基于河流倫理的衛河生態流域評價指標及主成分分析

摘 要：基于生命概念分析了河流擁有生命的基本特征，論證了河流自然價值與內在價值，闡述了河流倫理的定義，并構建了基于河流倫理的生態流域理論體系。運用河流倫理思想和主成分分析法，分析了衛河流域水安全、水資源、水經濟、水管理、水文化、水環境、水生態、水景觀８ 個維度所蘊含的河流倫理思想，并初步探索了基于河流倫理思想的生態流域主成分指標體系。主成分分析結果表明：衛河流域在開展流域管理過程中，應重視各維度的統籌協調，根據主成分分析的各維度內涵有重點地開展流域管理工作，將河流倫理思想融入生態流域構建中。

關鍵詞：河流倫理；生態流域；指標體系；主成分分析；衛河流域

中圖分類號：ＴＶ２１２．４ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．１１．０１５

引用格式：劉陽，黃強，董衛．基于河流倫理的衛河生態流域評價指標及主成分分析［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（１１）：９３－９８．

人類與河流的關系經歷了從原始文明與農耕文明不自覺的和諧狀態，到工業文明人類以大自然的主人自居，再到生態文明提出河流倫理３ 個階段。河流自文明誕生便是人類賴以生存的基礎，四大文明古國的產生與發展，標志著人類文明以流域為單元，在全世界綻放出絢麗多彩的文明之花［１－３］ 。然而，隨著人類文明的發展，特別是進入工業時代，全球河流面臨著河源衰退、河床萎縮、河道斷流、濕地退化、水質污染、尾閭消失等問題［４］ 。在此背景下，河流倫理［５］ 思想應運而生。河流倫理思想發展于生態倫理思想體系［６］ 。隨著生態倫理學的發展，逐漸形成了人類中心主義與非人類中心主義。人類中心主義將道德關懷僅限于人類范疇［７］ 。人類中心主義隨著社會文明的演進不斷修正與完善，是人類利益得以保障的基礎。非人類中心主義不再將人類的利益置于唯一首要位置，提出大地倫理學的利奧波德，被認為是非人類中心主義的先驅。在《沙鄉年鑒》中，利奧波德通過對動物與自然環境擬人化的描述，建立起人與自然之間的親屬感，為河流倫理的形成提供了理論支撐。李國英［５］ 提出河流倫理概念，確立了河流的價值主體地位，提出了河流治理的終極目標，即維持河流健康生命。隨后各專家學者從不同角度對河流倫理展開了研究。張永義［２］ 從工具、文化、自然３ 個維度構建了河流倫理圖式。張俊峰等［８］ 主張通過理論淵源、文化積淀與歷史實踐３ 個維度探索河流倫理。夏軍等［９］ 介紹了河流倫理的內涵及內容，并應用于流域管理實踐工作。

基于河流倫理，本文提出河流所包含的自然價值與內在價值，從流域研究尺度出發，構建基于河流倫理的生態流域理論框架，并運用主成分分析法，分析了衛河生態流域蘊含的河流倫理思想，初步探索了基于河流倫理的生態流域主成分指標體系。

１ 河流倫理的提出及發展

１．１ 河流生命理念及價值理念

生命的概念是多維度的、是發展的，不同歷史階段、不同學科有不同解釋。生物學、化學、物理學、信息科學分別從新陳代謝、化學反應、增熵及信息互通等方面闡釋了生命的內涵。生態學將生命視為生物圈與自然界物質能量循環過程的有機結合體，提出生物體與自然的“生命”具有結構上的整體性與功能上的不可分割性［１０－１１］ 。基于生命特征，從微觀上分析河流擁有生命的基本特征。首先，河流是由源頭、河道、湖泊、干流以及眾多不同級別的支流組成的流動水系，河道有完整、貫穿的物質結構基礎。然后，河流由水流及其所維系的動物、植物、微生物和環境因素等組成，各因素相互作用并產生各種化學反應，從而形成穩定生態循環場，維持河流生命健康。最后，河流是一種開放的復合生態系統，包括陸地河岸生態系統、水生態系統、濕地及沼澤生態系統等，不間斷地進行著能量流動、物質循環和信息傳遞。宏觀上河流是生態系統的重要組成部分，河流生命與其他生命形態相互耦合，共同維系整個生態系統運行。

明確河流生命理念以后，河流的價值就不僅僅是滿足人類需求，河流價值演化為其所擁有的自然價值與內在價值。河流的自然價值不僅在于繁衍、滋養、推動眾多生命體存在，而且以連續性、完整性及生態功能（如過濾、屏蔽、通道、源匯和生物棲息等功能）支撐地球生態系統的物質循環、能量流動和信息傳遞，維持地球水圈的循環和平衡。河流的內在價值一方面體現在河流的生命屬性；另一方面以目的性、規律性與適應性孕育了生態系統， 這是河流內在價值的根本體現［１２－１４］ 。

１．２ 河流倫理的理論基礎與定義

河流倫理是以河流為研究對象，以流域為研究尺度，在充分掌握流域自然水循環與人工水循環基本規律基礎上，結合河流的動態性及社會經濟性等特征建起來的。生態文明建設理論是河流倫理形成的基礎。河流倫理中重新界定的人水倫理觀對建設生態文明具有提升其內核的重要價值，而生態文明建設理論為河流倫理提供了以人為本、人水和諧的理論支撐［１５］ 。生態水利是河流倫理的具體應用。通過研究水利事業發展過程，人類對河流進行開發利用時，不僅要考慮人類利益（資源） 的目標，而且要有生態目標，保護河流生命。

結合國內外相關研究成果及河流倫理的特征，河流倫理可定義為：從哲學高度重新調整人與河流的關系，在明確河流生命理念前提下，建立河流價值體系并賦予河流道德，通過汲取倫理學道德觀及“中西馬”生態倫理學精髓，使河流兼有的權利與義務相協調，基于生態文明建設理論、生態水利理論以及流域水循環基本規律，堅持以人為本思想，運用科學技術與政策法規，實現構建生態流域及流域高質量永續發展的目標。

１．３ 基于河流倫理的生態流域理論框架

將河流倫理思想應用于流域管理實踐，可以扭轉流域管理固有的思維模式，是構建生態流域［１６］ 理論體系的重要支撐。河流倫理從哲學高度定義了人與河流的關系，并與生態文明建設理論和生態水利理論相互促進，在流域水循環規律作用下，形成了生態流域理論體系。生態文明建設理論與流域水循環規律相結合形成順應自然、尊重自然、保護自然的三大理念。生態水利理論與流域水循環規律相結合形成流域水資源、社會經濟、生態三大子系統。三大理念與三大子系統內涵相通、內容彼此融合，形成了水安全、水資源、水經濟、水管理、水文化、水環境、水生態、水景觀８ 個維度河流倫理思想，并最終形成了基于河流倫理的生態流域理論框架體系，見圖１。

２ 基于河流倫理的衛河生態流域評價

２．１ 衛河生態流域評價指標體系建立

對以“生態流域、河流健康、水資源耦合評價系統、幸福河”為主題的評價類文獻進行搜索、整理，通過頻度分析、理論分析，根據生態流域理論框架體系，以及衛河流域現狀，最終確定流域水資源、社會經濟、生態三大子系統，水安全、水資源、水經濟、水管理、水文化、水環境、水生態、水景觀８ 個維度，共由５６ 個評價指標組成衛河生態流域評價指標體系，見表１。相關數據主要來源于衛河流域管理機構的資料、地方統計年鑒、統計公報及實地考察等。

２．２ 基于主成分分析法的８ 個維度指標

２．２．１ 主成分分析法

主成分分析（ＰＣＡ）是將多個指標轉換為少數幾個主成分的降維算法，其能反映原始數據的大部分信息，是應用非常廣泛的數據預處理方法。首先將樣本矩陣進行標準化處理，并計算標準化樣本的協方差；然后應用Ｍａｔｌａｂ 計算標準化后的矩陣特征值和特征向量，進而計算主成分貢獻率及累計貢獻率；最后取累計貢獻率超過８０％的特征值所對應的主成分，指標對應的主成分值越大，代表該指標對于主成分的影響越大。

２．２．２ 衛河生態流域主成分分析

１）水安全與水資源維度。根據表２ 中水安全維度指標可知，３ 個主成分的累計貢獻率達到９３．７８１％，能很好地概括原指標內涵。第一主成分Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ６ 有較小正荷載，該主成分反映了人類實施于河流的各項措施對水安全的影響，蘊含了河流在水安全維度負有接受人類適度改造義務的河流倫理思想。第二主成分Ａ８ 有較大正荷載，Ａ２、Ａ５、Ａ７ 有較大正荷載，該主成分反映了綜合水旱災害指標，蘊含了河流倫理的本質思想之一即河流的災害性。第三主成分Ａ５ 有較大負荷載，該主成分反映了影響水安全的根本原因是強降雨。

根據表２ 中水資源維度指標可知，３ 個主成分的累計貢獻率達到９６．２１４％，能很好地概括原指標內涵。第一主成分各指標均為正荷載，反映出水資源綜合水平，蘊含了人與河流平等享有水資源權利的河流倫理內涵。第二主成分Ｂ５、Ｂ７ 有較大負荷載，而Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３有較小正載荷，反映了水資源的自然分配過程，蘊含了非人類中心主義的生態倫理思想。第三主成分Ｂ７、Ｂ８有較大正荷載，而Ｂ５、Ｂ６ 有較大負荷載，反映了水資源的人工分配過程，蘊含了人類中心主義的生態倫理思想。

２）水經濟與水管理維度。根據表３ 中水經濟維度指標可知，３ 個主成分的累計貢獻率達到９６．５２９％，能很好地概括原指標內涵。第一主成分各指標均為正荷載，反映出流域水經濟綜合水平，蘊含了河流倫理的經濟屬性。第二主成分Ｃ２、Ｃ３ 有較大正荷載，Ｃ１ 有較大負荷載，反映了工業社會發展水平。第三主成分Ｃ１、Ｃ３ 有較大正荷載，Ｃ２、Ｃ７ 有較大負荷載，反映了農業社會發展水平。農業社會與工業社會體現了不同社會發展階段，而不同社會發展階段體現了所在流域蘊含的河流倫理內涵發展階段。

根據表３ 中水管理維度指標可知，３ 個主成分的累計貢獻率達到９８．７０２％，能很好地概括原指標內涵。第一主成分除Ｄ５ 外，其他指標均為正荷載，反映出流域綜合管理水平，蘊含了河流倫理的社會屬性。第二主成分Ｄ５ 有較大正荷載，反映出水管理中供水量保證程度的重要性，體現了河流的社會功能。第三主成分Ｄ４ 有較大正荷載，Ｄ１ 有較大負荷載，反映了流域的生態管理水平，蘊含了以人為本的生態管理理念。

３）水環境與水生態維度。根據表４ 中水環境維度指標可知，３ 個主成分的累計貢獻率達到９８．０４９％，能很好地概括原指標內涵。第一主成分均為正荷載，反映了流域綜合水環境狀況，河流倫理中河流生命健康是關鍵指標，而水環境綜合狀況指標是反映河流生命健康狀況的主要指標。第二主成分Ｆ２、Ｆ３、Ｆ６ 有較大正荷載，是反映水狀況與空氣狀況的綜合指標。第三主成分Ｆ４ 有較大正荷載，Ｆ５ 有較大負荷載，是反映水狀況與土壤狀況的綜合指標。第二、第三主成分體現了水與空氣、土壤的線性關系，蘊含了大地倫理學中，各自然系統之間相互關聯的本質特性。

根據表４ 中水生態維度指標可知，３ 個主成分的累計貢獻率達到９５．３６８％，能很好地概括原指標內涵。第一主成分除Ｇ５、Ｇ６ 外，其他指標均為正荷載，反映了流域綜合水生態水平，蘊含了河流倫理的自然價值。第二主成分在Ｇ５ 有較大正荷載，而Ｇ４、Ｇ６ 有較大負荷載，第三主成分Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６ 有較大正荷載，這兩個主成分反映了河道內流量變化對水生態的間接影響，蘊含了河流倫理的內在價值。

４）水文化與水景觀維度。根據表５ 中水文化維度指標可知，第一主成分的累計貢獻率為９８．８４３％，能很好地概括原指標內涵。該主成分各指標均為正荷載，反映了流域水文化建設水平，體現了河流倫理以文化思想為根基的基本理念。

根據表５ 中水景觀維度指標可知，第一、第二兩個主成分的累計貢獻率達到９８．４９７％，能很好地概括原指標內涵。第一主成分除Ｈ２ 外其他指標均為正荷載，反映了河流在人類擾動較少情況下的綜合指標。第二主成分Ｈ１ 有較大負荷載，反映了通航保障率存在污染河流、影響河流健康的隱患。水景觀要融合河流倫理理念，適宜打造既美觀又符合河流權利的景觀。

３ 結束語

河流倫理蘊含河流生命理念，認為河流是有生命的系統，基于此，提出河流所包含的自然價值與內在價值，并賦予河流道德，在生態文明建設理論與生態水利理論支撐下，從流域研究尺度出發，形成了完整河流倫理理論體系。從全新視角審視人與河流關系，提出系統性認知、邏輯性內容及可行性目標的河流倫理理論，提出在河流倫理理論基礎上，構建生態流域理論體系，以河流倫理的哲學高度，提升水安全、水資源、水經濟、水管理、水文化、水環境、水生態、水景觀８ 個維度的哲學內涵。運用主成分分析法，分析了衛河生態流域８個維度蘊含的河流倫理思想，并初步探索了基于河流倫理的生態流域主成分指標體系，結果表明：衛河流域在開展流域管理過程中，應重視各維度的統籌協調，并有重點地開展流域管理工作，將河流倫理思想融入生態流域構建中。當前，河流倫理理論體系剛剛形成，生態流域理論也初步進入科研階段，而我國水利事業發展的腳步卻愈發變快。為實現流域永續高質量發展目標，選擇典型流域開展河流倫理評價研究恰逢其時。

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【責任編輯 呂艷梅】

基金項目：國家自然科學基金資助項目（５２２７０９０５２９）；陜西省自然科學基礎研究計劃項目（２０２３ＪＣ－ＸＪ－１９）