基于ESG理念的河流健康評價體系構建

陸威妤　劉博　蘇曉鷺　谷晨

摘要：河流健康評價是河長制的重要內容，同時也是推動綠色發展、促進人與自然和諧共生的重要舉措。將ESG理念融入到河流健康評價體系中，構建了以環境（E）、社會（S）、治理（G）為基本架構的河流健康評價指標體系；運用層次分析法和熵權法結合的方法確定指標權重，構建了基于物元可拓模型的河流健康評價模型并將該模型用于評價安徽省青流河流域的健康狀況。研究結果表明：該評價體系可以評價河流的健康狀態、分析河流健康等級發展趨勢。研究成果為科學評價河流健康評價工作提供了重要支撐。

關 鍵 詞：河流健康評價； ESG理念； 河流管理； 熵權法； 物元可拓模型

中圖法分類號： TV213.4 文獻標志碼： ADOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.005

0 引 言

健康河流是人類經濟社會發展的基礎和保障。防治水體污染、保護水生態環境、維系河流健康，與中央推動綠色發展、持續改善環境質量的理念相一致。《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》中明確提出，“堅持綠水青山就是金山銀山理念，要加強重點流域、重點湖泊、城市水體和近岸海域綜合治理，推進美麗河湖保護與建設。”這意味著河流健康和河流治理在中國生態文明建設中具有重要地位。人類對河流的過度開發利用，不僅破壞了河流自身的健康，也影響了其原本具備的多種生態服務功能和經濟、社會與環境價值。作為河流管理工作的一項重要內容，準確開展河流健康評價，不僅可以為監控和協調河流水體功能持續開發利用與經濟社會持續發展之間的關系提供科學依據，為河流管理政策制定提供有效指引，同時也是構建生態文明體系的重要保障。

目前關于河流健康評價指標體系構建的方法有壓力-狀態-響應（PSR）模型、驅動力-壓力-狀態-影響-響應（DPSIR）模型、活力性-清潔性-完整性（ACI）模型等。谷紅和李港等基于PSR模型，分別對渭河和南京市鼓樓區典型城市河流西北護城河進行河流健康評價［1-2］。白慶芹等［3］和王國重等［4］利用DPSIR模型，分別對西藏各地區水資源脆弱性和宿鴨湖水庫的健康安全建立了評價指標體系。馬濤等［5］和張宇［6］則分別以遼寧省大凌河和中國北方某河流為例，開展基于ACI模型的河流生命健康評價。目前，關于河流健康評價的評價方法有BP神經網絡法和可拓物元法等。傅春等［7］采用BP神經網絡對袁河的自然生態狀況和社會服務功能分別進行模擬進行河流健康評價。李港等［2］和何敏［8］等基于物元可拓模型，對相關河流展開健康評價和水環境質量評價。現有研究對河流健康評價指標的選取較為統一，多集中在水文、水質、生物、生境物理、經濟服務功能等方面。隨著國內河長制的推行，河流治理工作有了一定的成效，但已有的研究中很少將治理因素考慮到指標體系的構建中。

為了更好地建立河流健康評價體系，本文將ESG理念引入到河流健康評價體系的研究中。ESG理念起源于2006年時任聯合國秘書長發起的“負責任投資原則”。聯合國責任投資原則組織（Principles for Responsible Investment of the United Nations，UN PRI）將負責任投資定義為“將環境、社會和公司治理（ESG）因素納入投資決策，鼓勵投資者通過責任投資實現社會價值、降低風險并獲取長期收益。”［9］ESG理念充分考慮了環境、社會、治理三方面因素，不僅被應用到投資決策中，還被學者們研究運用到其他行業中。將ESG理念引入到河流健康評價體系的構建中，可以從環境、社會、治理三方面構建河流健康評價體系，使評價體系更為全面，同時豐富河流健康評價體系構建研究的理論。

1 評價指標體系構建和評價標準

ESG理念包含環境（E）、社會（S）、治理（G）三方面因素。從河流具備的自然屬性和社會屬性出發，可以在河流健康評價指標體系的構建中將評價指標分成環境和社會兩個方面考慮。隨著河流治理工作的進一步推進，人類治理活動的正向干預對河流健康造成不可忽視的影響，河流健康評價所選取的指標理應考慮治理因素。因此，將ESG理念應用到河流健康評價中，能夠進一步完善河流健康評價體系。

1.1 指標體系構建

遵循科學性、層次性、系統性、全面性和普遍適用性的原則，構建基于ESG理念的河流健康評價體系，包括環境、社會、治理的3個準則層。各指標的具體要素見表1。

1.2 河流健康評價標準

結合國內外河流健康評價的研究成果以及河流的實際情況，將目標層河流健康等級分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ共5個等級，分別對應于健康、亞健康、中等、亞病態、病態等5種健康水平。同時采用同樣方式對準則層進行分級。各等級標準值參考相關文獻、標準規范制定，具體如表2［2，10-14］所示，其中未設定上限的評價標準根據專家判斷設定上限值，若指標值超過上限值則取上限值為指標值。

2 河流健康評價方法

2.1 評價指標權重確定方法

考慮到主觀和客觀方法確定指標權重均存在一定局限性，本研究采用主客觀結合的方法確定指標權重，其中主觀方法采用層次分析法，客觀方法采用熵權法。

層次分析法（AHP）是將與決策有關的因素分解成目標、準則、指標等層次，進行定性和定量結合分析。通過領域專家的專業判斷模糊量化形成判斷矩陣，利用數學方法求解判斷矩陣的特征向量，得出每層判斷矩陣中各指標與上層矩陣相比所得的權重值，并對層次進行整體排序，進而得出各指標的重要程度排序［15］。記層次分析法確定的權重為ω1。

作為信息論中的一個概念，熵用來度量數據的不確定性。熵權法認為信息量和不確定性是反向關系，不確定性的大小決定了熵的大小。信息論中用信息熵來度量系統無序程度，計算公式如下：

式中：xj為第j個狀態值（共有n個狀態）；g（xi）為出現第i個狀態值的概率。

指標值變異程度大的信息熵少，指標權重則越大。熵權法在計算使用時存在兩個問題：① 應通過對指標的標準化處理，消除因量綱和量綱單位不同帶來的不可公度性；② 熵權法在計算使用的公式中出現了對數值，根據數學的運算法則，對數運算中不能出現負值，因此要消除負數的影響［16-20］。本文采用歸一化法對指標數據進行無量綱化處理。記熵權法確定的權重為ω2。

本文中評價指標綜合權重確定的計算公式為

2.2 評價方法

當所給的條件不能達到要實現的目標時，稱為不相容問題。對于河流健康評價而言，理論上選取的指標越多，對于河流健康的描述就會更加全面，但往往有些指標數據的獲取會存在一定難度，即當前所選的有限的指標并不能完全實現對河流健康狀態的全面描述，即河流健康評價是一個不相容問題，而物元可拓模型主要用于解決不相容的復雜問題［2］。因此，本文采用物元可拓模型進行河流健康等級評定。具體步驟如下。

（1） 河流健康物元矩陣、經典域及節域構建。物元是描述事物的名稱、特征及量值3個基本元素的簡稱。將研究事物記為N，本研究中指河流健康水平；N的特征記為C，本研究中指河流的各個評價指標；N關于C的量值記為V，即為河流健康評價指標處于某一等級時對應的量值。將有序三元組R=（N，C，V）稱為物元矩陣。若河流健康水平N具有n個特征c1，c2，c3，…，cn且其對應量值v1，v2，v3，…，vn，則相應物元矩陣表示為

本研究中經典域表示河流的各個評價指標處于各個等級時對應的取值范圍，節域表示河流各個評價指標的所有數據范圍，根據制定的評價標準即可得到相應經典域和節域矩陣。

3 案例分析

3.1 研究區概況

青通河流域分布在安徽省池州市青陽縣內。青陽縣地形多為低山和丘陵，地勢西南高東北低，占地總面積1 130.70 km2。2021年青陽縣GDP為164.4億元，與上年相比增長10.2%。分產業看，第一產業增長7.50%，第二產業增長9.50%，第三產業增長11.20%。產業結構以第二第三產業為主，第一產業為輔且第三產業的占比逐年提高。青陽縣地表水量，豐水年為22億m3，平水年約18億m3，偏枯年為15億m3，多年平均產水量18.23億m3。平均每畝降水量和人均占水量高于全省平均水平。

青通河發源于九華山東麓岔泉嶺附近，流經青陽陵陽鎮、朱備鎮、蓉城鎮、童埠鄉和新河口，于大通鎮注入長江，全長68 km，流域面積1 229 km2。將青通河分上游、中游及下游河段：上游河段水位暴漲暴落，水勢迅猛，位于蓉城以上；中游河段河道蜿蜒，位于蓉城至童埠之間；下游河段地勢平緩，泥沙淤積現象嚴重，位于童埠至河口之間。青通河正常年徑流量12.04億m3，最豐水年達19.05億m3，最枯水年僅6.15億m3。由于流域屬亞熱帶濕潤季風性氣候區，青通河水量集中在6～8月，夏季河道水位較高。作為長江右岸重要支流，其洪水季節的長江水可倒灌抵蓉城。青通河流域如圖1所示。

3.2 青通河河流健康價值計量過程

本文選取青通河2014～2020年共7 a數據進行權重計算、關聯度計算和河流健康等級確認，進行河流健康評價并研究其河流健康等級的變化趨勢。

3.2.1 綜合權重確定

（1） 層次分析法確定權重。采用層次分析法，綜合熟悉青陽縣水資源利用狀況及從事相關河流健康評價研究的專家、學者們的判斷，確定所建立指標體系中各個指標的相對重要性；建立目標層和準則層的判斷矩陣后，計算出各指標相應的權重，判斷矩陣均通過一致性檢驗。具體權重結果如表3所示。

（2） 熵權法確定權重。在使用熵權法之前，需要先對數據進行標準化處理，對青通河的數據處理結果如表4所示。對表4的數據進行計算，得出各層次以及各指標熵權法下的客觀權重值，如表5所示。

（3） 綜合權重。利用公式（2），計算得出指標的綜合權重，如表6所示。

3.2.2 基于可拓物元法的綜合計量

利用式（3）確定了經典域和節域之后，將每個指標的指標值代入式（4）～（5）計算每個指標的關聯度。將指標相對于準則層和目標層的權重以及關于各等級的關聯度代入式（6），計算得到青通河各年度準則層以及河流健康水平關于各等級的關聯度，所得結果如表7所示。各年度準則層和河流綜合等級如圖2所示。從表7和圖2中可以看出：社會層面，除了2014年是中等等級，往后6 a的等級提高，處于亞健康等級；環境層面，除了2018年等級有所下降，為中等等級，其余各年都是亞健康等級；治理層面的健康等級向好趨勢明顯，前3 a為亞健康等級，后4 a都提升至健康等級。2014～2020年青通河的綜合健康水平等級較為平穩，前6 a均處于亞健康等級，2020年則提升為健康等級。

3.3 河流健康等級提升策略

根據計算的準則層及健康水平關聯度，可以看出環境指標的等級在2018年有下行的跡象；2015，2016，2017年社會指標的等級從亞健康等級向中等等級發展；2017，2018，2019，2020年治理指標的等級從健康等級向亞健康等級發展。針對等級退后的趨勢，可以考慮以下幾個維持或提升等級的策略。

（1） 從環境層面看，水質等級所占權重較大，為了更好地提升水質、降低水污染，需要從工業面和農業面同步防治：① 定期對排污單位排放的廢水進行水質監測，依法對污染源企業實行強制性清潔生產審核，確保工業污染達標排放；② 嚴格控制化肥農藥濫用，改進施肥方式，推廣有機肥、生物肥等污染程度低的肥料，減少農業污染對水質的影響。

（2） 從社會層面看，人均水資源量和工業用水比例影響較大。節約水資源、提升用水效率是青陽縣亟待解決的問題，需要提高農業用水和工業用水的用水效率，合理利用青通河的水資源。此外，需要優化流域內的經濟結構，青陽縣較低的GDP需要依靠工業發展得到提升，而工業的發展很大程度上會對河流產生負面影響，青通河流經地區應注重工業發展的質量，打造環境友好型工業企業。同時可以充分發揮當地的地域優勢，大力發展第三產業，努力發展成綠色經濟的模式。

（3） 從治理層面看，河流治理完成度影響最大，為了加強河流治理，可以發動群眾參與監督。雖然青陽縣政府在河流治理方面實行的政策較全面，但居民在日常生活中對河流的保護意識仍不足。將普通居民補充到“河長制”中，參與日常監督，加強河長制的執行，讓公眾主動地參與到河流污染治理中來，將有助于加快河流治理的進度。

4 結 論

本研究將河流的生態環境因素與流域內社會經濟發展因素相結合，選取具有代表性的指標，不僅能體現河流的生態環境價值，也能體現其社會經濟價值。同時，隨著國內河流治理工作的推行，人類的干預可對河流健康產生一定程度的影響。因此，本文將治理相關指標納入到河流健康評價中，且權重計算結果表明治理因素對河流健康狀況產生較大的影響。本文融合了ESG理念構建河流健康評價指標體系，充分考慮環境、社會、治理三方面因素，所建立的指標體系更為科學和全面。在計算準則層權重、指標層相對于準則層的權重以及指標層相對于目標層的權重時，采用層次分析法和熵權法結合，將兩種方法得出的權重取算術平均計算綜合權重，這一主客觀結合的方法中和了兩種方法的優缺點，使權重結果既不帶有較多定性色彩，也可以削弱指標值變動很小或者突然變大、變小帶來的影響，權重的計算結果更有可信度。利用模糊綜合評價法、集對分析法以及灰色關聯度分析法等方法進行河流健康等級評定時，僅能針對單次研究數據進行現狀評價，對于河流未來的健康狀態則無法預測，而物元可拓模型除了依據計算所得的最大關聯度確定當前河流所處的健康狀態，還可以根據與最大關聯度距離最近的等級關聯度預測下一階段河流健康水平以及各項指標的發展趨勢，這有助于管理者在下一階段科學且有針對性地對河流進行管理。本研究中除了確定青通河每一年的河流健康等級，還能預測青通河未來健康等級的發展趨勢，為進一步治理河流提供決策依據。

由于客觀原因，本文所構建的評價體系在運用的過程中仍存在不足：目前對于工業用水比例、第三產業所占比例、工業廢水處理設施建設度、水土流失治理面積、河流流域人工造林度這幾個指標仍缺乏具體的等級劃分標準，因而本研究只能采用專家打分的方法確定分級標準，帶有一定的主觀性。未來在對河流健康評價更深入的研究中，可以系統化地研究將這幾個指標值按照5個健康等級劃分成不同指標值區間的確定方法，從而完善河流健康評價體系。

參考文獻：

［1］谷紅.基于集對分析法模型的河流健康評價研究［J］.水利發展研究，2019（10）：67-71.

［2］李港，陳誠，姚斯洋，等.基于PSR和物元可拓模型的城市河流健康評價［J］.生態學報，2022（9）：1-11.

［3］白慶芹，武俊杰，郝守寧.基于DPSIR模型的西藏水資源脆弱性評價［J］.人民長江，2019（6）：98-103.

［4］王國重，李中原，張繼宇，等.基于DPSIR和云模型的宿鴨湖水庫水環境安全評估［J］.中國農學通報，2019（17）：124-129.

［5］馬濤，丁立國，周彬.基于ACI標準的河流生命健康評價理論研究［J］.人民黃河，2016（1）：71-74.

［6］張宇.ACI標準在河流健康分析評估中的應用［J］.水利規劃與設計，2017（6）：55-57，79.

［7］傅春，鄧俊鵬，吳遠卓.基于BP神經網絡和協調度的河流健康評價［J］.長江流域資源與環境，2020（6）：1422-1431.

［8］何敏，張建強.基于物元分析法的河流水環境質量評價［J］.環境科學與管理，2013（3）：172-175.

［9］尹可心.ESG的源起和現狀研究［J］.當代經理人，2021（1）：31-35.

［10］顏利，王金坑，黃浩.基于PSR框架模型的東溪流域生態系統健康評價［J］.資源科學，2008（1）：107-113.

［11］萬生新，王悅泰.基于DPSIR模型的沂河流域水生態安全評價方法［J］.山東農業大學學報（自然科學版），2019（3）：1-6.

［12］江蘇省水利廳.生態河湖狀況評價規范：DB32/T 3674-2019［S］.南京：江蘇省水利廳，2019.

［13］鄧曉軍，許有鵬，翟祿新，等.城市河流健康評價指標體系構建及其應用［J］.生態學報，2014（4）：993-1001.

［14］GENG L H，LIU H，ZHONG H P，et al.Indicators and criteria for evaluation of healthy rivers［J］.Journal of Hydraulic Engineering，2006，37（3）：253-258.

［15］SU Y，LI W，LIU L，et al.Health assessment of small-to-medium sized rivers：Comparison between comprehensive indicator method and biological monitoring method［J］.Ecological Indicators，2021，126：107686.

［16］MA D，LUO W，YANG，G.A study on a river health assessment method based on ecological flow［J］.Ecological Modelling，2010，401：144-154.

［17］李銀久，李秋華，焦樹林.基于改進層次分析法、CRITIC法與復合模糊物元VIKOR模型的河流健康評價［J］.生態學雜志，2022（2）：1-14.

［18］解瑩，張海萍，彭文啟，等.永定河上游河流健康評價［J］.環境科學與技術，2021，44（增1）：319-324.

［19］胡威，李衛明，王麗，等.基于GA-BP優化模型的中小河流健康評價研究［J］.生態學報，2021，41（5）：1786-1797.

［20］鮑艷磊，田冰，張瑜，等.雄安新區河流健康評價［J］.生態學報，2021，41（15）：5988-5997.

（編輯：高小雲）

Establishment of river health evaluation system based on ESG concept

LU Weiyu1，LIU Bo1，SU Xiaolu2，GU Chen2

（1.Ginling College，Nanjing Normal University，Nanjing 210097，China； 2.Nanjing Hydraulic Research Institute，Nanjing 210029，China）

Abstract：River health evaluation is an important content of the river chief system，and also an important measure to promote green development and harmonious coexistence between humans and nature.Integrating the ESG concept into the river health evaluation system，a river health evaluation index system based on environmental （E），social （S），and governance （G） had been established.A river health evaluation model based on matter-element extension model had been established by using a combination of Analytic Hierarchy Process and Entropy Weight Method to determine the weight of indicators.The validation results of the Qingtong River case indicated that this evaluation system could evaluate the health status of rivers and analyze the development trend of river health levels.The research results can provide important support for the scientific evaluation of river health.

Key words：river health evaluation；ESG concept；river management；entropy weight method；matter-element extension model

收稿日期：2022-04-31

基金項目：國家自然科學基金項目（71801130）；江蘇省水利科技項目（2020069）

作者簡介：陸威妤，女，碩士研究生，主要從事河流健康管理、評價理論與方法研究。E-mail：wylunnu@163.com

通信作者：劉 博，男，副教授，博士，主要從事河流管理、項目管理研究。E-mail：45242@njnu.edu.cn