基于DPSIR-TOPSIS模型的煤炭矿区绿色转型评价

王广成 刘龙山

(1. 滨州医学院，山东省烟台市，264033；2. 山东工商学院管理科学与工程学院，山东省烟台市，264005)

煤炭在我国能源供应中占据主导地位，面对煤炭资源储量丰富、石油天然气资源储量贫乏的资源供应现状，合理开发利用煤炭资源显得尤为重要。煤炭开采会带来矿井废水排放、含有瓦斯等其他有害气体排放、煤矸石污染、矿区土地塌陷等一系列环境问题，对矿区生态环境进行有效管理是解决这些问题的重要途径之一。在供给侧改革的大背景下，我国煤炭生产急需向低能耗、低污染的发展方向转型，因此矿区绿色转型评价对于科学决策、清洁生产具有重要的理论与现实意义。

DPSIR模型常用于评价生态系统健康程度，驱动力(Driving)表示驱动系统发生变化的根本因素；压力(Pressure)表示在驱动力的作用下，系统所受到的直接影响；状态(State)表示在驱动力和压力下，系统所处的状况，如空气质量状况、环境绿化状况等；影响(Impact)表示在外界环境发生变化的情况下对人类所造成的影响，主要由相关疾病的发病率等方面的指标进行表示；响应(Response)表示为了消除环境变化对人类所造成的不利影响，在驱动力、压力等方面所采取的措施。DPSIR模型多用于区域可持续发展评价、生态安全评价、生态承载力评价等方面，是生态环境系统评价的重要概念模型。

绿色经济转型方面的研究受到了很多学者的关注。Gibbs探讨了政策制定者鼓励和发展绿色经济的动机，着重论述英国政府试图促使传统建筑业转向绿色建筑的方法和技术；Eluma认为可持续发展与绿色经济转型需要能够同时实现经济增长和改善人类与环境福祉的创新方法，并探讨了尼日利亚水产行业绿色转型的需求和驱动力；Weber分析了德国在绿色经济转型过程中的主要矛盾，一方面大量投资于可再生能源，另一方面发电厂却大量使用褐煤发电；Droste分析了绿色转型过程中制度的影响，并阐释了政府干预对不同级别系统的绿色转型行动的影响。在生态文明建设的大背景下，国内学者对绿色转型的内涵、模式进行了大量的研究，绿色转型评价研究主要集中于区域绿色转型评价。朱斌(2016)以福建省为例，从绿色发展支持、绿色生产活力和绿色生态环境3个方面选取评价指标，运用灰色局势决策模型和线性回归模型对福建省的绿色转型情况进行评价分析；肖贵蓉(2016)根据DPSIR模型对太原市的绿色转型状况进行评价分析；王晗(2018)从经济效益、社会发展、资源禀赋和生态环境4个方面选取评价指标对吉林省的绿色转型能力进行了评价分析。国内外学者对绿色转型评价研究取得了众多成果，为相关研究奠定了基础，提供了借鉴。但是以煤炭矿区为研究对象进行绿色转型评价的文献还比较少。

本文运用现代综合评价方法，从驱动力-压力-状态-影响-响应5个维度选取评价指标，构建了矿区绿色转型综合评价体系，基于熵权法改进的TOPSIS方法计算综合评价结果，以龙口矿区为对象进行了实证研究，并提出相关建议。

1 煤炭矿区绿色转型评价指标体系构建

矿区绿色转型评价指标体系的构建应从社会、经济、资源环境方面选取评价指标，遵循系统性原则、可操作性原则、科学性原则、引导性原则。矿区绿色转型评价指标体系及其权重值见表1。

1.1 指标体系构建原则

(1)系统性原则。矿区绿色转型评价是对一个完整的人地生态系统的评价，指标的选取应能够涵盖矿区复合生态系统的各个方面，并且能够体现出系统的评价指标之间的因果关系。

(2)可操作性原则。指标体系的构建要考虑数据的可获得性和指标体系结构的层次性，指标的选取要考虑不同年份之间的可比性以及对所获取的统计数据的充分利用。

(3)科学性原则。指标应尽量选取能够量化的指标，对所获得的数据进行预处理，剔除具有明显逻辑错误的数据，在综合评价方法的选取上，要注意定量方法与定性方法合理使用。

(4)引导性原则。评价指标体系的建立应考虑对矿区绿色转型的引导作用，为矿区绿色转型的发展提供可以改进的方法指引。

1.2 指标分析和筛选

1.2.1 驱动力指标分析和筛选

驱动力指标是推动矿区绿色转型的指标，主要是社会经济方面的指标。本文选取工业产值、采区回采率、在职人数、职工平均薪酬作为驱动力指标。矿区的绿色转型主要由经济、科技、人口、员工福利等因素所驱动，工业产值代表了经济方面的驱动力，采区回采率的高低取决于开采的技术水平，代表了科技方面的驱动力，在职人数代表了人口方面的驱动力，职工平均薪酬代表了福利方面的驱动力。

1.2.2 压力指标分析和筛选

压力指标是直接作用于矿区绿色转型系统的压力，主要包括资源的消耗和废弃物的排放，本文选取原煤产量、油页岩产量、耗电量、耗水量表示系统承受的压力。在煤炭矿区中，用原煤产量代表对煤炭资源的消耗，用油页岩产量表示矿区对其他资源的开采，在煤炭的开采、洗选等过程中会消耗大量的水资源和电力资源，选取耗电量和耗水量代表其对矿区绿色转型系统的压力。

1.2.3 状态指标分析和筛选

状态表示矿区受人类活动压力影响的环境要素的变化，状态既是驱动力、压力作用于环境系统的结果，也是分析影响和响应的基础。本文选用万吨塌陷面积表示煤炭资源开采后土地资源所处的状态，剩余开采年限表示煤炭资源所处的状态，吨煤瓦斯排放量表示大气环境所处的状态。

1.2.4 响应指标分析和筛选

响应表示在驱动力的作用下，环境承载的压力导致了环境状态的变化，为了保护环境所采取的措施称之为响应。本文选用复垦率、土地塌陷治理费用、水环境治理费用、煤矸石处理费用、植被恢复费用指标代表对环境变化所采取的响应措施。复垦率、土地塌陷、植被恢复费用表示对采煤破坏后的土地进行整治而采取的响应行为，水环境治理费用表示对矿区水污染采取的响应行为，煤矸石处理费用表示对采矿和洗选过程中的煤矸石采取的响应行为。

表1 矿区绿色转型评价指标体系及其权重值

2 评价模型及方法

本文采取熵权改进的TOPSIS法对矿区绿色转型进行评价，TOPSIS法(逼近于理想解的排序方法)常用于系统的多方案多属性问题的分析，是一种客观的评价方法，通过计算每一个方案与最优理想解的贴近度，可以对复杂问题进行综合评价。熵权法可以使用信息熵对不同的方案进行赋权，具有良好的客观性。

2.1 评价指标标准化

正指标的标准化公式：

(1)

逆指标的标准化公式：

(2)

式中：x(i,j)——第i年第j个评价指标的值；

xmin(j),xmax(j)——第j个评价指标的最小值和最大值。

2.2 计算指标权重

首先，计算第j个评价指标的信息熵Hj，即：

(3)

其次，计算第j个评价指标的差异性系数Gj，即：

Gj=1-Hj

(4)

最后，计算第j个评价指标的权重Wj，即：

(5)

2.3 建立加权规范化矩阵V

V=|Vi|m×n=Wj×Yij

(6)

式中：Yij——标准化后的矩阵。

2.4 确定正理想解和负理想解

分别以加权规范化决策矩阵中的最大值和最小值作为正理想解和负理想解。

正理想解为：

V+={maxvij|i=1,2,…,m}

(7)

负理想解为：

V-={minvij|i=1,2,…,m}

(8)

2.5 计算不同年份评价对象到正理想解的距离D+和到负理想解的距离D-

2.6 计算评价对象与理想解的贴近度Ci

(11)

式中，Ci介于0～1之间，该值越大表明第i年的矿区绿色转型状况越好。参考相关学者的研究成果，本文以非等间距的方式，依据贴近度(C)将矿区绿色转型状况划分为5个评判等级。煤炭矿区绿色转型评判标准见表2。

表2 煤炭矿区绿色转型评判标准

3 实证研究

3.1 龙口矿区概况

龙口矿区创建于1968年10月，1987年5月组建龙口矿务局，2003年3月成立龙口矿业集团有限公司。经过50年的建设发展，公司业务范围覆盖鲁、晋、吉3省9地市。现拥有7对生产矿井；依托“黄蓝”经济叠加区和临港区位的优势，建成了山东省首家煤炭储备配送基地，运营能力达到2000万t/a；在油页岩综合利用方面，具备处理油页岩260万t/a、产油20万t/a的产能；建成4座热电厂，热电联产总装机容量81 MW。

3.2 数据来源

本文所用数据来源于2008-2016年的《烟台市统计年鉴》、2008-2016年的《中国煤炭工业统计年鉴》以及对煤矿调研期间由龙口矿区提供的相关数据。

3.3 评价结果

对数据进行标准化处理，运用熵权法进行赋权，所得各指标权重见表1；应用所建的评价模型计算各年度的贴近度(C)，最终综合评价结果见表3。

表3 龙口矿区综合评价结果

3.4 评价结果分析

3.4.1 龙口矿区绿色转型效果的影响因素

根据龙口矿区绿色转型评价指标的权重值可知，职工薪酬支出与产值的比、消耗的电力、采区回采率、工业产值、水环境治理费用、在职人数等指标的权重较大，它们是9年来对矿区绿色转型发挥较大作用的影响因素。其中，工业产值、采区回采率、在职人数、职工薪酬支出属于驱动力因素，消耗的电力属于压力因素，水环境治理费用属于响应因素。因此，未来促进矿区绿色转型发展需要重视对以上主要因素的改进。

3.4.2 龙口矿区绿色转型状况分析

根据计算结果可知，2008-2016年龙口矿区绿色转型水平整体呈上升趋势，贴近度(C)由2008年的0.2929提高到2016年的0.6998，矿区绿色转型状况由很差等级提升到一般等级。2008-2010年，贴近度(C)出现小幅度下滑，同时在这两年之间绿色转型发展水平处于很差等级，通过分析可知，主要受2008年美国金融危机影响，煤炭销路不畅，煤炭价格大幅度下跌，产值也比较低，而后国家实施了一系列的宏观经济调控政策，国民经济逐渐回归理性，基础设施建设规模的扩大刺激了煤炭的需求，2010年的工业产值比2008年有所上升，在消耗的水资源、消耗的电力、塌陷面积方面比2008年也有所增加。2010-2012年，贴近度(C)出现较大的上升，主要由于原煤产量减少、采区回采率的上升，从而使得消耗的电力、消耗的水资源、塌陷面积减少，同时，龙口矿区积极开发油页岩炼油技术，在此期间，油页岩三期中颗粒炼油项目成功投产、顺利出油，油页岩产量上升。2012-2014年，贴近度(C)有小幅度的下滑，通过对数据的分析可知，原煤产量、产业产值仍然继续呈下降趋势，油页岩产量呈上升趋势，消耗的水资源增多，复垦率下降。2014-2016年，贴近度(C)有较大幅度的上升，2016年的工业产值比2014年有所回落，油页岩产量回落，煤炭产量上升，消耗的水资源与电力呈下降趋势。

对驱动力系统进行分析可知，2008-2016年，整体呈较快上升趋势，表明矿区绿色转型发展的驱动力充足，整体向好的方向发展，经济、科技、社会等方面都有充足的发展动力，但2012-2014年出现小幅度下滑，主要由于职工薪酬支出与产值比的下降造成的，当职工薪酬支出在工业产值中占比较大时，意味着企业的科技含量较高，需要为人力资源支付更高的报酬。

对压力系统进行分析可知，2008-2016年，压力系统的贴近度(C)呈波动上升趋势，表明矿区对生态环境的破坏在下降，对自然资源的消耗在减少。2010年贴近度(C)最小，主要由于美国金融危机后，对宏观经济的调控扩大了煤炭需求，导致对环境的压力增大。

图1 2008-2016年矿区绿色转型状况及各子系统趋势图

对状态系统分析可知，2008-2016年，状态系统的贴近度(C)整体上呈平稳小幅度上升趋势，2010年，由于土地塌陷面积的增加，出现小幅度的下降。2016年，由于资源的剩余开采年限的减少，贴近度(C)出现小幅度的下降，表明煤炭储量的减少会对矿区的绿色发展带来一定的影响，煤炭资源的枯竭是矿区绿色转型发展不可忽视的影响因素。

在响应系统中，2008-2016年，响应系统的贴近度(C)呈现平稳上升趋势，表明矿区采取积极的措施对生态环境进行恢复和保护，如治理塌陷土地、净化处理矿井水、产业化利用煤矸石、恢复植被。2016年，由于复垦率的下降，响应系统的贴近度(C)有微弱减小。

3.4.3 发展建议

(1)提高职工平均工资，提升人力资源在生产要素中的地位。煤炭矿区要实现绿色转型发展，就要提高对人才的重视，煤炭矿区实现绿色、高效、安全发展，离不开开采技术的机械化、自动化、智能化发展，对井下工人的需求会越来越少，对掌握先进技术的科技人才的需求会越来越大。

(2)在原有的煤电油运产业基础上积极扩展，形成以煤炭生产为基础的多业并举的发展战略。如将开采后的煤炭用于炼焦、煤化工、煤制油等，延长以煤炭开采为基础的产业链，增加煤炭的附加值，构成循环经济产业链，减少煤炭开采所带来的环境压力。

(3)合理解决煤炭开采所造成的煤矸石堆积、土地塌陷等问题。如将煤矸石用于采空区回填、建材生产等，将塌陷土地进行复垦，治理后的塌陷土地可用于农业、林业、观光旅游业。