我國水環境治理要素的協同發展研究
——基于復合系統協同度模型

丁 杰

（杭州電子科技大學 人文與法學院，浙江 杭州 310018）

我國突出的水體污染問題，促使政府采取了制度、經濟、技術等手段對水環境進行治理。水環境治理是需要投入大量人力物力財力的系統工程，而水環境治理系統中各要素相互作用和協調程度則深刻影響著最終的治理效果。因此探究水環境治理要素協同演變和要素間協同程度對于準確把握治理重點和提高水環境治理效益具有重要意義。

在水環境治理方面的研究中，Biswas（2004）[1]曾對水環境治理的相關概念進行了闡釋，Pahl-Wostl（2007）[2]對水環境網絡治理的分析表明傳統的管理體制阻礙多元主體參與。國內學者對水環境治理的研究大多從在治理主體[3]、區域、府際合作治水[4-5]和城鄉水環境治理差異[6-7]這幾個方面進行。此外，眾多實踐表明水環境治理需要多要素共同發展，而在要素發展研究中，Ansoff（1965）[8]最先提出協同的概念，其認為協同是單一要素通過某種機制與其它系統進行聯結與協作從而實現總體目標的過程。Rothwell（1980）[9]則認為復合系統中子系統不是簡單的疊加，而在于各子系統之間的作用和影響。Haken（2004）[10]認為整體系統的協同與否能夠反映內部子系統的協同狀況。在測算方法上，孟慶松和韓文秀（2000）[11]首次提出了復合系統協同度概念并制定了測算方法，目前該方法已被運用到產學研創新[12]、區域發展[13]、可持續發展[14]等領域。

已有相關研究為水環境治理問題探索奠定了良好基礎，系統要素協同發展的認識和方法應用也愈發成熟。然而，現有研究大多關注治理主體和方式，方法上缺乏量化分析。另外，運用協同度模型探究水環境治理要素關系的研究較少。因此，本文基于SHEL 框架，將水環境治理作為復合系統，通過系統協同度模型對其治理要素協同演化趨勢進行測度與分析，為把握水治理方向提供參考。

一、水環境治理要素協同發展模型構建

（一）SHEL 模型的理論概述及應用

SHEL 模型由軟件、硬件、環境和人件四部分組成，其最初由Elwyn Edwards 于1972 年提出[15]，如圖1（左）所示，人（個體）是該系統的中心，系統的穩定發展需要各組件之間保持著協同狀態，人件、軟件、硬件與環境自身發展與中心的適配能夠保證系統的良好運行。該模型側重探析微觀系統中獨立個體與要素間協同情況，考慮到宏觀層面的水環境治理，人件應是多元主體的集合。因此本研究對其進行了調整，將水環境治理作為中心部分，重點考慮治理主體與其它要素間的關系，分別用治理主體、管理機制、技術投入來表示人件、軟件、硬件，此外，Belk（1975）[16]曾將影響當前主體活動的社會環境、物質環境、先前狀態等統稱為治理情境因素，因此本文用治理情境來表示環境，最終的水環境治理要素協同框架如圖1（右）所示。

圖1 水環境治理要素協同基本框架

圖1（右）所示，水環境治理系統包括治理主體、管理機制、技術投入和治理情境這四類要素，協同理論認為任何系統從無序向有序轉變的前提是組成系統的要素自身處于協調狀態，因此水環境治理整體性功能的發揮需要各要素從無序化向有序化狀態轉變。其中，治理主體是指參與水環境治理或對水環境造成影響的各類主體的集合；管理機制是指在水環境治理過程中起約束或激勵作用的法律規范、政策宣傳等；技術投入是指作用于水環境治理的技術引入或設備應用等硬件設施；治理情境是指對治理有影響的社會經濟環境及水資源環境狀態。綜合來看，該模型較為全面地包含了水環境治理要素，能夠以此作為系統要素協同發展測算的基礎框架。

（二）水環境治理的系統協同度測量模型

1.子系統有序度模型。根據上述分析，本文將水環境治理系統視為復合系統S={s1，s2，s3，s4}，其中：s1代表治理主體子系統，s2代表管理機制子系統，s3代表技術投入子系統，s4代表治理情境子系統。將子系統的序參量設為eij={ei1，ei2，…，ein}。其中n≥2，αim≤eij≤βim，m∈[1，n]，αim、βim分別為序參量的最小值和最大值。設ei1，ei2，…，eik為正向指標，子系統的有序度隨其增大而升高；eik+1，eik+2，…，eik+n為負向指標，子系統有序度隨其增高而降低。計算公式如下：

式（1）中，ηi（eij）表示各子系統序參量的有序度，其值越大，則說明序參量eij對子系統有序度的貢獻越大，各序參量的貢獻度之和為子系統的有序度。此外，序參量的權重也是構成子系統有序度的重要因素，本文利用線性加權求和的方法計算子系統si有序度，如式（2）：

式（2）中：ηi（si）表示子系統Si的有序度，其值越大，說明子系統發展狀態越協調。

2.復合系統協同度模型。若水環境治理系統初始時間為t0，各子系統的有序度為，那么子系統發展到t1時刻的有序度則為，復合系統S 的協同度可表示為式（3）：

式（3）中，η（S）∈[-1，1]越大，說明水環境治理各子系統的協同狀態越好。當θ=1 時，說明各子系統處于協調發展狀態；當θ=-1 時，說明子系統有序度有所降低，治理系統協同程度判定如表1 所示。

表1 復合系統的協同程度關系

3.子系統間協調度模型。系統的協同程度不僅與子系統有序程度有關，也受各子系統之間協調程度的影響。對于子系統間協調程度通常用二者離差表示[17]。因此，本文用離差系數來衡量水環境治理系統中任意兩個子系統之間的協調狀況，記子系統si和sj間的協調程度為Hij，兩個子系統的有序度為ηi（si），ηj（sj）。則：

式（4）中，r 為辨別系數，通常取值為1；H ∈[0，1]，其值越大，則說明子系統間的協調程度越好。

二、指標選取及數據來源

（一）序參量指標的選取

基于水環境治理系統要素分析的SHEL 理論框架，本文將其劃分為治理主體、管理機制、技術投入和治理情境四個子系統。結合上文對各子系統具體作用和特征的表述，根據科學性、代表性等原則，在查閱相關資料[18]的基礎上整理出能表示子系統發展狀況的序參量指標，在征詢水利水環境保護及相關專家的相關建議后對部分指標進行了刪減與整合，最終構建了水治理系統協同度評價指標體系如表2 所示。

表2 水環境治理系統要素協同度指標體系

（二）數據來源

本文選擇我國2010—2016 年的相關數據對復合系統協同度模型進行實證研究。其中，“公眾環境參與情況”用“環境網絡/電話舉報數”表示；“排污費征收情況”用“排污費解繳入庫戶數”表示；“教育水平”用“15 歲以上人口受教育人數”表示。另外，除“各主體溝通協作程度”“環保法規的完善度”等定性指標數據通過專家根據歷年政府報告和相關材料綜合打分獲得以外，其余指標數據皆來自于各年的《中國統計年鑒》、《中國環境年鑒》、《中國環境統計年報》、《中國水資源公報》及《中國水利發展統計公報》。

三、實證分析

首先通過問卷調查和電子郵件的方式向水資源管理類相關專家、環保專業人士征詢意見，獲得水環境治理4 個子系統重要程度的分值，再運用層次分析法求得各子系統權重，將標準化后的數據通過熵值賦權法求得子系統序參量權重，結果如表3 所示。

表3 水環境治理系統各指標權重表

為保證指標的合理性對其信度分析后發現治理主體、管理機制、技術投入和治理情境四個子系統的Cronbach α 值分別為0.881、0.879、0.952、0.923，說明整體信度很好，可以進行協同度的測算。

將指標數據代入式（1）求得序參量eij的有序度，將序參量eij有序度代入式（2）并結合表2序參量權重計算出治理主體、管理機制、技術投入和治理情境四個子系統的有序度。式（3）關于復合系統協同度的計算有兩種方法，一種是以固定時期為基期，測算系統的協同情況和演化趨勢；另一種是以相鄰時期為基期，分析系統間協同狀態是否穩定。本文分別以固定時期和相鄰時期為基期進行測算，通過式（3）并結合子系統 的權重求得我國水環境治理要素的協同度，最終整理出2010—2016 年水環境治理的要素有序度和協同趨勢，如圖2 所示。

圖2 水環境治理系統協同度及其子系統有序度

由圖2 可知，2010—2016 年間，水環境治理復合系統內治理主體子系統有序度總體上呈上升趨勢，表明治理主體規模朝著有序化發展。治理主體子系統主要以環保機構、社會組織個數等指標統計，有序度的提升與我國環境參與主體的規模擴大和公民環境意識的提高有關。該子系統的有序度于2015 年有所下降，其原因在于該年我國環保機構數有所下降，各主體間的溝通與協作程度較低，因此出現整體治理主體子系統有序度小幅降低的情況。

管理機制子系統有序度總體呈階梯式上升趨勢，其曲線具有“平緩-傾斜-平緩”的特點，這是由于政策或管理有效性需要時間驗證，所以次年政策等管理機制變化曲線趨勢平緩；至階段效果顯現，管理機制會因此調整與改進，所以曲線明顯傾斜。其中2014 年管理機制子系統有序度有所回落，這是由于該年社會環保宣傳的次數與上年相比有所降低所致。隨時間推移，管理機制子系統內部環保法規和水資源管理方法開始逐漸完善，同時經濟政策的制定也有了一定成效，超標排污的企業單位逐漸減少。

技術投入子系統有序度呈線性上升趨勢，且有序度在2011—2016 年間提升幅度最大，其2016年有序度高達0.983 9。這主要是由于自實施科技強國戰略以來，科技創新能力增強促進治水技術進步，包括環境保護平臺的建立、水處理利用技術研發以及環境監測點的增加，網絡通信也為主體治水帶來了便利。可以看出技術投入子系統在該時間段內呈現良好的發展趨勢，隨著信息技術的日趨成熟，未來幾年技術投入子系統的有序度依然會保持很高的水平。

治理情境子系統在該時間段內有序化程度也逐漸提高。近幾年，我國經濟發展一直保持上升勢頭，城市化水平逐漸提高，受教育人數也逐漸增多，經濟增長和教育水平提高間接增強了居民的環境意識。這些為水環境問題的改善提供了良好的社會經濟條件。雖然歷年來有所增長的廢水排放量給水環境造成一定的壓力，但是治水投入的增加使我國的水污染現狀開始好轉，這也表明我國對水環境整治開始步入正軌。

從相同基期協同度來看，水環境治理系統協同度總體呈現緩慢上升趨勢，上升約17.6%。但從協同度數值上來看，協同度總體上來說還比較低，其最大值為0.176 2，呈弱協同關系。究其原因在于各子系統間的聯系和影響程度比較低，一方面由于管理機制中環境保護規章對促使治理主體規模擴大的作用較小；另一方面，技術投入子系統覆蓋面狹窄，特別是公眾對于治理相關技術的采納程度很低。從相鄰基期協同度來看，系統協同狀態出現小幅的波動，出現從弱協同到不協同的變化，相較于相同基期協同趨勢來說，其協同狀態是不穩定的，這是由于2014 年管理機制子系統和2015 年治理主體子系統有序度降低所致。

為理清子系統間的協調關系，以治理主體為中心，通過式（4）分別計算出治理主體與管理機制子系統、治理主體與技術投入子系統以及治理主體與治理情境子系統的協調水平。

由表4 可知，2010—2016 年治理主體子系統與其余子系統間的協調水平總體呈現先下降后上升趨勢。其中，2010 年治理主體和管理機制子系統協調水平最高，說明該年管理機制和治理主體呈現高度的協調狀態。且從2010 年開始，治理主體和管理機制子系統的協調水平經歷了先上升后下降再上升的循環過程，與上文分析類似，其原因是管理機制要素投入和治理主體信息傳播與知曉有一定的滯后性，因此治理主體與管理機制協調有一定波動。另外，2010 年治理主體和技術投入子系統協調水平與治理主體和治理情境子系統協調水平最高，且二者協調程度都于2014 年降至最低，并于2015 年開始回升。這與我國環境狀況基本相似，2015 年前我國環境污染治理浮于表面，人與環境矛盾日益尖銳，使國家重新轉變發展思路。2015 年我國史上最嚴環保法出臺，該法從多方面對水污染治理問題作出明確規定，政府加大了水環境治理科技投入，對于治理主體職責界定也更清晰，因此2016 年后治理主體子系統與其他子系統的協調水平開始有所回升。

表4 基于治理主體的水環境治理子系統協調水平

四、結論與展望

本文以水環境治理系統為出發點，從治理主體、管理機制、技術投入和治理情境四個維度構建了水環境治理復合系統協同度模型，并對其進行實證分析。結果表明，2010—2016 年，我國水環境治理復合系統內治理主體、管理機制、技術投入及治理情境四個子系統有序度總體呈良好發展態勢；相同基期情況下水環境治理要素協同度隨時間變化呈緩慢上升趨勢，且各子系統間協同程度較低；相鄰基期情況下水環境治理要素協同演變狀態不太穩定，各系統有待進一步改善；治理主體子系統與管理機制子系統協調水平有一定波動，而治理主體子系統和技術投入子系統協調水平、治理主體子系統和治理情境子系統協調水平呈現先下降后上升態勢。總體來說，該協同度模型能夠較好地評價水治理各要素發展狀態和要素協同情況，這對于把握水治理方向有重要作用。因此，提高水環境治理效益不僅要實現各要素自身的穩定有序發展，還要注重要素間的良好協調和互動。現階段的水環境治理不僅要加大主體規模投入，更需要保證治理質量，即通過各主體之間的協調和溝通，充分利用現階段的先進技術和有效的管理方法最大化提升水環境治理效率。