陆威妤　刘博　苏晓鹭　谷晨

摘要：河流健康评价是河长制的重要内容，同时也是推动绿色发展、促进人与自然和谐共生的重要举措。将ESG理念融入到河流健康评价体系中，构建了以环境（E）、社会（S）、治理（G）为基本架构的河流健康评价指标体系；运用层次分析法和熵权法结合的方法确定指标权重，构建了基于物元可拓模型的河流健康评价模型并将该模型用于评价安徽省青流河流域的健康状况。研究结果表明：该评价体系可以评价河流的健康状态、分析河流健康等级发展趋势。研究成果为科学评价河流健康评价工作提供了重要支撑。

关 键 词：河流健康评价； ESG理念； 河流管理； 熵权法； 物元可拓模型

中图法分类号： TV213.4 文献标志码： ADOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.005

0 引 言

健康河流是人类经济社会发展的基础和保障。防治水体污染、保护水生态环境、维系河流健康，与中央推动绿色发展、持续改善环境质量的理念相一致。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中明确提出，“坚持绿水青山就是金山银山理念，要加强重点流域、重点湖泊、城市水体和近岸海域综合治理，推进美丽河湖保护与建设。”这意味着河流健康和河流治理在中国生态文明建设中具有重要地位。人类对河流的过度开发利用，不仅破坏了河流自身的健康，也影响了其原本具备的多种生态服务功能和经济、社会与环境价值。作为河流管理工作的一项重要内容，准确开展河流健康评价，不仅可以为监控和协调河流水体功能持续开发利用与经济社会持续发展之间的关系提供科学依据，为河流管理政策制定提供有效指引，同时也是构建生态文明体系的重要保障。

目前关于河流健康评价指标体系构建的方法有压力-状态-响应（PSR）模型、驱动力-压力-状态-影响-响应（DPSIR）模型、活力性-清洁性-完整性（ACI）模型等。谷红和李港等基于PSR模型，分别对渭河和南京市鼓楼区典型城市河流西北护城河进行河流健康评价［1-2］。白庆芹等［3］和王国重等［4］利用DPSIR模型，分别对西藏各地区水资源脆弱性和宿鸭湖水库的健康安全建立了评价指标体系。马涛等［5］和张宇［6］则分别以辽宁省大凌河和中国北方某河流为例，开展基于ACI模型的河流生命健康评价。目前，关于河流健康评价的评价方法有BP神经网络法和可拓物元法等。傅春等［7］采用BP神经网络对袁河的自然生态状况和社会服务功能分别进行模拟进行河流健康评价。李港等［2］和何敏［8］等基于物元可拓模型，对相关河流展开健康评价和水环境质量评价。现有研究对河流健康评价指标的选取较为统一，多集中在水文、水质、生物、生境物理、经济服务功能等方面。随着国内河长制的推行，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虑到指标体系的构建中。

为了更好地建立河流健康评价体系，本文将ESG理念引入到河流健康评价体系的研究中。ESG理念起源于2006年时任联合国秘书长发起的“负责任投资原则”。联合国责任投资原则组织（Principles for Responsible Investment of the United Nations，UN PRI）将负责任投资定义为“将环境、社会和公司治理（ESG）因素纳入投资决策，鼓励投资者通过责任投资实现社会价值、降低风险并获取长期收益。”［9］ESG理念充分考虑了环境、社会、治理三方面因素，不仅被应用到投资决策中，还被学者们研究运用到其他行业中。将ESG理念引入到河流健康评价体系的构建中，可以从环境、社会、治理三方面构建河流健康评价体系，使评价体系更为全面，同时丰富河流健康评价体系构建研究的理论。

1 评价指标体系构建和评价标准

ESG理念包含环境（E）、社会（S）、治理（G）三方面因素。从河流具备的自然属性和社会属性出发，可以在河流健康评价指标体系的构建中将评价指标分成环境和社会两个方面考虑。随着河流治理工作的进一步推进，人类治理活动的正向干预对河流健康造成不可忽视的影响，河流健康评价所选取的指标理应考虑治理因素。因此，将ESG理念应用到河流健康评价中，能够进一步完善河流健康评价体系。

1.1 指标体系构建

遵循科学性、层次性、系统性、全面性和普遍适用性的原则，构建基于ESG理念的河流健康评价体系，包括环境、社会、治理的3个准则层。各指标的具体要素见表1。

1.2 河流健康评价标准

结合国内外河流健康评价的研究成果以及河流的实际情况，将目标层河流健康等级分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ共5个等级，分别对应于健康、亚健康、中等、亚病态、病态等5种健康水平。同时采用同样方式对准则层进行分级。各等级标准值参考相关文献、标准规范制定，具体如表2［2，10-14］所示，其中未设定上限的评价标准根据专家判断设定上限值，若指标值超过上限值则取上限值为指标值。

2 河流健康评价方法

2.1 评价指标权重确定方法

考虑到主观和客观方法确定指标权重均存在一定局限性，本研究采用主客观结合的方法确定指标权重，其中主观方法采用层次分析法，客观方法采用熵权法。

层次分析法（AHP）是将与决策有关的因素分解成目标、准则、指标等层次，进行定性和定量结合分析。通过领域专家的专业判断模糊量化形成判断矩阵，利用数学方法求解判断矩阵的特征向量，得出每层判断矩阵中各指标与上层矩阵相比所得的权重值，并对层次进行整体排序，进而得出各指标的重要程度排序［15］。记层次分析法确定的权重为ω1。

作为信息论中的一个概念，熵用来度量数据的不确定性。熵权法认为信息量和不确定性是反向关系，不确定性的大小决定了熵的大小。信息论中用信息熵来度量系统无序程度，计算公式如下：

式中：xj为第j个状态值（共有n个状态）；g（xi）为出现第i个状态值的概率。

指标值变异程度大的信息熵少，指标权重则越大。熵权法在计算使用时存在两个问题：① 应通过对指标的标准化处理，消除因量纲和量纲单位不同带来的不可公度性；② 熵权法在计算使用的公式中出现了对数值，根据数学的运算法则，对数运算中不能出现负值，因此要消除负数的影响［16-20］。本文采用归一化法对指标数据进行无量纲化处理。记熵权法确定的权重为ω2。

本文中评价指标综合权重确定的计算公式为

2.2 评价方法

当所给的条件不能达到要实现的目标时，称为不相容问题。对于河流健康评价而言，理论上选取的指标越多，对于河流健康的描述就会更加全面，但往往有些指标数据的获取会存在一定难度，即当前所选的有限的指标并不能完全实现对河流健康状态的全面描述，即河流健康评价是一个不相容问题，而物元可拓模型主要用于解决不相容的复杂问题［2］。因此，本文采用物元可拓模型进行河流健康等级评定。具体步骤如下。

（1） 河流健康物元矩阵、经典域及节域构建。物元是描述事物的名称、特征及量值3个基本元素的简称。将研究事物记为N，本研究中指河流健康水平；N的特征记为C，本研究中指河流的各个评价指标；N关于C的量值记为V，即为河流健康评价指标处于某一等级时对应的量值。将有序三元组R=（N，C，V）称为物元矩阵。若河流健康水平N具有n个特征c1，c2，c3，…，cn且其对应量值v1，v2，v3，…，vn，则相应物元矩阵表示为

本研究中经典域表示河流的各个评价指标处于各个等级时对应的取值范围，节域表示河流各个评价指标的所有数据范围，根据制定的评价标准即可得到相应经典域和节域矩阵。

3 案例分析

3.1 研究区概况

青通河流域分布在安徽省池州市青阳县内。青阳县地形多为低山和丘陵，地势西南高东北低，占地总面积1 130.70 km2。2021年青阳县GDP为164.4亿元，与上年相比增长10.2%。分产业看，第一产业增长7.50%，第二产业增长9.50%，第三产业增长11.20%。产业结构以第二第三产业为主，第一产业为辅且第三产业的占比逐年提高。青阳县地表水量，丰水年为22亿m3，平水年约18亿m3，偏枯年为15亿m3，多年平均产水量18.23亿m3。平均每亩降水量和人均占水量高于全省平均水平。

青通河发源于九华山东麓岔泉岭附近，流经青阳陵阳镇、朱备镇、蓉城镇、童埠乡和新河口，于大通镇注入长江，全长68 km，流域面积1 229 km2。将青通河分上游、中游及下游河段：上游河段水位暴涨暴落，水势迅猛，位于蓉城以上；中游河段河道蜿蜒，位于蓉城至童埠之间；下游河段地势平缓，泥沙淤积现象严重，位于童埠至河口之间。青通河正常年径流量12.04亿m3，最丰水年达19.05亿m3，最枯水年仅6.15亿m3。由于流域屬亚热带湿润季风性气候区，青通河水量集中在6～8月，夏季河道水位较高。作为长江右岸重要支流，其洪水季节的长江水可倒灌抵蓉城。青通河流域如图1所示。

3.2 青通河河流健康价值计量过程

本文选取青通河2014～2020年共7 a数据进行权重计算、关联度计算和河流健康等级确认，进行河流健康评价并研究其河流健康等级的变化趋势。

3.2.1 综合权重确定

（1） 层次分析法确定权重。采用层次分析法，综合熟悉青阳县水资源利用状况及从事相关河流健康评价研究的专家、学者们的判断，确定所建立指标体系中各个指标的相对重要性；建立目标层和准则层的判断矩阵后，计算出各指标相应的权重，判断矩阵均通过一致性检验。具体权重结果如表3所示。

（2） 熵权法确定权重。在使用熵权法之前，需要先对数据进行标准化处理，对青通河的数据处理结果如表4所示。对表4的数据进行计算，得出各层次以及各指标熵权法下的客观权重值，如表5所示。

（3） 综合权重。利用公式（2），计算得出指标的综合权重，如表6所示。

3.2.2 基于可拓物元法的综合计量

利用式（3）确定了经典域和节域之后，将每个指标的指标值代入式（4）～（5）计算每个指标的关联度。将指标相对于准则层和目标层的权重以及关于各等级的关联度代入式（6），计算得到青通河各年度准则层以及河流健康水平关于各等级的关联度，所得结果如表7所示。各年度准则层和河流综合等级如图2所示。从表7和图2中可以看出：社会层面，除了2014年是中等等级，往后6 a的等级提高，处于亚健康等级；环境层面，除了2018年等级有所下降，为中等等级，其余各年都是亚健康等级；治理层面的健康等级向好趋势明显，前3 a为亚健康等级，后4 a都提升至健康等级。2014～2020年青通河的综合健康水平等级较为平稳，前6 a均处于亚健康等级，2020年则提升为健康等级。

3.3 河流健康等级提升策略

根据计算的准则层及健康水平关联度，可以看出环境指标的等级在2018年有下行的迹象；2015，2016，2017年社会指标的等级从亚健康等级向中等等级发展；2017，2018，2019，2020年治理指标的等级从健康等级向亚健康等级发展。针对等级退后的趋势，可以考虑以下几个维持或提升等级的策略。

（1） 从环境层面看，水质等级所占权重较大，为了更好地提升水质、降低水污染，需要从工业面和农业面同步防治：① 定期对排污单位排放的废水进行水质监测，依法对污染源企业实行强制性清洁生产审核，确保工业污染达标排放；② 严格控制化肥农药滥用，改进施肥方式，推广有机肥、生物肥等污染程度低的肥料，减少农业污染对水质的影响。

（2） 从社会层面看，人均水资源量和工业用水比例影响较大。节约水资源、提升用水效率是青阳县亟待解决的问题，需要提高农业用水和工业用水的用水效率，合理利用青通河的水资源。此外，需要优化流域内的经济结构，青阳县较低的GDP需要依靠工业发展得到提升，而工业的发展很大程度上会对河流产生负面影响，青通河流经地区应注重工业发展的质量，打造环境友好型工业企业。同时可以充分发挥当地的地域优势，大力发展第三产业，努力发展成绿色经济的模式。

（3） 从治理层面看，河流治理完成度影响最大，为了加强河流治理，可以发动群众参与监督。虽然青阳县政府在河流治理方面实行的政策较全面，但居民在日常生活中对河流的保护意识仍不足。将普通居民补充到“河长制”中，参与日常监督，加强河长制的执行，让公众主动地参与到河流污染治理中来，将有助于加快河流治理的进度。

4 结 论

本研究将河流的生态环境因素与流域内社会经济发展因素相结合，选取具有代表性的指标，不仅能体现河流的生态环境价值，也能体现其社会经济价值。同时，随着国内河流治理工作的推行，人类的干预可对河流健康产生一定程度的影响。因此，本文将治理相关指标纳入到河流健康评价中，且权重计算结果表明治理因素对河流健康状况产生较大的影响。本文融合了ESG理念构建河流健康评价指标体系，充分考虑环境、社会、治理三方面因素，所建立的指标体系更为科学和全面。在计算准则层权重、指标层相对于准则层的权重以及指标层相对于目标层的权重时，采用层次分析法和熵权法结合，将两种方法得出的权重取算术平均计算综合权重，这一主客观结合的方法中和了两种方法的优缺点，使权重结果既不带有较多定性色彩，也可以削弱指标值变动很小或者突然变大、变小带来的影响，权重的计算结果更有可信度。利用模糊综合评价法、集对分析法以及灰色关联度分析法等方法进行河流健康等级评定时，仅能针对单次研究数据进行现状评价，对于河流未来的健康状态则无法预测，而物元可拓模型除了依据计算所得的最大关联度确定当前河流所处的健康状态，还可以根据与最大关联度距离最近的等级关联度预测下一阶段河流健康水平以及各项指标的发展趋势，这有助于管理者在下一阶段科学且有针对性地对河流进行管理。本研究中除了确定青通河每一年的河流健康等级，还能预测青通河未来健康等级的发展趋势，为进一步治理河流提供决策依据。

由于客观原因，本文所构建的评价体系在运用的过程中仍存在不足：目前对于工业用水比例、第三产业所占比例、工业废水处理设施建设度、水土流失治理面积、河流流域人工造林度这几个指标仍缺乏具体的等级划分标准，因而本研究只能采用专家打分的方法确定分级标准，带有一定的主观性。未来在对河流健康评价更深入的研究中，可以系统化地研究将这几个指标值按照5个健康等级划分成不同指标值区间的确定方法，从而完善河流健康评价体系。

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（编辑：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：国家自然科学基金项目（71801130）；江苏省水利科技项目（2020069）

作者简介：陆威妤，女，硕士研究生，主要从事河流健康管理、评价理论与方法研究。E-mail：wylunnu@163.com

通信作者：刘 博，男，副教授，博士，主要从事河流管理、项目管理研究。E-mail：45242@njnu.edu.cn