熱帶常綠闊葉林區，項目區森林覆蓋率67.4%。

永泰電站由上水庫、下水庫、輸水系統、地下廠房和開關站等組成。上水庫位于白云鄉鳳際村，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，設大壩1座，并設溢流表孔及泄洪底孔；輸水系統和地下廠房位于上、下水庫間的山體內。電站裝機容量1 200 MW，輸水系統總長2 039.2 m，距高比為4.17。上水庫大壩最大壩高32 m，正常蓄水位時相應庫容798萬m3；下水庫大壩最大壩高53 m，正常蓄水位時相應庫容852萬m3。屬一等大(1)型工程，以發電為主。

2 研究方法

2.1 建立遞階層次結構模型

通過邀請專家討論，遵循綜合性、可操作性、生態性原則[13-15]，構建一個有層次的結構模型。模型分為目標層、準則層和方案層，并根據實際情況設置準則層的層數，共構建了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。將永泰電站建設對生態環境的影響(A)作為目標層，可以概括抽水蓄能電站建設過程中對研究區生態環境的影響。評價指標的選取囊括了施工建設過程中對生態環境(B1)和社會環境(B2)產生影響的主要因素，主要包括生態環境狀況(C1)、環境污染(C2)、移民生產生活(C3)、周邊居民生產生活(C4)，涉及生物、地質地貌、水環境及污染、空氣環境及污染等方面。方案層是由資料可取得、數據獲得途徑較簡單、現場操作方便的自然和社會環境指標構成，是可以通過查閱資料、現場觀測、問卷調查等方式獲得，可以量化。方案層的數據也是衡量研究區生態環境和社會環境最根本的因素。在收集整理、歸納總結和分析了各個準則層的評價指數后，共篩選了22個評價指標。

表1 永泰抽水蓄能電站建設對生態環境影響評價指標體系

2.2 構造判斷矩陣及一致性檢驗

根據建立的遞階層次結構模型，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重。采用數字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

設判斷矩陣A的最大特征根為λmax，其相應的特征向量為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。

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，根據它最大特征值所對應的特征向量，進行歸一化處理得到相應的權重系數。各層次的指標權重是反映永泰抽水蓄能電站建設對研究區生態環境影響各因素重要性的量化尺度，確定權重是生態環境評價過程中非常重要的數據，它關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果是否與永泰抽水蓄能電站生態建設過程中的生態環境相符。

3 結果分析

3.1 權重分析

通過層次分析法和專家打分法，運用YAAHP進行數據處理和計算，最終確定評價模型(表4)中各評價指標的權重值，經過一致性檢驗，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對生態環境影響的評價體系指標權重值(詳見表4)。

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

3.2 抽水蓄能電站建設對生態環境影響的特點

經實地調查，永泰抽水蓄能電站正處于建設初期，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律，污染物滯留超出河道生態環境承載力，從而導致水質發生改變，泄洪困難，易發生泥石流等生態環境問題[16]。

表4 永泰抽水蓄能電站生態環境評價指標權重

電站建設需要征占地(詳見表5)，會對周邊生態環境造成影響。由表5可知，占地面積排名前三的為林地、耕地、園林生產經營用地，土地征用會破壞當地生態環境，森林綠地覆蓋面積減小，不利于當地動植物生存，且施工引起的擾動土地如果后期處理不當會造成水土流失，發生泥石流、塌方現象等。施工生產生活過程中混凝土系統、砂石料加工系統、骨料加工系統等產生的揚塵使空氣中顆粒物含量增加，會對空氣質量產生影響。

根據可研階段調查結果統計，調查基準年2015 年本工程建設征地涉及搬遷人口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被永久征占，項目區居民生產生活受到影響，其中88.5%的居民依賴土地生產生活，土地征用導致他們生產生活受到干擾。項目施工過程中，大型運輸車輛運輸借用周邊施工便道產生的揚塵、噪聲污染對周邊居民生產生活造成影響，施工中項目區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過程中對生態環境(B1)影響大于社會環境(B2)影響，這是因為社會環境影響主要是當地的移民安置和周邊居民的生產生活影響，而項目建設區居民少，所以產生的影響較少。在社會環境(B2)中，水電站施工對周邊居民生產生活(C4)產生的影響大于移民生產生活(C3)，因為移民通過前期協商、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生活產生影響，而對周邊居民的生產生活產生的影響是不可避免的，只能盡量減少不利影響。生態環境(B1)中，施工對生態環境狀況(C1)產生的影響大于環境污染(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變化，且排洪路徑發生改變可能會產生泥石流、塌方等自然災害，需要工程結束以后慢慢恢復；而對環境產生的污染主要是因為生活廢水、施工工藝、大型運輸機運輸等原因引起的，可以通過相關的措施減少對環境的污染，且施工結束后所產生的影響也會消失，因此生態環境狀況(C1)的比重大于環境污染(C2)。

4.2 建 議

(1)結合本工程實際和社會環境現狀，全面布局、科學配置相關措施，減少對移民及周邊居民生產生活產生的影響。結合當地的生產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生活。在項目區周邊設置警示牌，防止周邊居民進入施工區而危害人身安全。

(2)工程施工過程中注重環境保護，減少因施工對環境產生的影響。如項目區內可采取噴水進行降塵，在施工便道兩側種植行道樹，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；指定生產生活廢水排放點，設置排水溝、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，防止水土流失對農業生產及周邊水環境產生影響；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措施，防止影響生態環境；項目施工區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。