中国水生态文明建设水平测度与分析

　　摘要:水生态文明是生态文明的重要组成和基础保障‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。本文构建了涵盖水资源总量控制、水利用效率控制、水环境综合治理和水管理制度实施四个维度的水生态文明评价指标体系，并采用熵值法的综合评价模型对全国及31个省市区2010—2016年水生态文明建设水平进行了测度与分析‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。

　　研究发现：①全国总体而言，样本期内水生态文明建设水平持续提高，但不同维度建设水平差距显著，得分高低依次为水环境综合治理、水利用效率控制、水管理制度实施和水资源总量控制;②不同地区而言，东部和西部地区水生态文明建设水平明显高于中部和东北地区，从东往西大体呈“高-低-高”状态;③不同省区而言，样本期内省区之间建设水平差异十分显著，且无缩小趋势;④建设水平高低与短板多少大致呈负相关关系，且存在高水平不均衡和低水平均衡的突出问题‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。据此明确建设重点，并提出操作化建议。

　　关键词：水生态文明,水平测度,区域差异

　　一、引言

　　水是生命之源、生产之要、生态之基，水生态文明是生态文明的重要组成和基础保障。中国是全球13个最贫水的国家之一，人均水资源短缺、水资源时空分布失衡、水体污染等问题严峻[1-3]。为推动水生态文明建设，2011年中央1号文件明确要求实行最严格水资源管理制度，并确立水资源开发利用控制、用水效率控制和水功能区限制纳污“三条红线”，2013年国务院2号文件、2013年水利部1号文件对最严格水资源管理制度做出了全面部署和具体安排。

　　我们的问题是：2011年最严格水资源管理制度实施以来，中国整体水生态文明建设水平是否得以显著地提升?各地区水生态文明建设水平发生了怎样的变动?地区间水生态文明建设水平是否存在显著差异及其成因是什么?下一阶段中国及各地区水生态文明建设重点是哪些?回答以上问题，不仅能观察和把握中国水生态文明建设的现实状态，而且有助于厘清中国及各地区水生态文明建设存在的主要短板，以便因地施策推进水生态文明建设。

　　随着水生态文明建设实践不断深入，对于水生态文明建设的研究逐步开展。部分学者研究了水生态文明评价指标体系。黄茁(2013)[4]构建了水资源、水生态、社会、经济等4个维度的评价指标体系;王建华等(2013)[5]提出了水生态、水供用、水管理、水文化以及特色性指标5大系统的评价指标体系。

　　唐克旺(2013)[6]设计了由水生态系统(水资源、水环境、水生生物)以及社会经济系统(水利用、水管理、水文化)组成的评价指标体系。其次，部分学者以城市为研究对象，构建了水生态文明城市评价指标体系并进行量化分析。崔东文等(2014)[7]在随机森林回归算法基础上，利用层次分析法筛选了3个层次5个等级共24个指标的水生态文明城市评价指标体系，并以云南省文山州为例进行了实证研究。

　　皮家骏等(2018)[8]基于物元分析法构建了含水资源、水生态、水利用、水管理、水文化等维度的水生态文明城市评价指标体系，并以南昌市为例进行了量化研究。再次，部分学者研究了流域层面的水生态文明建设问题。刘海娇等(2013)[9]构建了水管理、水景观营造、水生态环境保护和水资源开发利用4个维度的评价指标体系，采用基于熵权的水生态文明可拓评价模型对黄河下游滨州市城区水生态文明进行了评价。任俊霖等(2016)[10]构建了包含水生态、水工程、水经济、水管理和水文化等维度的评价指标体系，运用主成分分析法对长江经济带11个省会城市的水生态文明建设水平进行测度分析。

　　测度水生态文明水平是水生态文明评价的重要内容，是实现水生态文明问题由定性分析转向量化研究的关键环节。从文献来看，现有研究有以下可改进方面：一是指标体系框架定性分析居多，量化研究较少;二是指标权重的确定多采用主观赋权法，而基于客观赋权法的研究少;三是研究对象多选取特定的地区、省份或城市的截面数据，缺少对全国较长时期水生态文明建设水平的测度与比较。

　　然而，在明确的评价指标体系之下，扩大样本容量，获得中国水生态文明建设的量化结果，对地区间水生态文明建设水平差异及其原因进行比较分析，可以突破现有的研究。基于此，本文建立了评价指标体系，采用熵值法的综合评价模型对中国及31个省市区2010—2016年的水生态文明建设水平进行综合测度，对区域差异及其成因做出诊断，并深入探讨了下一阶段中国及各地区水生态文明建设的重点。

　　二、水生态文明建设水平测度：模型、指标和方法

　　(一)水生态文明建设的模型刻画

　　水生态文明是指水生态系统健康稳定及与人类系统和谐共存时的状态[11]。然而，要实现这一理想的状态，则需要遵循相关自然规律和生态法则，在实现水生态系统动态平衡的前提下，统筹水资源的开发、节约、配置、利用、保护和治理等环节[12]。鉴于此，本文将水生态文明建设界定为以落实最严格水资源管理制度为核心，通过加强用水总量控制、提高用水效率、实施水环境综合治理和完善水管理制度建设等途径，实现人水和谐的系统建设工程。

　　(二)水生态文明建设水平测度的指标体系

　　遵循科学性、综合性、可操作性等原则，参考2013年国务院2号文件，国务院办公厅关于印发实行最严格水资源管理制度考核办法的通知，2016年水利部发布的《水生态文明城市建设评价导则》和相关文献[4-6,13-14]，本文构建了水资源总量控制、水利用效率控制、水环境综合治理、水管理制度实施4个维度15个指标的水生态文明建设评价指标体系。

　　具体如下：第一，水资源总量控制维度衡量的是水资源禀赋高低及水资源开发利用强度，具体指标包括水资源开发利用率、地下水供水占比、湿地面积占辖区面积比重和旱涝受灾面积占辖区面积比重。第二，水利用效率控制维度衡量的是水资源集约节约高效利用程度，具体指标包括万元GDP用水量、万元工业增加值用水量、农田灌溉亩均用水量和节水灌溉面积占比。第三，水环境综合治理维度衡量的是水环境污染物排放量和排放强度，具体指标包括万元GDP废水排放量、万元GDP化学需氧量排放量、万元GDP氨氮排放量和单位耕地面积化肥使用量。第四，水管理制度实施维度衡量的是水管理制度的执行举措及执行成效，具体指标包括城市污水处理率、水土流失治理率和环境污染治理投资占GDP比重。

　　各指标数据源自《中国统计年鉴》、《中国环境统计年鉴》、《中国农业年鉴》和《中国水利年鉴》(2011-2017年)及相关公报。缺失数据采用线性处理进行补充。

　　(三)水生态文明建设水平的测度方法

　　本文运用熵值法的综合评价模型来分级测度全国及31个省市区的水生态文明建设水平，具体步骤如下：

　　步骤1：对各指标值进行无量纲化处理。

　　正向指标：Xij=

　　xij-min{x1j,···,xnj}max{x1j,···,xnj}-min{x1j,···,xnj}(4)

　　负向指标：Xij=

　　max{x1j,···,xnj}-xijmax{x1j,···,xnj}-min{x1j,···,xnj}(5)

　　其中，xij为评价对象i第j项指标的原始指标值，n为评价对象个数。

　　步骤2：构建规范化矩阵P：

　　pij=Xij∑ni=1Xij(6)

　　步骤3：计算第j项指标的熵值：

　　ej=-k∑ni=1pijln(pij)(7)

　　其中，k=1ln(n)>0。

　　步骤4：计算信息熵冗余度：

　　dj=1-ej(8)

　　步骤5：计算指标相对于其所属维度的权值：

　　wj=dj∑mkj=1dj(9)

　　其中，k为维度，kmax=4;mk为对应维度指标个数，∑4k=1mk=15

　　步骤6：计算出水生态文明建设水平维度指数：

　　Si=∑mkj=1wjpij(10)

　　步骤7：以维度指数为原始值，重复上述步骤，计算出水生态文明建设水平综合指数Ti。

　　三、中国水生态文明建设水平的测度结果与分析

　　(一)水生态文明建设水平评价指标的权重确定

　　水资源总量控制、水管理制度实施、水利用效率控制、水环境综合治理四个维度的权重依次递减，分别为0?466、0?230、0?202和0?101。这表明，水资源总量控制维度对中国水生态文明建设的影响最为突出。中国是全球13个最贫水的国家之一，人均水资源短缺、水资源时空分布失衡，并且大部分省区已接近或超出水资源承载能力[15]。

　　因此，中国水生态文明建设应特别注重加强水资源总量控制，坚持以水定城、以水定地、以水定人、以水定产，抑制不合理用水需求，实现经济发展水平与水资源承载能力相适应。从15个具体指标权重看，湿地面积占辖区面积比重权重最高，达0?364。

　　表明，作为具有提供直接利用水源、补充地下水、调节径流、净化水质、调节小气候等多种功能的河湖湿地，其辖区面积比重在很大程度上决定着区域水资源开发利用上限[16]，从而对区域水生态文明建设产生深刻影响。湿地与森林、海洋同作为地球三大生态系统，共同维护着地球生态平衡，因此，水生态文明建设必须尊重自然、顺应自然、保护自然，而深入研究自然条件对中国水生态文明的具体影响理应构成下一步研究的重要领域。

　　(二)水生态文明建设水平评价：全国总体

　　全国总体水生态文明建设水平不断提高，综合指数由2010年的0?359提升至2016年的0?406，年均增长2?06%。水资源总量控制、水利用效率控制、水环境综合治理和水管理制度实施四个维度的建设水平年均增长率分别为2?64%、0?98%、4?09%和1?68%。说明样本期内，水资源总量控制、水利用效率控制、水环境综合治理以及水管理制度实施等均取得了不同程度的进步，中国水生态文明建设水平的不断提高正是源于这些维度的积极贡献‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。

　　2010—2016年期间中国水生态文明四个维度的建设水平得分存在显著差异，从高至低依次是水环境综合治理(0?592)、水利用效率控制(0?522)、水管理制度实施(0?423)和水资源总量控制(0?247)。同时，四个维度的建设水平得分与其对应的权重得分出现了严重的“倒挂”，如水资源总量控制、水管理制度实施的权重得分位列前两位，但水平得分位列后两位。这进一步表明，完善水管理制度建设，尤其是加强水资源总量控制，应是中国水生态文明建设的重点领域。

　　(三)水生态文明建设水平差异：区域比较

　　1各省区水生态文明建设水平测度结果

　　2010—2016年31个省市区水生态文明建设指数及其变化情况。总体来看，与全国层面测度结果基本一致，即绝大多数省区的水生态文明建设水平均有较大提高。具体而言，样本期内，除广东、海南、黑龙江和重庆4省市建设水平出现了下滑外，其余27省区均实现了不同程度的提升，其中青海、新疆、西藏、上海增幅分别高达0?132、0?112、0?109和0?102。与2010年的0?355相比，2016年31个省市区水生态文明建设水平中位数提升至0?381。

　　可见，最严格水资源管理制度实施以来，绝大多数省区的水生态文明建设都取得了一定的成绩，并呈上升态势。但是，水生态文明建设水平存在很强的地区异质性，其中上海均值高达0?677，而均值最低的河南仅为0?290，相差2倍有多;大部分省区的均值介于0?300—0?500之间，其中0?400—0?500之间的有8个(北京、天津、山西、内蒙古、江苏、浙江、甘肃、宁夏)，其余21省区均值均处于0?300—0?400的较低水平。这意味着绝大多数省区水生态文明仍有巨大的提升空间。因此，提高整体水生态文明建设水平，就需加快落后省区水生态文明建设，这是促进中国水生态文明建设的重要动力。

　　2各省区水生态文明建设水平排序

　　为了更加细致地揭示各地区水生态文明建设水平及其变动情况，根据数据计算出31个省市区2010—2016年水生态文明建设水平的排名及其变化。

　　2010年，排前10位的省区分别是上海、天津、浙江、北京、江苏、内蒙古、广东、山西、黑龙江、甘肃，其中东部6个，中部1个，西部2个，东北1个;而排名后10位的省区分别是江西、海南、安徽、新疆、吉林、贵州、湖北、河南、湖南、西藏，其中东部1个，中部5个，西部3个，东北1个。可见，2010年水生态文明建设水平较高的省区主要集中在东部，其次为西部和东北，相对落后的省区则主要分布在中部。

　　从2010—2016年的均值排名来看，居于前10位的省区依次是上海、天津、江苏、内蒙古、北京、浙江、山西、甘肃、宁夏、青海，其中东部5个，中部1个，西部4个，没有东北省份;排名后10位的省区依次是安徽、云南、贵州、广东、吉林、海南、湖北、西藏、湖南、河南，其中东部2个，中部4个，西部3个，东北1个。该结果也印证了水生态文明建设水平较高的省区主要集中于东部，西部和东北次之，相对落后的省区主要分布在中部。

　　3各省区水生态文明建设水平的差异分析

　　为了考察省区之间水生态文明建设水平差异是收敛抑或扩大，本文使用变异系数、基尼系数、σ系数三种统计指标[17-18]分别测算2010—2016年水生态文明建设指数的总体差异。

　　CV=∑ni=1(Si-Si)2/n1n∑ni=1Si(11)

　　其中，CV为变异系数，Si为某省区水生态文明建设指数，Si为各省区水生态文明建设指数的平均值，n为省区个数。

　　G=1+1n-2n21n∑ni=1Si(S1+2S2+3S3+···+nSn),且S1≥S2≥S3≥···≥Sn(12)

　　其中，G为基尼系数。

　　σ=∑ni=1(Si-Si)2/n(13)

　　其中，σ为σ系数，即标准差。

　　可以看出，用变异系数、基尼系数和σ系数表示的2010—2016年31个省市区水生态文明建设水平差距的变化趋势基本相似但略有不同，其中，基尼系数持续缩小，累计缩小了0?033;变异系数也有所缩小，累计缩小量仅0?001;而σ系数有所扩大，累计扩大了0?009。

　　可以推论，样本期内水生态文明建设水平的区域差异没有显著缩小。以下数据为上述推论提供了事实依据，2010—2016年，指数排名前10位省区平均值分别比排名后10位省区平均值高出0?140、0?127、0?137、0?149、0?164、0?146和0?158，两者之间的差距累计扩大了0?018。总之，水生态文明建设水平区域差异依然显著。

　　(四)各地区水生态文明建设的短板识别

　　前文分析表明，中国水生态文明建设水平存在显著地区差异，那么导致这一差异的主要原因有哪些?各地区水生态文明建设存在哪些突出短板?为回答这些问题，本文计算出31个省市区2010—2016年水生态文明建设指数及其构成的年均值以及σ系数。

　　1全国水生态文明建设的短板识别

　　①水环境综合治理指数得分最高，且σ系数最小，表明各省区水环境综合治理普遍收到较好成效，其中均值大于0?500的省区多达26个。②水利用效率控制指数得分较高，但σ系数最大，表明各省区水利用效率控制的效果参差不齐，这可能是造成中国水生态文明建设水平区域差异较大的主要原因，如均值最高的北京高达0?870，最低的西藏则低至0?145，相差6倍之多。

　　③水管理制度实施指数得分较低，且σ系数较小，表明各省区水管理制度的实施效果普遍有待提升，其中超过半数省区的均值介于0?300—0?400的较低水平。④水资源总量控制指数得分最低，且σ系数较大。表明，水资源总量控制维度是影响各省区水生态文明建设的最大障碍，是造成中国水生态文明建设水平区域差异的重要原因，其中28个省区的均值低于0?300，最高的上海(0?885)与最低的山西(0?140)、河北(0?143)、河南(0?145)相差6倍之多。

　　上述结果表明，下一阶段全国层面水生态文明建设的重点是：首先，要高度重视水资源总量控制，并制定和实施包括以水定需优化产业结构布局、严控河湖湿地水资源开发强度、积极发挥跨流域调水作用、有力实施地下水雨季回灌等综合措施，来解决我国水资源承载能力超负荷、时空分布错位及地下水超采等难题，以实现水资源的可持续利用和时空合理配置。

　　其次，在巩固和提升水环境综合治理和水利用效率控制的背景下，进一步加强和完善包括城乡污水处理率、环境污染治理投资占比等在内的水管理制度建设，为中国水生态文明建设创造更好的制度环境。

　　2各省区水生态文明建设的短板识别

　　根据指数均值及标准差，我们将指数均值减0?5个标准差之差作为短板界线，如果省区的某一维度指数低于此界线，则视为短板。结果表明，水资源总量控制短板界线为0?183，水利用效率控制短板界线为0?476，水管理制度实施短板界线为0?370。值得注意的是，在进行各省区水环境综合治理的短板识别时，应充分考虑各省区水环境承载力的异质性，因为只有放在各省区“最大容许排污量”前提下，“单产排污量”是否处于承载范围才有据可循。

　　鉴于《实行最严格水资源管理制度考核办法》(2013)对于各省区重要江河湖泊水功能区水质达标率控制目标(2015、2020、2030)做了严格规定，本文以2015年的水功能区水质达标率控制目标来近似反映当前各省区的水环境承载力，据此确定调节系数，对各省区水环境综合治理水平进行调整。依据调整后水平值计算出水环境综合治理短板界线为0?372。

　　四、主要结论

　　水生态文明是生态文明的重要组成和基础保障。精准把握水生态文明水平，尤其是测度分析水生态文明建设水平的动态趋势、区域差异及其关键短板，对于高质量推进水生态文明建设具有重要的现实意义。

　　本文在界定水生态文明建设内涵的基础上，构建了涵盖水资源总量控制、水利用效率控制、水环境综合治理和水管理制度实施的评价指标体系，对中国水生态文明建设水平的演变趋势及其区域状态进行了量化考察，得出了如下的主要结论：①全国总体而言，2010—2016年水生态文明建设水平得到持续提高，但是不同维度的建设水平差距明显，高低依次是水环境综合治理(0?592)、水利用效率控制(0?552)、水管理制度实施(0?423)和水资源总量控制(0?249)。②不同地区而言，四大地区水生态文明建设水平差异较大，从东往西大体呈现“高-低-高”的状态。③不同省区而言，水生态文明建设水平差异十分显著，且省际差距无缩小趋势。④水生态文明建设水平高低与短板多少大致呈负相关关系，且存在高水平不均衡和低水平均衡的突出问题。

　　上述结论的主要政策含义是：第一，总体上看，应在巩固和提升水环境综合治理和水利用效率控制的建设水平的同时，重点关注水资源总量控制，水管理制度建设和实施。

　　第二，因地施策建设水生态文明。水资源总量控制短板型省区，应以水定需优化产业结构布局，引导经济社会系统与水资源承载能力相适应，严格控制地下水开采并合理统筹流域上下游用水和跨流域调水，以实现水资源的可持续开发利用。水利用效率控制短板型省区，应推广农业节水技术、推动耗水型制造业升级改造、加快水价改革和水权交易市场构建，实现水资源集约节约高效利用。

　　水环境综合治理短板型省区，应限制化肥使用强度降低农业面源污染，大力开展排污口规范化整治，努力推动清洁生产和“三废”再利用，水环境低承载力地区坚决推进重化工企业关停转迁，严控水生态污染物排放总量和排放强度。水管理制度实施短板型省区，应着重为环保产业营造良好制度环境，并为水管理制度实施制定量化标准，实现水管理制度的具体化和常态化。

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