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，受時間和空間的影響很大，造成了水資源的時空不均勻分布，供人類利用的水資源量是很有限的。為了解決水資源時空分布不均勻的問題，我國自古代以來修建了許多水利工程，如過去的都江堰、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，對我國社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到極大的推動作用。但水利工程的興建改變了河流的自然狀態(tài)，對流域的生態(tài)環(huán)境造成了一定的破壞，因此，需要對建成的水利工程進(jìn)行生態(tài)環(huán)境影響后評價[1- 8]。后評價是指在水利工程建成并運(yùn)行后，對該工程的建設(shè)過程、建成后的社會和經(jīng)濟(jì)效益、綜合作用和影響，按照一定的評價方法進(jìn)行系統(tǒng)客觀的分析和總結(jié)。我國自20世紀(jì)80年代開始進(jìn)行固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目后評價工作，在水利工程的國民效益、可持續(xù)、生態(tài)環(huán)境影響等方面的后評價工作有了初步開展，但尚缺乏系統(tǒng)科學(xué)統(tǒng)一的后評價方法。在水利工程對生態(tài)環(huán)境影響的后評價方面，目前對指標(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，所以在這方面的評價方法少之又少。文章以某大Ⅱ型水庫為例，對生態(tài)環(huán)境影響后評價模型進(jìn)行了研究，構(gòu)建該流域生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)物元、評價等級標(biāo)準(zhǔn)等，并進(jìn)行了綜合評價，為某大Ⅱ型水庫生態(tài)環(huán)境管理提供科學(xué)的決策依據(jù)，對其他水利工程生態(tài)環(huán)境影響后評價提供了有益的借鑒。

1 水庫概況及后評價模型

1.1 概況

太子河發(fā)源于紅石礫子山，至營口市流入渤海，河道全長約413km，流域面積約13383km2。某大Ⅱ型水庫位于太子河上游，水庫建成于1995年，水庫總庫容21.6億m3，興利庫容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1040m，壩頂寬10m，最大壩高82m，溢流堰寬144m，最大泄量9400m3/s。該水庫除為下游農(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 后評價模型

文章采用的后評價模型是基于模糊識別、物元理論和層次分析法等耦合的評價模型，稱為模糊物元-層次分析耦合模型，簡稱為FME-AHP模型。其中：模糊識別評價模型是利用模糊數(shù)學(xué)理論，對待評價樣本集，選取隸屬度函數(shù)，計算指標(biāo)相對隸屬度并建立矩陣、計算權(quán)重，從而進(jìn)行評價和分類；模糊物元評價模型是用事物、特征、模糊量值來確定各指標(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；層次分析法是采用定量和定性相結(jié)合的方法，將復(fù)雜問題分解為系統(tǒng)的多個層次和若干因素，計算相對權(quán)重，最后計算合成權(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型水庫生態(tài)環(huán)境影響后評價體系，分別構(gòu)建自然和社會生態(tài)環(huán)境物元，如公式(1)；②根據(jù)某大Ⅱ型水庫具體情況，結(jié)合水庫對生態(tài)環(huán)境的影響程度和國內(nèi)外生態(tài)評價等級的有關(guān)劃分標(biāo)準(zhǔn)，本次劃分為5個等級，見表1；③采用正態(tài)型隸屬度函數(shù)計算各指標(biāo)所在層次的隸屬度值；④構(gòu)建自然和社會生態(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)，首先計算反映判斷矩陣非一致性的程度指標(biāo)CI，然后計算一致性比例CR，檢驗(yàn)公式如公式(2)，平均隨機(jī)一致性指標(biāo)見表2；⑥采用加權(quán)平均法，計算各子系統(tǒng)等級隸屬度值，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，計算生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)對應(yīng)評價等級的加權(quán)隸屬度值，構(gòu)建加權(quán)隸屬度物元；⑨綜合評價等級。

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表示社會生態(tài)環(huán)境物元；M—事物；Cn—事物M的第n個特征；xn—對應(yīng)于Cn的特征值。

表1 生態(tài)評價等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

一致性指標(biāo)CI和一致性比例CR的計算公式如下：

(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)的個數(shù)；CR—一致性比例，CR<0.1時認(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)個數(shù)的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)取值

2 后評價

2.1 物元的構(gòu)建

根據(jù)水利工程對生態(tài)環(huán)境影響的普遍特點(diǎn)，并結(jié)合某大Ⅱ型水庫對生態(tài)環(huán)境影響的特征，將生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)劃分為自然和社會生態(tài)環(huán)境兩個子系統(tǒng)，并分別選取了10個和6個具有代表性的指標(biāo)，構(gòu)建了某大Ⅱ型水庫對生態(tài)環(huán)境影響的后評價指標(biāo)體系及對應(yīng)的特征值，見表3。

表3 某大Ⅱ型水庫對生態(tài)環(huán)境影響的后評價指標(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

對選定的自然和生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)共16個評價指標(biāo)，分別對各自的評價指標(biāo)采用兩兩指標(biāo)相對重要性的專家打分評議的方法，分別評價子系統(tǒng)各指標(biāo)并計算其權(quán)重，結(jié)果見表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 社會生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)各指標(biāo)及其權(quán)重

對表4和表5中的數(shù)據(jù)按照判斷矩陣計算出最大特征值，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價

采用正態(tài)隸屬度函數(shù)，計算自然和社會生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)指標(biāo)的等級隸屬度值，并進(jìn)行歸一化處理，分別構(gòu)建自然和社會生態(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—社會生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)物元；M1～M5—生態(tài)評價等級，其中M1對應(yīng)于Ⅰ級，M5對應(yīng)于Ⅴ級；其他參數(shù)意義同式(1)。

將表4和表5中計算的各指標(biāo)權(quán)重，與公式(4)中R1、R2分別進(jìn)行加權(quán)計算，可得到自然和社會生態(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)中的計算結(jié)果可知，某大Ⅱ型水庫對自然生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的影響程度中M3最大，為0.5023，故評價等級屬于Ⅲ級，即對自然生態(tài)環(huán)境基本無影響；某大Ⅱ型水庫對社會生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的影響程度中M5最大，為0.3726，故評價等級屬Ⅴ級，即對社會生態(tài)環(huán)境呈有利影響；某大Ⅱ型水庫對生態(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，其他等級的影響很小，故綜合評價等級屬Ⅲ級，偏向Ⅱ級，即對生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)基本無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)對某大Ⅱ型水庫對生態(tài)環(huán)境影響進(jìn)行了后評價，構(gòu)建了某大Ⅱ型水庫對生態(tài)環(huán)境影響的后評價指標(biāo)體系及對應(yīng)的特征值，并進(jìn)一步構(gòu)建了自然和社會生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)物元，評價子系統(tǒng)各指標(biāo)并計算其權(quán)重，通過加權(quán)計算得到自然和社會生態(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型水庫對自然生態(tài)環(huán)境基本無影響，對社會生態(tài)環(huán)境呈有利影響，對生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)基本無影響且偏向于有不利影響。

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