某大Ⅱ型水庫(kù)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響后評(píng)價(jià)

韓叢利

(遼寧省阜新水文局，遼寧 阜新 123000)

水資源是生存和發(fā)展之源，是人類發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。水資源作為可再生資源，受時(shí)間和空間的影響很大，造成了水資源的時(shí)空不均勻分布，供人類利用的水資源量是很有限的。為了解決水資源時(shí)空分布不均勻的問(wèn)題，我國(guó)自古代以來(lái)修建了許多水利工程，如過(guò)去的都江堰、引黃古灌區(qū)等，現(xiàn)代的三峽、小浪底以及文章中的某大Ⅱ型水庫(kù)等。這些水利工程促進(jìn)了農(nóng)業(yè)、交通等的發(fā)展，在防洪、發(fā)電、通航、供水等方面發(fā)揮了重要作用，對(duì)我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到極大的推動(dòng)作用。但水利工程的興建改變了河流的自然狀態(tài)，對(duì)流域的生態(tài)環(huán)境造成了一定的破壞，因此，需要對(duì)建成的水利工程進(jìn)行生態(tài)環(huán)境影響后評(píng)價(jià)[1- 8]。后評(píng)價(jià)是指在水利工程建成并運(yùn)行后，對(duì)該工程的建設(shè)過(guò)程、建成后的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益、綜合作用和影響，按照一定的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行系統(tǒng)客觀的分析和總結(jié)。我國(guó)自20世紀(jì)80年代開(kāi)始進(jìn)行固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目后評(píng)價(jià)工作，在水利工程的國(guó)民效益、可持續(xù)、生態(tài)環(huán)境影響等方面的后評(píng)價(jià)工作有了初步開(kāi)展，但尚缺乏系統(tǒng)科學(xué)統(tǒng)一的后評(píng)價(jià)方法。在水利工程對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的后評(píng)價(jià)方面，目前對(duì)指標(biāo)體系的研究較多，但仍缺乏一套完整科學(xué)的指標(biāo)體系，也缺乏公認(rèn)的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值，加之生態(tài)系統(tǒng)有很強(qiáng)的不確定性，所以在這方面的評(píng)價(jià)方法少之又少。文章以某大Ⅱ型水庫(kù)為例，對(duì)生態(tài)環(huán)境影響后評(píng)價(jià)模型進(jìn)行了研究，構(gòu)建該流域生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)物元、評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)等，并進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，為某大Ⅱ型水庫(kù)生態(tài)環(huán)境管理提供科學(xué)的決策依據(jù)，對(duì)其他水利工程生態(tài)環(huán)境影響后評(píng)價(jià)提供了有益的借鑒。

1 水庫(kù)概況及后評(píng)價(jià)模型

1.1 概況

太子河發(fā)源于紅石礫子山，至營(yíng)口市流入渤海，河道全長(zhǎng)約413km，流域面積約13383km2。某大Ⅱ型水庫(kù)位于太子河上游，水庫(kù)建成于1995年，水庫(kù)總庫(kù)容21.6億m3，興利庫(kù)容13.9億m3，壩址以上流域面積2795km2。大壩為碾壓式混凝土重力壩，壩頂全長(zhǎng)1040m，壩頂寬10m，最大壩高82m，溢流堰寬144m，最大泄量9400m3/s。該水庫(kù)除為下游農(nóng)田灌溉外，還擔(dān)負(fù)著下游城市防洪和供水的任務(wù)，水質(zhì)為地表水Ⅰ類水。

1.2 后評(píng)價(jià)模型

文章采用的后評(píng)價(jià)模型是基于模糊識(shí)別、物元理論和層次分析法等耦合的評(píng)價(jià)模型，稱為模糊物元-層次分析耦合模型，簡(jiǎn)稱為FME-AHP模型。其中：模糊識(shí)別評(píng)價(jià)模型是利用模糊數(shù)學(xué)理論，對(duì)待評(píng)價(jià)樣本集，選取隸屬度函數(shù)，計(jì)算指標(biāo)相對(duì)隸屬度并建立矩陣、計(jì)算權(quán)重，從而進(jìn)行評(píng)價(jià)和分類；模糊物元評(píng)價(jià)模型是用事物、特征、模糊量值來(lái)確定各指標(biāo)的從優(yōu)隸屬度的最大值或最小值，進(jìn)一步根據(jù)樣本的貼近度，確定樣本等級(jí)；層次分析法是采用定量和定性相結(jié)合的方法，將復(fù)雜問(wèn)題分解為系統(tǒng)的多個(gè)層次和若干因素，計(jì)算相對(duì)權(quán)重，最后計(jì)算合成權(quán)重，確定各方案順序。模糊物元-層次分析耦合模型可以按下面的步驟建立：①建立某大Ⅱ型水庫(kù)生態(tài)環(huán)境影響后評(píng)價(jià)體系，分別構(gòu)建自然和社會(huì)生態(tài)環(huán)境物元，如公式(1)；②根據(jù)某大Ⅱ型水庫(kù)具體情況，結(jié)合水庫(kù)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響程度和國(guó)內(nèi)外生態(tài)評(píng)價(jià)等級(jí)的有關(guān)劃分標(biāo)準(zhǔn)，本次劃分為5個(gè)等級(jí)，見(jiàn)表1；③采用正態(tài)型隸屬度函數(shù)計(jì)算各指標(biāo)所在層次的隸屬度值；④構(gòu)建自然和社會(huì)生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)指標(biāo)登記模糊隸屬度復(fù)合物元；⑤采用專家打分法，得到各子系統(tǒng)指標(biāo)的權(quán)重，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，首先計(jì)算反映判斷矩陣非一致性的程度指標(biāo)CI，然后計(jì)算一致性比例CR，檢驗(yàn)公式如公式(2)，平均隨機(jī)一致性指標(biāo)見(jiàn)表2；⑥采用加權(quán)平均法，計(jì)算各子系統(tǒng)等級(jí)隸屬度值，構(gòu)建生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)模糊隸屬度復(fù)合物元；⑦采用專家打分法，得到各子系統(tǒng)權(quán)重；⑧采用加權(quán)法，計(jì)算生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)等級(jí)的加權(quán)隸屬度值，構(gòu)建加權(quán)隸屬度物元；⑨綜合評(píng)價(jià)等級(jí)。

物元可按下式表示：

(1)

式中，Rk—n維物元，其中k為1表示自然生態(tài)環(huán)境物元，k為2表示社會(huì)生態(tài)環(huán)境物元；M—事物；Cn—事物M的第n個(gè)特征；xn—對(duì)應(yīng)于Cn的特征值。

表1 生態(tài)評(píng)價(jià)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

一致性指標(biāo)CI和一致性比例CR的計(jì)算公式如下：

(2)

式中，CI—一致性指標(biāo)；λmax—判斷矩陣的最大特征值；n—子系統(tǒng)中指標(biāo)的個(gè)數(shù)；CR—一致性比例，CR<0.1時(shí)認(rèn)為滿足隨機(jī)一致性指標(biāo)；RI—平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。

表2 不同指標(biāo)個(gè)數(shù)的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)取值

2 后評(píng)價(jià)

2.1 物元的構(gòu)建

根據(jù)水利工程對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的普遍特點(diǎn)，并結(jié)合某大Ⅱ型水庫(kù)對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的特征，將生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)劃分為自然和社會(huì)生態(tài)環(huán)境兩個(gè)子系統(tǒng)，并分別選取了10個(gè)和6個(gè)具有代表性的指標(biāo)，構(gòu)建了某大Ⅱ型水庫(kù)對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的后評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及對(duì)應(yīng)的特征值，見(jiàn)表3。

表3 某大Ⅱ型水庫(kù)對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的后評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及特征值

根據(jù)表2的指標(biāo)體系及其特征值，按照公式(1)構(gòu)建自然和社會(huì)生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)物元，如公式(3)。

(3)

式中，R1—自然生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)物元；R2—社會(huì)生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)物元；其他參數(shù)意義同式(1)。

2.2 確定指標(biāo)權(quán)重

對(duì)選定的自然和生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)共16個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別對(duì)各自的評(píng)價(jià)指標(biāo)采用兩兩指標(biāo)相對(duì)重要性的專家打分評(píng)議的方法，分別評(píng)價(jià)子系統(tǒng)各指標(biāo)并計(jì)算其權(quán)重，結(jié)果見(jiàn)表4、表5。

表4 自然生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)各指標(biāo)及其權(quán)重

表5 社會(huì)生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)各指標(biāo)及其權(quán)重

對(duì)表4和表5中的數(shù)據(jù)按照判斷矩陣計(jì)算出最大特征值，代入公式(2)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，自然生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的CR值0.0515小于0.1，社會(huì)生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的CR值0.0336也小于0.1，故均滿足一致性檢驗(yàn)。

2.3 構(gòu)建模糊隸屬度物元及綜合評(píng)價(jià)

采用正態(tài)隸屬度函數(shù)，計(jì)算自然和社會(huì)生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)指標(biāo)的等級(jí)隸屬度值，并進(jìn)行歸一化處理，分別構(gòu)建自然和社會(huì)生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)模糊隸屬度復(fù)合物元，如式(4)。

(4)

式中，R1—自然生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)物元；R2—社會(huì)生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)物元；M1～M5—生態(tài)評(píng)價(jià)等級(jí)，其中M1對(duì)應(yīng)于Ⅰ級(jí)，M5對(duì)應(yīng)于Ⅴ級(jí)；其他參數(shù)意義同式(1)。

將表4和表5中計(jì)算的各指標(biāo)權(quán)重，與公式(4)中R1、R2分別進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，可得到自然和社會(huì)生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)模糊隸屬度復(fù)合物元，如式(5)。

(5)

式中，H1—自然生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)模糊隸屬度復(fù)合物元；H2—社會(huì)生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)模糊隸屬度復(fù)合物元；H—生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)模糊隸屬度復(fù)合物元，其他參數(shù)意義同式(4)。

將公式(5)中的R1、R2的權(quán)重分別按照0.6667和0.3333，可得到生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)模糊隸屬度復(fù)合物元，如式(6)。

(6)

式中，H—生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)模糊隸屬度復(fù)合物元，其他參數(shù)意義同式(4)。

由式(5)和式(6)中的計(jì)算結(jié)果可知，某大Ⅱ型水庫(kù)對(duì)自然生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的影響程度中M3最大，為0.5023，故評(píng)價(jià)等級(jí)屬于Ⅲ級(jí)，即對(duì)自然生態(tài)環(huán)境基本無(wú)影響；某大Ⅱ型水庫(kù)對(duì)社會(huì)生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的影響程度中M5最大，為0.3726，故評(píng)價(jià)等級(jí)屬Ⅴ級(jí)，即對(duì)社會(huì)生態(tài)環(huán)境呈有利影響；某大Ⅱ型水庫(kù)對(duì)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的影響程度中M3最大，為0.4332，M2次之，為0.3452，其他等級(jí)的影響很小，故綜合評(píng)價(jià)等級(jí)屬Ⅲ級(jí)，偏向Ⅱ級(jí)，即對(duì)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)基本無(wú)影響且偏向于有不利影響。

3 結(jié)論

采用模糊物元-層次分析耦合模型(FME-AHP模型)對(duì)某大Ⅱ型水庫(kù)對(duì)生態(tài)環(huán)境影響進(jìn)行了后評(píng)價(jià)，構(gòu)建了某大Ⅱ型水庫(kù)對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的后評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及對(duì)應(yīng)的特征值，并進(jìn)一步構(gòu)建了自然和社會(huì)生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)物元，評(píng)價(jià)子系統(tǒng)各指標(biāo)并計(jì)算其權(quán)重，通過(guò)加權(quán)計(jì)算得到自然和社會(huì)生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)模糊隸屬度復(fù)合物元，進(jìn)一步得到生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)模糊隸屬度復(fù)合物元，可知某大Ⅱ型水庫(kù)對(duì)自然生態(tài)環(huán)境基本無(wú)影響，對(duì)社會(huì)生態(tài)環(huán)境呈有利影響，對(duì)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)基本無(wú)影響且偏向于有不利影響。

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