基于GRA-TOPSIS的黄河流域生态保护状态评价

摘要：生态保护是高质量发展的前提，解决好生态保护的问题才能为高质量发展奠定坚实的基础。文章以黄河流域山东段沿黄9市作为研究区域，在对现有相关研究资料进行总结的基础上，结合山东省实际情况构建生态保护评价指标体系，采用“熵权+灰色关联+TOPSIS”相结合的方法对黄河流域（山东段）的生态保护水平进行评价。依据评价结果分析生态保护水平的时空变化特征，研判生态保护状况与高质量发展规律，最后对黄河流域绿色发展提出了针对性建议，以期为黄河流域高质量发展提供借鉴与参考。

关键词：黄河流域；生态保护；灰色关联分析；TOPSIS

一、引言

黄河作为我国北方地区生态的重要保护屏障，是衔接西北高原与东部渤海的生态廊道，推进黄河流域地区的生态保护工作是我国生态文明建设的重要内容。党的二十大报告中提到要把“推动黄河流域生态保护和高质量发展”作为区域协调发展的重要内容之一，就推动黄河流域高质量发展、促进人与自然和谐共生等提出明确要求。山东省是我国的经济大省，是黄河流域中的重要组成部分。对山东省沿黄9市的生态保护水平进行定量评价，并依据评价结果采取相应调控措施，可以为黄河流域生态文明建设路径明确发展方向，具有重要的现实意义。

针对黄河流域的生态保护相关研究与评价，学界已经展开积极的讨论，主要从以下几个方面展开。从生态保护自身问题出发，马淑芹（2023）等从生态系统、水资源、水环境、环境风险四个方面进行系统分析，并提出建立协同攻关平台、科学诊断突出生态问题成因、统筹推进流域高水平保护和发展的建议。郭晗等（2020）提出水资源供需矛盾、水沙空间分布不均衡、环境污染风险和跨区域综合管控机制缺乏等加大了黄河流域高质量发展与生态环境保护的难度。从法律及立法实践的角度，韩旭（2023）提出沿黄各省市的地方立法存在缺乏整体性思维、法规规章较少、立法积极性程度不一、未及时回应生态问题、创新性和可操作性不足等问题，亟须从生态整体论出发，积极探索建立生态保护协同立法制度，在实质内容和形式上加以优化，推动实现人与自然的和谐共生。从协同治理方面进行探究认为：协同治理是黄河流域生态保护的内在要求也是国家治理体系和治理能力的现代化的关键路径，应加强黄河流域协同治理的顶层设计，构建黄河流域生态保护协同治理体系，实现黄河流域生态协同保护、经济协同发展（赵瞳2023）。另外，还有学者从生态保护与经济发展及两者耦合协调方面着手分析。其中，刘家旗和茹少峰（2020）在讨论中对黄河流域生态环境可持续发展情况进行了定量研究，并指出经济的发展实质是对自然资源内化为资本的发展演变过程，高质量发展追求的是经济发展过程中对生态环境系统结构、功能、效用等产生的负向干预作用尽可能减小。以上学者对于黄河流域的生态环境保护的观点逻辑思路清晰，论述过程严谨，分析合理也具有独创性，值得深究与借鉴。

本文在深入探讨和研究了相关学者的理论成果后，利用山东沿黄9市的近年数据构建相关评价体系，在选择评价方法时创新性地采用了熵权确定权重、“灰色关联+TOPSIS”的方法对生态保护水平进行评价，灰色关联法与TOPSIS两者相结合，在对山东省沿黄9市生态保护水平进行评价和分析的过程中，能够克服TOPSIS在确定相关评价权重时的主观性和片面性，使得通过权重赋值评价的指标水平更加真实客观，也能够提高后续分析的可操作性。对沿黄9市提出相关发展和保护建议时也能够提出更加有力的支撑，从而使得研究更加务实、提出的见解与建议在推进现实的意义中更加掷地有声。

二、研究设计

（一）黄河流域生态保护指标体系构建

黄河流域的生态保护问题一直备受关注，借鉴已有研究成果和研究思路，根据黄河流域山东段城市的经济社会发展情况及自身特点，在充分遵循指标选取原则的基础上，构建了基于生态环境禀赋、生态环境承载和生态环境治理3个维度的生态保护指标体系（见表1）。

地区生态环境禀赋情况，本文按照森林覆盖率、人均公园绿地面积、建成区绿化覆盖率和人均水资源量4类指标来反映。

地区经济发展过程中的生态环境的承载压力情况本文按照单位GDP能耗、单位GDP水消费量、单位GDP煤炭消耗量、单位GDP天然气消费量、单位GDP电力消费量、人均日生活用水量、人均工业废水排放量、人均SO2排放量和人均烟（粉）尘排放量等9类指标来反映。

地区对生态环境的治理情况本文按照环境治理投资、工业产生固体废弃物综合利用率、生活生产垃圾无害化处理率及清洁能源（天然气）普及率等4类指标来反映。

（二）黄河流域生态保护状态评价

设城市i关于指标j在时间t的观测值为xi（s，t），则称

Xi=x （1，1） x （1，2） … x （1，n）x （2，1） x （2，2） … x （1，1） x （m，1） x （m，2）…x （m，n）

为城市i的行为矩阵，简记为Xi＝（xi（s，t））m×n，序列X＝{X1，X2，…，XN}称为样本城市面板数据序列。

1. 数据处理与指标权重的确定

第一步，数据的标准化处理。

为了减少指标的量纲及指标性质对评价结果的影响，本文首先采用极差变换对数据进行标准化处理。

对于成本型指标数据，其标准化处理公式为：

x （t）=

对于效益型指标数据，其标准化处理公式为：

x （t）=

x （t）∈[0，1]（i=1，2…，n；j=1，2…，m），为第i个城市，第t时刻第j个指标的标准化值。

第二步，指标权重的确定。

熵值法是一种根据评价指标的数值所提供的信息量的大小来确定权重的方法，相较于主观赋权方法，其具有更强的客观性。运用熵值法进行权重确定的具体步骤如下：

（1）计算第j项指标的熵值。

Ij=- pijln（pij）（j=1，2…，m）

其中，pij＝ ，x ＝ x （t）（i=1，2…，n；j=1，2…，m）

（2）计算第j项指标的差异系数。

rj=1-Ij（j=1，2…，m）

（3）计算第j项指标的权重系数。

wj= （j=1，2…，m）

2. 评估方法的选择

本文选取GRA-TOPSIS的评估方法对黄河流域发展水平及生态保护水平进行评价。评估步骤如下：

第一步，正负理想解的确定。

对于规范化处理的数据，选择各城市各时间点的最大值作为样本的正理想解，X ＝（x （s，t））m×n，选择各城市各时间点的最小值作为样本的负理想解X ＝（x  （s，t））m×n。

第二步，城市样本与正负理想解的关联度测算。

各城市系统样本值与正理想解的关联度

ε0i（s，t）=

D ＝ wsε0i（s，t）

其中，ρ为分辨系数，一般ρ∈[0，1]。

｜x （s，t）-x （s，t）｜， ｜x （s，t）-x （s，t）｜分别为各城市与正理想解的三级最小差和最大差。

各城市系统样本值与负理想解的关联度

ε0i（s，t）=

D ＝ wsε0i（s，t）

其中，ρ为分辨系数，一般ρ∈[0，1]。

｜x （s，t）-x （s，t）｜， ｜x （s，t）-x （s，t）｜分别为各城市与负理想解的三级最小差和最大差。

第三步，各城市系统表现综合评价值计算。

Di=

根据Di的大小进行排序，Di越大说明该城市的子系统状态表现越好。

（三）数据来源

黄河下游山东段，自菏泽市东明县呈北偏东流向流入，经菏泽、济宁、泰安、聊城、德州、济南、淄博、滨州、东营9市的25个县市区，在东营市垦利区注入渤海，占总河道的11.5%。截至2019年年底，沿黄9市人口5432.8万人，占山东总人口的53.95%。山东省是黄河流域的重要组成部分和中国经济大省，对山东省沿黄9市生态保护水平进行探讨，可以为整个流域的生态保护与高质量发展提供经验与借鉴。

研究对象选取为菏泽，济宁，泰安，聊城，德州，济南，淄博，滨州和东营九个地级市，研究数据从2018-2022年山东省统计年鉴、山东省各地级市统计年鉴中获取。

三、结果与分析

（一）黄河流域生态保护水平评价结果

黄河流域山东段城市生态保护水平评价如表2所示。

从表2中数据可以看出，横向比较，聊城市评价数据水平始终居于前列，菏泽市与滨州市则紧随其后，该三市在综合测度评价中水平同样领先。从纵向深度比较来看山东省沿黄9市除济南市外其余8市在2018年基本都达到数据测度年间的较高水平，在2018年后各市指标渐稳。

（二）黄河流域生态保护状态评价结果分析

通过对2017-2021年的各市相关数据测算后得出的结果分析可发现。

各市在同一时空的测度水平横向比较中，聊城市始终表现优异，在综合分辨系数中聊城市也同样数据领先，而济南市测算结果排序位次则尚需提升。聊城市始终高度重视生态环境保护与修复、黄河文化传承、文旅融合等工作。其在2017年印发《聊城市生态保护“十三五”规划》，规划提出到2020年基本形成与社会经济发展相适应的生态环境格局。该市在2018年又全面实施三大行动，行动依照山东省委、省政府打好污染防治攻坚战“1+1+8”决策部署，结合全市的实际工作情况，有针对性地提出“1+2+8”落实方案体系。为了改善所在流域的生态环境状况，聊城市多措并举深入开展蓝天、碧水、净土三大整治行动，全面减少污染物的排放。后续积极跟进相关规划。而黄河济南段现仍存有“悬河”和“二级悬河”的问题，市内防洪工程相关建设与管理仍然存在短板且其管理养护经费数额仍然是按照2004年国家颁发的《水利工程维修养护定额标准（试点）》测算，低于济南工资水平导致难以高质量、高标准对工程进行养护加之黄河济南段有断流的风险造成其评价水平较低。

在各市的纵向比较中，在2018年山东沿黄9市评价数值除济南市外都为该五年中较高水平，其原因为：山东省政府在淄博试点的基础上于2017年全面推动建立省、市、县、乡、村五级河长制组织体系，以“河长制”促“河长治”。在2018年省政府颁布了《山东省黄河河道管理条例》（2018年修订版）并在2018年统筹安排黄河滩区饮用水水源保护工程建设。山东省推出的沿黄9市的相关流域生态保护政策与法规及激励机制，对9市相关产业结构做出积极的调整，逐步淘汰了高污染、高能耗的产业，大力提倡绿色、低碳和循环经济。使得黄河流域山东段治理工作取得长足进展，生态保护效果与水平得到显著提高。各市生态保护状况评价结果随时间推进差距也趋于缩小，说明各市之间正在逐步建立生态保护协同关联体系。

四、结论与政策建议

（一）结论

通过对数据结果进行分析得出，山东沿黄9市的生态保护状态评价数据结果受两方面影响：首先，是主观因素即各地方政府对待黄河流域生态保护的态度及采取的措施和行动。其次，是客观因素即黄河在该流域内的客观自然环境情况以及部分历史遗留问题。

山东省沿黄9市的生态保护指标评价结果分析后得出结论，各市在同一时空的测度水平横向比较中，聊城市始终表现优异，在综合分辨系数中聊城市也同样数据领先而济南市则测算结果排序位次尚需进步。在各市的纵向比较中，2018年山东沿黄9市评价数值除济南市外都为该五年中较高水平。各市生态保护状态评价结果随时间推进差距也趋于缩小。针对数据表现与分析得出，其生态保护的状况由该市的相关措施采取，实施的力度，完成的情况，以及对生态保护评价指标的贡献度决定，且成正比例关系，该市采取的措施决定了其细分指标的权重赋值，进一步决定了评价体系指标的数值。

（二）政策建议

黄河流域生态保护和高质量发展的一个难点是如何兼顾不同群体的利益即对于不同利益主体而言（包括企业和地方政府等），黄河流域（山东段）生态保护和高质量发展的成本与收益如何均衡。其次是不同流域内市区采取的政策以及相关监督体系借鉴。再者就是对流域的遗存问题和客观不利局面的解决。最后是山东沿黄9市的协同生态保护体系构建。

针对黄河流域（山东段）的实际情况，以及协同治理机制中的关键点，给出一些对策与建议：

流域间横向积极合作协同的同时，重视流域内不同利益主体的协同；制定合理的成本分摊和利益分配机制，有效发挥不同利益主体的作用；山东省沿黄9市在产业结构、生态保护文件、激励政策、绿色通道上应积极进行联动。协调好企业、人民、政府之间的利益关系。积极推动构建党委政府主导、人大和政协监督、部门齐抓共管、全社会共同参与的局面。

积极推动产业结构调整。从产业结构的调整上大力发展绿色产业、低能耗产业、低污染产业、积极转型。推动生态建设稳步前进，从源头改善生态环境。积极完善环境监测与评估体系，强化监督体系；完善相关环境指标量化体制，发挥政协、人民各个主体的监督作用。

针对客观环境和历史问题要坚持规划先行，推动除险加固工程，消除管理死角，强化质量相关管理与工程的质量管控，加强黄河文化遗产保护，通过继承和弘扬黄河文化提升大众参与感，增强治黄工作的社会影响力。

黄河流域生态保护过程中，位于流域内的城市之间缺乏真正的协同，即事实上存在空间开发失调和开发强度失度等问题，以及缺乏相互沟通和合作，部分存在分散开发和无序开发的特征，应保持流域间生态环境协同治理的持续性、规范化和常态化。

参考文献：

[1]马淑芹，许超，夏瑞，等．协同推进黄河流域生态保护治理的问题、挑战与建议[J]．环境保护，2023，51（22）：10-13.

[2]郭晗，胡晨园.黄河流域生态环境保护与工业经济高质量发展：耦合测度与时空演化[J].宁夏社会科学，2022（06）：132-142.

[3]韩旭．生态整体论视域下生态保护地方立法的完善进路——基于黄河流域地方立法实践的考察[J]．山东行政学院学报，2023（06）：54-61.

[4]赵瞳.黄河流域协同治理存在的突出问题及其破解[J].学习论坛，2023（03）：109-115.

[5]刘家旗，茹少峰．基于生态足迹理论的黄河流域可持续发展研究[J].改革，2020（09）：139-148.

[6]任保平，付雅梅，杨羽宸.黄河流域九省区经济高质量发展的评价及路径选择[J].统计与信息论坛，2022，37（01）：89-99.

[7]史歌，任保平.黄河流域生态保护与高质量发展耦合协调综合评价[J].人民黄河，2023，45（11）：16-21+28.

[8]杨慧芳，张合林.黄河流域生态保护与经济高质量发展耦合协调关系评价[J].统计与决策，2022（11）：114-119.

[9]周丰，刘永，黄凯，郭怀成，阳平坚.流域水环境功能区划及其关键问题[J].水科学进展，2007（02）：216-222.

＊基金项目：2023年省级大学生创新训练项目“黄河流域生态保护与高质量发展耦合协调研究——以山东段为例”（S202310452005）。

（作者单位：临沂大学商学院。胡阿芹为通信作者）