基于河流倫理的衛(wèi)河生態(tài)流域評價指標(biāo)及主成分分析

摘 要：基于生命概念分析了河流擁有生命的基本特征，論證了河流自然價值與內(nèi)在價值，闡述了河流倫理的定義，并構(gòu)建了基于河流倫理的生態(tài)流域理論體系。運用河流倫理思想和主成分分析法，分析了衛(wèi)河流域水安全、水資源、水經(jīng)濟(jì)、水管理、水文化、水環(huán)境、水生態(tài)、水景觀８ 個維度所蘊含的河流倫理思想，并初步探索了基于河流倫理思想的生態(tài)流域主成分指標(biāo)體系。主成分分析結(jié)果表明：衛(wèi)河流域在開展流域管理過程中，應(yīng)重視各維度的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，根據(jù)主成分分析的各維度內(nèi)涵有重點地開展流域管理工作，將河流倫理思想融入生態(tài)流域構(gòu)建中。

關(guān)鍵詞：河流倫理；生態(tài)流域；指標(biāo)體系；主成分分析；衛(wèi)河流域

中圖分類號：ＴＶ２１２．４ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．１１．０１５

引用格式：劉陽，黃強(qiáng)，董衛(wèi)．基于河流倫理的衛(wèi)河生態(tài)流域評價指標(biāo)及主成分分析［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（１１）：９３－９８．

人類與河流的關(guān)系經(jīng)歷了從原始文明與農(nóng)耕文明不自覺的和諧狀態(tài)，到工業(yè)文明人類以大自然的主人自居，再到生態(tài)文明提出河流倫理３ 個階段。河流自文明誕生便是人類賴以生存的基礎(chǔ)，四大文明古國的產(chǎn)生與發(fā)展，標(biāo)志著人類文明以流域為單元，在全世界綻放出絢麗多彩的文明之花［１－３］ 。然而，隨著人類文明的發(fā)展，特別是進(jìn)入工業(yè)時代，全球河流面臨著河源衰退、河床萎縮、河道斷流、濕地退化、水質(zhì)污染、尾閭消失等問題［４］ 。在此背景下，河流倫理［５］ 思想應(yīng)運而生。河流倫理思想發(fā)展于生態(tài)倫理思想體系［６］ 。隨著生態(tài)倫理學(xué)的發(fā)展，逐漸形成了人類中心主義與非人類中心主義。人類中心主義將道德關(guān)懷僅限于人類范疇［７］ 。人類中心主義隨著社會文明的演進(jìn)不斷修正與完善，是人類利益得以保障的基礎(chǔ)。非人類中心主義不再將人類的利益置于唯一首要位置，提出大地倫理學(xué)的利奧波德，被認(rèn)為是非人類中心主義的先驅(qū)。在《沙鄉(xiāng)年鑒》中，利奧波德通過對動物與自然環(huán)境擬人化的描述，建立起人與自然之間的親屬感，為河流倫理的形成提供了理論支撐。李國英［５］ 提出河流倫理概念，確立了河流的價值主體地位，提出了河流治理的終極目標(biāo)，即維持河流健康生命。隨后各專家學(xué)者從不同角度對河流倫理展開了研究。張永義［２］ 從工具、文化、自然３ 個維度構(gòu)建了河流倫理圖式。張俊峰等［８］ 主張通過理論淵源、文化積淀與歷史實踐３ 個維度探索河流倫理。夏軍等［９］ 介紹了河流倫理的內(nèi)涵及內(nèi)容，并應(yīng)用于流域管理實踐工作。

基于河流倫理，本文提出河流所包含的自然價值與內(nèi)在價值，從流域研究尺度出發(fā)，構(gòu)建基于河流倫理的生態(tài)流域理論框架，并運用主成分分析法，分析了衛(wèi)河生態(tài)流域蘊含的河流倫理思想，初步探索了基于河流倫理的生態(tài)流域主成分指標(biāo)體系。

１ 河流倫理的提出及發(fā)展

１．１ 河流生命理念及價值理念

生命的概念是多維度的、是發(fā)展的，不同歷史階段、不同學(xué)科有不同解釋。生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、信息科學(xué)分別從新陳代謝、化學(xué)反應(yīng)、增熵及信息互通等方面闡釋了生命的內(nèi)涵。生態(tài)學(xué)將生命視為生物圈與自然界物質(zhì)能量循環(huán)過程的有機(jī)結(jié)合體，提出生物體與自然的“生命”具有結(jié)構(gòu)上的整體性與功能上的不可分割性［１０－１１］ ?；谏卣?，從微觀上分析河流擁有生命的基本特征。首先，河流是由源頭、河道、湖泊、干流以及眾多不同級別的支流組成的流動水系，河道有完整、貫穿的物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。然后，河流由水流及其所維系的動物、植物、微生物和環(huán)境因素等組成，各因素相互作用并產(chǎn)生各種化學(xué)反應(yīng)，從而形成穩(wěn)定生態(tài)循環(huán)場，維持河流生命健康。最后，河流是一種開放的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，包括陸地河岸生態(tài)系統(tǒng)、水生態(tài)系統(tǒng)、濕地及沼澤生態(tài)系統(tǒng)等，不間斷地進(jìn)行著能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞。宏觀上河流是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，河流生命與其他生命形態(tài)相互耦合，共同維系整個生態(tài)系統(tǒng)運行。

明確河流生命理念以后，河流的價值就不僅僅是滿足人類需求，河流價值演化為其所擁有的自然價值與內(nèi)在價值。河流的自然價值不僅在于繁衍、滋養(yǎng)、推動眾多生命體存在，而且以連續(xù)性、完整性及生態(tài)功能（如過濾、屏蔽、通道、源匯和生物棲息等功能）支撐地球生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞，維持地球水圈的循環(huán)和平衡。河流的內(nèi)在價值一方面體現(xiàn)在河流的生命屬性；另一方面以目的性、規(guī)律性與適應(yīng)性孕育了生態(tài)系統(tǒng)， 這是河流內(nèi)在價值的根本體現(xiàn)［１２－１４］ 。

１．２ 河流倫理的理論基礎(chǔ)與定義

河流倫理是以河流為研究對象，以流域為研究尺度，在充分掌握流域自然水循環(huán)與人工水循環(huán)基本規(guī)律基礎(chǔ)上，結(jié)合河流的動態(tài)性及社會經(jīng)濟(jì)性等特征建起來的。生態(tài)文明建設(shè)理論是河流倫理形成的基礎(chǔ)。河流倫理中重新界定的人水倫理觀對建設(shè)生態(tài)文明具有提升其內(nèi)核的重要價值，而生態(tài)文明建設(shè)理論為河流倫理提供了以人為本、人水和諧的理論支撐［１５］ 。生態(tài)水利是河流倫理的具體應(yīng)用。通過研究水利事業(yè)發(fā)展過程，人類對河流進(jìn)行開發(fā)利用時，不僅要考慮人類利益（資源） 的目標(biāo)，而且要有生態(tài)目標(biāo)，保護(hù)河流生命。

結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)研究成果及河流倫理的特征，河流倫理可定義為：從哲學(xué)高度重新調(diào)整人與河流的關(guān)系，在明確河流生命理念前提下，建立河流價值體系并賦予河流道德，通過汲取倫理學(xué)道德觀及“中西馬”生態(tài)倫理學(xué)精髓，使河流兼有的權(quán)利與義務(wù)相協(xié)調(diào)，基于生態(tài)文明建設(shè)理論、生態(tài)水利理論以及流域水循環(huán)基本規(guī)律，堅持以人為本思想，運用科學(xué)技術(shù)與政策法規(guī)，實現(xiàn)構(gòu)建生態(tài)流域及流域高質(zhì)量永續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

１．３ 基于河流倫理的生態(tài)流域理論框架

將河流倫理思想應(yīng)用于流域管理實踐，可以扭轉(zhuǎn)流域管理固有的思維模式，是構(gòu)建生態(tài)流域［１６］ 理論體系的重要支撐。河流倫理從哲學(xué)高度定義了人與河流的關(guān)系，并與生態(tài)文明建設(shè)理論和生態(tài)水利理論相互促進(jìn)，在流域水循環(huán)規(guī)律作用下，形成了生態(tài)流域理論體系。生態(tài)文明建設(shè)理論與流域水循環(huán)規(guī)律相結(jié)合形成順應(yīng)自然、尊重自然、保護(hù)自然的三大理念。生態(tài)水利理論與流域水循環(huán)規(guī)律相結(jié)合形成流域水資源、社會經(jīng)濟(jì)、生態(tài)三大子系統(tǒng)。三大理念與三大子系統(tǒng)內(nèi)涵相通、內(nèi)容彼此融合，形成了水安全、水資源、水經(jīng)濟(jì)、水管理、水文化、水環(huán)境、水生態(tài)、水景觀８ 個維度河流倫理思想，并最終形成了基于河流倫理的生態(tài)流域理論框架體系，見圖１。

２ 基于河流倫理的衛(wèi)河生態(tài)流域評價

２．１ 衛(wèi)河生態(tài)流域評價指標(biāo)體系建立

對以“生態(tài)流域、河流健康、水資源耦合評價系統(tǒng)、幸福河”為主題的評價類文獻(xiàn)進(jìn)行搜索、整理，通過頻度分析、理論分析，根據(jù)生態(tài)流域理論框架體系，以及衛(wèi)河流域現(xiàn)狀，最終確定流域水資源、社會經(jīng)濟(jì)、生態(tài)三大子系統(tǒng)，水安全、水資源、水經(jīng)濟(jì)、水管理、水文化、水環(huán)境、水生態(tài)、水景觀８ 個維度，共由５６ 個評價指標(biāo)組成衛(wèi)河生態(tài)流域評價指標(biāo)體系，見表１。相關(guān)數(shù)據(jù)主要來源于衛(wèi)河流域管理機(jī)構(gòu)的資料、地方統(tǒng)計年鑒、統(tǒng)計公報及實地考察等。

２．２ 基于主成分分析法的８ 個維度指標(biāo)

２．２．１ 主成分分析法

主成分分析（ＰＣＡ）是將多個指標(biāo)轉(zhuǎn)換為少數(shù)幾個主成分的降維算法，其能反映原始數(shù)據(jù)的大部分信息，是應(yīng)用非常廣泛的數(shù)據(jù)預(yù)處理方法。首先將樣本矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并計算標(biāo)準(zhǔn)化樣本的協(xié)方差；然后應(yīng)用Ｍａｔｌａｂ 計算標(biāo)準(zhǔn)化后的矩陣特征值和特征向量，進(jìn)而計算主成分貢獻(xiàn)率及累計貢獻(xiàn)率；最后取累計貢獻(xiàn)率超過８０％的特征值所對應(yīng)的主成分，指標(biāo)對應(yīng)的主成分值越大，代表該指標(biāo)對于主成分的影響越大。

２．２．２ 衛(wèi)河生態(tài)流域主成分分析

１）水安全與水資源維度。根據(jù)表２ 中水安全維度指標(biāo)可知，３ 個主成分的累計貢獻(xiàn)率達(dá)到９３．７８１％，能很好地概括原指標(biāo)內(nèi)涵。第一主成分Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ６ 有較小正荷載，該主成分反映了人類實施于河流的各項措施對水安全的影響，蘊含了河流在水安全維度負(fù)有接受人類適度改造義務(wù)的河流倫理思想。第二主成分Ａ８ 有較大正荷載，Ａ２、Ａ５、Ａ７ 有較大正荷載，該主成分反映了綜合水旱災(zāi)害指標(biāo)，蘊含了河流倫理的本質(zhì)思想之一即河流的災(zāi)害性。第三主成分Ａ５ 有較大負(fù)荷載，該主成分反映了影響水安全的根本原因是強(qiáng)降雨。

根據(jù)表２ 中水資源維度指標(biāo)可知，３ 個主成分的累計貢獻(xiàn)率達(dá)到９６．２１４％，能很好地概括原指標(biāo)內(nèi)涵。第一主成分各指標(biāo)均為正荷載，反映出水資源綜合水平，蘊含了人與河流平等享有水資源權(quán)利的河流倫理內(nèi)涵。第二主成分Ｂ５、Ｂ７ 有較大負(fù)荷載，而Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３有較小正載荷，反映了水資源的自然分配過程，蘊含了非人類中心主義的生態(tài)倫理思想。第三主成分Ｂ７、Ｂ８有較大正荷載，而Ｂ５、Ｂ６ 有較大負(fù)荷載，反映了水資源的人工分配過程，蘊含了人類中心主義的生態(tài)倫理思想。

２）水經(jīng)濟(jì)與水管理維度。根據(jù)表３ 中水經(jīng)濟(jì)維度指標(biāo)可知，３ 個主成分的累計貢獻(xiàn)率達(dá)到９６．５２９％，能很好地概括原指標(biāo)內(nèi)涵。第一主成分各指標(biāo)均為正荷載，反映出流域水經(jīng)濟(jì)綜合水平，蘊含了河流倫理的經(jīng)濟(jì)屬性。第二主成分Ｃ２、Ｃ３ 有較大正荷載，Ｃ１ 有較大負(fù)荷載，反映了工業(yè)社會發(fā)展水平。第三主成分Ｃ１、Ｃ３ 有較大正荷載，Ｃ２、Ｃ７ 有較大負(fù)荷載，反映了農(nóng)業(yè)社會發(fā)展水平。農(nóng)業(yè)社會與工業(yè)社會體現(xiàn)了不同社會發(fā)展階段，而不同社會發(fā)展階段體現(xiàn)了所在流域蘊含的河流倫理內(nèi)涵發(fā)展階段。

根據(jù)表３ 中水管理維度指標(biāo)可知，３ 個主成分的累計貢獻(xiàn)率達(dá)到９８．７０２％，能很好地概括原指標(biāo)內(nèi)涵。第一主成分除Ｄ５ 外，其他指標(biāo)均為正荷載，反映出流域綜合管理水平，蘊含了河流倫理的社會屬性。第二主成分Ｄ５ 有較大正荷載，反映出水管理中供水量保證程度的重要性，體現(xiàn)了河流的社會功能。第三主成分Ｄ４ 有較大正荷載，Ｄ１ 有較大負(fù)荷載，反映了流域的生態(tài)管理水平，蘊含了以人為本的生態(tài)管理理念。

３）水環(huán)境與水生態(tài)維度。根據(jù)表４ 中水環(huán)境維度指標(biāo)可知，３ 個主成分的累計貢獻(xiàn)率達(dá)到９８．０４９％，能很好地概括原指標(biāo)內(nèi)涵。第一主成分均為正荷載，反映了流域綜合水環(huán)境狀況，河流倫理中河流生命健康是關(guān)鍵指標(biāo)，而水環(huán)境綜合狀況指標(biāo)是反映河流生命健康狀況的主要指標(biāo)。第二主成分Ｆ２、Ｆ３、Ｆ６ 有較大正荷載，是反映水狀況與空氣狀況的綜合指標(biāo)。第三主成分Ｆ４ 有較大正荷載，Ｆ５ 有較大負(fù)荷載，是反映水狀況與土壤狀況的綜合指標(biāo)。第二、第三主成分體現(xiàn)了水與空氣、土壤的線性關(guān)系，蘊含了大地倫理學(xué)中，各自然系統(tǒng)之間相互關(guān)聯(lián)的本質(zhì)特性。

根據(jù)表４ 中水生態(tài)維度指標(biāo)可知，３ 個主成分的累計貢獻(xiàn)率達(dá)到９５．３６８％，能很好地概括原指標(biāo)內(nèi)涵。第一主成分除Ｇ５、Ｇ６ 外，其他指標(biāo)均為正荷載，反映了流域綜合水生態(tài)水平，蘊含了河流倫理的自然價值。第二主成分在Ｇ５ 有較大正荷載，而Ｇ４、Ｇ６ 有較大負(fù)荷載，第三主成分Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６ 有較大正荷載，這兩個主成分反映了河道內(nèi)流量變化對水生態(tài)的間接影響，蘊含了河流倫理的內(nèi)在價值。

４）水文化與水景觀維度。根據(jù)表５ 中水文化維度指標(biāo)可知，第一主成分的累計貢獻(xiàn)率為９８．８４３％，能很好地概括原指標(biāo)內(nèi)涵。該主成分各指標(biāo)均為正荷載，反映了流域水文化建設(shè)水平，體現(xiàn)了河流倫理以文化思想為根基的基本理念。

根據(jù)表５ 中水景觀維度指標(biāo)可知，第一、第二兩個主成分的累計貢獻(xiàn)率達(dá)到９８．４９７％，能很好地概括原指標(biāo)內(nèi)涵。第一主成分除Ｈ２ 外其他指標(biāo)均為正荷載，反映了河流在人類擾動較少情況下的綜合指標(biāo)。第二主成分Ｈ１ 有較大負(fù)荷載，反映了通航保障率存在污染河流、影響河流健康的隱患。水景觀要融合河流倫理理念，適宜打造既美觀又符合河流權(quán)利的景觀。

３ 結(jié)束語

河流倫理蘊含河流生命理念，認(rèn)為河流是有生命的系統(tǒng)，基于此，提出河流所包含的自然價值與內(nèi)在價值，并賦予河流道德，在生態(tài)文明建設(shè)理論與生態(tài)水利理論支撐下，從流域研究尺度出發(fā)，形成了完整河流倫理理論體系。從全新視角審視人與河流關(guān)系，提出系統(tǒng)性認(rèn)知、邏輯性內(nèi)容及可行性目標(biāo)的河流倫理理論，提出在河流倫理理論基礎(chǔ)上，構(gòu)建生態(tài)流域理論體系，以河流倫理的哲學(xué)高度，提升水安全、水資源、水經(jīng)濟(jì)、水管理、水文化、水環(huán)境、水生態(tài)、水景觀８ 個維度的哲學(xué)內(nèi)涵。運用主成分分析法，分析了衛(wèi)河生態(tài)流域８個維度蘊含的河流倫理思想，并初步探索了基于河流倫理的生態(tài)流域主成分指標(biāo)體系，結(jié)果表明：衛(wèi)河流域在開展流域管理過程中，應(yīng)重視各維度的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，并有重點地開展流域管理工作，將河流倫理思想融入生態(tài)流域構(gòu)建中。當(dāng)前，河流倫理理論體系剛剛形成，生態(tài)流域理論也初步進(jìn)入科研階段，而我國水利事業(yè)發(fā)展的腳步卻愈發(fā)變快。為實現(xiàn)流域永續(xù)高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)，選擇典型流域開展河流倫理評價研究恰逢其時。

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【責(zé)任編輯 呂艷梅】

基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目（５２２７０９０５２９）；陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計劃項目（２０２３ＪＣ－ＸＪ－１９）