煤炭矿区城市水生态文明评价——以焦作市为例

(河南理工大学工商管理学院，河南焦作454003)

党的十八大报告指出要把生态文明建设融入经济、政治、文化、社会等各方面建设的全过程，明确了建设生态文明的重要性。水是人类生存和维持良好自然生态环境的基础[1]，水生态文明是生态文明的核心部分[2]，是推动人与自然和谐发展的重要措施。自2013年水利部提出水生态文明建设以来，已在全国开展了两批水生态文明城市建设试点。同时，专家、学者们也开展了大量的研究工作。陈明忠[3]分析了开展水生态文明建设的重要性，并对其重点工作进行说明；唐克旺[4]、左其亭[5]、王建华[6]等分别对水生态文明的内涵进行论述；詹卫华[7]分析了水生态文明建设的体制机制问题；郝凌颖[8]、高华[9]、刘海娇[10]等分别从不同角度构建了水生态文明评价指标体系；在水生态文明评价方面，任俊霖、续会勇、汪伦焰等分别采用主成分分析法[11]、改进网络层次分析法[12]、物元可拓评价模型[13]等进行了水生态文明评价。目前，虽然水生态文明已经取得许多研究成果，但针对煤炭矿区城市的水生态文明研究相对较少。基于此，本文以煤炭矿区城市——焦作市为例，针对煤炭矿区城市特点，建立评价指标体系，进行水生态文明等级评价，以期为今后更加科学地开展水生态文明建设实践提供参考，同时，进一步丰富水生态文明研究的理论成果。

1 水生态文明评价理论体系

1.1 构建评价指标体系

表1 城市水生态文明评价指标体系

本文立足于煤炭矿区城市特点，从人水和谐、生态环境、社会经济、水文化建设等4个方面构建评价指标体系。首先，采用频度分析法在中国期刊数据库、万方期刊数据库以“人水和谐评价”“水生态文明评价”及“煤炭矿区生态环境评价”为论文题目进行搜索，对近10 a来的研究成果进行分析，确定初选指标。然后，咨询水生态文明建设相关部门、高校和研究院所的专家对指标进行筛选，定量指标采用主成分分析法筛选，定性指标采用德尔菲法筛选，最终评价指标体系见表1，体现人水和谐的指标有6个，评价生态环境的指标有5个，体现社会经济状况的指标为7个，水文化建设水平方面5个指标，共计23个指标。指标体系体现了经济发展、生态环境、人文社会的和谐统一，同时，突显了矿区城市的特点，如塌陷面积治理率和矿井水利用率。

表2 水生态文明城市评价指标分级

1.2建立评价指标标准

建立合理的评价标准是水生态文明评价结果科学、客观的基础。本文结合前人的研究成果，参考国家、地方的有关水生态文明规范、标准，水生态文明试点城市建设成果，咨询水生态文明领域的相关专家，建立不同等级的水生态文明评价标准。将水生态文明程度划分为差、较差、中等、良好、优秀5个等级，分别对应Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级，以反映水生态文明城市水平(表2)。

1.3 水生态文明城市评价模型建立

1.3.1物元可拓模型建立

物元可拓模型由蔡文教授于20世纪80年代提出[14]，是一种解决评价对象模糊性、多样性、不相容性的评定方法。通过建立经典域、节域和评价等级，根据实测数据计算待评定物元关于评价等级的关联度，以此来确定评价对象的等级[15]。本文将其应用到水生态文明城市评价中，其具体步骤见下。

a) 原经典域物元矩阵和原待评物元矩阵中的量值的归一化。由于某些指标的实际值超过节域范围会导致关联函数无法计算，需要对原经典域物元矩阵和原待评物元矩阵的量值进行归一化处理。将原经典域和原待评物元矩阵的量值两端除以节域右端的数值，分别得到新的经典物元矩阵RN和新的待评物元矩阵RO。

(1)

(2)

b) 对新的待评物元体，求其关于新的经典域量值范围的距离Dij，即:

(3)

c) 用距离代替关联度函数Kj(Vi)，得到综合关联度Kj(P)，即：

(4)

式中w——评价指标的权重，本文采用熵权法计算。

d) 确定评价等级。若Kj=max{Kj(P) }，则待评物元P属于等级j。

1.3.2指标权重的确定

开展评价工作时，由于每个指标对总体的贡献率不同，就需要对每个指标赋予权重。常见的赋权方法有模糊综合评判法、熵权法、德尔菲法、专家打分法、灰色关联度法、层次分析法和因子分析法等。本文采用熵权法确定指标权重，避免计算过程的人为干扰[16-17]，计算过程如下。

Step1设评价对象有n个，每个评价对象的评价指标有m个，则可以构造判断矩阵V=(vi.j)mn(i=1,2,…,m;j=1,2,….,n)

Step3输出熵的确定Ej=H(Yj)/lnm

Step4求解指标差异度Gj=1-Ej(1≤j≤n)

2 焦作市水生态文明评价

2.1 研究区概况

焦作市地处河南省西北部[18]，是一座以煤炭开发为基础发展起来的矿业城市[19]，煤炭资源开采已有百年历史。焦作煤田累计探明煤炭资源储量总计34.4亿t[20]，其工业增加值的90%来自煤炭及相关产业，煤炭开发利用促进了经济社会快速发展的同时，也给当地生态环境造成严重影响[21]，引起了资源的枯竭[22]。2008年，焦作市被确定为全国首批资源枯竭型城市(煤炭类)。同时，长期的煤炭开采造成地表沉陷、大气污染、地下水位下降等一系列生态环境问题。

焦作属温暖带大陆性季风气候，多年平均降水量586.7 mm，降雨年际分配不均，丰、枯水年的降雨量相差3～4倍，且降雨年内变化较大，汛期降水量占全年降水的64.8%～70.5%[23]。水资源总量10.045亿m3，现状年开采量11.612亿m3。水资源供需矛盾突出，且水污染严重[24]。随着中国水生态文明城市建设试点工作的开展，焦作市先后被确定为河南省首批和第二批国家级水生态文明城市建设试点市。从此，焦作市开始了资源枯竭型城市的水生态文明建设模式探索，从水资源利用、水环境、水生态、水安全、水管理和水文化等方面探索符合焦作市特点的建设模式。本文结合煤炭矿区城市特点，对焦作市2014—2016年的水生态文明进程进行评价，以期为正在开展的水生态文明城市建设提供基础支撑。

2.2 数据来源

分析中采用的原始数据主要来源于《河南省水资源公报》《河南省统计年鉴》《焦作市统计年鉴》《焦作市水资源公报》《焦作市环境统计年报》《焦作市国民经济与社会发展公报》，个别缺失数据采用河南省、焦作市的政府网站发布的数据。

2.3 经典域、节域和待评物元矩阵

水生态文明程度N，水生态文明程度指标C及其特征值V，共同组成了水生态文明物元。构造Ⅰ—Ⅴ级分级标准的经典域矩阵R：

归一化后得到新的经典域矩阵R′：

根据水生态文明指标分级标准的量值范围确定节域矩阵Rp:

根据水生态文明指标分级标准确定待评物元矩阵RO:

2.4 评价指标权重

依据调查的2014—2016年各指标的原始数据，利用熵权法计算城市水生态文明23个评价指标的权重，各指标权重依次为0.05、0.039、0.052、0.033、0.086、0.035、0.034、0.043、0.033、0.061、0.033、0.033、0.086、0.032、0.033、0.035、0.086、0.04、0.035、0.039、0.036、0.033、0.04，人水和谐、生态环境、社会经济和水文化建设各类指标的权重分别为0.295、0.204、0.345和0.183。

2.5 水生态文明等级评价

根据待评价物元体关于经典域量值范围的距离计算公式，计算焦作市2014—2016年各指标与Ⅰ—Ⅴ级评价等级的距离，结果为：

3 结语

水生态文明建设目的是解决目前面临的经济社会发展与水生态环境恶化之间的矛盾，创建人水和谐的社会。从认知层面看，水生态文明应尽可能表达人们对一个地区水生态环境的要求。但由于不同地区的实际情况及存在的生态环境问题千差万别，在评价指标的体系建立上应能突出地区特点，而不应千篇一律。基于此，本文在评价指标体系建立上，在通用指标的基础上，考虑了代表煤炭矿区特点的指标，使得评价结果更客观、更符合实际。

本文立足于煤炭矿区城市特点，从水生态文明建设的目标——人水和谐的角度，建立评价指标体系；并采用物元可拓-熵权法进行了水生态文明程度的评价，结果表明焦作市2014年为Ⅱ级，2015、2016年为Ⅲ级。焦作市2014年开始水生态文明建设实践，经过2015、2016年各项工作的开展，城市水生态环境得到很大提高。但是，距离期望的人水完全和谐的状态还存在一定的差距。