安徽省煤炭開采與環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展指標(biāo)體系構(gòu)建

姚乃瑋 鄭雨婕 石 淼 徐夢(mèng)賢 趙靚靚 宋 梅

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)〔北京〕管理學(xué)院,北京 100083）

目前大部分資源型城市面臨著資源枯竭和生態(tài)環(huán)境污染等問題，資源型城市主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)單一和就業(yè)結(jié)構(gòu)單一的弊端也逐漸體現(xiàn)出來[1]。部分城市還沒有意識(shí)到資源與環(huán)境耦合的重要性，成功轉(zhuǎn)型的城市也很少。由于近年來國(guó)家政策的干預(yù)，大部分資源型城市已經(jīng)開始轉(zhuǎn)型，通過提高資源的利用率，減少對(duì)環(huán)境的影響，并找到接替的支柱產(chǎn)業(yè)，以減少資源短缺帶來的經(jīng)濟(jì)問題[2]。

安徽省作為國(guó)家重要的能源生產(chǎn)省份，煤炭資源十分豐富，2019年安徽原煤生產(chǎn)總量達(dá)10 988.42萬噸，但由于常年開采煤炭等礦產(chǎn)資源，同比減少271.63萬噸，降幅2.41%，且隨著開采力度逐年提升，煤礦開采造成的水污染、大氣污染等也嚴(yán)重威脅到了安徽省的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)[3]。因此，平衡資源開采和保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)于安徽省日后的發(fā)展至關(guān)重要。本文通過建立安徽省資源-環(huán)境耦合協(xié)調(diào)模型分析安徽省的資源-環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展水平，進(jìn)而從多個(gè)方面提出發(fā)展建議措施。

1 系統(tǒng)指標(biāo)體系與模型構(gòu)建

基于安徽省煤炭生產(chǎn)與開發(fā)、煤炭存量的不斷變化以及與相應(yīng)城市生態(tài)環(huán)境資源承載能力的相互影響，本文主要通過深入研究目前安徽省大型煤炭生產(chǎn)基地的狀況，建立關(guān)于煤炭資源生產(chǎn)開發(fā)協(xié)調(diào)度與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，進(jìn)而構(gòu)建一個(gè)系統(tǒng)的資源與環(huán)境協(xié)調(diào)評(píng)估模型，并通過對(duì)協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)進(jìn)行等級(jí)劃分，對(duì)目前安徽省大型煤炭生產(chǎn)基地的煤炭資源與其生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展做出綜合預(yù)估評(píng)價(jià)分析。

1.1 構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)真實(shí)準(zhǔn)確性、可操作性、易獲取性和實(shí)際性等選取原則，同時(shí)遵循指標(biāo)體系的客觀性、系統(tǒng)性、可比性和完備性等原則[4]，基于安徽省煤炭生產(chǎn)基地自身的資源開發(fā)與生產(chǎn)、存儲(chǔ)量和生態(tài)環(huán)境狀況，綜合前人對(duì)能源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的相關(guān)研究成果及搜集到的數(shù)據(jù)，通過發(fā)展總量、發(fā)展結(jié)構(gòu)、發(fā)展增速和發(fā)展效益四個(gè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)出安徽省煤炭生產(chǎn)基地資源-環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[5]，選取的指標(biāo)能夠反映淮南能源與環(huán)境系統(tǒng)的現(xiàn)狀、結(jié)構(gòu)和發(fā)展趨勢(shì)。詳見表1。

表1 安徽煤炭基地資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.2 評(píng)價(jià)方法與模型選擇

1.2.1 數(shù)據(jù)無綱量化處理

為了消除不同指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)的屬性和單位之間存在的偏差，使之更加便于比較分析，在首次進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗后（將缺失值以前后兩年平均值進(jìn)行替換），需要采用極差標(biāo)準(zhǔn)化方法對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行不同的無量綱化處理。

對(duì)于正向指標(biāo)：

對(duì)于逆向指標(biāo)：

1.2.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

本文選擇客觀賦權(quán)法下的熵值系數(shù)法對(duì)指標(biāo)賦權(quán)，更能反映客觀實(shí)際狀況[7]，計(jì)算基本步驟如下。

（1）計(jì)算第i年第j個(gè)指標(biāo)的比重

（2）計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的熵值

（3）計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的差異性系數(shù)

第j項(xiàng)指標(biāo)的差異性系數(shù)的取值越高，則表明該指標(biāo)在綜合考核中的重要性越高。

1.2.3 子系統(tǒng)的發(fā)展水平指數(shù)測(cè)算

本文采用線性加權(quán)法計(jì)算子系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平指數(shù)G，設(shè)正數(shù)為評(píng)價(jià)各子系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)，則評(píng)價(jià)函數(shù)為：

1.3 資源-環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)評(píng)價(jià)模型

耦合是指兩個(gè)或幾個(gè)系統(tǒng)或者物理運(yùn)動(dòng)的方式經(jīng)各種相互作用而彼此產(chǎn)生影響的實(shí)際現(xiàn)象，而耦合程度又可以有效地測(cè)算兩個(gè)系統(tǒng)之間的相互協(xié)調(diào)程度，是衡量?jī)蓚€(gè)系統(tǒng)相互作用程度的重要指標(biāo)。耦合協(xié)調(diào)評(píng)價(jià)模型只能夠準(zhǔn)確地反映出系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)性和相互影響的程度，而耦合協(xié)調(diào)度不僅能夠準(zhǔn)確地度量出系統(tǒng)之間或者系統(tǒng)內(nèi)部因子之間的緊密程度，還能夠準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)內(nèi)部各耦合物及其在發(fā)展的過程中彼此和諧一致的關(guān)聯(lián)程度，則需要建立耦合協(xié)調(diào)評(píng)價(jià)模型。假設(shè)該模型為二元系統(tǒng)，其綜合指數(shù)分別為、，則公式如下：

式中C為耦合程度，D為系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度，T為兩個(gè)對(duì)系統(tǒng)整體效益的評(píng)估指數(shù)，α和β分別為兩個(gè)系統(tǒng)重要性程度的權(quán)重，一般情況下如果認(rèn)為兩個(gè)系統(tǒng)同等重要，則取α=β=0.5。

多系統(tǒng)的耦合度為：

耦合度的參量定義一般是對(duì)于取數(shù)值大于C的系統(tǒng)數(shù)量，其中它的取數(shù)和值數(shù)的范圍一般是0～1。C越高或接近1，表示各個(gè)相關(guān)子系統(tǒng)之間的交互耦合作用程度越高；C越是低或接近0，表示各個(gè)系統(tǒng)序列的參量與子系統(tǒng)之間的交互耦合作用程度越低，各序列參量處于無關(guān)且無序發(fā)展的狀態(tài)。

其中：

f（x）、g（y）、h（z）分別代表各子系統(tǒng)的綜合效益；分別為各子系統(tǒng)中各指標(biāo)的權(quán)重；分別為描述各指標(biāo)特征的指標(biāo)值，且均為無量綱化值。

其中，C為各個(gè)耦合協(xié)調(diào)程度，D為各個(gè)耦合協(xié)調(diào)度，T為對(duì)各個(gè)耦合協(xié)調(diào)系統(tǒng)發(fā)展能力水平的總體綜合影響評(píng)估權(quán)重指數(shù)；分別指的是各個(gè)耦合子系統(tǒng)中的權(quán)重。

最后將耦合協(xié)調(diào)度劃分為8個(gè)等級(jí)作為評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，見表2。

表2 耦合度與耦合協(xié)調(diào)度的耦合效應(yīng)等級(jí)

2 安徽省資源-環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)

2.1 系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展分析

本文根據(jù)構(gòu)建的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系，選取了安徽省2015—2019年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和指標(biāo)數(shù)字化資料，數(shù)據(jù)信息來源于《2015年安徽統(tǒng)計(jì)年鑒》[8]《2016年安徽統(tǒng)計(jì)年鑒》[9]《2017年安徽統(tǒng)計(jì)年鑒》[10]《2018年安徽統(tǒng)計(jì)年鑒》[11]《2019年安徽統(tǒng)計(jì)年鑒》[12]，見表3。并將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)綜合利用公式（5）（6）（7）對(duì)數(shù)字化進(jìn)行了處理，得出差異性系數(shù)、權(quán)值、評(píng)價(jià)函數(shù)等。利用Excel計(jì)算出發(fā)展水平t和評(píng)價(jià)指數(shù)T，進(jìn)而計(jì)算出耦合度C及耦合協(xié)調(diào)度D，見表4。

表3 安徽省煤炭相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

表4 安徽省資源-環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度

2.2 結(jié)果分析

2.2.1 單系統(tǒng)協(xié)調(diào)度分析

由表4中資源發(fā)展指數(shù)可以看出，安徽省煤炭資源系統(tǒng)處于嚴(yán)重失調(diào)狀態(tài)，這主要是由于城市能源消耗量大，隨著能源總產(chǎn)量逐年下降，而消耗量在逐年上升，并且能源加工轉(zhuǎn)化率低、水資源總量減少過快。同時(shí)從數(shù)據(jù)中可以看出，煤炭開采量很大，煤炭占能源比重也很大，煤炭比重過大是資源系統(tǒng)失調(diào)的主要原因。由環(huán)境發(fā)展指數(shù)可以看出，安徽省環(huán)境發(fā)展同樣處于嚴(yán)重失調(diào)狀態(tài)，影響環(huán)境發(fā)展的主要因素包括人均水資源量、工業(yè)三廢的排放量以及三廢治理的達(dá)標(biāo)率等。

2.2.2 綜合協(xié)調(diào)度分析

由表4可知，兩個(gè)系統(tǒng)耦合度極低，說明兩個(gè)系統(tǒng)處于極低耦合水平，具有較低的關(guān)聯(lián)程度。將工業(yè)污染排放降低、能源消費(fèi)率升高、能源加工轉(zhuǎn)化率降低等因素，代入耦合度和耦合協(xié)調(diào)度耦合效應(yīng)等級(jí)可知，安徽省處于嚴(yán)重的失調(diào)階段。

3 結(jié)果分析及建議

3.1 加強(qiáng)政策設(shè)計(jì)與研究

（1）提高煤礦企業(yè)自主開展礦區(qū)生態(tài)環(huán)境整治的積極性，對(duì)煤礦企業(yè)宣傳開展礦區(qū)生態(tài)環(huán)境治理的相關(guān)稅收減免政策。

（2）煤礦區(qū)以預(yù)防為主，在開展環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)和煤炭開采環(huán)境質(zhì)量預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化區(qū)內(nèi)開采順序，首先開采對(duì)環(huán)境破壞不明顯或不大的地方。對(duì)于開采會(huì)引起環(huán)境嚴(yán)重惡化的地方，初期可不開采。

（3）煤炭開采與環(huán)境治理相結(jié)合，對(duì)開采會(huì)引起環(huán)境惡化的地方，必須同時(shí)投入專項(xiàng)資金進(jìn)行環(huán)境治理[13]。

3.2 優(yōu)化開采過程及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

（1）優(yōu)化開采過程。探索完善更清潔的開采方式，如高效開采、清潔燃燒等流態(tài)化開采技術(shù)，并通過分選和充填調(diào)控將矸石和適當(dāng)加工的礦渣作為充填材料回填采空區(qū)，用以控制地表凹陷的情況，實(shí)現(xiàn)安全、綠色開采[14]。

（2）優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，通過煤炭上下游產(chǎn)業(yè)兼并重組、改造提升等措施，加快向高端產(chǎn)品轉(zhuǎn)化[15]。采用清潔能源生產(chǎn)技術(shù)，提高能源加工的轉(zhuǎn)化率和利用率，同時(shí)增加工業(yè)污染控制的預(yù)算，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)來改善對(duì)“三廢”的處理。淘汰產(chǎn)品質(zhì)量差、嚴(yán)重污染環(huán)境的企業(yè)，走技術(shù)含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、環(huán)境污染少、資源消耗少、有效利用人力資源優(yōu)勢(shì)的新型工業(yè)化道路[16]。

3.3 利用“三廢”資源，發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè)

煤炭開采過程中產(chǎn)生的“三廢”主要指的是礦井水、煤殲石和礦井瓦斯等物質(zhì)，其同時(shí)具有廢棄性和資源性，且資源性高于廢棄性[17]。以“十四五”為背景，政府相關(guān)主管部門主張進(jìn)一步提升大宗固體廢棄物綜合利用程度，推動(dòng)資源綜合利用產(chǎn)業(yè)節(jié)能降碳，探索構(gòu)建和諧綠色礦山。煤炭環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為煤炭工業(yè)污染防治與綜合利用的職能部門，采用先進(jìn)適用的技術(shù)裝備和工藝將工業(yè)三廢變廢為寶、化害為利，以獲得環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，是安徽省協(xié)調(diào)發(fā)展的一大關(guān)鍵。通過開源拓渠，從源頭上削減工業(yè)三廢排放量的同時(shí)，開發(fā)資源綜合利用新渠道，推動(dòng)煤系共伴生資源的綜合利用技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用，提高共伴生資源綜合利用的效率和效益[18]。

3.4 健全生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，建立綠色考核體系

秉持著“誰受益、誰補(bǔ)償，誰破壞、誰恢復(fù)”的原則，為支持和鼓勵(lì)生態(tài)脆弱地區(qū)以生態(tài)保護(hù)替代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的追求，生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的健全有助于達(dá)成受益地區(qū)對(duì)受損地區(qū)的利益補(bǔ)償，將過去“開發(fā)難”與“求助難”的“兩難”變?yōu)楝F(xiàn)今開發(fā)者和受損者的“雙贏”。健全生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的方法主要包括建立補(bǔ)償基金、出臺(tái)完善相關(guān)法律標(biāo)準(zhǔn)等。同時(shí)應(yīng)改變煤炭經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)方式中追求經(jīng)濟(jì)數(shù)量和效益的觀念，建立綠色GDP考核體系，引領(lǐng)安徽省人民政府樹立可持續(xù)發(fā)展的綠色生態(tài)政績(jī)觀[19]，轉(zhuǎn)變地方煤炭經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，把煤礦生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和恢復(fù)重建納入礦區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展規(guī)劃中，加速改善礦山生態(tài)環(huán)境，真正做到“在保護(hù)中開發(fā)，在開發(fā)中保護(hù)”[20]。