某大Ⅱ型水库对生态环境的影响后评价

韩丛利

(辽宁省阜新水文局，辽宁 阜新 123000)

水资源是生存和发展之源，是人类发展的重要物质基础。水资源作为可再生资源，受时间和空间的影响很大，造成了水资源的时空不均匀分布，供人类利用的水资源量是很有限的。为了解决水资源时空分布不均匀的问题，我国自古代以来修建了许多水利工程，如过去的都江堰、引黄古灌区等，现代的三峡、小浪底以及文章中的某大Ⅱ型水库等。这些水利工程促进了农业、交通等的发展，在防洪、发电、通航、供水等方面发挥了重要作用，对我国社会和经济的发展起到极大的推动作用。但水利工程的兴建改变了河流的自然状态，对流域的生态环境造成了一定的破坏，因此，需要对建成的水利工程进行生态环境影响后评价[1- 8]。后评价是指在水利工程建成并运行后，对该工程的建设过程、建成后的社会和经济效益、综合作用和影响，按照一定的评价方法进行系统客观的分析和总结。我国自20世纪80年代开始进行固定资产投资项目后评价工作，在水利工程的国民效益、可持续、生态环境影响等方面的后评价工作有了初步开展，但尚缺乏系统科学统一的后评价方法。在水利工程对生态环境影响的后评价方面，目前对指标体系的研究较多，但仍缺乏一套完整科学的指标体系，也缺乏公认的指标标准值，加之生态系统有很强的不确定性，所以在这方面的评价方法少之又少。文章以某大Ⅱ型水库为例，对生态环境影响后评价模型进行了研究，构建该流域生态环境系统物元、评价等级标准等，并进行了综合评价，为某大Ⅱ型水库生态环境管理提供科学的决策依据，对其他水利工程生态环境影响后评价提供了有益的借鉴。

1 水库概况及后评价模型

1.1 概况

太子河发源于红石砾子山，至营口市流入渤海，河道全长约413km，流域面积约13383km2。某大Ⅱ型水库位于太子河上游，水库建成于1995年，水库总库容21.6亿m3，兴利库容13.9亿m3，坝址以上流域面积2795km2。大坝为碾压式混凝土重力坝，坝顶全长1040m，坝顶宽10m，最大坝高82m，溢流堰宽144m，最大泄量9400m3/s。该水库除为下游农田灌溉外，还担负着下游城市防洪和供水的任务，水质为地表水Ⅰ类水。

1.2 后评价模型

文章采用的后评价模型是基于模糊识别、物元理论和层次分析法等耦合的评价模型，称为模糊物元-层次分析耦合模型，简称为FME-AHP模型。其中：模糊识别评价模型是利用模糊数学理论，对待评价样本集，选取隶属度函数，计算指标相对隶属度并建立矩阵、计算权重，从而进行评价和分类；模糊物元评价模型是用事物、特征、模糊量值来确定各指标的从优隶属度的最大值或最小值，进一步根据样本的贴近度，确定样本等级；层次分析法是采用定量和定性相结合的方法，将复杂问题分解为系统的多个层次和若干因素，计算相对权重，最后计算合成权重，确定各方案顺序。模糊物元-层次分析耦合模型可以按下面的步骤建立：①建立某大Ⅱ型水库生态环境影响后评价体系，分别构建自然和社会生态环境物元，如公式(1)；②根据某大Ⅱ型水库具体情况，结合水库对生态环境的影响程度和国内外生态评价等级的有关划分标准，本次划分为5个等级，见表1；③采用正态型隶属度函数计算各指标所在层次的隶属度值；④构建自然和社会生态环境子系统指标登记模糊隶属度复合物元；⑤采用专家打分法，得到各子系统指标的权重，并进行一致性检验，首先计算反映判断矩阵非一致性的程度指标CI，然后计算一致性比例CR，检验公式如公式(2)，平均随机一致性指标见表2；⑥采用加权平均法，计算各子系统等级隶属度值，构建生态环境系统模糊隶属度复合物元；⑦采用专家打分法，得到各子系统权重；⑧采用加权法，计算生态环境系统对应评价等级的加权隶属度值，构建加权隶属度物元；⑨综合评价等级。

物元可按下式表示：

(1)

式中，Rk—n维物元，其中k为1表示自然生态环境物元，k为2表示社会生态环境物元；M—事物；Cn—事物M的第n个特征；xn—对应于Cn的特征值。

表1 生态评价等级划分标准

一致性指标CI和一致性比例CR的计算公式如下：

(2)

式中，CI—一致性指标；λmax—判断矩阵的最大特征值；n—子系统中指标的个数；CR—一致性比例，CR<0.1时认为满足随机一致性指标；RI—平均随机一致性指标。

表2 不同指标个数的平均随机一致性指标取值

2 后评价

2.1 物元的构建

根据水利工程对生态环境影响的普遍特点，并结合某大Ⅱ型水库对生态环境影响的特征，将生态环境系统划分为自然和社会生态环境两个子系统，并分别选取了10个和6个具有代表性的指标，构建了某大Ⅱ型水库对生态环境影响的后评价指标体系及对应的特征值，见表3。

表3 某大Ⅱ型水库对生态环境影响的后评价指标体系及特征值

根据表2的指标体系及其特征值，按照公式(1)构建自然和社会生态环境子系统物元，如公式(3)。

(3)

式中，R1—自然生态环境子系统物元；R2—社会生态环境子系统物元；其他参数意义同式(1)。

2.2 确定指标权重

对选定的自然和生态环境子系统共16个评价指标，分别对各自的评价指标采用两两指标相对重要性的专家打分评议的方法，分别评价子系统各指标并计算其权重，结果见表4、表5。

表4 自然生态环境子系统各指标及其权重

表5 社会生态环境子系统各指标及其权重

对表4和表5中的数据按照判断矩阵计算出最大特征值，代入公式(2)进行一致性检验，自然生态环境子系统的CR值0.0515小于0.1，社会生态环境子系统的CR值0.0336也小于0.1，故均满足一致性检验。

2.3 构建模糊隶属度物元及综合评价

采用正态隶属度函数，计算自然和社会生态环境子系统指标的等级隶属度值，并进行归一化处理，分别构建自然和社会生态环境子系统模糊隶属度复合物元，如式(4)。

(4)

式中，R1—自然生态环境子系统物元；R2—社会生态环境子系统物元；M1～M5—生态评价等级，其中M1对应于Ⅰ级，M5对应于Ⅴ级；其他参数意义同式(1)。

将表4和表5中计算的各指标权重，与公式(4)中R1、R2分别进行加权计算，可得到自然和社会生态环境子系统模糊隶属度复合物元，如式(5)。

(5)

式中，H1—自然生态环境子系统模糊隶属度复合物元；H2—社会生态环境子系统模糊隶属度复合物元；H—生态环境系统模糊隶属度复合物元，其他参数意义同式(4)。

将公式(5)中的R1、R2的权重分别按照0.6667和0.3333，可得到生态环境系统模糊隶属度复合物元，如式(6)。

(6)

式中，H—生态环境系统模糊隶属度复合物元，其他参数意义同式(4)。

由式(5)和式(6)中的计算结果可知，某大Ⅱ型水库对自然生态环境子系统的影响程度中M3最大，为0.5023，故评价等级属于Ⅲ级，即对自然生态环境基本无影响；某大Ⅱ型水库对社会生态环境子系统的影响程度中M5最大，为0.3726，故评价等级属Ⅴ级，即对社会生态环境呈有利影响；某大Ⅱ型水库对生态环境系统的影响程度中M3最大，为0.4332，M2次之，为0.3452，其他等级的影响很小，故综合评价等级属Ⅲ级，偏向Ⅱ级，即对生态环境系统基本无影响且偏向于有不利影响。

3 结论

采用模糊物元-层次分析耦合模型(FME-AHP模型)对某大Ⅱ型水库对生态环境影响进行了后评价，构建了某大Ⅱ型水库对生态环境影响的后评价指标体系及对应的特征值，并进一步构建了自然和社会生态环境子系统物元，评价子系统各指标并计算其权重，通过加权计算得到自然和社会生态环境子系统模糊隶属度复合物元，进一步得到生态环境系统模糊隶属度复合物元，可知某大Ⅱ型水库对自然生态环境基本无影响，对社会生态环境呈有利影响，对生态环境系统基本无影响且偏向于有不利影响。

[1] 雷付春. 水利工程建设对水生态环境影响与对策探析[J]. 水利规划与设计, 2016(12): 62- 63, 67.

[2] 段家贵. 水利工程生态环境影响评价的指标体系研究[J]. 水利规划与设计, 2014(05): 51- 52, 60.

[3] 刘国虎, 杨志勇. 浅谈北疆供水工程对北疆生态环境的影响[J]. 水利规划与设计, 2012(04): 19- 20.

[4] 闫俊平. 水利枢纽的环境影响及对策措施[J]. 水利规划与设计, 2013(11): 9- 11, 77.

[5] 杨龙. 伊犁灌区建设对生态环境的影响[J]. 水利规划与设计, 2007(06): 19- 20, 24.

[6] 邓建伟, 金彦兆, 胡想全. 模糊综合评判法在区域水利发展规划后评价中的应用[J]. 水利规划与设计, 2017(10): 99- 101, 167.

[7] 穆长军. 水电工程建设环境影响评价概述[J]. 水利规划与设计, 2016(11): 20- 22.

[8] 王伟. 汾河流域生态修复湿地工程对水生态的影响分析[J]. 水利规划与设计, 2016(09): 31- 35.