大凌河流域生態(tài)補(bǔ)償效果評(píng)價(jià)

滕凡全

(遼寧省河庫(kù)管理服務(wù)中心(遼寧省水文局)，遼寧 沈陽(yáng) 110003)

水資源的大量開(kāi)發(fā)利用使得水生態(tài)和水環(huán)境保護(hù)問(wèn)題日趨突出，對(duì)水生態(tài)文明建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展已構(gòu)成潛在威脅。生態(tài)環(huán)境保護(hù)中流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的實(shí)施發(fā)揮著重要作用，能夠促進(jìn)資源的有效配置以及自然環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，最大程度地發(fā)揮流域的綜合成效。通過(guò)對(duì)生態(tài)補(bǔ)償反饋效果的量化分析可檢驗(yàn)生態(tài)補(bǔ)償政策的實(shí)施效果和實(shí)用性，對(duì)完善水資源管理制度、促進(jìn)資源優(yōu)化配置及提升生態(tài)補(bǔ)償資金使用效率發(fā)揮積極作用，為生態(tài)補(bǔ)償項(xiàng)目的實(shí)施提供指導(dǎo)依據(jù)[1]。

當(dāng)前，有學(xué)者運(yùn)用對(duì)比分析法和實(shí)地調(diào)查法研究了生態(tài)補(bǔ)償效果，定性評(píng)價(jià)生態(tài)補(bǔ)償政策實(shí)施成效及流域生態(tài)服務(wù)付費(fèi)情況。然而，人為主觀因素對(duì)定性評(píng)價(jià)生態(tài)補(bǔ)償?shù)挠绊戄^為顯著，且評(píng)估涉及的范圍較窄，所以定量評(píng)估生態(tài)補(bǔ)償效果仍為大勢(shì)所趨。從政策實(shí)施后產(chǎn)生的間接或直接成效及影響定量評(píng)價(jià)生態(tài)補(bǔ)償效果，綜合考慮各方面影響要素建立生態(tài)補(bǔ)償評(píng)估體系，然后采用合適的方法評(píng)價(jià)生態(tài)保護(hù)的有效性。生態(tài)補(bǔ)償效果評(píng)估的難點(diǎn)和關(guān)鍵是構(gòu)建系統(tǒng)、完善的評(píng)估體系，其中生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會(huì)受生態(tài)補(bǔ)償措施的影響為研究者主要考慮的內(nèi)容。然而，生態(tài)補(bǔ)償政策在我國(guó)許多河流的體系還不夠完善、實(shí)施期限不長(zhǎng)，針對(duì)生態(tài)補(bǔ)償政策實(shí)施的效果尚無(wú)法及時(shí)的調(diào)查和統(tǒng)計(jì)。我國(guó)建設(shè)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有效解決了水環(huán)境生態(tài)補(bǔ)償問(wèn)題，水環(huán)境生態(tài)補(bǔ)償效果依據(jù)水環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展長(zhǎng)系列監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)間接反映[2- 5]。

本文從污染處理、污染排放及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展3個(gè)方面，考慮生態(tài)補(bǔ)償影響作用和流域自然環(huán)境實(shí)際情況建立較為系統(tǒng)全面的評(píng)估體系，然后將主觀AHP法和客觀熵權(quán)法相耦合構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型，以一個(gè)典型的綜合指數(shù)替代評(píng)估體系中的多個(gè)參數(shù)，選取大凌河流域?yàn)槔u(píng)價(jià)分析了其生態(tài)補(bǔ)償實(shí)施成效。

1 材料與方法

1.1 流域概況

大凌河有北、西、南三源，三源匯合后自西南向東北徑流朝陽(yáng)、北漂、錦州、凌海等市縣，主脈貫穿遼西、東南匯入渤海，河流全長(zhǎng)398km，總面積2.35萬(wàn)km2，年均徑流量16.67億m3，河床比降0.25%，含沙量57kg/m3。流域內(nèi)景觀變化劇烈且經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，主要有牤牛河、老虎山河涼水河、清河、細(xì)河、李二河、紅臺(tái)子河、小沙河等主干支流，建設(shè)有白石水庫(kù)、龍?zhí)端畮?kù)、閻王鼻子水庫(kù)、水泉鴿子洞水利樞紐及瓦房店水庫(kù)等水利工程，對(duì)于保障沿途居民生產(chǎn)生活用水、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和工農(nóng)業(yè)發(fā)展等發(fā)揮著重要作用。流域內(nèi)地貌形態(tài)以低山丘陵為主，極少數(shù)地區(qū)為平原區(qū)，水源涵養(yǎng)能力差，地下水以大氣降水補(bǔ)給為主，屬于溫帶季風(fēng)氣候，年降水量450～600mm，特殊的氣候條件和地勢(shì)特征使得降水量年度分配極不均衡。近年來(lái)，在多重經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和不同生活方式下河流水污染問(wèn)題日趨突出，其中超過(guò)60%的地區(qū)為嚴(yán)重或極度缺水，地下水利用率較高且水污染日趨嚴(yán)重，許多河段的BOD5、COD和揮發(fā)酚等污染物濃度超過(guò)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，水環(huán)境污染嚴(yán)重威脅著河流水生態(tài)系統(tǒng)平衡和水資源可持續(xù)利用。為了能夠有效解決大凌河存在的水污染問(wèn)題，遼寧省相繼實(shí)施了一系列的水環(huán)境綜合治理項(xiàng)目，并取得了較好的治理成效[6- 17]。流域生態(tài)補(bǔ)償效果評(píng)價(jià)相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)源于2010—2017年遼寧省水資源公報(bào)、統(tǒng)計(jì)年鑒等資料。

1.2 生態(tài)補(bǔ)償效果評(píng)估體系

綜合考慮數(shù)據(jù)支撐情況和專家意見(jiàn)，在遵循全面性、可獲取性、系統(tǒng)性和科學(xué)性等原則的情況下，從水污染處理、水污染排放與監(jiān)管、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展3個(gè)方面選擇和小凌河流域生態(tài)補(bǔ)償效果密切相關(guān)的要素。經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展為體現(xiàn)城鎮(zhèn)化建設(shè)的重要內(nèi)容，而經(jīng)濟(jì)的發(fā)展勢(shì)必會(huì)造成各行業(yè)用水量與污水排放的急劇增加，其中解決城鎮(zhèn)生產(chǎn)、生活引起的水環(huán)境問(wèn)題為現(xiàn)階段大凌河實(shí)施的生態(tài)補(bǔ)償政策的主要目的。研究期內(nèi)的水污染強(qiáng)度可利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和污染排放量直觀的反映，而當(dāng)前的治污技術(shù)直接決定了污染處理水平。依據(jù)大凌河水環(huán)境特點(diǎn)和生態(tài)治理狀況，經(jīng)多次論證和反復(fù)篩選最終確定10項(xiàng)典型指標(biāo)構(gòu)建評(píng)估體系，見(jiàn)表1。

1.3 基于組合賦權(quán)的綜合評(píng)估模型

流域生態(tài)補(bǔ)償效果綜合評(píng)估的準(zhǔn)確性在很大程度上取決于指標(biāo)權(quán)重的科學(xué)合理性，當(dāng)前權(quán)重計(jì)算的常用方法總體分為主觀、客觀賦權(quán)兩大類，其中前者體現(xiàn)了評(píng)判著的個(gè)人偏好與知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，這也是引起評(píng)價(jià)結(jié)果存在偏差的主要原因；后者具有系統(tǒng)、完善的理論體系和計(jì)算流程，且以客觀實(shí)際為載體提取參數(shù)的初始信息，但該方法未考慮決策者的主觀評(píng)判使得評(píng)價(jià)結(jié)果往往存在較大誤差。為了能夠綜合反映客觀的數(shù)據(jù)信息和主觀的經(jīng)驗(yàn)判斷，本文綜合集成主客觀賦權(quán)法有效解決單一賦權(quán)法存在的不足，該方法具有客觀性強(qiáng)、精準(zhǔn)度高、運(yùn)算量少、理論清晰等優(yōu)點(diǎn)。各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)組合權(quán)重利用典型的熵權(quán)法、AHP法計(jì)算，運(yùn)用公式(1)、(2)標(biāo)準(zhǔn)化處理參評(píng)指標(biāo)的初始數(shù)據(jù)，從而構(gòu)造隸屬度矩陣R=(rij)m×n，其中m、n為參評(píng)對(duì)象和指標(biāo)數(shù)，i=1-m，j=1-n。各參評(píng)對(duì)象的綜合指數(shù)利用組合權(quán)重計(jì)算，依據(jù)指數(shù)值大小評(píng)判生態(tài)補(bǔ)償效果的優(yōu)劣程度。針對(duì)參數(shù)值越大則生態(tài)補(bǔ)償效果越優(yōu)型指標(biāo)，其標(biāo)準(zhǔn)化公式為：

rij=(xij-xmin)/(xmax-xmin)

(1)

對(duì)于參數(shù)值越小則生態(tài)補(bǔ)償效果越優(yōu)型參數(shù)，利用下式處理：

rij=(xmax-xij)/(xmax-xmin)

(2)

式中，xmin、xmax—不同評(píng)價(jià)對(duì)象中同一指標(biāo)的最小值和最大值；rij—參評(píng)對(duì)象i針對(duì)指標(biāo)j的隸屬度。

1.3.1AHP層次分析法

AHP層次分析法可實(shí)現(xiàn)定性與定量指標(biāo)的綜合處理，通過(guò)將復(fù)雜的多目標(biāo)問(wèn)題按照實(shí)現(xiàn)程度和問(wèn)題性質(zhì)分解為若干個(gè)層次，對(duì)比分析某一層次兩兩元素間的相對(duì)重要性構(gòu)造梯階層次結(jié)構(gòu)，然后對(duì)各層級(jí)要素之間的相對(duì)重要次序利用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算，從而給出評(píng)價(jià)體系中所有元素的總排序及其權(quán)重。針對(duì)多要素難以量化分析的復(fù)雜問(wèn)題，AHP法可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化、數(shù)學(xué)化簡(jiǎn)單的計(jì)算，且該方法不考慮參評(píng)對(duì)象而只分析各要素間的作用關(guān)系，其基

表1 大凌河生態(tài)補(bǔ)償效果綜合評(píng)估體系

本流程如下：

步驟一：根據(jù)河流生態(tài)補(bǔ)償實(shí)際情況構(gòu)建結(jié)構(gòu)體系分明的評(píng)估體系，兩兩比較同一層次中的各要素，結(jié)合專家意見(jiàn)和標(biāo)度準(zhǔn)則建立判斷矩陣A為：

(3)

步驟二：各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重w(AHP)j利用下述公式計(jì)算，即：

(4)

根據(jù)多位專家意見(jiàn)構(gòu)造的判斷矩陣很難做到完全的一致，為保證生態(tài)補(bǔ)償效果評(píng)估的合理性有必要檢驗(yàn)矩陣的一致性，其中最大特征值λmax、CI值和一致性比率CR計(jì)算公式分別如下：

(5)

CI=(λmax-n)/(n-1)

(6)

CR=CI/RI

(7)

矩陣滿足一致性檢驗(yàn)的條件為一致性比率CR值小于0.1，針對(duì)不同層次階數(shù)的矩陣CR取值不同，詳細(xì)取值標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)文獻(xiàn)。

1.3.2熵權(quán)法

熵是以系統(tǒng)的離散化程度為基礎(chǔ)將各指標(biāo)無(wú)序化狀態(tài)賦予相應(yīng)數(shù)值，數(shù)據(jù)的離散程度越高則提供的信息量越大，該指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的貢獻(xiàn)率就越大，因此所賦予的指標(biāo)權(quán)值越高；反之，各指標(biāo)值差異性越小則提供的信息量越少，該指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的貢獻(xiàn)率越小，由此賦予的權(quán)值越低。熵權(quán)法可以定量評(píng)價(jià)多要素復(fù)雜評(píng)判體系，能夠顯著降低人為因素對(duì)計(jì)算結(jié)果的主觀影響，同時(shí)減少了可能出現(xiàn)特殊或極端數(shù)據(jù)的概率。

采用標(biāo)準(zhǔn)化公式(1)、(2)處理各參數(shù)的初始數(shù)據(jù)，然后利用下述公式確定其熵值，數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

(8)

(9)

式中，fij—參評(píng)要素j針對(duì)對(duì)象i的比重；Hj—參評(píng)要素j的熵值。生態(tài)補(bǔ)償效果評(píng)價(jià)指標(biāo)的客觀權(quán)重利用下式確定，即：

(10)

1.3.3組合賦權(quán)綜合指數(shù)

采用拉格朗日乘子法和最小信息熵原理，優(yōu)化處理客觀權(quán)重w(E)j和主觀權(quán)重w(AHP)j，其計(jì)算式如下：

(11)

根據(jù)公式(12)和標(biāo)準(zhǔn)化處理后的各參評(píng)指標(biāo)數(shù)值rij，經(jīng)合成運(yùn)算獲取河流生態(tài)補(bǔ)償效果綜合評(píng)價(jià)指數(shù)Zi，即：

(12)

2 結(jié)果分析

2.1 組合權(quán)重

針對(duì)流域生態(tài)補(bǔ)償效果各參評(píng)要素的主觀、客觀權(quán)重利用AHP層次分析法和熵權(quán)法確定，各要素組合權(quán)重利用公式(11)求解，見(jiàn)表2。從主觀的角度認(rèn)為，區(qū)域排污受經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的影響最為顯著，水資源分級(jí)保護(hù)目標(biāo)主要依據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求與區(qū)域水資源屬性劃分，并以此確定水功能區(qū)，而考核水環(huán)境質(zhì)量狀況的重要參數(shù)為其達(dá)標(biāo)河長(zhǎng)比；從客觀的層面分析，參評(píng)要素客觀權(quán)重較大的有水功能區(qū)達(dá)標(biāo)占比、檢測(cè)斷面三類水占比和理念數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征，可見(jiàn)在空間與時(shí)間上數(shù)據(jù)序列存在較大差異，隨著生態(tài)補(bǔ)償政策的普及和生態(tài)保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，在水環(huán)境監(jiān)測(cè)和污染排放監(jiān)控方面的成效顯著。

表2 生態(tài)補(bǔ)償效果評(píng)估指標(biāo)組合權(quán)重

2.2 大凌河流域生態(tài)補(bǔ)償效果評(píng)估

大凌河流域2010—2017年葫蘆島、朝陽(yáng)、錦州、盤錦地區(qū)的生態(tài)補(bǔ)償效果各參評(píng)要素評(píng)分見(jiàn)表3，然后利用文中所述公式(12)和各參評(píng)指標(biāo)的組合權(quán)重計(jì)算綜合指數(shù)值，結(jié)果見(jiàn)表4和如圖1所示。

表3 生態(tài)補(bǔ)償效果各參評(píng)要素初始值

表4 大凌河生態(tài)補(bǔ)償效果評(píng)價(jià)綜合指數(shù)值

圖1 大凌河流域生態(tài)補(bǔ)償效果時(shí)間變化趨勢(shì)

從圖1可知，從時(shí)間角度上大凌河流域生態(tài)補(bǔ)償效果越來(lái)越好，總體呈不斷上升的變化特征。依據(jù)生態(tài)補(bǔ)償評(píng)估綜合指數(shù)值將大凌河流域生態(tài)補(bǔ)償政策分為3個(gè)時(shí)期，其中2010—2011年屬于未實(shí)施階段，從國(guó)家層面省提出的補(bǔ)償政策還未實(shí)施于實(shí)際的流域內(nèi)，不同地區(qū)的補(bǔ)償效果評(píng)估在該階段內(nèi)總體偏小，以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展為主，部分地區(qū)甚至以破壞環(huán)境來(lái)滿足發(fā)展需求，從而導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)破壞、退化以及水環(huán)境質(zhì)量的下降等。2012—2013年為補(bǔ)償政策實(shí)施初期，2012年遼寧省相關(guān)部門正式頒布實(shí)施了水環(huán)境生態(tài)補(bǔ)償辦法，大凌河流域生態(tài)補(bǔ)償開(kāi)始試運(yùn)行。為了獎(jiǎng)勵(lì)能夠達(dá)到水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的地區(qū)以及建設(shè)河流水質(zhì)與水量檢測(cè)系統(tǒng)、改進(jìn)水污染防治技術(shù)等，當(dāng)?shù)卣度肓舜罅抠Y金，然而在實(shí)際推行管理過(guò)程中仍具有較大困難，生態(tài)補(bǔ)償綜合指數(shù)增長(zhǎng)緩慢且流域總體補(bǔ)償效果不顯著。2014—2017年為補(bǔ)償政策實(shí)施中期，遼寧省水利廳、財(cái)政廳和環(huán)保廳聯(lián)合提出階梯式生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)型補(bǔ)充通知。結(jié)合地區(qū)水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)和地表水水質(zhì)濃度標(biāo)準(zhǔn)，選取考核指標(biāo)氨氮和COD制定不同的補(bǔ)償級(jí)別，為提升補(bǔ)償效率設(shè)立了相應(yīng)的補(bǔ)償資金。所以，大凌河流域各地區(qū)補(bǔ)償效果自2014年逐漸得到穩(wěn)步的提升。

從空間分布的角度，補(bǔ)償政策未實(shí)施期盤錦地區(qū)的補(bǔ)償效果最好為0.426，其次為朝陽(yáng)的0.290和錦州地區(qū)的0.240，而葫蘆島地區(qū)最差為0.114。盤錦地區(qū)位于大凌河下游，其水質(zhì)較好且水資源量豐富，補(bǔ)償政策的實(shí)施能夠顯著改善該地區(qū)的水環(huán)境質(zhì)量；另外，盤錦地區(qū)在財(cái)政上受到遼寧省財(cái)政上的支持，其資金投入相對(duì)較高；而葫蘆島地區(qū)較為特殊，該地區(qū)在補(bǔ)償政策實(shí)施前以發(fā)展社會(huì)經(jīng)濟(jì)為主，且年均GDP增長(zhǎng)率保持較高的水平，這在一定程度上給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)壓力；另外，該地區(qū)受附近其它排污的影響較為明顯。相鄰城市之間的管理方法和補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)因處于探索階段還不夠完善，仍需要進(jìn)一步加強(qiáng)補(bǔ)償資金落實(shí)情況和補(bǔ)償力度。可見(jiàn)，制定合理的省、市、縣級(jí)之間的管理制度和補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)以及完善不同空間尺度的生態(tài)補(bǔ)償政策，為生態(tài)補(bǔ)償全面落實(shí)的根本途徑。后期階段，葫蘆島和朝陽(yáng)地區(qū)補(bǔ)償效果得到顯著提升，并處于較高的水平。因此，生態(tài)補(bǔ)償政策實(shí)施后有效防止了上游排污可能引起下游生態(tài)損壞的問(wèn)題，兼顧生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及上下游之間的聯(lián)動(dòng)治理等情況，在很大程度上降低了不同地區(qū)的水質(zhì)差異程度。

3 結(jié)語(yǔ)

復(fù)補(bǔ)償方式和標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜性特征，決定了生態(tài)補(bǔ)償實(shí)施時(shí)可能會(huì)發(fā)生預(yù)料之外的問(wèn)題，而生態(tài)補(bǔ)償政策實(shí)施效果可通過(guò)效果評(píng)估較好的范圍，為改進(jìn)和完善補(bǔ)償政策提供科學(xué)依據(jù)。本文從污染處理水平、污染檢測(cè)與排放、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展3個(gè)方面選取10項(xiàng)典型要素，遵循層次性、系統(tǒng)性和可獲取性等原則構(gòu)建評(píng)估體系。評(píng)估體系中各參數(shù)組合權(quán)重利用AHP法和熵權(quán)組合法進(jìn)行計(jì)算，以典型的綜合指數(shù)替代多個(gè)要素。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大凌河流域生態(tài)補(bǔ)償效果綜合指數(shù)隨著生態(tài)補(bǔ)償增產(chǎn)的完善與實(shí)施呈不斷上升趨勢(shì)，由于當(dāng)前處于探索階段，在很大程度上仍可改進(jìn)污水處理技術(shù)和排放管理方法，進(jìn)一步協(xié)調(diào)生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系。