“三生”视角下甘肃省长江流域幸福河评价体系应用

李 茂，王玉才，赵 瑾，王艳俐，杨金娥

(甘肃农业大学水利水电工程学院，甘肃 兰州 730070)

0 引言

“三生”空间指生产、生活、生态3种功能空间，是利用自然资源实现社会发展的载体。以“三生”功能划分空间用途，能够较好地解释和阐释空间发展规律及主要矛盾的内在机制[1]。

甘肃省长江流域水量充沛，是全省最湿润的地区，流域主要分布于甘肃陇南一带。长江流域土地面积38484km2，分属嘉陵江水系和汉江水系，嘉陵江水系流域面积38313km2，占99.6%，汉江水系仅171km2，占0.4%。

自2019年习近平总书记提出“让黄河成为造福人民的幸福河”的伟大号召后[2]，各省市陆续出台了相关的地方性幸福河湖规范，选取典型城市进行分析，共同致力区域幸福河湖的构建与发展。甘肃省拥有独特的地理环境与战略区位，在甘肃省全面创建美丽幸福河湖，不仅要建立黄河流域的幸福河评价体系，还应该研究区域内长江流域、内陆河流域的幸福河评价体系建立。

幸福是一个模糊性概念，很难给出明确的标准进行定量地衡量。陈茂山等人从马克思主义幸福观入手，分析“幸福河”的基本要求，阐述内涵要义，初步提出“幸福河”评价指标体系与评价方法[3]；左其亭提出判断“幸福河”的准则，先后给出定义与评价的架构体系[4]；李先明基于物质、制度、精神3个层次文化结构，提出幸福河文化内涵，分析当前水文化建设存在的不足，给出幸福河建设的相关建议[5]；杜晨以工程实例探讨建设“幸福河”的技术支撑体系[6]；张金良等人研究幸福河框架下黄河流域社会系统的发展特征，提供建设幸福河的宏观、客观参考依据[7]；王子悦等人基于熵权物元模型评价长三角的幸福河层次[8]；幸福河湖课题组就幸福河理论，剖析其内涵要义，构建河湖幸福指数及指标体系和测算方法，为幸福河湖建设评价提供支撑[9]；鞠茜茜等认为幸福河评价未来的研究方向是从多角度验证其体系的可靠性[10]；吉凤鸣做了江苏省平原河网地区幸福河评价研究的详细分析内容[11]；王何予从幸福河提出的背景和建设目标出发，进行“幸福河”综合评价指标体系研究[12]；艾广章等人综合近期研究，探讨幸福河的内涵及评价标准，总结梳理郑州黄河在建设幸福河进程中面临的问题，探讨其在技术层面与制度层面的实现路径[13]。

当前，在研究甘肃省长江流域的幸福河评价体系方面还存在欠缺，尚未有人提出明确的评价体系与指标[14]。本文根据前人对“幸福河”的研究成果，结合《甘肃省水资源公报》和《甘肃省水利发展年鉴》2017—2021年数据，基于生产、生活、生态的“三生”概念，从宏观发展的角度上，建立甘肃省长江流域的幸福河评价体系并评价其河湖幸福程度。

1 幸福河评价体系的构建

1.1 评价体系构建

“幸福河”是能够维持河流自身健康，支撑流域和区域经济社会高质量发展，体现人水和谐，让流域内人民具有高度安全感、获得感与满意度的河流；是安澜之河、富民之河、宜居之河、生态之河、文化之河的集合与统称[9]。

根据前人研究成果，以评价长江流域河流幸福程度为目标，以“三生”概念划分准则层，选取易于获取且具有公信力的水资源指标，构建在“生产、生活、生态”视角下的幸福河宏观评价模型，整体评价思路如图1所示。

图1 整体评价思路图

1.2 指标体系构建

本文选取的评价指标及定义见表1。

表1 幸福河评价体系指标层

1.3 幸福等级划分

本文的幸福等级划分采用五等分级，具体内容见表2：

表2 幸福河等级划分

2 评价方法

2.1 主要采用熵权法进行权重计算，步骤如下

(1)对m个样本评价因子进行筛选，确定n个评价指标，构建评价指标特征矩阵X：

(1)

(2)特征值无量纲化处理[15-16]，得到得无量纲化矩阵X′：

(2)

(3)

(4)

②极值化处理：

(5)

③检验效率最优性：

组内均方和：

(6)

组间均方和：

(7)

无量纲化方法效率用组内均方和与组间均方和之比来表示[15-16]：

(8)

用无量纲化的信息损失速率权衡指标间差异消除与指标内信息保留间的关系[16]。

(9)

④得无量纲化矩阵X′：

(10)

(3)第i个评价指标下第j个待评价监测点评价指标特征值比重：

(11)

(4)第i个评价指标的熵：

(12)

(5)第i个评价指标的权重：

(13)

(6)各监测点的综合评价值：

(14)

(15)

2.2 用耦合协调模型计算评价体系层次间的耦合协调程度[17]

(1)基于生产P，生活L，生态E，构建耦合协调模型U：

(16)

式中，i=P，L，E；UP—生产指数；UL—生活指数；UE—生态指数。

(2)建立耦合度模型：

(17)

耦合度C∈[0，1]，C⟹1，表明模型的关联性越好。

(3)为防止因三层次同时处于低水平而造成高耦合现象，引入协调度模型：

T=αUP+βUS+γUR

(18)

式中，T—综合评价指数；α，β，γ—三层次权重，代入熵权法计算所得的数值。

(4)耦合协调度为：

(19)

2.3 障碍度诊断，判别各年对幸福河影响最大的障碍因子

(1)因子贡献度：

Gj=Wj

(20)

(2)指标偏离度：

Kj=maxZ-Zij正向

(21)

Kj=Zij-minZ逆向

(22)

(3)障碍度：

(23)

评价数据来源于2017—2021年的《甘肃省水资源公报》《甘肃省水利发展年鉴》，代入评价体系所需的数据。

评价目标是长江流域的幸福河程度，幸福河湖的评价体系原始数值见表3：

表3 各年份指标原始数值

3 评价结果及分析

3.1 无量纲化有效性结果与分析

综合评价结果受众多因素影响，无量纲化的优劣会影响最终的评价结果，但完全以终评结果的好坏来定义无量纲化的优劣，这属于事后评价，过于片面，不具备实时性[15]。在综合评价之前先进行无量纲化有效性检验，判别无量纲化方法的选取是否合理，会让检验结果更具有独立性与实时性[16]，可避免无效的处理过程，提升处理效率。

理想的无量纲化方法应在不改变组内均方和MSE的情况下，尽可能地减小组间均方和MSA，但实际上指标外部差异消除与内部信息保留无法同时达到最优，难免会对指标造成差异信息的损失。由表4的无量纲化处理结果可知：在消除指标间量纲差异的同时，MSE的损失远小于MSA的损失，无量纲化的效率从0.017显著提升到了0.106，信息损失效率为0.017；虽然造成一定的损失，但此时的结果仍然可较好地保留指标内的差异信息，反映指标间的差异信息，故无量纲化处理有效。

表4 无量纲化效率f与损失效率V对比表

无量纲化检验成果见表4。

3.2 基于熵权法的评价结果与分析

按照公式(10)—(13)熵权法步骤求出权重，计算综合指数，给出评价结果。

由熵权法确定的各指标权重结果如图2所示，可知：对长江流域幸福河评价影响最大的5项指标是：生活污水处理率C10、人均用水量C12、蓄水供应率C13、国内生产总值用水量C7和工业增加值C2，占到评价整体的33.63%；次要指标是：农田灌溉均用水量C6、产水系数C19、产水模数C20、人均水资源量C11和粮食产量C4，仅占评价整体的17.39%。造成该趋势的原因主要考虑为：长江流域水资源丰富，自然降水可以满足耕地用水所需，且长江流域多年来实施禁渔政策，工作重心在水土保持，治理水土流失[18-21]，用水矛盾较弱，故次要指标低；长江流域居民对区域经济社会高质量发展的需求是决定其对流域河流幸福感高低的关键要素。

图2 熵权法指标权重

3.3 “三生”权重的评价结果与分析

生产、生活、生态层次的权重如图3所示。通过图3可知，“三生”层权重分别为：生产层0.3904，生活层0.3544，生态层0.2552；其主导因素的是生产层指标，次要因素是生态层指标。说明生产活动是影响长江流域幸福河程度的主因，当地居民对于生产活动方面的需求更强烈。

图3 “三生”层次权重分布

3.4 综合指数的评价结果与分析[23]

综合评价指数结果详见表5，可知：在所选取的评价年内，长江流域的幸福等级实现了从欠幸福(0.3636)到基本幸福(0.5691)的提升；赋分趋势如图4所示：综合指数呈现出显著的向好趋势。2021年较2020年出现了轻微下滑，但整体水平依旧维持在基本幸福阶段，且较2019年有较大提升，说明自2019年提出“幸福河”以来，长江流域在水土保持与甘肃省的河湖长制等的相关工作制度的共同作用下，逐步实现了较好地维护河湖自身健康和促进区域经济高质量发展间的平衡，能够更好地造福居民[1，23]。

表5 综合指数

图4 熵权法综合指数赋分趋势

3.5 耦合协调度评价结果分析

通过耦合协调度，可以判断“三生”空间子系统间的关联性[17，22]。耦合协调度计算成果见表6，耦合协调度模型判定依据见表7。根据评价结果可知，耦合协调度在0.590～0.757之间，实现了从勉强协调到中级协调的飞跃，其中在2018年时已实现初级协调，说明该评价体系的“三生”空间划分具有良性耦合关系，在2019年时已趋近中级协调，2020年与2021年较2019年相比，提升显著。说明自从“幸福河”提出以后，在各项政策的加持下，生产、生活、生态准则层之间的发展状态趋向一致，相互间具有拉动关系，长江流域河流幸福程度向好发展。

表6 耦合协调度模型计算成果表

表7 耦合协调度等级

3.6 障碍度评价结果分析

障碍度计算成果如图5所示。根据图5可知：从年内指标来看，在未提出幸福河湖建设之前，制约其发展的障碍度因子存在但影响较小。自2019年后，影响幸福河建设的障碍度因子主要是人均用水量C12和工业增加值C2，说明虽然长江流域水量充沛，但是区域内可用水量依旧是居民较为关切的要素，且区域的经济发展也限制了居民对幸福河的满足感。

图5 障碍度分布图

从年际间变化趋势来看，主要障碍因子集中于人均用水量C12和工业增加值C2，但是2021年间，地表水供应率C15，水资源开发利用率C14、总耗水率C8、有效灌溉面积比例C3、蓄水供应率C13也成为影响长江流域幸福河建设的障碍因子。考虑因素为疫情背景下，区域经济发展受到限制，部门职能不能充分发挥作用。

4 结论

本文基于构建的幸福河湖评价体系，选取评价指标，经无量纲化处理与有效性分析后，以熵权法求出各指标权重。得出的主要结论有：

(1)通过综合指数法可知评价结果均在较幸福与很幸福之间，长江流域幸福河评分有上升趋势；“三生”层权重表明，影响长江流域的幸福程度的主因在于生产层。

(2)通过耦合协调度计算成果可知：“三生”准则层耦合度从勉强协调上升为中级协调，说明评价体系构建合理，可以作为初步反映长江流域幸福河程度的模型进行应用。

(3)通过障碍度计算可知，对长江流域幸福河建设影响最大的因素层是生产层，且工业增加值C2、总耗水率C8、有效灌溉面积比例C3、地表水供应率率C15和蓄水供应率C13是影响长江流域幸福河建设的主要因子，在未来建设幸福河过程中，应着重考虑提高区域工业增加值，降低总耗水率，水资源开发利用率，提升有效灌溉面积比例和蓄水供应率。

(4)此时可知，在各方政策制度的共同作用下，甘肃省长江流域的“幸福河”在宏观建设上是逐渐向好的；该评价体系中反映的问题可为后续的长江流域幸福河建设工作提供思路和参考。