“三生”视角下甘肃省长江流域幸福河评价体系应用.pdf

水文水资源水利规划与设计 年第 期:/“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)摘要:“幸福河”是造福人民的河流 是全国河湖治理的指引 甘肃省幸福河湖的建立是对河湖长制的延伸与发展 在“生产、生活、生态”的“三生”概念下 构建长江流域的幸福河评价体系 文章基于熵权法的指标权重分别计算评价体系的综合指标“三生”层权重 分析其层次的耦合协调度、障碍度 根据评价结果可知:该评价体系下的长江流域幸福河建设趋于向好 评价体系子系统具备良性耦合关系 能够作为一套完整的评价方法与检验步骤 为后续评价工作提供参考思路关键词:幸福河 熵权法 耦合协调度 障碍度 长江流域中图分类号:文献标识码:文章编号:()收稿日期:基金项目:甘肃农业大学横向项目()甘肃农业大学盛彤笙创新基金专项()作者简介:李 茂(年)男 硕士研究生:通讯作者:王玉才(年)男 副教授:引言“三生”空间指生产、生活、生态 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 分属嘉陵江水系和汉江水系 嘉陵江水系流域面积 占 汉江水系仅 占 自 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 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 李先明基于物质、制度、精神 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 杜晨以工程实例探讨建设“幸福河”的技术支撑体系 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 王子悦等人基于熵权物元模型评价长三角的幸福河层次 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 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 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 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 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 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 年第 期水利规划与设计水文水资源 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 幸福河评价体系的构建 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 所示 指标体系构建本文选取的评价指标及定义见表 图 整体评价思路图表 幸福河评价体系指标层指标层描述趋势生产产业生产总值 一、二、三产业生产值总和工业增加值 报告期内以货币形式表现的工业生产活动的最终成果有效灌溉面积比例 采取喷灌、微灌、滴灌、低压管灌等高效节水措施的灌溉面积占有效灌溉面积的比例粮食产量 是指农业生产经营者日历年度内生产的全部粮食数量单位工业增加值用水量 工业用水量与工业增加值用水量之比农田灌溉均用水量 灌溉总水量与灌溉面积之比国内生产总值用水量 总耗水率 耗水量与用水量之比生活城镇人口率 城镇人口数占总人口数的比值生活污水处理率 城市污水处理总量与排放总量之比人均水资源量 指在一个地区(流域)内 某一个时期按人口平均每个人占有的水资源量人均用水量 每一用水人口平均每天的用水量蓄水供应率 蓄水工程供水量占总供水量之比水资源开发利用率 流域区域用水量占水资源总量的比率水文水资源水利规划与设计 年第 期(续表)指标层描述趋势生态地表水供应率 地表水在总用水中所占的比值生态用水比例 生态用水在总用水中所占的比值地下水生态环境用水占比 开采的地下水应用于生态用水的比值水资源产出率 国内生产总值与总用水量之间的比值产水系数 地区水资源总量与年降雨总量的比值产水模数 地区水资源总量与地区总面积的比值 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:表 幸福河等级划分级级级级级很幸福较幸福基本幸福欠幸福不幸福(评价方法 主要采用熵权法进行权重计算 步骤如下()对 个样本评价因子进行筛选 确定 个评价指标 构建评价指标特征矩阵:指标 指标 指标()()()特征值无量纲化处理 得到得无量纲化矩阵:计算评价指标的平均值与标准差:()()()()式中 因素 的第 个指标值()极值化处理:()为避免某指标的标准化数据均为“”取数据组中()的值检验效率最优性:组内均方和:()()组间均方和:()()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:()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 ()得无量纲化矩阵:()()第 个评价指标下第 个待评价监测点评价指标特征值比重:/()()第 个评价指标的熵:()()()第 个评价指标的权重:()/()()()各监测点的综合评价值:()且 ()用耦合协调模型计算评价体系层次间的耦合协调程度()基于生产 生活 生态 构建耦合协调模型:年第 期水利规划与设计水文水资源()式中 生产指数 生活指数 生态指数()建立耦合度模型:/()耦合度 表明模型的关联性越好()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:()式中 综合评价指数 三层次权重代入熵权法计算所得的数值()耦合协调度为:()障碍度诊断 判别各年对幸福河影响最大的障碍因子()因子贡献度:()()指标偏离度:正向()逆向()()障碍度:()评价数据来源于 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:评价结果及分析 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 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表 各年份指标原始数值 年 年 年 年 年产业生产总值 工业增加值 有效灌溉面积比例 粮食产量 单位工业增加值用水量 农田灌溉均用水量 国内生产总值用水量 总耗水率 城镇人口率 生活污水处理率 人均水资源量 人均用水 蓄水供应率 水资源开发利用率 地表水供应率 生态用水比例 地下水生态环境用水占比 水资源产出率 产水系数 产水模数 水文水资源水利规划与设计 年第 期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 的情况下 尽可能地减小组间均方和 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 的无量纲化处理结果可知:在消除指标间量纲差异的同时 的损失远小于 的损失 无量纲化的效率从 显著提升到了 信息损失效率为 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无量纲化检验成果见表 基于熵权法的评价结果与分析按照公式()()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 所示可知:对长江流域幸福河评价影响最大的 项指标是:生活污水处理率、人均用水量、蓄水供应率、国内生产总值用水量 和工业增加值 占到评价整体的 次要指标是:农田灌溉均用水量、产水系数、产水模数、人均水资源量 和粮食产量 仅占评价整体的 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 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 “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 所示通过图 可知“三生”层权重分别为:生产层 生活层 生态层 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 熵权法指标权重图 “三生”层次权重分布 综合指数的评价结果与分析综合评价指数结果详见表 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()到基本幸福()的提升 赋分趋势如图 所示:综合指数呈现出显著的向好趋势 年较 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 年有较大提升说明自 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表 无量纲化效率 与损失效率 对比表组内平方和 组间均方和 组内均方和 组间均方和 效率 损失率 原始数据 无量纲化 年第 期水利规划与设计水文水资源表 综合指数 年 年 年 年 年综合指数 幸福等级欠幸福基本幸福基本幸福基本幸福 基本幸福图 熵权法综合指数赋分趋势 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 耦合协调度计算成果见表 耦合协调度模型判定依据见表 根据评价结果可知 耦合协调度在 之间 实现了从勉强协调到中级协调的飞跃 其中在 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 年时已趋近中级协调 年与 年较 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 耦合协调度模型计算成果表指标年份 年 年 年 年 年耦合度 协调度 耦合协调度 表 耦合协调度等级耦合协调度等级 极度失调(勉强协调(严重失调(初级协调(中度失调(中级协调(轻度失调(良好协调(濒临失调(优质协调 障碍度评价结果分析障碍度计算成果如图 所示 根据图 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 年后 影响幸福河建设的障碍度因子主要是人均用水量 和工业增加值 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 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 和工业增加值 但是 年间 地表水供应率 水资源开发利用率、总耗水率、有效灌溉面积比例、蓄水供应率 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 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:()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()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()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、总耗水率、有效灌溉面积比例、地表水供应率率 和蓄水供应率 是(下转第 页)年第 期水利规划与设计设计施工 张杨.八一水库大坝除险加固及其安全评价.吉林水利():.李江峰 戚印鑫 李娟.新疆平原水库坝基防渗型式初探.水利规划与设计():.楚涛 张振民 戚英.高喷在丁庄平原水库坝基截渗中的应用.山东水利科技():.柳莹.软基上水工建筑物沉降变形的预测方法研究.水利水电技术 ():.许继军 丁金华 陈劲松 等.新疆巴州希尼尔水库大坝防渗效果研究/中国科协 学术年会论文集:.李玉波.垂直铺塑防渗技术在平原水库工程中的应用.水利建设与管理 ():.于小梅 吴先敏.垂直防渗技术在平原水库建设中的应用.山东水利():.赵新伟.水泥土搅拌桩在西北平原水库坝基防渗中的应用.中国水运(下半月)():.马艳 张正海.薄型槽孔砼防渗墙在水库坝基防渗处理中的应用.西部探矿工程():.杨顺刚.渭干河流域水库联合调度方式初探.水利科技与经济 ():.杨栋华.新井子水库大坝安全监测分析评价预报系统.广西水利水电():.刘洪滨.西克尔水库大坝震损特性及抗震安全分析.大坝与安全():.库尔班阿西木.地震对平原水库大坝的影响和抗震加固.地下水():.李德祥.对依干其水库除险加固的思考.中国水运(下半月刊)():.袁同军 李若冰 赵文君.浅析墨玉县东风水库堤坝工程软土地基处理方法.内蒙古水利():.新疆巴州希尼尔水库坝后浸没水文地质调查报告.新疆水利水电勘测设计研究院.李战国 沈纪安 夏卫华等.希尼尔水库坝基基岩渗透性分析.黑龙江水利科技 ():.李新广 杨锐 赵喆.新疆希尼尔水库坝基防渗技术及经济方案比较.水利水电快报 ():.翟福春 周海鹰 张娜 等.希尼尔水库坝基地层特性及其防渗处理技术研究.水利科学与寒区工程 ():.李新广 韩伟 夏卫华 等.新疆希尼尔水库极软岩坝基可灌性研究.水利水电快报 ():.吴中如.水工建筑物安全监控理论及其应用.北京:高等教育出版社.(上接第 页)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()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参考文献 李若飏 辛存林 陈宁 等.三生空间视角下大夏河流域水生态安全评价与预测.水利水电技术(中英文)():.汪艳萍 郑勇 李婵 等.“幸福河”背景下实施流域综合管理的思考与建议.水利发展研究():.陈茂山 王建平 乔根平.关于“幸福河”内涵及评价指标体系的认识与思考.水利发展研究():.左其亭 郝明辉 马军霞 等.幸福河的概念、内涵及判断准则.人民黄河():.李先明.幸福河的文化内涵及其启示.中国水利():.杜晨 何君 张游.建设“幸福河”有关问题的探讨:以洙赵新河为例.中国水利():.张金良 金鑫 严登明 等.幸福河框架下黄河流域社会系统发展特征研究.人民黄河():.王子悦 徐慧 黄丹姿 等.基于熵权物元模型的长三角幸福河层次评价.水资源保护():.幸福河研究课题组.幸福河内涵要义及指标体系探析.中国水利():.鞠茜茜 柳长顺.幸福河评价方法研究进展.人民黄河():.吉凤鸣.江苏省平原河网地区幸福河评价研究.扬州大学.王何予 郭生练 王俊 等.“幸福河”综合评价指标体系研究:以汉江湖北省域为例/.水文:.:/././.艾广章 马小芳.建设幸福河的实践探索与启示:以郑州黄河为例.人民黄河():.赵虎 陈朱叶 王为木 等.对基层推进幸福河湖建设的思考:以江苏省张家港市谷渎港为例.中国水利():.李兴奇 高晓红.无量纲化方法的有效性评价.统计与决策():.李兴奇 高晓红.服从不同分布数据的无量纲化方法研究.统计与决策():.李宗阳.“三生空间”视角下西北干旱区城市综合承载力研究.石河子大学.祝宗礼.甘肃省长江流域重要水功能区纳污能力及限排总量分析.水利发展研究():.王得楷.甘肃省长江流域泥石流特征浅析.中国地质灾害与防治学报():.崔瑞萍.甘肃省长江流域水土保持生态建设现状与发展建议.中国水土保持():.台会选.甘肃省长江流域主要水环境问题与对策研究.甘肃水利水电技术():.左其亭 王娇阳 马军霞 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