基于ESG理念的河流健康評價體系構(gòu)建

陸威妤　劉博　蘇曉鷺　谷晨

摘要：河流健康評價是河長制的重要內(nèi)容，同時也是推動綠色發(fā)展、促進(jìn)人與自然和諧共生的重要舉措。將ESG理念融入到河流健康評價體系中，構(gòu)建了以環(huán)境（E）、社會（S）、治理（G）為基本架構(gòu)的河流健康評價指標(biāo)體系；運用層次分析法和熵權(quán)法結(jié)合的方法確定指標(biāo)權(quán)重，構(gòu)建了基于物元可拓模型的河流健康評價模型并將該模型用于評價安徽省青流河流域的健康狀況。研究結(jié)果表明：該評價體系可以評價河流的健康狀態(tài)、分析河流健康等級發(fā)展趨勢。研究成果為科學(xué)評價河流健康評價工作提供了重要支撐。

關(guān) 鍵 詞：河流健康評價； ESG理念； 河流管理； 熵權(quán)法； 物元可拓模型

中圖法分類號： TV213.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： ADOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.005

0 引 言

健康河流是人類經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的基礎(chǔ)和保障。防治水體污染、保護(hù)水生態(tài)環(huán)境、維系河流健康，與中央推動綠色發(fā)展、持續(xù)改善環(huán)境質(zhì)量的理念相一致。《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中明確提出，“堅持綠水青山就是金山銀山理念，要加強(qiáng)重點流域、重點湖泊、城市水體和近岸海域綜合治理，推進(jìn)美麗河湖保護(hù)與建設(shè)。”這意味著河流健康和河流治理在中國生態(tài)文明建設(shè)中具有重要地位。人類對河流的過度開發(fā)利用，不僅破壞了河流自身的健康，也影響了其原本具備的多種生態(tài)服務(wù)功能和經(jīng)濟(jì)、社會與環(huán)境價值。作為河流管理工作的一項重要內(nèi)容，準(zhǔn)確開展河流健康評價，不僅可以為監(jiān)控和協(xié)調(diào)河流水體功能持續(xù)開發(fā)利用與經(jīng)濟(jì)社會持續(xù)發(fā)展之間的關(guān)系提供科學(xué)依據(jù)，為河流管理政策制定提供有效指引，同時也是構(gòu)建生態(tài)文明體系的重要保障。

目前關(guān)于河流健康評價指標(biāo)體系構(gòu)建的方法有壓力-狀態(tài)-響應(yīng)（PSR）模型、驅(qū)動力-壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)（DPSIR）模型、活力性-清潔性-完整性（ACI）模型等。谷紅和李港等基于PSR模型，分別對渭河和南京市鼓樓區(qū)典型城市河流西北護(hù)城河進(jìn)行河流健康評價［1-2］。白慶芹等［3］和王國重等［4］利用DPSIR模型，分別對西藏各地區(qū)水資源脆弱性和宿鴨湖水庫的健康安全建立了評價指標(biāo)體系。馬濤等［5］和張宇［6］則分別以遼寧省大凌河和中國北方某河流為例，開展基于ACI模型的河流生命健康評價。目前，關(guān)于河流健康評價的評價方法有BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和可拓物元法等。傅春等［7］采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對袁河的自然生態(tài)狀況和社會服務(wù)功能分別進(jìn)行模擬進(jìn)行河流健康評價。李港等［2］和何敏［8］等基于物元可拓模型，對相關(guān)河流展開健康評價和水環(huán)境質(zhì)量評價?，F(xiàn)有研究對河流健康評價指標(biāo)的選取較為統(tǒng)一，多集中在水文、水質(zhì)、生物、生境物理、經(jīng)濟(jì)服務(wù)功能等方面。隨著國內(nèi)河長制的推行，河流治理工作有了一定的成效，但已有的研究中很少將治理因素考慮到指標(biāo)體系的構(gòu)建中。

為了更好地建立河流健康評價體系，本文將ESG理念引入到河流健康評價體系的研究中。ESG理念起源于2006年時任聯(lián)合國秘書長發(fā)起的“負(fù)責(zé)任投資原則”。聯(lián)合國責(zé)任投資原則組織（Principles for Responsible Investment of the United Nations，UN PRI）將負(fù)責(zé)任投資定義為“將環(huán)境、社會和公司治理（ESG）因素納入投資決策，鼓勵投資者通過責(zé)任投資實現(xiàn)社會價值、降低風(fēng)險并獲取長期收益?！保?］ESG理念充分考慮了環(huán)境、社會、治理三方面因素，不僅被應(yīng)用到投資決策中，還被學(xué)者們研究運用到其他行業(yè)中。將ESG理念引入到河流健康評價體系的構(gòu)建中，可以從環(huán)境、社會、治理三方面構(gòu)建河流健康評價體系，使評價體系更為全面，同時豐富河流健康評價體系構(gòu)建研究的理論。

1 評價指標(biāo)體系構(gòu)建和評價標(biāo)準(zhǔn)

ESG理念包含環(huán)境（E）、社會（S）、治理（G）三方面因素。從河流具備的自然屬性和社會屬性出發(fā)，可以在河流健康評價指標(biāo)體系的構(gòu)建中將評價指標(biāo)分成環(huán)境和社會兩個方面考慮。隨著河流治理工作的進(jìn)一步推進(jìn)，人類治理活動的正向干預(yù)對河流健康造成不可忽視的影響，河流健康評價所選取的指標(biāo)理應(yīng)考慮治理因素。因此，將ESG理念應(yīng)用到河流健康評價中，能夠進(jìn)一步完善河流健康評價體系。

1.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

遵循科學(xué)性、層次性、系統(tǒng)性、全面性和普遍適用性的原則，構(gòu)建基于ESG理念的河流健康評價體系，包括環(huán)境、社會、治理的3個準(zhǔn)則層。各指標(biāo)的具體要素見表1。

1.2 河流健康評價標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)合國內(nèi)外河流健康評價的研究成果以及河流的實際情況，將目標(biāo)層河流健康等級分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ共5個等級，分別對應(yīng)于健康、亞健康、中等、亞病態(tài)、病態(tài)等5種健康水平。同時采用同樣方式對準(zhǔn)則層進(jìn)行分級。各等級標(biāo)準(zhǔn)值參考相關(guān)文獻(xiàn)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定，具體如表2［2，10-14］所示，其中未設(shè)定上限的評價標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)專家判斷設(shè)定上限值，若指標(biāo)值超過上限值則取上限值為指標(biāo)值。

2 河流健康評價方法

2.1 評價指標(biāo)權(quán)重確定方法

考慮到主觀和客觀方法確定指標(biāo)權(quán)重均存在一定局限性，本研究采用主客觀結(jié)合的方法確定指標(biāo)權(quán)重，其中主觀方法采用層次分析法，客觀方法采用熵權(quán)法。

層次分析法（AHP）是將與決策有關(guān)的因素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、指標(biāo)等層次，進(jìn)行定性和定量結(jié)合分析。通過領(lǐng)域?qū)＜业膶I(yè)判斷模糊量化形成判斷矩陣，利用數(shù)學(xué)方法求解判斷矩陣的特征向量，得出每層判斷矩陣中各指標(biāo)與上層矩陣相比所得的權(quán)重值，并對層次進(jìn)行整體排序，進(jìn)而得出各指標(biāo)的重要程度排序［15］。記層次分析法確定的權(quán)重為ω1。

作為信息論中的一個概念，熵用來度量數(shù)據(jù)的不確定性。熵權(quán)法認(rèn)為信息量和不確定性是反向關(guān)系，不確定性的大小決定了熵的大小。信息論中用信息熵來度量系統(tǒng)無序程度，計算公式如下：

式中：xj為第j個狀態(tài)值（共有n個狀態(tài)）；g（xi）為出現(xiàn)第i個狀態(tài)值的概率。

指標(biāo)值變異程度大的信息熵少，指標(biāo)權(quán)重則越大。熵權(quán)法在計算使用時存在兩個問題：① 應(yīng)通過對指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理，消除因量綱和量綱單位不同帶來的不可公度性；② 熵權(quán)法在計算使用的公式中出現(xiàn)了對數(shù)值，根據(jù)數(shù)學(xué)的運算法則，對數(shù)運算中不能出現(xiàn)負(fù)值，因此要消除負(fù)數(shù)的影響［16-20］。本文采用歸一化法對指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理。記熵權(quán)法確定的權(quán)重為ω2。

本文中評價指標(biāo)綜合權(quán)重確定的計算公式為

2.2 評價方法

當(dāng)所給的條件不能達(dá)到要實現(xiàn)的目標(biāo)時，稱為不相容問題。對于河流健康評價而言，理論上選取的指標(biāo)越多，對于河流健康的描述就會更加全面，但往往有些指標(biāo)數(shù)據(jù)的獲取會存在一定難度，即當(dāng)前所選的有限的指標(biāo)并不能完全實現(xiàn)對河流健康狀態(tài)的全面描述，即河流健康評價是一個不相容問題，而物元可拓模型主要用于解決不相容的復(fù)雜問題［2］。因此，本文采用物元可拓模型進(jìn)行河流健康等級評定。具體步驟如下。

（1） 河流健康物元矩陣、經(jīng)典域及節(jié)域構(gòu)建。物元是描述事物的名稱、特征及量值3個基本元素的簡稱。將研究事物記為N，本研究中指河流健康水平；N的特征記為C，本研究中指河流的各個評價指標(biāo)；N關(guān)于C的量值記為V，即為河流健康評價指標(biāo)處于某一等級時對應(yīng)的量值。將有序三元組R=（N，C，V）稱為物元矩陣。若河流健康水平N具有n個特征c1，c2，c3，…，cn且其對應(yīng)量值v1，v2，v3，…，vn，則相應(yīng)物元矩陣表示為

本研究中經(jīng)典域表示河流的各個評價指標(biāo)處于各個等級時對應(yīng)的取值范圍，節(jié)域表示河流各個評價指標(biāo)的所有數(shù)據(jù)范圍，根據(jù)制定的評價標(biāo)準(zhǔn)即可得到相應(yīng)經(jīng)典域和節(jié)域矩陣。

3 案例分析

3.1 研究區(qū)概況

青通河流域分布在安徽省池州市青陽縣內(nèi)。青陽縣地形多為低山和丘陵，地勢西南高東北低，占地總面積1 130.70 km2。2021年青陽縣GDP為164.4億元，與上年相比增長10.2%。分產(chǎn)業(yè)看，第一產(chǎn)業(yè)增長7.50%，第二產(chǎn)業(yè)增長9.50%，第三產(chǎn)業(yè)增長11.20%。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以第二第三產(chǎn)業(yè)為主，第一產(chǎn)業(yè)為輔且第三產(chǎn)業(yè)的占比逐年提高。青陽縣地表水量，豐水年為22億m3，平水年約18億m3，偏枯年為15億m3，多年平均產(chǎn)水量18.23億m3。平均每畝降水量和人均占水量高于全省平均水平。

青通河發(fā)源于九華山東麓岔泉嶺附近，流經(jīng)青陽陵陽鎮(zhèn)、朱備鎮(zhèn)、蓉城鎮(zhèn)、童埠鄉(xiāng)和新河口，于大通鎮(zhèn)注入長江，全長68 km，流域面積1 229 km2。將青通河分上游、中游及下游河段：上游河段水位暴漲暴落，水勢迅猛，位于蓉城以上；中游河段河道蜿蜒，位于蓉城至童埠之間；下游河段地勢平緩，泥沙淤積現(xiàn)象嚴(yán)重，位于童埠至河口之間。青通河正常年徑流量12.04億m3，最豐水年達(dá)19.05億m3，最枯水年僅6.15億m3。由于流域?qū)賮啛釒駶櫦撅L(fēng)性氣候區(qū)，青通河水量集中在6～8月，夏季河道水位較高。作為長江右岸重要支流，其洪水季節(jié)的長江水可倒灌抵蓉城。青通河流域如圖1所示。

3.2 青通河河流健康價值計量過程

本文選取青通河2014～2020年共7 a數(shù)據(jù)進(jìn)行權(quán)重計算、關(guān)聯(lián)度計算和河流健康等級確認(rèn)，進(jìn)行河流健康評價并研究其河流健康等級的變化趨勢。

3.2.1 綜合權(quán)重確定

（1） 層次分析法確定權(quán)重。采用層次分析法，綜合熟悉青陽縣水資源利用狀況及從事相關(guān)河流健康評價研究的專家、學(xué)者們的判斷，確定所建立指標(biāo)體系中各個指標(biāo)的相對重要性；建立目標(biāo)層和準(zhǔn)則層的判斷矩陣后，計算出各指標(biāo)相應(yīng)的權(quán)重，判斷矩陣均通過一致性檢驗。具體權(quán)重結(jié)果如表3所示。

（2） 熵權(quán)法確定權(quán)重。在使用熵權(quán)法之前，需要先對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，對青通河的數(shù)據(jù)處理結(jié)果如表4所示。對表4的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，得出各層次以及各指標(biāo)熵權(quán)法下的客觀權(quán)重值，如表5所示。

（3） 綜合權(quán)重。利用公式（2），計算得出指標(biāo)的綜合權(quán)重，如表6所示。

3.2.2 基于可拓物元法的綜合計量

利用式（3）確定了經(jīng)典域和節(jié)域之后，將每個指標(biāo)的指標(biāo)值代入式（4）～（5）計算每個指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度。將指標(biāo)相對于準(zhǔn)則層和目標(biāo)層的權(quán)重以及關(guān)于各等級的關(guān)聯(lián)度代入式（6），計算得到青通河各年度準(zhǔn)則層以及河流健康水平關(guān)于各等級的關(guān)聯(lián)度，所得結(jié)果如表7所示。各年度準(zhǔn)則層和河流綜合等級如圖2所示。從表7和圖2中可以看出：社會層面，除了2014年是中等等級，往后6 a的等級提高，處于亞健康等級；環(huán)境層面，除了2018年等級有所下降，為中等等級，其余各年都是亞健康等級；治理層面的健康等級向好趨勢明顯，前3 a為亞健康等級，后4 a都提升至健康等級。2014～2020年青通河的綜合健康水平等級較為平穩(wěn)，前6 a均處于亞健康等級，2020年則提升為健康等級。

3.3 河流健康等級提升策略

根據(jù)計算的準(zhǔn)則層及健康水平關(guān)聯(lián)度，可以看出環(huán)境指標(biāo)的等級在2018年有下行的跡象；2015，2016，2017年社會指標(biāo)的等級從亞健康等級向中等等級發(fā)展；2017，2018，2019，2020年治理指標(biāo)的等級從健康等級向亞健康等級發(fā)展。針對等級退后的趨勢，可以考慮以下幾個維持或提升等級的策略。

（1） 從環(huán)境層面看，水質(zhì)等級所占權(quán)重較大，為了更好地提升水質(zhì)、降低水污染，需要從工業(yè)面和農(nóng)業(yè)面同步防治：① 定期對排污單位排放的廢水進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測，依法對污染源企業(yè)實行強(qiáng)制性清潔生產(chǎn)審核，確保工業(yè)污染達(dá)標(biāo)排放；② 嚴(yán)格控制化肥農(nóng)藥濫用，改進(jìn)施肥方式，推廣有機(jī)肥、生物肥等污染程度低的肥料，減少農(nóng)業(yè)污染對水質(zhì)的影響。

（2） 從社會層面看，人均水資源量和工業(yè)用水比例影響較大。節(jié)約水資源、提升用水效率是青陽縣亟待解決的問題，需要提高農(nóng)業(yè)用水和工業(yè)用水的用水效率，合理利用青通河的水資源。此外，需要優(yōu)化流域內(nèi)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，青陽縣較低的GDP需要依靠工業(yè)發(fā)展得到提升，而工業(yè)的發(fā)展很大程度上會對河流產(chǎn)生負(fù)面影響，青通河流經(jīng)地區(qū)應(yīng)注重工業(yè)發(fā)展的質(zhì)量，打造環(huán)境友好型工業(yè)企業(yè)。同時可以充分發(fā)揮當(dāng)?shù)氐牡赜騼?yōu)勢，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，努力發(fā)展成綠色經(jīng)濟(jì)的模式。

（3） 從治理層面看，河流治理完成度影響最大，為了加強(qiáng)河流治理，可以發(fā)動群眾參與監(jiān)督。雖然青陽縣政府在河流治理方面實行的政策較全面，但居民在日常生活中對河流的保護(hù)意識仍不足。將普通居民補(bǔ)充到“河長制”中，參與日常監(jiān)督，加強(qiáng)河長制的執(zhí)行，讓公眾主動地參與到河流污染治理中來，將有助于加快河流治理的進(jìn)度。

4 結(jié) 論

本研究將河流的生態(tài)環(huán)境因素與流域內(nèi)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素相結(jié)合，選取具有代表性的指標(biāo)，不僅能體現(xiàn)河流的生態(tài)環(huán)境價值，也能體現(xiàn)其社會經(jīng)濟(jì)價值。同時，隨著國內(nèi)河流治理工作的推行，人類的干預(yù)可對河流健康產(chǎn)生一定程度的影響。因此，本文將治理相關(guān)指標(biāo)納入到河流健康評價中，且權(quán)重計算結(jié)果表明治理因素對河流健康狀況產(chǎn)生較大的影響。本文融合了ESG理念構(gòu)建河流健康評價指標(biāo)體系，充分考慮環(huán)境、社會、治理三方面因素，所建立的指標(biāo)體系更為科學(xué)和全面。在計算準(zhǔn)則層權(quán)重、指標(biāo)層相對于準(zhǔn)則層的權(quán)重以及指標(biāo)層相對于目標(biāo)層的權(quán)重時，采用層次分析法和熵權(quán)法結(jié)合，將兩種方法得出的權(quán)重取算術(shù)平均計算綜合權(quán)重，這一主客觀結(jié)合的方法中和了兩種方法的優(yōu)缺點，使權(quán)重結(jié)果既不帶有較多定性色彩，也可以削弱指標(biāo)值變動很小或者突然變大、變小帶來的影響，權(quán)重的計算結(jié)果更有可信度。利用模糊綜合評價法、集對分析法以及灰色關(guān)聯(lián)度分析法等方法進(jìn)行河流健康等級評定時，僅能針對單次研究數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)狀評價，對于河流未來的健康狀態(tài)則無法預(yù)測，而物元可拓模型除了依據(jù)計算所得的最大關(guān)聯(lián)度確定當(dāng)前河流所處的健康狀態(tài)，還可以根據(jù)與最大關(guān)聯(lián)度距離最近的等級關(guān)聯(lián)度預(yù)測下一階段河流健康水平以及各項指標(biāo)的發(fā)展趨勢，這有助于管理者在下一階段科學(xué)且有針對性地對河流進(jìn)行管理。本研究中除了確定青通河每一年的河流健康等級，還能預(yù)測青通河未來健康等級的發(fā)展趨勢，為進(jìn)一步治理河流提供決策依據(jù)。

由于客觀原因，本文所構(gòu)建的評價體系在運用的過程中仍存在不足：目前對于工業(yè)用水比例、第三產(chǎn)業(yè)所占比例、工業(yè)廢水處理設(shè)施建設(shè)度、水土流失治理面積、河流流域人工造林度這幾個指標(biāo)仍缺乏具體的等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，因而本研究只能采用專家打分的方法確定分級標(biāo)準(zhǔn)，帶有一定的主觀性。未來在對河流健康評價更深入的研究中，可以系統(tǒng)化地研究將這幾個指標(biāo)值按照5個健康等級劃分成不同指標(biāo)值區(qū)間的確定方法，從而完善河流健康評價體系。

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（編輯：高小雲(yún)）

Establishment of river health evaluation system based on ESG concept

LU Weiyu1，LIU Bo1，SU Xiaolu2，GU Chen2

（1.Ginling College，Nanjing Normal University，Nanjing 210097，China； 2.Nanjing Hydraulic Research Institute，Nanjing 210029，China）

Abstract：River health evaluation is an important content of the river chief system，and also an important measure to promote green development and harmonious coexistence between humans and nature.Integrating the ESG concept into the river health evaluation system，a river health evaluation index system based on environmental （E），social （S），and governance （G） had been established.A river health evaluation model based on matter-element extension model had been established by using a combination of Analytic Hierarchy Process and Entropy Weight Method to determine the weight of indicators.The validation results of the Qingtong River case indicated that this evaluation system could evaluate the health status of rivers and analyze the development trend of river health levels.The research results can provide important support for the scientific evaluation of river health.

Key words：river health evaluation；ESG concept；river management；entropy weight method；matter-element extension model

收稿日期：2022-04-31

基金項目：國家自然科學(xué)基金項目（71801130）；江蘇省水利科技項目（2020069）

作者簡介：陸威妤，女，碩士研究生，主要從事河流健康管理、評價理論與方法研究。E-mail：wylunnu@163.com

通信作者：劉 博，男，副教授，博士，主要從事河流管理、項目管理研究。E-mail：45242@njnu.edu.cn