孫 歡，王楊科

（1.四川清源工程咨詢有限公司，四川 成都 610072；2.中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072）

綠色水電評(píng)價(jià)中層次分析法的運(yùn)用

孫 歡1，王楊科2

（1.四川清源工程咨詢有限公司，四川 成都 610072；2.中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072）

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外綠色水電定義的綜合理解，在水電建設(shè)中引入綠色水電的概念以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與資源、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。通過(guò)分析水電工程規(guī)劃階段、施工期及運(yùn)營(yíng)期的主要環(huán)境影響，結(jié)合綠色水電的特點(diǎn)建立規(guī)劃、施工及運(yùn)營(yíng)階段的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用層次分析法結(jié)合實(shí)例，對(duì)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段指標(biāo)體系的建立及評(píng)價(jià)方法的科學(xué)性和可操作性進(jìn)行驗(yàn)證。

綠色水電；層次分析法；評(píng)價(jià)

0 前 言

根據(jù)電力“十二五”規(guī)劃，水電將迎來(lái)發(fā)展高峰，到2020年全國(guó)水電裝機(jī)預(yù)計(jì)達(dá)到3.6億kW左右，全國(guó)水電開(kāi)發(fā)程度為69%，其中西部水電開(kāi)發(fā)程度達(dá)到63%。

水利水電工程具有發(fā)電、防洪、灌溉、航運(yùn)、養(yǎng)殖、供水、旅游等綜合效益，但是，修建大壩所引起的河流水沙變化、河道阻隔，以及水庫(kù)淹沒(méi)、移民安置活動(dòng)及工程施工等都會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不同程度的影響。我國(guó)1957年黃河三門(mén)峽水電站的修建，使位于大壩上游的渭河河床不斷增高，造成關(guān)中平原3.33多萬(wàn)hm2農(nóng)田鹽堿化。2003年，怒江水電站的開(kāi)發(fā)建設(shè)，引起了中央領(lǐng)導(dǎo)、地方政府、專家學(xué)者及網(wǎng)絡(luò)、報(bào)紙和各種新聞媒體，甚至水電開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)當(dāng)?shù)鼐用駥?duì)環(huán)境影響的廣泛關(guān)注［1］。

大力發(fā)展水電是我國(guó)當(dāng)前能源發(fā)展的必然選擇，但必須有相應(yīng)的認(rèn)證評(píng)價(jià)體系來(lái)支持和完善能源的可持續(xù)發(fā)展理念，以解決中國(guó)水能資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)的生態(tài)影響問(wèn)題。

1 綠色水電評(píng)價(jià)定義

所謂綠色水電，應(yīng)該理解為：通過(guò)水電開(kāi)發(fā)活動(dòng)，達(dá)到人類社會(huì)與生態(tài)環(huán)境相互促進(jìn)和共同發(fā)展。綠色水電的內(nèi)涵主要包括以下幾個(gè)方面：以人為本是根本出發(fā)點(diǎn)；和諧社會(huì)是最終目的；可持續(xù)發(fā)展是基本原則；生態(tài)環(huán)境是核心內(nèi)容［2］。

綠色水電評(píng)價(jià)則是將綠色水電從哲學(xué)理念層面引入到實(shí)際操作層面的重要環(huán)節(jié)。如果沒(méi)有綠色水電評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)模型，綠色水電的思想只能停留在定義上，既無(wú)法給出科學(xué)的界定，也無(wú)法在水電開(kāi)發(fā)過(guò)程中進(jìn)行實(shí)際的操作［2］。

同時(shí)，綠色水電作為未來(lái)水電的發(fā)展方向，必然涉及到實(shí)踐方案的提出、制定、論證和評(píng)估等問(wèn)題。尤其是對(duì)實(shí)踐方案是否滿足綠色水電的要求做出判斷，顯得尤為重要。

2 綠色水電指標(biāo)體系的建立

按照水電的開(kāi)發(fā)建設(shè)過(guò)程，把整個(gè)水電建設(shè)過(guò)程劃分為三個(gè)階段：規(guī)劃階段、施工階段、運(yùn)營(yíng)階段。這樣就可以實(shí)現(xiàn)全過(guò)程監(jiān)控、分階段評(píng)估的指導(dǎo)思想。

然后按照綠色水電的內(nèi)涵，將每個(gè)階段應(yīng)該涉及到的評(píng)價(jià)指標(biāo)分為三層，由目標(biāo)層、指標(biāo)層和子指標(biāo)層三個(gè)層次組成。

各目標(biāo)層下指標(biāo)層的選取則是以綜合考慮目標(biāo)層所要達(dá)到的綠色目標(biāo)為依據(jù)來(lái)確定，實(shí)質(zhì)上是為實(shí)現(xiàn)各目標(biāo)的設(shè)計(jì)內(nèi)容在具體化后所形成的中間層。子指標(biāo)層是指標(biāo)層的細(xì)化和具體化，實(shí)質(zhì)上為具體設(shè)計(jì)指標(biāo)［3］。

2.1 規(guī)劃設(shè)計(jì)階段

在水電站規(guī)劃設(shè)計(jì)階段要把降低社會(huì)影響、維護(hù)生態(tài)平衡、防止水土流失作為設(shè)計(jì)的重要因素，以保證流域的水電開(kāi)發(fā)與區(qū)域的持續(xù)發(fā)展相協(xié)調(diào)。規(guī)劃設(shè)計(jì)階段綠色水電的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見(jiàn)表1。

表1 設(shè)計(jì)階段綠色水電評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2 施工階段

通過(guò)對(duì)水電工程建設(shè)過(guò)程中的環(huán)境影響分析，水電工程施工階段的主要問(wèn)題是生態(tài)破壞、水土流失、施工誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害以及施工環(huán)境污染等［4］。施工階段綠色水電的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見(jiàn)表2。

2.3 運(yùn)行階段

通過(guò)分析水電工程運(yùn)營(yíng)管理對(duì)環(huán)境的影響，水電站運(yùn)行期的主要問(wèn)題是：對(duì)河流的生態(tài)環(huán)境影響；電站工程影響范圍內(nèi)的水土流失；庫(kù)區(qū)及廠房環(huán)境污染；誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害可能性等［5～6］。運(yùn)營(yíng)階段綠色水電的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見(jiàn)表3。

表2 施工期綠色水電評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

表3 運(yùn)行期綠色水電評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3 層次分析評(píng)價(jià)法

層次分析法（Analytic Hierarchy process簡(jiǎn)稱AHP）是20世紀(jì)70年代由美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家T.L.Stay提出的一種定性與定量相結(jié)合的系統(tǒng)分析方法。此方法基本原理簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是用下一層次因素的相對(duì)排序來(lái)求得上一層次的相對(duì)排序。解決問(wèn)題的思路為：根據(jù)問(wèn)題性質(zhì)和要達(dá)到的目標(biāo)將問(wèn)題分解為不同的組成因素，按照因素相互影響及隸屬關(guān)系將各層次各因素聚類組合，形成一個(gè)遞階、有序的層次結(jié)構(gòu)模型；由專家和決策者對(duì)所列指標(biāo)因素通過(guò)兩兩比較重要程度，逐層進(jìn)行判斷評(píng)分，利用計(jì)算判斷矩陣的特征向量確定下層指標(biāo)對(duì)上層指標(biāo)的重要性權(quán)重，并輔之一致性檢驗(yàn)，以保證評(píng)價(jià)者思維判斷的符實(shí)性。最終得到最底層（子指標(biāo)層）相對(duì)于較高層（指標(biāo)層）和最高層（目標(biāo)層）的相對(duì)重要性次序的組合權(quán)值，以此來(lái)作為評(píng)價(jià)的依據(jù)。

本論文中綠色水電評(píng)價(jià)采用多層次模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行評(píng)價(jià)。模型的建立按以下步驟進(jìn)行：

3.1 因素集合的劃分

對(duì)評(píng)價(jià)因素集合U，將其劃分成m個(gè)子集，使它們滿足：

這樣，就得到了第二級(jí)評(píng)判因素集合

在（2）式中U1＝｛uik｝（i＝1，2，…，m；k＝1，2，…，n）表示子集Ui中含有nm個(gè)評(píng)判因素。

3.2 評(píng)價(jià)矩陣的建立

設(shè)評(píng)判集為V＝｛v1，v2，…，vm｝（Vj為評(píng)判等級(jí)），如果對(duì)U中的每個(gè)元素ui單獨(dú)作一個(gè)評(píng)判f（ui），就可以看作是從U到V的模糊映射，誘導(dǎo)出模糊矩陣R：

R即為從U到V的單層次模糊評(píng)價(jià)矩陣。

對(duì)于Ui中nm個(gè)評(píng)判因素按照以上評(píng)價(jià)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)，若Ui中的各因素權(quán)重分配數(shù)為Aij，其評(píng)價(jià)決策矩陣為Ri，則得到第i個(gè)子集Ui的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果：

對(duì)于U中m個(gè)評(píng)判子集進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，最后得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

3.3 指標(biāo)權(quán)重A的確定

確定權(quán)重系數(shù)的方法有：

（1）主觀經(jīng)驗(yàn)判斷法；

（2）專家調(diào)查法或?qū)＜艺髟兎ǎ?/p>

（3）評(píng)價(jià)專家小組集體討論投票表決法；

（4）層次分析法。

為了保證確定的權(quán)重系數(shù)的客觀性、公正性和科學(xué)性，常常可將上述幾種方法結(jié)合起來(lái)使用。

AHP的信息基礎(chǔ)是對(duì)每一層次各元素的相對(duì)重要性的判斷，并將判斷結(jié)果用數(shù)值表示出來(lái)，在建立遞階層次后，上、下層次之間的隸屬關(guān)系基本確定。這是AHP關(guān)鍵的一步，將每個(gè)層次各元素對(duì)上一層次諸元素的相對(duì)重要性做出判斷，用數(shù)值表示，構(gòu)成判斷矩陣（本論文采用1－9標(biāo)度法）。確定的判斷矩陣通過(guò)一致性檢驗(yàn)后，進(jìn)行層次總排序，這樣就可以確定指標(biāo)層指標(biāo)相對(duì)于目標(biāo)層的相對(duì)重要性權(quán)值。根據(jù)以上方法，再結(jié)合具體水電工程的建設(shè)階段和實(shí)際情況，定出具體工程的一級(jí)指標(biāo)和二級(jí)指標(biāo)權(quán)重。

根據(jù)相應(yīng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)等級(jí)、相對(duì)權(quán)重，確定了本評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中指標(biāo)間的兩兩標(biāo)度，這樣來(lái)驗(yàn)證該評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的科學(xué)性，提高其可操作性。

4 綠色水電評(píng)價(jià)運(yùn)用實(shí)例

4.1 工程概況

寧朗水電站位于四川省涼山州木里縣境內(nèi)，是金沙江中游左岸一級(jí)支流水洛河干流（額斯～捷可）河段上“一庫(kù)十一級(jí)”水電開(kāi)發(fā)方案中的第九級(jí)水電站，分別與上游博瓦水電站和下游撒多水電站相銜接。電站采用引水式開(kāi)發(fā)，裝機(jī)容量114 MW。閘址位于寧朗鄉(xiāng)全馬拐溝下游2.5 km水洛河河段，廠址位于寧朗鄉(xiāng)寧夏溝上游約400 m的水洛河左岸臺(tái)地上，電站通過(guò)左岸隧洞引水發(fā)電，閘、廠址相距約6.20 km。工程開(kāi)發(fā)任務(wù)主要為發(fā)電，兼顧下游生態(tài)環(huán)境用水要求，電站建成運(yùn)行后，供電四川電網(wǎng)，每年可向社會(huì)提供4.726億kW·h（單獨(dú)運(yùn)行）的電量。

4.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)建立

根據(jù)我國(guó)綠色水電現(xiàn)狀，建立綠色水電評(píng)語(yǔ)集V＝｛綠色程度低，綠色程度較低，綠色程度一般，綠色程度較高，綠色程度高｝。

4.2.1 指標(biāo)權(quán)重的確定

根據(jù)寧朗河水電站的特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研成果，確定其設(shè)計(jì)階段綠色水電評(píng)價(jià)指標(biāo)見(jiàn)表4。

根據(jù)上述指標(biāo)體系，采用層次分析法確定了寧朗水電站設(shè)計(jì)階段綠色水電評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，見(jiàn)表5、6、7。

表4 寧朗水電站設(shè)計(jì)階段指標(biāo)體系

表5 寧朗水電站設(shè)計(jì)階段一級(jí)指標(biāo)權(quán)重

表6 寧朗水電站設(shè)計(jì)階段二級(jí)指標(biāo)權(quán)重

表7 寧朗水電站設(shè)計(jì)階段三級(jí)指標(biāo)權(quán)重

因此，寧朗水電站設(shè)計(jì)階段各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重如表8所示。

4.2.2 指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的確定

（1）建立各指標(biāo)的評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。首先建立定性、定量指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表9、10）：

（2）根據(jù)寧朗水電站地理位置、自身特點(diǎn)及其對(duì)環(huán)境的影響，建立各指標(biāo)的評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表11）。

（3）建立各指標(biāo)的隸屬函數(shù)。某單一因素的影響可以用模糊評(píng)價(jià)集合V＝｛綠色程度低，綠色程度較低，綠色程度一般，綠色程度較高，綠色程度高｝來(lái)描述。設(shè)某指標(biāo)的單因素評(píng)價(jià)向量為y（x）＝｛y1（x），y2（x），y3（x），y4（x），y5（x）｝，其中y1（x）對(duì)應(yīng)綠色程度低的隸屬度，y5（x）對(duì)應(yīng)綠色程度高的隸屬度。

表8 寧朗水電站設(shè)計(jì)階段各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重

表9 定性指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)形式

表10 定量指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)形式

表11 設(shè)計(jì)階段各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

定性指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)（目標(biāo)）評(píng)語(yǔ)的隸屬函數(shù)為：

定量指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)（目標(biāo)）評(píng)語(yǔ)的隸屬函數(shù)為：

當(dāng)a0＞a1＞a2＞a3＞a4時(shí)，定量指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)（目標(biāo)）評(píng)語(yǔ)的隸屬函數(shù)為：

（4）評(píng)價(jià)結(jié)果。各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重可由表8所知，通過(guò)查閱寧朗水電站的規(guī)劃設(shè)計(jì)報(bào)告、環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告以及相關(guān)資料，確定各個(gè)指標(biāo)值。計(jì)算如下：

（5）最大隸屬度原則有效度檢驗(yàn)。

由結(jié)果可知，對(duì)本次綜合評(píng)價(jià)結(jié)果實(shí)施最大隸屬度原則的有效度非常低，宜采用加權(quán)平均法，即

由以上結(jié)果可知，寧朗水電站綠色程度約為4，即綠色程度較高。

5 結(jié) 論

（1）由于寧朗水電站為引水式電站，該指標(biāo)體系還未能完全涵蓋其他類型的電站特點(diǎn)（如河床式、壩后式及抽水蓄能電站等），還需要進(jìn)一步研究完善。

（2）層次分析法是把定量問(wèn)題和定性問(wèn)題相結(jié)合的方法，適用于如綠色水電評(píng)價(jià)這類多變量、模糊問(wèn)題的分析，但層次分析法只能在給定的策略中去選擇最優(yōu)的，而不能產(chǎn)生新的策略，因此在綠色水電評(píng)價(jià)過(guò)程中所用的指標(biāo)體系需要有專家系統(tǒng)的支持，如果給出的指標(biāo)不合理則得到的結(jié)果也就不準(zhǔn)確。

［1］祝興祥，常仲農(nóng).中國(guó)水電環(huán)境保護(hù)現(xiàn)狀與對(duì)策［J］.環(huán)境經(jīng)濟(jì)雜志，2004.

［2］劉勝祥，薛聯(lián)芳.水利水電工程生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)研究［M］.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2006.

［3］李華鵬，何玉龍，王婷浩.綠色水電的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，33（9）.

［4］劉翼翎.水電工程建設(shè)及營(yíng)運(yùn)對(duì)環(huán)境的影響［J］.云南環(huán)境科學(xué)，2006，25（增刊1）：99－102.

［5］曹連棟，黃稀湛，張新華.水利水電工程環(huán)境影響評(píng)價(jià)的探討［J］.山東水利，2007（4）：61－62.

［6］曹永強(qiáng)，倪廣恒，胡和平.水利水電工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響分析［J］.人民黃河，2005（1）：56－58.

TV72；X820.3

B

1003－9805（2015）01－0062－06

2012－12－18

孫 歡（1981－），女，貴州貴陽(yáng)人，高級(jí)工程師，從事環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作。