绿色水电评价中层次分析法的运用

孙 欢，王杨科

（1.四川清源工程咨询有限公司，四川 成都 610072；2.中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072）

绿色水电评价中层次分析法的运用

孙 欢1，王杨科2

（1.四川清源工程咨询有限公司，四川 成都 610072；2.中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072）

通过对国内外绿色水电定义的综合理解，在水电建设中引入绿色水电的概念以实现经济与资源、环境的可持续发展。通过分析水电工程规划阶段、施工期及运营期的主要环境影响，结合绿色水电的特点建立规划、施工及运营阶段的评价指标体系，运用层次分析法结合实例，对规划设计阶段指标体系的建立及评价方法的科学性和可操作性进行验证。

绿色水电；层次分析法；评价

0 前 言

根据电力“十二五”规划，水电将迎来发展高峰，到2020年全国水电装机预计达到3.6亿kW左右，全国水电开发程度为69%，其中西部水电开发程度达到63%。

水利水电工程具有发电、防洪、灌溉、航运、养殖、供水、旅游等综合效益，但是，修建大坝所引起的河流水沙变化、河道阻隔，以及水库淹没、移民安置活动及工程施工等都会对生态环境产生不同程度的影响。我国1957年黄河三门峡水电站的修建，使位于大坝上游的渭河河床不断增高，造成关中平原3.33多万hm2农田盐碱化。2003年，怒江水电站的开发建设，引起了中央领导、地方政府、专家学者及网络、报纸和各种新闻媒体，甚至水电开发区内当地居民对环境影响的广泛关注［1］。

大力发展水电是我国当前能源发展的必然选择，但必须有相应的认证评价体系来支持和完善能源的可持续发展理念，以解决中国水能资源开发过程中出现的生态影响问题。

1 绿色水电评价定义

所谓绿色水电，应该理解为：通过水电开发活动，达到人类社会与生态环境相互促进和共同发展。绿色水电的内涵主要包括以下几个方面：以人为本是根本出发点；和谐社会是最终目的；可持续发展是基本原则；生态环境是核心内容［2］。

绿色水电评价则是将绿色水电从哲学理念层面引入到实际操作层面的重要环节。如果没有绿色水电评价指标体系、评价方法和评价模型，绿色水电的思想只能停留在定义上，既无法给出科学的界定，也无法在水电开发过程中进行实际的操作［2］。

同时，绿色水电作为未来水电的发展方向，必然涉及到实践方案的提出、制定、论证和评估等问题。尤其是对实践方案是否满足绿色水电的要求做出判断，显得尤为重要。

2 绿色水电指标体系的建立

按照水电的开发建设过程，把整个水电建设过程划分为三个阶段：规划阶段、施工阶段、运营阶段。这样就可以实现全过程监控、分阶段评估的指导思想。

然后按照绿色水电的内涵，将每个阶段应该涉及到的评价指标分为三层，由目标层、指标层和子指标层三个层次组成。

各目标层下指标层的选取则是以综合考虑目标层所要达到的绿色目标为依据来确定，实质上是为实现各目标的设计内容在具体化后所形成的中间层。子指标层是指标层的细化和具体化，实质上为具体设计指标［3］。

2.1 规划设计阶段

在水电站规划设计阶段要把降低社会影响、维护生态平衡、防止水土流失作为设计的重要因素，以保证流域的水电开发与区域的持续发展相协调。规划设计阶段绿色水电的评价指标体系见表1。

表1 设计阶段绿色水电评价指标体系

2.2 施工阶段

通过对水电工程建设过程中的环境影响分析，水电工程施工阶段的主要问题是生态破坏、水土流失、施工诱发地质灾害以及施工环境污染等［4］。施工阶段绿色水电的评价指标体系见表2。

2.3 运行阶段

通过分析水电工程运营管理对环境的影响，水电站运行期的主要问题是：对河流的生态环境影响；电站工程影响范围内的水土流失；库区及厂房环境污染；诱发地质灾害可能性等［5～6］。运营阶段绿色水电的评价指标体系见表3。

表2 施工期绿色水电评价指标体系

表3 运行期绿色水电评价指标体系

3 层次分析评价法

层次分析法（Analytic Hierarchy process简称AHP）是20世纪70年代由美国运筹学家T.L.Stay提出的一种定性与定量相结合的系统分析方法。此方法基本原理简单来说就是用下一层次因素的相对排序来求得上一层次的相对排序。解决问题的思路为：根据问题性质和要达到的目标将问题分解为不同的组成因素，按照因素相互影响及隶属关系将各层次各因素聚类组合，形成一个递阶、有序的层次结构模型；由专家和决策者对所列指标因素通过两两比较重要程度，逐层进行判断评分，利用计算判断矩阵的特征向量确定下层指标对上层指标的重要性权重，并辅之一致性检验，以保证评价者思维判断的符实性。最终得到最底层（子指标层）相对于较高层（指标层）和最高层（目标层）的相对重要性次序的组合权值，以此来作为评价的依据。

本论文中绿色水电评价采用多层次模糊综合评价法进行评价。模型的建立按以下步骤进行：

3.1 因素集合的划分

对评价因素集合U，将其划分成m个子集，使它们满足：

这样，就得到了第二级评判因素集合

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

3.2 评价矩阵的建立

设评判集为V＝｛v1，v2，…，vm｝（Vj为评判等级），如果对U中的每个元素ui单独作一个评判f（ui），就可以看作是从U到V的模糊映射，诱导出模糊矩阵R：

R即为从U到V的单层次模糊评价矩阵。

对于Ui中nm个评判因素按照以上评价模型进行评价，若Ui中的各因素权重分配数为Aij，其评价决策矩阵为Ri，则得到第i个子集Ui的综合评价结果：

对于U中m个评判子集进行综合评价，最后得到综合评价结果。

3.3 指标权重A的确定

确定权重系数的方法有：

（1）主观经验判断法；

（2）专家调查法或专家征询法；

（3）评价专家小组集体讨论投票表决法；

（4）层次分析法。

为了保证确定的权重系数的客观性、公正性和科学性，常常可将上述几种方法结合起来使用。

AHP的信息基础是对每一层次各元素的相对重要性的判断，并将判断结果用数值表示出来，在建立递阶层次后，上、下层次之间的隶属关系基本确定。这是AHP关键的一步，将每个层次各元素对上一层次诸元素的相对重要性做出判断，用数值表示，构成判断矩阵（本论文采用1－9标度法）。确定的判断矩阵通过一致性检验后，进行层次总排序，这样就可以确定指标层指标相对于目标层的相对重要性权值。根据以上方法，再结合具体水电工程的建设阶段和实际情况，定出具体工程的一级指标和二级指标权重。

根据相应指标的评价等级、相对权重，确定了本评价指标体系中指标间的两两标度，这样来验证该评价指标体系的科学性，提高其可操作性。

4 绿色水电评价运用实例

4.1 工程概况

宁朗水电站位于四川省凉山州木里县境内，是金沙江中游左岸一级支流水洛河干流（额斯～捷可）河段上“一库十一级”水电开发方案中的第九级水电站，分别与上游博瓦水电站和下游撒多水电站相衔接。电站采用引水式开发，装机容量114 MW。闸址位于宁朗乡全马拐沟下游2.5 km水洛河河段，厂址位于宁朗乡宁夏沟上游约400 m的水洛河左岸台地上，电站通过左岸隧洞引水发电，闸、厂址相距约6.20 km。工程开发任务主要为发电，兼顾下游生态环境用水要求，电站建成运行后，供电四川电网，每年可向社会提供4.726亿kW·h（单独运行）的电量。

4.2 评价指标建立

根据我国绿色水电现状，建立绿色水电评语集V＝｛绿色程度低，绿色程度较低，绿色程度一般，绿色程度较高，绿色程度高｝。

4.2.1 指标权重的确定

根据宁朗河水电站的特点，结合现场调研成果，确定其设计阶段绿色水电评价指标见表4。

根据上述指标体系，采用层次分析法确定了宁朗水电站设计阶段绿色水电评价指标的权重，见表5、6、7。

表4 宁朗水电站设计阶段指标体系

表5 宁朗水电站设计阶段一级指标权重

表6 宁朗水电站设计阶段二级指标权重

表7 宁朗水电站设计阶段三级指标权重

因此，宁朗水电站设计阶段各项指标权重如表8所示。

4.2.2 指标评价标准的确定

（1）建立各指标的评价等级标准。首先建立定性、定量指标评价标准（见表9、10）：

（2）根据宁朗水电站地理位置、自身特点及其对环境的影响，建立各指标的评价等级标准（见表11）。

（3）建立各指标的隶属函数。某单一因素的影响可以用模糊评价集合V＝｛绿色程度低，绿色程度较低，绿色程度一般，绿色程度较高，绿色程度高｝来描述。设某指标的单因素评价向量为y（x）＝｛y1（x），y2（x），y3（x），y4（x），y5（x）｝，其中y1（x）对应绿色程度低的隶属度，y5（x）对应绿色程度高的隶属度。

表8 宁朗水电站设计阶段各项指标权重

表9 定性指标评价标准形式

表10 定量指标评价标准形式

表11 设计阶段各项指标评价标准

定性指标对评价（目标）评语的隶属函数为：

定量指标对评价（目标）评语的隶属函数为：

当a0＞a1＞a2＞a3＞a4时，定量指标对评价（目标）评语的隶属函数为：

（4）评价结果。各项指标权重可由表8所知，通过查阅宁朗水电站的规划设计报告、环境影响评价报告以及相关资料，确定各个指标值。计算如下：

（5）最大隶属度原则有效度检验。

由结果可知，对本次综合评价结果实施最大隶属度原则的有效度非常低，宜采用加权平均法，即

由以上结果可知，宁朗水电站绿色程度约为4，即绿色程度较高。

5 结 论

（1）由于宁朗水电站为引水式电站，该指标体系还未能完全涵盖其他类型的电站特点（如河床式、坝后式及抽水蓄能电站等），还需要进一步研究完善。

（2）层次分析法是把定量问题和定性问题相结合的方法，适用于如绿色水电评价这类多变量、模糊问题的分析，但层次分析法只能在给定的策略中去选择最优的，而不能产生新的策略，因此在绿色水电评价过程中所用的指标体系需要有专家系统的支持，如果给出的指标不合理则得到的结果也就不准确。

［1］祝兴祥，常仲农.中国水电环境保护现状与对策［J］.环境经济杂志，2004.

［2］刘胜祥，薛联芳.水利水电工程生态环境影响评价技术研究［M］.北京：中国环境科学出版社，2006.

［3］李华鹏，何玉龙，王婷浩.绿色水电的评价指标体系研究［J］.环境科学与管理，33（9）.

［4］刘翼翎.水电工程建设及营运对环境的影响［J］.云南环境科学，2006，25（增刊1）：99－102.

［5］曹连栋，黄稀湛，张新华.水利水电工程环境影响评价的探讨［J］.山东水利，2007（4）：61－62.

［6］曹永强，倪广恒，胡和平.水利水电工程建设对生态环境的影响分析［J］.人民黄河，2005（1）：56－58.

TV72；X820.3

B

1003－9805（2015）01－0062－06

2012－12－18

孙 欢（1981－），女，贵州贵阳人，高级工程师，从事环境影响评价工作。