特高壓輸變電工程生態環境質量綜合評價指標體系構建

崔學樂，劉建林，羅紹青，王 燕，梁振明

(1.國網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大功率的中、遠距離輸電，以及實現遠距離的電力系統互聯，具有明顯的社會效益和經濟效益，但其對生態結構和生態功能的影響貫穿于建設、運行整個壽命周期中[1]。

特高壓工程對生態環境質量的影響表現為永久或臨時占用農田、林地、草地、建設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量，進而導致占地范圍內的生態功能退化，植被群落初級演替減緩[2]。特高壓工程竣工運行后塔基區域的生態植被逐漸恢復，植被生物量和生產力也呈現上升趨勢，生態群落重新開始次生演替，但運行維護行為也會對生態植被恢復產生一定的不利影響。輸變電工程建設對生態環境的不利影響越來越受到關注，以往研究[3～5]多基于輸變電工程生態影響途徑和特征，并提出了相應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環境質量的定量化綜合評價指標體系研究較少。

本文在以生態結構、生態功能組成的生態環境質量體系框架下，利用層次分析法構建了10 個指標的特高壓輸變電工程生態環境質量綜合評價指標體系，利用構造判斷矩陣和一致性檢驗獲取各層指標權重，使特高壓輸變電工程生態環境質量評價實現了定量化，以期為建設“環境友好型”特高壓輸變電工程和生態環境的恢復提供參考。

2 研究方法

本文在特高壓工程對生態環境質量影響途徑和特征基礎上，通過指標篩選、評價體系構建、指標權重計算等步驟構建評價指標體系。

2.1 指標篩選及構建

特高壓工程生態環境質量評價指標的篩選主要基于建設期、運行期影響評價清單分析，特高壓工程建設期會擾動土層、破壞生態植被、產生噪聲和揚塵現象，運行期會產生電磁和電暈噪聲污染[6～8]，建立“指標可能的全集”。參考《生態環境狀況評價技術規范》劃分土地類型，并通過特爾菲專家咨詢法[9]選定指標層中的評價指標。

將選定的指標按照生態結構和生態功能分為兩個準則層，并歸于以特高壓工程生態環境質量為目標層的綜合評價體系。

2.2 指標權重計算

2.2.1 構造判斷矩陣

在評價體系的基礎上構建判斷矩陣，對同一層次中各指標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，采用九標度法進行賦值表述的同時比較某種屬性差異的標度尺度，具體見表1。

表1 判斷矩陣標度及其含義

2.2.2 確定指標權重值

采用乘積方根法計算權重，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境影響評價專業人士采用1～9 分值標度打分，以打分平均值構成兩兩比較判斷矩陣，并計算各指標的權重。當一致性比率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，RI為隨機一致性指標[10]。

3 特高壓工程生態環境質量評價指標體系構建

根據特高壓輸變電工程建設、運行的生命周期中選取26個指標構成評價指標體系。該指標體系包括6 個一級指標，即大氣環境、地形因素、土壤環境、生態結構、生態功能和人類活動。依據指標選取的典型性和代表性等原則，為各個一級指標選取相應的二級指標，其中大氣環境包括4 個二級指標，地形因素包括4 個二級指標，土壤因素包括4 個二級指標，生態結構包括7 個二級指標，生態結構包括4 個二級指標，人類活動包括2 個二級指標。

在第一輪選擇的26 個指標范圍內，考慮指標在建設期、運行期同時存在且能夠直接反映特高壓輸變電工程生態環境質量的指標，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。第二輪篩選后共確定10 個指標。構建的特高壓工程生態環境質量評價指標體系見表2。

表2 特高壓工程生態環境質量評價體系

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

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

農田面積占比：評價范圍內水田、水澆地和旱地面積占評價范圍區域面積的比例。

建設用地面積占比：評價范圍內居住地、工業用地、交通用地、采礦場的面積占評價區域面積的比例。

植被蓋度：評價范圍內植被垂直投影面積占評價區域面積的比例。

物種豐富度：是指衡量評價區域內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，S為種的數目。

林地生物量、草地生物量、初級生產力：以現場樣方調查數據為基礎，結合遙感解譯成果，計算林地生物量、草地生物量、初級生產力。

植被生物量：指一定空間范圍內森林，草地，農田等生物量的總和。以現場樣方調查數據為基礎，以現場樣方調查數據為基礎，結合遙感解譯成果，計算特定區域內的植被生物量。

4 評價指標權重確定

4.1 構造判斷矩陣

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

表3 準則層判斷矩陣(A-B)

表4 指標層判斷矩陣(B1-C)

表5 指標層判斷矩陣(B2-C)

4.2 層次單排序及一致性檢驗

對準則層判斷矩陣(A-B)、指標層判斷矩陣(B1-C)和指標層判斷矩陣(B2-C)按照2.2.3節計算最大特征值及對應的特征向量，并經一致性檢驗后，得到層次單排序及一致性檢驗結果見表6～表8。

表6 準則層層次單排序及一致性檢驗(A-B)

表7 指標層層次單排序及一致性檢驗(B1-C)

表8 指標層層次單排序及一致性檢驗(B2-C)

4.3 綜合評價指標權重值

根據4.2節求得的單層次的權重值，計算特高壓工程生態環境質量綜合權重，結果如表9 所示。從準則層指標權重可以看出，生態功能指標在特高壓工程生態環境質量評價體系中占有顯著的比重(0.667)，表明生態功能是生態環境質量評價的重點和核心。指標層各指標在評價體系中的權重排序結果表明：初級生產力、植物生物量、物種豐富度和林地生物量的權重最大，依次為0.332、0.173、0.170和0.117。

表9 綜合評價指標權重值

由此可知，特高壓工程建設期須最大程度地保護占地范圍內的生態植被，維持植被生物量和初級生產力水平，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力，以維持特高壓工程生態環境質量至建設前的水平。

5 結語

(1)采用德爾菲法、層次分析法，構建了具有3層10個指標的特高壓工程生態環境質量評價指標體系，為科學地定量化評價特高壓工程生態環境質量提供了方法體系和理論支撐。

(2)特高壓工程生態環境質量評價體系中生態功能指標比重(0.667)顯著高于生態結構指標(0.333)，指標層中的初級生產力、植物生物量、物種豐富度和林地生物量指標在特高壓工程建設期和運行期需特別關注。

(3)隨著特高壓輸變電工程在不同區域的建設和實施，特高壓輸變電工程生態環境質量評價指標水平分級標準值的制定需深入完善和改進，以便更合理地將構建的評價指標體系應用于具體項目的環境管理之中。