黃河蘭州段幸福河評價體系的構建及應用

趙永偉，趙 瑾，王廣文，李 茂，楊金娥，王玉才

(1.甘肅省水利廳水利技術服務保障中心，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅農業大學水利水電工程學院，甘肅 蘭州 730070)

0 引言

2019年習近平總書記發出“讓黃河成為造福人民的幸福河”的偉大號召，作出了加強黃河治理保護、推動黃河流域高質量發展的重大部署[1]。究其原因是近年來黃河流域水資源開發利用率居高不下，致使出現河流斷流、河水污染等生態環境問題，城市水資源日益短缺、工業和農業用水逐年增加，這無疑成為經濟高質量發展的制約因素[2-4]。

國內眾多學者對幸福河的概念和內涵進行了詮釋，并結合已有的水資源評價、水生態安全等研究，提出了一系列關于評價體系建設的建議。左其亭[5]等認為幸福河是造福人民的河。李先明[6]認為幸福河必須做到防洪保安全、優質水資源、健康水生態、宜居水環境、先進水文化。王平[7]等認為幸福河不僅要滿足人民群眾對除水害興水利的需要，也要滿足人民群眾對高質量水資源水生態水環境水文化的需要。幸福河課題研究組[8]將幸福河定義為能夠維持自身河湖健康，支持流域和區域社會經濟高質量發展，體現人水和諧，讓居民有安全感、利益感和滿意感。在分析解讀幸福河內涵的同時，學者們也結合多種理論從多個方面入手開始對幸福河評價體系進行構建。左其亭[9]等從安全運行、持續供給、生態健康、和諧發展方面建立評價體系，引入“幸福河指數”來定量評價河流的狀況，同樣也對黃河流域進行了實例分析。吉鳳鳴[10]結合現有研究，從工程狀況、工程管護、公眾滿意度3個方面探索評價指標，并構建層次分析法與模糊綜合評價法相結合的模型，并在長江流域得以應用。唐克旺[11]從心理學的角度出發，對“幸福河”的內涵進行了解讀和拓展，并提出了層次化多維度的評價指標體系。韓宇平[12]等人基于馬斯洛的心理學需求層次論，構建了以自然屬性、社會經濟屬性、人水和諧屬性為指標的評價體系，并對黃河中下游進行了實例分析。劉蒨[13]結合馬克思主義幸福觀，充實了幸福河的內涵，提出了包含運行安全、持續供水、生態健康、環境良好、和諧發展、文化傳承等方面的幸福河評價指標。程常高[14]從經濟學的角度出發，應用變權理論和模糊綜合評價法，從河流狀態、河流壓力、經濟服務、河流管理4方面20個評價指標入手，建立評價體系，為中國的河湖保護和“幸福河”建設提供理論支撐。牛軍[15]結合全面推進河湖長制建設的實踐經驗，提出強化河湖管理，從安全、美麗、健康以及文化等方面著手，建設幸福河。

國內學者對于幸福河評價體系已建立了基本的理論體系和評價模型，大都是偏向于工程建設方面，以生態環境情況和水利工程狀況為主導進行評價，重建設，輕管護。分析前人研究，幸福河評價模型的建立要結合實際情況，綜合考慮生態安全、水利設施運行狀況、流域發展情況和管護體系建設情況。因此，建立一個科學的幸福河評價體系對建設幸福河和提高社會經濟可持續發展具有重要意義。

1 幸福河評價體系建立

1.1 幸福河評價體系總體框架

幸福是一個主觀的概念，它會隨著時間和空間的變化而變化。幸福河評價體系的建設同樣受到河流動態性和區域性的限制。本文的評價體系總體框架包括：①構建評價體系。基于現有研究和幸福河的內涵，確定出主要的影響指標，構建指標體系；②確定評價標準。參考國內現行的各類標準以及相關文獻，確定出各指標的評價等級；③確定評價方法。依據構建的指標體系，選取適宜的評價方法；④實例應用。基于上述評價體系和評價方法，對實際河流進行評價，驗證體系的合理性和可靠性，并確定出影響河流幸福指數的主要因素，為幸福河建設提供參考。

1.2 幸福河評價指標

1.2.1評價指標體系框架建立

科學合理的評級體系是進行幸福河評價的基本前提。本文選用“目標—準則—指標”3層級關系框架，基于幸福河的概念和內涵，結合河流系統治理、助力流域發展、管護能力建設3個判斷準則建立評價總體框架如圖1所示。目標層是對研究區域河流生態、經濟、社會的一個綜合評價。準則層以河流系統治理、助力流域發展、管護能力建設為基本框架，對研究區的生態健康、流域經濟以及河流管護進行評價。指標層為具體的量化指標，反映對應指標的具體幸福程度。

圖1 幸福河評價體系框架

1.2.2評價指標選取

評價指標的選取決定了評價結果是否科學合理，在選取評價指標時遵循以下原則：

(1)全面性：評價指標要綜合考慮經濟、環境、社會等。河流的幸福指數評價絕不僅僅是對河流自然屬性的評價，應該考慮到其與經濟屬性、社會屬性之間的聯系，選擇的指標要能全面反映所研究流域的基本情況。

(2)科學性：指標概念明確，遵循經濟規律，有其統計與計算的科學依據。

(3)可操作性：評價數據要容易獲取。

(4)代表性：能反映河流變化特征。幸福河的評價是受動態性和區域性限制的，流域不同，所構建的評價指標體系就會有所不同，相應的評價標準也會發生改變，在指標的選取中，應當結合時間性、區域性的特征，選取代表性強的指標構建評價指標體系。

(5)定量與定性相統一：選取的指標不僅需要量化分析，還需要進行定性分析，因此評價指標研究過程中需要定量與定性相結合。

根據上述的評價指標選取原則，通過參考2021年出臺的《南京市幸福河評價規范(試行)》，參照有關的幸福河評價體系研究成果[10，14，16-18]，選擇合適的評價指標，構建出由目標層、準則層、指標層構成的評價體系。目標層為幸福河評價，準則層包括河流系統治理、管護能力建設、助力流域發展3個維度。具體評價指標構成見表1。

表1 幸福河評價指標及標準值

1.3 指標體系評價標準確定

通過專家咨詢、查閱文獻和已有規范資料[19-20]，確定出各指標的評價等級標準，評價等級分為五級，匯總結果見表1。

2 幸福河評價方法

模糊綜合評價法是一種基于模糊數學和最大隸屬度原則的評價方法，其優點在于能將定性的評價通過隸屬度函數轉化為定量評價，可對受多種因素共同制約的事物進行綜合分析。基于幸福河評價指標的復雜性和模糊性，以及評價因素多樣性，本文采用模糊綜合評價法進行幸福河評價。

2.1 構建模糊評價矩陣

(1)確定評價指標體系

設評價指標集為U。選取一級指標n個，為準則層，即U=[u1，u2…un]，再確定m個二級指標為指標層，建立集合un=[un1，un2…unm]。

(2)確定評語集

設評價指標的評價標準集合為V=[v1，v2…vj]，vj—為幸福河評價指標的評價標準。

(3)確定隸屬度矩陣

在模糊綜合評價方法中，常用的隸屬度函數包括“降半階梯形分布圖”隸屬度函數、三角隸屬度函數、專家打分法等，可根據不同情況選取適合的計算方法。本文采用“降半階梯形分布圖”隸屬度函數進行計算。

依據隸屬度函數可計算出單個指標的評價集為：ri=[ri1，ri2…rin]；將單個指標評價集合進行匯總，則m個指標組成的評價集所構造的模糊評價矩陣為：

(1)

式中，rmn—第m個評價因子對第n個評價標準的隸屬程度。

2.2 計算指標權重

權重代表了各級指標在對應的集合里所占的比重，能反映出集合中所有指標的重要程度，權重是否合理直接影響了評價結果的準確性和合理性。采用最大矩陣元法計算權重，步驟如下：

(1)數據標準化

原始數據往往因為量綱不同而存在較大的差異，需要先進行無量綱化處理，對收集到的數據采用極差標準化法進行處理。

對于越大越安全的正向指標：

(2)

對于越小越安全的負向指標：

(3)

(2)構建模糊矩陣

將標準化處理的數據采用數量積法(下式)進行標定，構建出模糊矩陣。

(4)

式中，xik—第i行樣本第k項指標的無量綱參數；xjk—第j行樣本第k項指標的無量綱參數；m—樣本總數；由此構建出模糊矩陣(γij)m×n。

(3)計算權重

對構建出的模糊矩陣進行分析處理，以最大矩陣元作為置信水平，進而根據下式求出各評價指標的權重：

(5)

式中，Wi—第i個指標對應的權重；λi—指標i對應的置信水平；i=1，2，…，n。

2.3 模糊綜合評價

根據評價矩陣R，依據最大隸屬度原則，采用相乘相加法，分別與對應的評價指標權重W進行模糊計算，公式如下：

B=W×R=(B1，B2，…Bj)

(6)

(7)

式中，W—河流幸福指數評價指標的權向量；R—隸屬度矩陣；B—評價向量；wi—評價指標i的權重；rij—評價指標i的隸屬度。

經過查閱文獻和參考其他學者的研究結果[21-22]，按照幸福程度將河流劃分為五個等級：幸福[90，100)、較幸福[80，90)、提升幸福[60，80)、欠幸福[30，60)和不幸福[0，30)。

2.4 障礙度模型

障礙度函數常用來診斷影響事物發展的障礙因素，引入障礙度模型，進一步診斷影響幸福河建設的主要障礙因子，具體公式如下：

(8)

Ij=1-yj

(9)

式中，Oj—第j個指標的障礙度；Ij—指標的偏離程度。

3 實例應用

3.1 黃河蘭州段概況

蘭州市面積1.31×104km2，常住人口438×104人，人均GDP 7.37×104元，多年平均降水量40.65×108m3，水資源總量3.67×108m3，人均水資源量840m3，節水灌溉面積270km2。

黃河穿蘭州城而過，造就了西北內陸重工業城市和陸路“一帶一路”沿線重要節點城市，其蘊含的水資源對區域內經濟可持續發展具有重要意義。自1961年至2015年間，黃河河道大面積萎縮，其中諸多沿岸灘地已經成為城市用地。同期，隨著蘭煉、蘭化的工業廢水排入黃河，黃河水污染問題日益嚴峻。經過長時間的水治理及城市的轉型發展，黃河蘭州段水質得到了改善，提升明顯。黃河蘭州段的劉家峽、鹽鍋峽、八盤峽等水電站，自其運用以來，顯著影響了黃河蘭州段的徑流，發揮了巨大的調節作用，對沿河地區的經濟發展和社會效益的作用也越來越大[21-28]。

3.2 指標選取及數據來源

基于已建立的幸福河評價體系，分別對黃河蘭州段2017—2021年幸福程度進行計算研究，選取指標見表2。各指標原始數據來源于2017—2021年《甘肅省水資源公報》和《甘肅省水利發展年鑒》。此外對于河道“四亂”問題清理整治、河長制組織體系建立運行、“一河一檔”編制實施與河流健康評價與公眾滿意度等指標，采用調查問卷和專家打分的方式獲取數據。

表2 黃河蘭州段幸福河評價指標體系

3.3 指標權重及分析

依據上文中方法計算權重如圖2所示，其中耗水率、人均占有供水能力、單位工業增加值用水量權重占比較大，分別為10.7%、10%、9.3%，累計權重達到了30%，是黃河蘭州段幸福河建設的主要影響因子；人口密度、河道“四亂”問題清理整治、公眾滿意度3項指標的累計權重為25.8%，是黃河蘭州段幸福河建設的次要影響因子。

圖2 評價指標權重

3.4 綜合評價結果及分析

經計算2017—2021年黃河蘭州段幸福程度綜合得分如圖3所示，黃河蘭州段幸福程度等分在84—89分之間，處于較幸福等級，總體呈上升的趨勢。

圖3 2017—2021年綜合得分

2017—2019年綜合評分逐年上升，其原因可能是近年來蘭州市出臺的各項治理政策逐漸開始顯現效果。例如在改善黃河流域生態環境方面，蘭州市積極成立了領導小組，制定了《蘭州市2021年黃河流域生態保護和高質量發展工作要點》等文件，全力打好“藍天、碧水、凈土”三大保衛戰，持續改善生態環境質量，立志把黃河打造成造福人民的幸福河。2016年末在河流治理管護方面又積極推行河長制政策，在我國江河一面干涸斷流、水體黑臭、亂占亂建、生態惡化；一面又管理責任不清晰、保護意識不強、系統治理不夠的嚴峻局面下，河長制的全面推行為幸福河的建設提供了內在動力和制度保障，成為了建設幸福河的有效舉措[29]。李智喻[30]等的研究結果也表明河長制的推行，有力提升了黃河流域生態治理水平，取得明顯的生態和社會成效。同期在“清四亂”問題中蘭州市也按照“政府主導、水務牽頭、部門協同、屬地負責、依法依規、水岸同治”的工作思路，創新舉措、動真碰硬、務求實效，高質量的完成“四亂”問題整治[31]。

2020年河流幸福程度出現小幅下降，可能是受國內疫情大背景的影響，導致居民收入下降、與水利建設相關的資金投入大幅減少、河流的治理力度隨之下降、而生活污水排放量卻有較大幅度的增加導致的，如圖4所示。總體來說，蘭州市河流治理效果顯著，河流幸福指數整體呈上升趨勢發展。

圖4 水利建設項目完成投資與污水排放量

3.5 障礙因子分析

為進一步分析制約黃河蘭州段幸福和建設的障礙因子，引用障礙度模型計算各指標的影響程度，如圖5所示。從圖5可知，河岸堤防達標率(C1)、水資源開發利用率(C2)、水文化挖掘及保護程度(C9)及“一河一檔”編制實施與河湖健康評價(C12)等因子對黃河蘭州段幸福河建設的影響逐年減小，這表明投資16.97億元，歷時5年多的黃河干流蘭州段防洪治理工程圓滿收官；以市委書記為組長，相關部門為成員，下設水利、生態修復、污染防治、產業發展、文化旅游5個專責組的黃河流域生態保護工作進展順利。2017年至2021年間隨著各項政策的落實，影響幸福河建設的最大障礙因子也隨之改變，2017年最大障礙因子為水資源開發利用率(C2)，而2021年最大障礙因子為單位工業增加值用水量(C6)。

圖5 2017—2021年黃河蘭州段幸福河障礙度

雖然整體上障礙程度逐年減小，但是人均占有供水能力(C3)、單位工業增加值用水量(C6)仍然制約著幸福河建設工作。這表明蘭州在今后的發展中需要優化產業結構，推動綠色產業崛起，促進高效用水；以重振“蘭州制造”為抓手，加快產業向綠色化、高端化、智能化轉型；加快構建“一心兩翼多點”城市發展布局和“三區集聚引領、兩極崛起帶動、多點協同支撐”產業布局，科學確定產業配水。

4 結論

本文梳理總結了幸福河的概念內涵，基于模糊綜合評價法，從河流系統治理、助力流域發展、管護能力建設3準則層出發，構建了幸福河評價體系，對黃河蘭州段2017—2021年河流幸福指數進行綜合評價。進一步采用障礙度模型，分析了影響黃河蘭州段幸福河建設的主要制約因子，主要結論如下：

(1)2017—2021年，黃河蘭州段幸福河綜合得分從84分上升至89分，整體呈上升趨勢。

(2)評價結果基本符合實際情況，檢驗了評價體系具有一定的適用性。

(3)黃河蘭州段幸福河建設主要制約準則層為河流系統治理，主要制約因子為人均占有供水能力和單位工業增加值用水量，表明要確保黃河蘭州段高質量發展，首先要推動產業綠色化轉型，蘭州市高耗水、高污染產業占比高，急需加快經濟發展方式轉變，倒逼產業轉型，促進高效節水。