煤炭礦區(qū)城市水生態(tài)文明評價
——以焦作市為例

(河南理工大學(xué)工商管理學(xué)院，河南焦作454003)

黨的十八大報告指出要把生態(tài)文明建設(shè)融入經(jīng)濟、政治、文化、社會等各方面建設(shè)的全過程，明確了建設(shè)生態(tài)文明的重要性。水是人類生存和維持良好自然生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)[1]，水生態(tài)文明是生態(tài)文明的核心部分[2]，是推動人與自然和諧發(fā)展的重要措施。自2013年水利部提出水生態(tài)文明建設(shè)以來，已在全國開展了兩批水生態(tài)文明城市建設(shè)試點。同時，專家、學(xué)者們也開展了大量的研究工作。陳明忠[3]分析了開展水生態(tài)文明建設(shè)的重要性，并對其重點工作進行說明；唐克旺[4]、左其亭[5]、王建華[6]等分別對水生態(tài)文明的內(nèi)涵進行論述；詹衛(wèi)華[7]分析了水生態(tài)文明建設(shè)的體制機制問題；郝凌穎[8]、高華[9]、劉海嬌[10]等分別從不同角度構(gòu)建了水生態(tài)文明評價指標體系；在水生態(tài)文明評價方面，任俊霖、續(xù)會勇、汪倫焰等分別采用主成分分析法[11]、改進網(wǎng)絡(luò)層次分析法[12]、物元可拓評價模型[13]等進行了水生態(tài)文明評價。目前，雖然水生態(tài)文明已經(jīng)取得許多研究成果，但針對煤炭礦區(qū)城市的水生態(tài)文明研究相對較少?；诖?，本文以煤炭礦區(qū)城市——焦作市為例，針對煤炭礦區(qū)城市特點，建立評價指標體系，進行水生態(tài)文明等級評價，以期為今后更加科學(xué)地開展水生態(tài)文明建設(shè)實踐提供參考，同時，進一步豐富水生態(tài)文明研究的理論成果。

1 水生態(tài)文明評價理論體系

1.1 構(gòu)建評價指標體系

表1 城市水生態(tài)文明評價指標體系

本文立足于煤炭礦區(qū)城市特點，從人水和諧、生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟、水文化建設(shè)等4個方面構(gòu)建評價指標體系。首先，采用頻度分析法在中國期刊數(shù)據(jù)庫、萬方期刊數(shù)據(jù)庫以“人水和諧評價”“水生態(tài)文明評價”及“煤炭礦區(qū)生態(tài)環(huán)境評價”為論文題目進行搜索，對近10 a來的研究成果進行分析，確定初選指標。然后，咨詢水生態(tài)文明建設(shè)相關(guān)部門、高校和研究院所的專家對指標進行篩選，定量指標采用主成分分析法篩選，定性指標采用德爾菲法篩選，最終評價指標體系見表1，體現(xiàn)人水和諧的指標有6個，評價生態(tài)環(huán)境的指標有5個，體現(xiàn)社會經(jīng)濟狀況的指標為7個，水文化建設(shè)水平方面5個指標，共計23個指標。指標體系體現(xiàn)了經(jīng)濟發(fā)展、生態(tài)環(huán)境、人文社會的和諧統(tǒng)一，同時，突顯了礦區(qū)城市的特點，如塌陷面積治理率和礦井水利用率。

表2 水生態(tài)文明城市評價指標分級

1.2建立評價指標標準

建立合理的評價標準是水生態(tài)文明評價結(jié)果科學(xué)、客觀的基礎(chǔ)。本文結(jié)合前人的研究成果，參考國家、地方的有關(guān)水生態(tài)文明規(guī)范、標準，水生態(tài)文明試點城市建設(shè)成果，咨詢水生態(tài)文明領(lǐng)域的相關(guān)專家，建立不同等級的水生態(tài)文明評價標準。將水生態(tài)文明程度劃分為差、較差、中等、良好、優(yōu)秀5個等級，分別對應(yīng)Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級和Ⅴ級，以反映水生態(tài)文明城市水平(表2)。

1.3 水生態(tài)文明城市評價模型建立

1.3.1物元可拓模型建立

物元可拓模型由蔡文教授于20世紀80年代提出[14]，是一種解決評價對象模糊性、多樣性、不相容性的評定方法。通過建立經(jīng)典域、節(jié)域和評價等級，根據(jù)實測數(shù)據(jù)計算待評定物元關(guān)于評價等級的關(guān)聯(lián)度，以此來確定評價對象的等級[15]。本文將其應(yīng)用到水生態(tài)文明城市評價中，其具體步驟見下。

a) 原經(jīng)典域物元矩陣和原待評物元矩陣中的量值的歸一化。由于某些指標的實際值超過節(jié)域范圍會導(dǎo)致關(guān)聯(lián)函數(shù)無法計算，需要對原經(jīng)典域物元矩陣和原待評物元矩陣的量值進行歸一化處理。將原經(jīng)典域和原待評物元矩陣的量值兩端除以節(jié)域右端的數(shù)值，分別得到新的經(jīng)典物元矩陣RN和新的待評物元矩陣RO。

(1)

(2)

b) 對新的待評物元體，求其關(guān)于新的經(jīng)典域量值范圍的距離Dij，即:

(3)

c) 用距離代替關(guān)聯(lián)度函數(shù)Kj(Vi)，得到綜合關(guān)聯(lián)度Kj(P)，即：

(4)

式中w——評價指標的權(quán)重，本文采用熵權(quán)法計算。

d) 確定評價等級。若Kj=max{Kj(P) }，則待評物元P屬于等級j。

1.3.2指標權(quán)重的確定

開展評價工作時，由于每個指標對總體的貢獻率不同，就需要對每個指標賦予權(quán)重。常見的賦權(quán)方法有模糊綜合評判法、熵權(quán)法、德爾菲法、專家打分法、灰色關(guān)聯(lián)度法、層次分析法和因子分析法等。本文采用熵權(quán)法確定指標權(quán)重，避免計算過程的人為干擾[16-17]，計算過程如下。

Step1設(shè)評價對象有n個，每個評價對象的評價指標有m個，則可以構(gòu)造判斷矩陣V=(vi.j)mn(i=1,2,…,m;j=1,2,….,n)

Step3輸出熵的確定Ej=H(Yj)/lnm

Step4求解指標差異度Gj=1-Ej(1≤j≤n)

2 焦作市水生態(tài)文明評價

2.1 研究區(qū)概況

焦作市地處河南省西北部[18]，是一座以煤炭開發(fā)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的礦業(yè)城市[19]，煤炭資源開采已有百年歷史。焦作煤田累計探明煤炭資源儲量總計34.4億t[20]，其工業(yè)增加值的90%來自煤炭及相關(guān)產(chǎn)業(yè)，煤炭開發(fā)利用促進了經(jīng)濟社會快速發(fā)展的同時，也給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成嚴重影響[21]，引起了資源的枯竭[22]。2008年，焦作市被確定為全國首批資源枯竭型城市(煤炭類)。同時，長期的煤炭開采造成地表沉陷、大氣污染、地下水位下降等一系列生態(tài)環(huán)境問題。

焦作屬溫暖帶大陸性季風(fēng)氣候，多年平均降水量586.7 mm，降雨年際分配不均，豐、枯水年的降雨量相差3～4倍，且降雨年內(nèi)變化較大，汛期降水量占全年降水的64.8%～70.5%[23]。水資源總量10.045億m3，現(xiàn)狀年開采量11.612億m3。水資源供需矛盾突出，且水污染嚴重[24]。隨著中國水生態(tài)文明城市建設(shè)試點工作的開展，焦作市先后被確定為河南省首批和第二批國家級水生態(tài)文明城市建設(shè)試點市。從此，焦作市開始了資源枯竭型城市的水生態(tài)文明建設(shè)模式探索，從水資源利用、水環(huán)境、水生態(tài)、水安全、水管理和水文化等方面探索符合焦作市特點的建設(shè)模式。本文結(jié)合煤炭礦區(qū)城市特點，對焦作市2014—2016年的水生態(tài)文明進程進行評價，以期為正在開展的水生態(tài)文明城市建設(shè)提供基礎(chǔ)支撐。

2.2 數(shù)據(jù)來源

分析中采用的原始數(shù)據(jù)主要來源于《河南省水資源公報》《河南省統(tǒng)計年鑒》《焦作市統(tǒng)計年鑒》《焦作市水資源公報》《焦作市環(huán)境統(tǒng)計年報》《焦作市國民經(jīng)濟與社會發(fā)展公報》，個別缺失數(shù)據(jù)采用河南省、焦作市的政府網(wǎng)站發(fā)布的數(shù)據(jù)。

2.3 經(jīng)典域、節(jié)域和待評物元矩陣

水生態(tài)文明程度N，水生態(tài)文明程度指標C及其特征值V，共同組成了水生態(tài)文明物元。構(gòu)造Ⅰ—Ⅴ級分級標準的經(jīng)典域矩陣R：

歸一化后得到新的經(jīng)典域矩陣R′：

根據(jù)水生態(tài)文明指標分級標準的量值范圍確定節(jié)域矩陣Rp:

根據(jù)水生態(tài)文明指標分級標準確定待評物元矩陣RO:

2.4 評價指標權(quán)重

依據(jù)調(diào)查的2014—2016年各指標的原始數(shù)據(jù)，利用熵權(quán)法計算城市水生態(tài)文明23個評價指標的權(quán)重，各指標權(quán)重依次為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，人水和諧、生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟和水文化建設(shè)各類指標的權(quán)重分別為0.295、0.204、0.345和0.183。

2.5 水生態(tài)文明等級評價

根據(jù)待評價物元體關(guān)于經(jīng)典域量值范圍的距離計算公式，計算焦作市2014—2016年各指標與Ⅰ—Ⅴ級評價等級的距離，結(jié)果為：

3 結(jié)語

水生態(tài)文明建設(shè)目的是解決目前面臨的經(jīng)濟社會發(fā)展與水生態(tài)環(huán)境惡化之間的矛盾，創(chuàng)建人水和諧的社會。從認知層面看，水生態(tài)文明應(yīng)盡可能表達人們對一個地區(qū)水生態(tài)環(huán)境的要求。但由于不同地區(qū)的實際情況及存在的生態(tài)環(huán)境問題千差萬別，在評價指標的體系建立上應(yīng)能突出地區(qū)特點，而不應(yīng)千篇一律?；诖?，本文在評價指標體系建立上，在通用指標的基礎(chǔ)上，考慮了代表煤炭礦區(qū)特點的指標，使得評價結(jié)果更客觀、更符合實際。

本文立足于煤炭礦區(qū)城市特點，從水生態(tài)文明建設(shè)的目標——人水和諧的角度，建立評價指標體系；并采用物元可拓-熵權(quán)法進行了水生態(tài)文明程度的評價，結(jié)果表明焦作市2014年為Ⅱ級，2015、2016年為Ⅲ級。焦作市2014年開始水生態(tài)文明建設(shè)實踐，經(jīng)過2015、2016年各項工作的開展，城市水生態(tài)環(huán)境得到很大提高。但是，距離期望的人水完全和諧的狀態(tài)還存在一定的差距。