安徽省煤炭開采與環境耦合協調發展指標體系構建

姚乃瑋 鄭雨婕 石 淼 徐夢賢 趙靚靚 宋 梅

（中國礦業大學〔北京〕管理學院,北京 100083）

目前大部分資源型城市面臨著資源枯竭和生態環境污染等問題，資源型城市主導產業單一和就業結構單一的弊端也逐漸體現出來[1]。部分城市還沒有意識到資源與環境耦合的重要性，成功轉型的城市也很少。由于近年來國家政策的干預，大部分資源型城市已經開始轉型，通過提高資源的利用率，減少對環境的影響，并找到接替的支柱產業，以減少資源短缺帶來的經濟問題[2]。

安徽省作為國家重要的能源生產省份，煤炭資源十分豐富，2019年安徽原煤生產總量達10 988.42萬噸，但由于常年開采煤炭等礦產資源，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、大氣污染等也嚴重威脅到了安徽省的生態環境系統[3]。因此，平衡資源開采和保護生態系統對于安徽省日后的發展至關重要。本文通過建立安徽省資源-環境耦合協調模型分析安徽省的資源-環境協調發展水平，進而從多個方面提出發展建議措施。

1 系統指標體系與模型構建

基于安徽省煤炭生產與開發、煤炭存量的不斷變化以及與相應城市生態環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基地的狀況，建立關于煤炭資源生產開發協調度與生態環境協調度的綜合評價指標體系，進而構建一個系統的資源與環境協調評估模型，并通過對協調度評價進行等級劃分，對目前安徽省大型煤炭生產基地的煤炭資源與其生態環境的協調發展做出綜合預估評價分析。

1.1 構建評價指標體系

根據評價指標真實準確性、可操作性、易獲取性和實際性等選取原則，同時遵循指標體系的客觀性、系統性、可比性和完備性等原則[4]，基于安徽省煤炭生產基地自身的資源開發與生產、存儲量和生態環境狀況，綜合前人對能源與環境協調發展的相關研究成果及搜集到的數據，通過發展總量、發展結構、發展增速和發展效益四個子系統設計出安徽省煤炭生產基地資源-環境協調發展評價指標體系[5]，選取的指標能夠反映淮南能源與環境系統的現狀、結構和發展趨勢。詳見表1。

表1 安徽煤炭基地資源開發與生態環境協調發展評價指標體系

1.2 評價方法與模型選擇

1.2.1 數據無綱量化處理

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

對于正向指標：

對于逆向指標：

1.2.2 指標權重的確定

本文選擇客觀賦權法下的熵值系數法對指標賦權，更能反映客觀實際狀況[7]，計算基本步驟如下。

（1）計算第i年第j個指標的比重

（2）計算第j項指標的熵值

（3）計算第j項指標的差異性系數

第j項指標的差異性系數的取值越高，則表明該指標在綜合考核中的重要性越高。

1.2.3 子系統的發展水平指數測算

本文采用線性加權法計算子系統的綜合發展水平指數G，設正數為評價各子系統標準化后的指標，則評價函數為：

1.3 資源-環境系統耦合協調評價模型

耦合是指兩個或幾個系統或者物理運動的方式經各種相互作用而彼此產生影響的實際現象，而耦合程度又可以有效地測算兩個系統之間的相互協調程度，是衡量兩個系統相互作用程度的重要指標。耦合協調評價模型只能夠準確地反映出系統之間的關聯性和相互影響的程度，而耦合協調度不僅能夠準確地度量出系統之間或者系統內部因子之間的緊密程度，還能夠準確地反映系統內部各耦合物及其在發展的過程中彼此和諧一致的關聯程度，則需要建立耦合協調評價模型。假設該模型為二元系統，其綜合指數分別為、，則公式如下：

式中C為耦合程度，D為系統的耦合協調度，T為兩個對系統整體效益的評估指數，α和β分別為兩個系統重要性程度的權重，一般情況下如果認為兩個系統同等重要，則取α=β=0.5。

多系統的耦合度為：

耦合度的參量定義一般是對于取數值大于C的系統數量，其中它的取數和值數的范圍一般是0～1。C越高或接近1，表示各個相關子系統之間的交互耦合作用程度越高；C越是低或接近0，表示各個系統序列的參量與子系統之間的交互耦合作用程度越低，各序列參量處于無關且無序發展的狀態。

其中：

f（x）、g（y）、h（z）分別代表各子系統的綜合效益；分別為各子系統中各指標的權重；分別為描述各指標特征的指標值，且均為無量綱化值。

其中，C為各個耦合協調程度，D為各個耦合協調度，T為對各個耦合協調系統發展能力水平的總體綜合影響評估權重指數；分別指的是各個耦合子系統中的權重。

最后將耦合協調度劃分為8個等級作為評價的標準，見表2。

表2 耦合度與耦合協調度的耦合效應等級

2 安徽省資源-環境耦合協調度評價

2.1 系統耦合協調發展分析

本文根據構建的統計指標體系，選取了安徽省2015—2019年統計數據和指標數字化資料，數據信息來源于《2015年安徽統計年鑒》[8]《2016年安徽統計年鑒》[9]《2017年安徽統計年鑒》[10]《2018年安徽統計年鑒》[11]《2019年安徽統計年鑒》[12]，見表3。并將統計數據綜合利用公式（5）（6）（7）對數字化進行了處理，得出差異性系數、權值、評價函數等。利用Excel計算出發展水平t和評價指數T，進而計算出耦合度C及耦合協調度D，見表4。

表3 安徽省煤炭相關統計數據

表4 安徽省資源-環境耦合協調度

2.2 結果分析

2.2.1 單系統協調度分析

由表4中資源發展指數可以看出，安徽省煤炭資源系統處于嚴重失調狀態，這主要是由于城市能源消耗量大，隨著能源總產量逐年下降，而消耗量在逐年上升，并且能源加工轉化率低、水資源總量減少過快。同時從數據中可以看出，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失調的主要原因。由環境發展指數可以看出，安徽省環境發展同樣處于嚴重失調狀態，影響環境發展的主要因素包括人均水資源量、工業三廢的排放量以及三廢治理的達標率等。

2.2.2 綜合協調度分析

由表4可知，兩個系統耦合度極低，說明兩個系統處于極低耦合水平，具有較低的關聯程度。將工業污染排放降低、能源消費率升高、能源加工轉化率降低等因素，代入耦合度和耦合協調度耦合效應等級可知，安徽省處于嚴重的失調階段。

3 結果分析及建議

3.1 加強政策設計與研究

（1）提高煤礦企業自主開展礦區生態環境整治的積極性，對煤礦企業宣傳開展礦區生態環境治理的相關稅收減免政策。

（2）煤礦區以預防為主，在開展環境質量現狀評價和煤炭開采環境質量預測評價的基礎上，優化區內開采順序，首先開采對環境破壞不明顯或不大的地方。對于開采會引起環境嚴重惡化的地方，初期可不開采。

（3）煤炭開采與環境治理相結合，對開采會引起環境惡化的地方，必須同時投入專項資金進行環境治理[13]。

3.2 優化開采過程及產品結構

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

（2）優化產品結構，通過煤炭上下游產業兼并重組、改造提升等措施，加快向高端產品轉化[15]。采用清潔能源生產技術，提高能源加工的轉化率和利用率，同時增加工業污染控制的預算，引進先進技術來改善對“三廢”的處理。淘汰產品質量差、嚴重污染環境的企業，走技術含量高、經濟效益好、環境污染少、資源消耗少、有效利用人力資源優勢的新型工業化道路[16]。

3.3 利用“三廢”資源，發展環保產業

煤炭開采過程中產生的“三廢”主要指的是礦井水、煤殲石和礦井瓦斯等物質，其同時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，政府相關主管部門主張進一步提升大宗固體廢棄物綜合利用程度，推動資源綜合利用產業節能降碳，探索構建和諧綠色礦山。煤炭環保產業作為煤炭工業污染防治與綜合利用的職能部門，采用先進適用的技術裝備和工藝將工業三廢變廢為寶、化害為利，以獲得環境、經濟、社會效益，是安徽省協調發展的一大關鍵。通過開源拓渠，從源頭上削減工業三廢排放量的同時，開發資源綜合利用新渠道，推動煤系共伴生資源的綜合利用技術開發與應用，提高共伴生資源綜合利用的效率和效益[18]。

3.4 健全生態補償機制，建立綠色考核體系

秉持著“誰受益、誰補償，誰破壞、誰恢復”的原則，為支持和鼓勵生態脆弱地區以生態保護替代經濟發展的追求，生態補償機制的健全有助于達成受益地區對受損地區的利益補償，將過去“開發難”與“求助難”的“兩難”變為現今開發者和受損者的“雙贏”。健全生態補償機制的方法主要包括建立補償基金、出臺完善相關法律標準等。同時應改變煤炭經濟統計方式中追求經濟數量和效益的觀念，建立綠色GDP考核體系，引領安徽省人民政府樹立可持續發展的綠色生態政績觀[19]，轉變地方煤炭經濟發展模式，把煤礦生態環境的保護和恢復重建納入礦區社會經濟生態環境綜合發展規劃中，加速改善礦山生態環境，真正做到“在保護中開發，在開發中保護”[20]。