“三生”視角下甘肅省長江流域幸福河評價(jià)體系應(yīng)用

李 茂，王玉才，趙 瑾，王艷俐，楊金娥

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

0 引言

“三生”空間指生產(chǎn)、生活、生態(tài)3種功能空間，是利用自然資源實(shí)現(xiàn)社會發(fā)展的載體。以“三生”功能劃分空間用途，能夠較好地解釋和闡釋空間發(fā)展規(guī)律及主要矛盾的內(nèi)在機(jī)制[1]。

甘肅省長江流域水量充沛，是全省最濕潤的地區(qū)，流域主要分布于甘肅隴南一帶。長江流域土地面積38484km2，分屬嘉陵江水系和漢江水系，嘉陵江水系流域面積38313km2，占99.6%，漢江水系僅171km2，占0.4%。

自2019年習(xí)近平總書記提出“讓黃河成為造福人民的幸福河”的偉大號召后[2]，各省市陸續(xù)出臺了相關(guān)的地方性幸福河湖規(guī)范，選取典型城市進(jìn)行分析，共同致力區(qū)域幸福河湖的構(gòu)建與發(fā)展。甘肅省擁有獨(dú)特的地理環(huán)境與戰(zhàn)略區(qū)位，在甘肅省全面創(chuàng)建美麗幸福河湖，不僅要建立黃河流域的幸福河評價(jià)體系，還應(yīng)該研究區(qū)域內(nèi)長江流域、內(nèi)陸河流域的幸福河評價(jià)體系建立。

幸福是一個(gè)模糊性概念，很難給出明確的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定量地衡量。陳茂山等人從馬克思主義幸福觀入手，分析“幸福河”的基本要求，闡述內(nèi)涵要義，初步提出“幸福河”評價(jià)指標(biāo)體系與評價(jià)方法[3]；左其亭提出判斷“幸福河”的準(zhǔn)則，先后給出定義與評價(jià)的架構(gòu)體系[4]；李先明基于物質(zhì)、制度、精神3個(gè)層次文化結(jié)構(gòu)，提出幸福河文化內(nèi)涵，分析當(dāng)前水文化建設(shè)存在的不足，給出幸福河建設(shè)的相關(guān)建議[5]；杜晨以工程實(shí)例探討建設(shè)“幸福河”的技術(shù)支撐體系[6]；張金良等人研究幸福河框架下黃河流域社會系統(tǒng)的發(fā)展特征，提供建設(shè)幸福河的宏觀、客觀參考依據(jù)[7]；王子悅等人基于熵權(quán)物元模型評價(jià)長三角的幸福河層次[8]；幸福河湖課題組就幸福河理論，剖析其內(nèi)涵要義，構(gòu)建河湖幸福指數(shù)及指標(biāo)體系和測算方法，為幸福河湖建設(shè)評價(jià)提供支撐[9]；鞠茜茜等認(rèn)為幸福河評價(jià)未來的研究方向是從多角度驗(yàn)證其體系的可靠性[10]；吉鳳鳴做了江蘇省平原河網(wǎng)地區(qū)幸福河評價(jià)研究的詳細(xì)分析內(nèi)容[11]；王何予從幸福河提出的背景和建設(shè)目標(biāo)出發(fā)，進(jìn)行“幸福河”綜合評價(jià)指標(biāo)體系研究[12]；艾廣章等人綜合近期研究，探討幸福河的內(nèi)涵及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)梳理鄭州黃河在建設(shè)幸福河進(jìn)程中面臨的問題，探討其在技術(shù)層面與制度層面的實(shí)現(xiàn)路徑[13]。

當(dāng)前，在研究甘肅省長江流域的幸福河評價(jià)體系方面還存在欠缺，尚未有人提出明確的評價(jià)體系與指標(biāo)[14]。本文根據(jù)前人對“幸福河”的研究成果，結(jié)合《甘肅省水資源公報(bào)》和《甘肅省水利發(fā)展年鑒》2017—2021年數(shù)據(jù)，基于生產(chǎn)、生活、生態(tài)的“三生”概念，從宏觀發(fā)展的角度上，建立甘肅省長江流域的幸福河評價(jià)體系并評價(jià)其河湖幸福程度。

1 幸福河評價(jià)體系的構(gòu)建

1.1 評價(jià)體系構(gòu)建

“幸福河”是能夠維持河流自身健康，支撐流域和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展，體現(xiàn)人水和諧，讓流域內(nèi)人民具有高度安全感、獲得感與滿意度的河流；是安瀾之河、富民之河、宜居之河、生態(tài)之河、文化之河的集合與統(tǒng)稱[9]。

根據(jù)前人研究成果，以評價(jià)長江流域河流幸福程度為目標(biāo)，以“三生”概念劃分準(zhǔn)則層，選取易于獲取且具有公信力的水資源指標(biāo)，構(gòu)建在“生產(chǎn)、生活、生態(tài)”視角下的幸福河宏觀評價(jià)模型，整體評價(jià)思路如圖1所示。

圖1 整體評價(jià)思路圖

1.2 指標(biāo)體系構(gòu)建

本文選取的評價(jià)指標(biāo)及定義見表1。

表1 幸福河評價(jià)體系指標(biāo)層

1.3 幸福等級劃分

本文的幸福等級劃分采用五等分級，具體內(nèi)容見表2：

表2 幸福河等級劃分

2 評價(jià)方法

2.1 主要采用熵權(quán)法進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，步驟如下

(1)對m個(gè)樣本評價(jià)因子進(jìn)行篩選，確定n個(gè)評價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)特征矩陣X：

(1)

(2)特征值無量綱化處理[15-16]，得到得無量綱化矩陣X′：

(2)

(3)

(4)

②極值化處理：

(5)

③檢驗(yàn)效率最優(yōu)性：

組內(nèi)均方和：

(6)

組間均方和：

(7)

無量綱化方法效率用組內(nèi)均方和與組間均方和之比來表示[15-16]：

(8)

用無量綱化的信息損失速率權(quán)衡指標(biāo)間差異消除與指標(biāo)內(nèi)信息保留間的關(guān)系[16]。

(9)

④得無量綱化矩陣X′：

(10)

(3)第i個(gè)評價(jià)指標(biāo)下第j個(gè)待評價(jià)監(jiān)測點(diǎn)評價(jià)指標(biāo)特征值比重：

(11)

(4)第i個(gè)評價(jià)指標(biāo)的熵：

(12)

(5)第i個(gè)評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重：

(13)

(6)各監(jiān)測點(diǎn)的綜合評價(jià)值：

(14)

(15)

2.2 用耦合協(xié)調(diào)模型計(jì)算評價(jià)體系層次間的耦合協(xié)調(diào)程度[17]

(1)基于生產(chǎn)P，生活L，生態(tài)E，構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)模型U：

(16)

式中，i=P，L，E；UP—生產(chǎn)指數(shù)；UL—生活指數(shù)；UE—生態(tài)指數(shù)。

(2)建立耦合度模型：

(17)

耦合度C∈[0，1]，C?1，表明模型的關(guān)聯(lián)性越好。

(3)為防止因三層次同時(shí)處于低水平而造成高耦合現(xiàn)象，引入?yún)f(xié)調(diào)度模型：

T=αUP+βUS+γUR

(18)

式中，T—綜合評價(jià)指數(shù)；α，β，γ—三層次權(quán)重，代入熵權(quán)法計(jì)算所得的數(shù)值。

(4)耦合協(xié)調(diào)度為：

(19)

2.3 障礙度診斷，判別各年對幸福河影響最大的障礙因子

(1)因子貢獻(xiàn)度：

Gj=Wj

(20)

(2)指標(biāo)偏離度：

Kj=maxZ-Zij正向

(21)

Kj=Zij-minZ逆向

(22)

(3)障礙度：

(23)

評價(jià)數(shù)據(jù)來源于2017—2021年的《甘肅省水資源公報(bào)》《甘肅省水利發(fā)展年鑒》，代入評價(jià)體系所需的數(shù)據(jù)。

評價(jià)目標(biāo)是長江流域的幸福河程度，幸福河湖的評價(jià)體系原始數(shù)值見表3：

表3 各年份指標(biāo)原始數(shù)值

3 評價(jià)結(jié)果及分析

3.1 無量綱化有效性結(jié)果與分析

綜合評價(jià)結(jié)果受眾多因素影響，無量綱化的優(yōu)劣會影響最終的評價(jià)結(jié)果，但完全以終評結(jié)果的好壞來定義無量綱化的優(yōu)劣，這屬于事后評價(jià)，過于片面，不具備實(shí)時(shí)性[15]。在綜合評價(jià)之前先進(jìn)行無量綱化有效性檢驗(yàn)，判別無量綱化方法的選取是否合理，會讓檢驗(yàn)結(jié)果更具有獨(dú)立性與實(shí)時(shí)性[16]，可避免無效的處理過程，提升處理效率。

理想的無量綱化方法應(yīng)在不改變組內(nèi)均方和MSE的情況下，盡可能地減小組間均方和MSA，但實(shí)際上指標(biāo)外部差異消除與內(nèi)部信息保留無法同時(shí)達(dá)到最優(yōu)，難免會對指標(biāo)造成差異信息的損失。由表4的無量綱化處理結(jié)果可知：在消除指標(biāo)間量綱差異的同時(shí)，MSE的損失遠(yuǎn)小于MSA的損失，無量綱化的效率從0.017顯著提升到了0.106，信息損失效率為0.017；雖然造成一定的損失，但此時(shí)的結(jié)果仍然可較好地保留指標(biāo)內(nèi)的差異信息，反映指標(biāo)間的差異信息，故無量綱化處理有效。

表4 無量綱化效率f與損失效率V對比表

無量綱化檢驗(yàn)成果見表4。

3.2 基于熵權(quán)法的評價(jià)結(jié)果與分析

按照公式(10)—(13)熵權(quán)法步驟求出權(quán)重，計(jì)算綜合指數(shù)，給出評價(jià)結(jié)果。

由熵權(quán)法確定的各指標(biāo)權(quán)重結(jié)果如圖2所示，可知：對長江流域幸福河評價(jià)影響最大的5項(xiàng)指標(biāo)是：生活污水處理率C10、人均用水量C12、蓄水供應(yīng)率C13、國內(nèi)生產(chǎn)總值用水量C7和工業(yè)增加值C2，占到評價(jià)整體的33.63%；次要指標(biāo)是：農(nóng)田灌溉均用水量C6、產(chǎn)水系數(shù)C19、產(chǎn)水模數(shù)C20、人均水資源量C11和糧食產(chǎn)量C4，僅占評價(jià)整體的17.39%。造成該趨勢的原因主要考慮為：長江流域水資源豐富，自然降水可以滿足耕地用水所需，且長江流域多年來實(shí)施禁漁政策，工作重心在水土保持，治理水土流失[18-21]，用水矛盾較弱，故次要指標(biāo)低；長江流域居民對區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展的需求是決定其對流域河流幸福感高低的關(guān)鍵要素。

圖2 熵權(quán)法指標(biāo)權(quán)重

3.3 “三生”權(quán)重的評價(jià)結(jié)果與分析

生產(chǎn)、生活、生態(tài)層次的權(quán)重如圖3所示。通過圖3可知，“三生”層權(quán)重分別為：生產(chǎn)層0.3904，生活層0.3544，生態(tài)層0.2552；其主導(dǎo)因素的是生產(chǎn)層指標(biāo)，次要因素是生態(tài)層指標(biāo)。說明生產(chǎn)活動是影響長江流域幸福河程度的主因，當(dāng)?shù)鼐用駥τ谏a(chǎn)活動方面的需求更強(qiáng)烈。

圖3 “三生”層次權(quán)重分布

3.4 綜合指數(shù)的評價(jià)結(jié)果與分析[23]

綜合評價(jià)指數(shù)結(jié)果詳見表5，可知：在所選取的評價(jià)年內(nèi)，長江流域的幸福等級實(shí)現(xiàn)了從欠幸福(0.3636)到基本幸福(0.5691)的提升；賦分趨勢如圖4所示：綜合指數(shù)呈現(xiàn)出顯著的向好趨勢。2021年較2020年出現(xiàn)了輕微下滑，但整體水平依舊維持在基本幸福階段，且較2019年有較大提升，說明自2019年提出“幸福河”以來，長江流域在水土保持與甘肅省的河湖長制等的相關(guān)工作制度的共同作用下，逐步實(shí)現(xiàn)了較好地維護(hù)河湖自身健康和促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展間的平衡，能夠更好地造福居民[1，23]。

表5 綜合指數(shù)

圖4 熵權(quán)法綜合指數(shù)賦分趨勢

3.5 耦合協(xié)調(diào)度評價(jià)結(jié)果分析

通過耦合協(xié)調(diào)度，可以判斷“三生”空間子系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)性[17，22]。耦合協(xié)調(diào)度計(jì)算成果見表6，耦合協(xié)調(diào)度模型判定依據(jù)見表7。根據(jù)評價(jià)結(jié)果可知，耦合協(xié)調(diào)度在0.590～0.757之間，實(shí)現(xiàn)了從勉強(qiáng)協(xié)調(diào)到中級協(xié)調(diào)的飛躍，其中在2018年時(shí)已實(shí)現(xiàn)初級協(xié)調(diào)，說明該評價(jià)體系的“三生”空間劃分具有良性耦合關(guān)系，在2019年時(shí)已趨近中級協(xié)調(diào)，2020年與2021年較2019年相比，提升顯著。說明自從“幸福河”提出以后，在各項(xiàng)政策的加持下，生產(chǎn)、生活、生態(tài)準(zhǔn)則層之間的發(fā)展?fàn)顟B(tài)趨向一致，相互間具有拉動關(guān)系，長江流域河流幸福程度向好發(fā)展。

表6 耦合協(xié)調(diào)度模型計(jì)算成果表

表7 耦合協(xié)調(diào)度等級

3.6 障礙度評價(jià)結(jié)果分析

障礙度計(jì)算成果如圖5所示。根據(jù)圖5可知：從年內(nèi)指標(biāo)來看，在未提出幸福河湖建設(shè)之前，制約其發(fā)展的障礙度因子存在但影響較小。自2019年后，影響幸福河建設(shè)的障礙度因子主要是人均用水量C12和工業(yè)增加值C2，說明雖然長江流域水量充沛，但是區(qū)域內(nèi)可用水量依舊是居民較為關(guān)切的要素，且區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也限制了居民對幸福河的滿足感。

圖5 障礙度分布圖

從年際間變化趨勢來看，主要障礙因子集中于人均用水量C12和工業(yè)增加值C2，但是2021年間，地表水供應(yīng)率C15，水資源開發(fā)利用率C14、總耗水率C8、有效灌溉面積比例C3、蓄水供應(yīng)率C13也成為影響長江流域幸福河建設(shè)的障礙因子?？紤]因素為疫情背景下，區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到限制，部門職能不能充分發(fā)揮作用。

4 結(jié)論

本文基于構(gòu)建的幸福河湖評價(jià)體系，選取評價(jià)指標(biāo)，經(jīng)無量綱化處理與有效性分析后，以熵權(quán)法求出各指標(biāo)權(quán)重。得出的主要結(jié)論有：

(1)通過綜合指數(shù)法可知評價(jià)結(jié)果均在較幸福與很幸福之間，長江流域幸福河評分有上升趨勢；“三生”層權(quán)重表明，影響長江流域的幸福程度的主因在于生產(chǎn)層。

(2)通過耦合協(xié)調(diào)度計(jì)算成果可知：“三生”準(zhǔn)則層耦合度從勉強(qiáng)協(xié)調(diào)上升為中級協(xié)調(diào)，說明評價(jià)體系構(gòu)建合理，可以作為初步反映長江流域幸福河程度的模型進(jìn)行應(yīng)用。

(3)通過障礙度計(jì)算可知，對長江流域幸福河建設(shè)影響最大的因素層是生產(chǎn)層，且工業(yè)增加值C2、總耗水率C8、有效灌溉面積比例C3、地表水供應(yīng)率率C15和蓄水供應(yīng)率C13是影響長江流域幸福河建設(shè)的主要因子，在未來建設(shè)幸福河過程中，應(yīng)著重考慮提高區(qū)域工業(yè)增加值，降低總耗水率，水資源開發(fā)利用率，提升有效灌溉面積比例和蓄水供應(yīng)率。

(4)此時(shí)可知，在各方政策制度的共同作用下，甘肅省長江流域的“幸福河”在宏觀建設(shè)上是逐漸向好的；該評價(jià)體系中反映的問題可為后續(xù)的長江流域幸福河建設(shè)工作提供思路和參考。