基于DPSIRM 框架的长江经济带水环境治理绩效评价及障碍因素研究

李 琴

（河海大学公共管理学院，南京 211100）

随着城市化和工业化的快速发展，与之而来的是高能耗、高污染、高排放给区域水环境系统带来的巨大生态压力。严峻的水环境问题已经成为社会经济发展的重要制约因素。长江经济带作为中国重要的生态宝库和经济走廊，人口密集，沿江产业聚集度高，水资源消耗过大、工业和生活污水排放强度高、水环境恶化等问题已经严重影响到了长江经济带的经济社会发展。2020 年11 月24 日，习近平总书记在江苏省南京市主持召开深入推动长江经济带发展座谈会，指出要把长江经济带打造成生态优先、绿色发展的主战场、引领高质量发展的主力军，从源头上系统开展生态环境修复和保护。国家高度重视长江经济带生态环境保护问题，而水环境治理是促进生态环境改善、长江经济带高质量发展不可缺失的关键环节。因此，建立一套科学的、全面的水环境治理绩效评价体系，系统评估区域水环境治理效果，对于区域水环境治理、生态环境持续改善和社会经济可持续发展具有重要的现实意义。

学界围绕环境治理绩效研究主题开展了较多研究。黄磊等［1］从工业环境、农业环境、生活环境、自然环境4 个方面构建评价指标体系，并运用熵权-TOPSIS 法综合评价长江经济带生态环境绩效。黄小卜等［2］以资源利用和污染控制、环境质量、生态系统活力、环境治理4 个指标类别构建了广西省生态建设环境绩效评估指标体系。陈燕丽等［3］结合DPSIR 模型和正态云模型探究全国31 省市生态环境绩效评价。

关于水环境治理绩效评价的研究相对较少。已有研究中，在评价指标体系设计上，王亚华等［4］从社会绩效、经济绩效、生态绩效3 个维度构建了流域水环境管理绩效模型；朱靖等［5］结合河长制主要任务，从水生态保护与修复、水污染治理与控制、水资源开发利用和社会经济承载4 个方面对岷沱江流域水环境治理绩效进行综合评价。在模型构建上，主要运用主题框架模型［6］、PSR 模型［7］、DPSIR 模型［8］搭建水环境治理绩效评价模型。在评价方法上，主要有熵权-TOPSIS 法［9］、云模型［10］和未确知测度模型［11］等。

尽管学界在水环境治理绩效方面已有一定的研究成果，但在水环境治理绩效评价及其障碍因子研究方面仍有拓展空间。①传统的PSR 模型、DPSIR模型已经被广泛用于资源环境承载力方面的评价，如水资源承载力［12］、水环境承载力［13］、水生态安全评价［14］等，但水环境治理绩效评价方面研究较少，特别是DPSIRM 模型与水环境治理绩效结合的研究较为鲜见；②将环境治理绩效指标嵌入到水环境治理绩效指标中，指标设计欠缺针对性，未能全面反映人类活动与资源、环境、生态的相互影响关系以及水环境治理对生态环境与人的影响；③在研究内容上，多侧重于水环境治理绩效演变趋势方面，对水环境治理绩效的障碍度诊断及影响因素研究稍有缺乏。

鉴于此，本研究基于DPSIRM 模型，构建长江经济带水环境治理绩效评价体系，对其2010—2019 年的水环境治理绩效进行综合评估。同时引入障碍度模型，诊断并分析影响长江经济带水环境治理绩效的主要障碍因素，以期为水环境治理绩效的提升提供参考依据。

1 长江经济带水环境治理绩效评价指标体系构建

1.1 DPSIRM 模型

水环境系统是一个集水域环境、水生态、水资源、人口、社会和经济发展等共同作用的复杂的生态系统。传统单一的组合分子系统或基于水动力的物理-化学-生态耦合模型［15］，无法全面地展现出人类经济和社会活动对水环境系统的作用和影响。因此，为了能够完整地反映水环境治理过程中复杂的人水关系，本研究采用DPSIRM 模型框架构建水环境治理绩效评价指标，从而准确反映水环境治理系统内部各要素之间的相互影响关系，突出反映水环境治理的效果。

OECD 最早于1993 年提出PSR（压力-状态-响应）模型，后又发展为DPSR（驱动力-压力-状态-响应）模型和DPSIR（驱动力-压力-状态-影响-响应）模型，是被广泛用于研究人类活动与生态环境之间相互作用关系的概念模型。DPSIRM 模型（图1）是基于以上几种模型逐步发展而来的，与DPSIR 模型相比，增加了管理子系统，突出强调人类在生态环境治理过程中主动采取的政策和管理措施对生态环境的影响关系。因此，DPSIRM 模型涵盖了经济、社会、环境、资源、管理等因子，是一条完整的水环境系统因果链，表述了人类活动与水环境系统的相互作用关系。

图1 水环境治理绩效评价DPSIRM 模型逻辑框架

1.2 水环境治理绩效评价模型构建

根据指标选取的科学性、系统性、可获得性等原则，在黄磊等［1］、郭倩等［16］、朱靖等［5］、万炳彤等［17］、余玉冰等［18］的研究基础上，以DPSIRM 模型框架为基础，将长江经济带水环境治理绩效指标逐层分解，构建了包括驱动力、压力、状态、影响、响应、管理在内的6 个准则层，共选取18 个指标构建长江经济带水环境治理绩效评价体系。具体指标体系中的指标属性、权重等如表1 所示。

2 水环境治理绩效评价方法及障碍度测算

2.1 基于熵权法的指标权重确定

2.1.1 指标数据归一化处理 水环境治理绩效评价体系是由多个指标构成，各个指标的计量单位不尽统一。为消除各指标量纲差异带来的影响，需对指标数据进行归一化处理。本研究采用极差标准化法，其中，正向指标处理方法见式（1），负向指标处理方法见式（2）。

式中，yij表示指标标准化后的值，正向指标值越大越好，负向指标值越小越好；xij表示该时期内长江经济带第i个研究对象第j个指标的原始值；xmax(ij)表示第i个研究对象第j个指标的最大值；xmin(ij)表示第i个研究对象第j个指标的最小值。

2.1.2 确定指标权重 本研究借助熵权法对长江经济带水环境绩效指标分配权重系数。因此，熵权法确定的指标权重具有一定的客观性和合理性。测算方法如下。

1）计算第j个指标在第i个研究对象的指标集的比重（pij）。

2）计算第j个指标的熵值（Hj）。

3）计算第j个指标的权重（Wj）。

式（3）至式（5）中，m为被评价对象个数。

2.2 水环境治理绩效综合评价

根据计算得出的权重系数对标准化后的指标值进行综合评价。本研究采用加权指数法计算水环境治理绩效综合指数（WEPI），指数越大表明该区域水环境绩效水平越高，反之则表明水环境治理绩效水平越差。水环境治理绩效综合指数计算公式如下。

式中，Wj表示第j个指标的权重；yij表示经过标准化处理后的指标值；n为指标总数；WEPI表示长江经济带第i个研究对象第j个指标的水环境治理绩效综合指数。

2.3 长江经济带水环境治理绩效障碍诊断模型

为深入研究水环境治理绩效的障碍因素，引入因子贡献度（Fij）、指标偏离度（Iij）和障碍度（Bij）3 个变量。因子贡献度是单项指标对水环境治理绩效的权重，指标偏离度是单项指标与目标的差距，障碍度是第j个单项指标对水环境治理绩效的障碍度。Bij越大，表示该单项指标对水环境治理绩效的障碍程度越高，按照从大到小的顺序排序可以确定障碍因素的主次关系。测算方法如下。

式中，Wij是第i个子系统中第j个指标的权重；Wi是综合评价模型中第i个子系统的权重；Ri是经过极值法计算处理后的标准值；n表示所选取的指标总数。

2.4 数据来源

本研究指标数据选自《中国环境统计年鉴》《中国统计年鉴》、长江经济带11 省市《环境质量状况公报》《水资源公报》。部分无法直接获取的指标数据通过相应计算得出。

3 结果与分析

3.1 水环境治理绩效评价结果综合分析

通过上述研究方法，得到2010—2019 年长江经济带水环境治理绩效评价指标权重和水环境绩效评价综合指数，如图2 所示。

图2 长江经济带水环境治理绩效综合指数变化趋势

3.1.1 长江经济带水环境治理绩效时间演化分析由图2 可知，2010—2019 年长江经济带水环境治理绩效综合指数在样本期内呈快速上升态势，绩效综合指数从2010 年的0.119 4 迅速增至2019 年的0.819 2，年均增长率为23.9%，且在2013 年以后，水环境治理绩效指数一直保持较快且稳定的增长趋势，并在2015 年之后超过了年均绩效指数。综合来看，2011、2012、2016 年增长率较快，特别是2011 年水环境治理绩效指数较去年同比呈倍数增长，这主要得益于2011 年中央1 号文件明确要求实行最严格水资源管理制度，确立了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”，这项政策使得长江经济带各省市开始严格重视污水排放、节水响应等方面的管理和投入，从而减轻了水环境的压力。2016—2019 年，长江经济带水环境治理绩效指数由0.573 2 上升至0.819 2，增幅为42.9%。分析其原因，自2016 年习近平总书记在重庆市提出“共抓大保护，不搞大开发”的指示后，长江经济带的生态环境保护问题被提到前所未有的高度。长江经济带各省市采取了控制污染排放和提高工业污水处理效率、合理关闭和整改高污染高能耗化工产地、加大水环境污染治理投资和加强环境监管等一系列措施，极大改善了流域水生态环境，水环境治理效果显著提升，促进了区域经济-社会-水环境的协调发展。

3.1.2 长江经济带水环境治理绩效地区差异分析从长江上、中、下游水环境治理绩效比较来看，3 个地区绩效综合指数波动上升的趋势较为明显，上游地区和下游地区水环境治理绩效总体水平较好，中游地区最差（图3）。其中，上游地区和中游地区绩效指数波动性最大，下游地区相对平稳。特别是上游地区，从2012 年开始，水环境治理绩效指数一直稳定在2.0 以上，这表明上游地区整体水环境质量得到明显改善，环境治理效果好且能够一直保持稳定向好的趋势。下游地区水环境治理绩效总体水平较好，绩效指数基数大，除2018 年外波动性不强但增长速度缓慢。这主要是由于下游地区经济发达，经济发展给水环境治理带来双重影响。一方面，高速发展的经济为水环境治理提供了较强的经济基础，更加注重污水处理技术、产业循环发展、节水推广等方面的投入，生活、生产绿色化程度较高，因此水环境治理绩效指数基数大。另一方面，城市化、工业化为下游地区经济增长注入了强大动力，同时带来高能耗、高污染，对区域水环境产生了巨大压力，因而绩效指数难以大幅增长，从而导致绩效指数增长速度较为缓慢。长江中游地区水环境治理绩效指数整体水平偏低，直至2019 年，在上、下游地区水环境治理绩效指数突破2.0 的情况下，中游地区水环境治理绩效指数仍然在1.5 左右，中游与上、下游地区差异较大。这说明中游地区对粗放型经济发展方式依赖较大，在节能减排、产业转型和水环境污染治理中的投入不足，使得短期内水环境治理效果难以得到较大提升。

图3 长江经济带各地区水环境治理绩效综合指数变化趋势

3.2 长江经济带水环境治理绩效子系统绩效分析

根据水环境治理绩效综合指数计算模型，可计算2010—2019 年长江经济带水环境治理绩效各子系统绩效综合指数（图4）。从子系统绩效指数总体变化趋势来看，其均呈波动上升的趋势。

图4 长江经济带水环境治理子系统绩效雷达

1）压力子系统绩效指数最大，10 年综合指数为1.175 1，且上升幅度最大，从2010 年的0.024 9 上升至2019 年的0.257 2。这表明由于2010—2019 年长江经济带各省市水环境治理力度逐年加强，节水利用、污水排放与治理等措施得到有效实施，城市化、工业化和农业生产带来的高能耗、高排放和高污染对水环境造成的压力逐渐变弱，因此，压力子系统绩效水平较高。

2）状态子系统和影响子系统次之，10 年绩效综合指数分别为0.842 0、0.823 8。特别是状态子系统从2010 年的0.030 9 增长至2019 年的0.148 2，增长了4.8 倍，提升速度较快。这说明水环境治理措施对区域内水质改善、水体修复发挥了关键作用，水环境状态逐年趋向健康状态。

3）伴随着状态子系统绩效指数的增长，影响子系统的增长趋势也较为明显。影响子系统绩效指数从2010 年的0.000 1 增长至2019 年的0.154 5，2010—2014 年绩效指数上升较快，2015—2019 年绩效指数上升较慢。这主要是由于水环境状态改善给人类生产、生活和环境系统带来的影响程度变小，影响子系统绩效指数增长较快。

4）响应子系统绩效指数波动性较大，综合指数为0.726 5，最高值出现在2019 年，为0.099 2，最低值出现在2016 年，为0.054 3。这说明2019 年长江经济带各省市对水污染治理和节水减排的响应措施最为及时有效，已经深刻意识到水环境问题对经济发展的制约作用。然而，相比压力子系统、状态子系统和影响子系统绩效的增长幅度，响应子系统绩效综合指数水平略低于压力子系统和状态子系统，说明长江经济带各省市的水环境治理政策响应力和响应效果有待进一步提高。

5）2010—2013 年管理子系统绩效呈上升趋势，然而从2014 年开始出现连续下降的趋势，仅在2018年稍有回升。这主要是因为各省市2010—2019 年水环境治理投资提升幅度较小，并且从2014 年开始投资比例逐渐减少，从而导致管理子系统绩效综合指数较低且增长缓慢。因此，管理子系统仍有较大提升空间，长江经济带各省市应采取更为主动、积极的管理措施，加大水环境污染治理投资，改善水环境质量。

6）驱动力子系统整体呈先上升后下降再上升的趋势，直至2019 年，驱动力子系统绩效指数为0.118 9。2015—2019 年上升趋势明显，这主要是由于人均GDP 的快速增长和城镇化的持续推进，经济发展迅速，为水环境治理提供了经济基础和技术投入。

3.3 长江经济带水环境治理绩效主要障碍因素诊断

为综合反映子系统障碍度在时间跨度上的显著变化，因而以3 年为间隔进行分析。分别计算出长江经济带2012、2015、2018 年水治理环境治理绩效各项指标和各子系统的障碍度，按大小排序的方式筛选出排名前九的指标进行分析（表2）。

表2 2012、2015、2018 年长江经济带水环境治理绩效主要障碍因素

从表2 可以看出，2012 年影响长江经济带水环境治理绩效水平的障碍因素主要集中在压力子系统、状态子系统和驱动力子系统，单位耕地面积化肥施用量、万元工业产值COD 排放量和万元工业产值氨氮排放量的障碍度排在前三，分别为22.56%、8.48%和8.34%。说明农业污染和工业污染对水环境造成的压力较大，较大程度上阻碍了水环境治理效果和水平的提升。2015 年影响长江经济带水环境治理绩效水平的障碍因素主要包括单位耕地面积化肥施用量、城镇居民人均可支配收入增长率、万元工业产值COD 排放量、万元工业产值氨氮排放量、人均GDP、水功能区水质达标率、河流断面优于Ⅲ类水占比、城镇化水平、工业用水重复利用率。城镇居民人均可支配收入增长率的障碍度上升较快，工业重复用水利用率障碍度也出现一定增长趋势，而森林覆盖率和有效灌溉面积已不在前九位之列。这表明此阶段水环境治理措施对水环境状态改善的正向作用，使得人类生产活动和生态环境系统受到的影响程度逐步减弱。

综合来看，占据2012 年和2015 年水环境治理绩效障碍因素前三位中，单位耕地面积化肥施用量和万元工业产值COD 排放量出现频次较高，说明此阶段大规模的工业发展和农业开发造成的污染排放给长江经济带水环境造成较大压力，阻碍了长江经济带水环境绩效水平的提升。特别是单位耕地面积化肥施用量的障碍度一直处于较高水平，说明长江经济带各省市对农业污染的重视程度不够，未来的水环境治理措施应加强对农业污染的控制。

相较于2012 年和2015 年，2018 年阻碍长江经济带水环境治理绩效水平的障碍因素发生了较大变化，且万元工业产值COD 排放量和万元工业产值氨氮排放量已经不在前九之列。主要障碍因素集中在驱动力子系统、响应子系统和状态子系统，具体包括城镇居民人均可支配收入增长率、单位耕地面积化肥施用量、工业废水治理设施处理能力、人均水资源量、水环境污染治理投入占GDP 比重、人均GDP、水功能区水质达标率、工业用水重复利用率、有效灌溉面积。城镇居民人均可支配收入增长率和人均GDP 障碍度的上升表明经济发展水平的驱动力强弱对水环境治理绩效有着重要影响。工业废水治理设施处理能力和水环境污染治理投入占GDP 比重障碍度分别排第三位和第五位，这2 项指标障碍度的增强说明长江经济带水环境治理的工业响应力度和环境治理投资仍有较大上升空间，加强水环境治理措施的响应和投入力度是提升长江经济带水环境治理绩效的重要方向。

4 小结

本研究基于DPSIRM 框架模型构建长江经济带水环境治理绩效评价指标体系，综合考虑影响水环境治理绩效的经济、社会、环境、资源、生态等因素，采用熵权法确定指标权重，运用线性加权法对2010—2019 年长江经济带水环境治理绩效进行综合评估。同时，运用障碍度模型，分析影响长江经济带水环境治理绩效提升的主要障碍因素，得出主要结论如下。

1）2010—2019 年长江经济带水环境治理绩效综合指数呈快速上升态势，年均增长率为28.3%，水环境治理效果整体朝良好趋势发展。从空间上来看，长江上、中、下游地区水环境治理绩效指数差异明显。上游地区和下游地区水环境治理绩效总体水平较好，中游地区最差，且中游地区水环境治理绩效指数波动性较大。

2）各子系统绩效指数发展趋势具有一定的差异性，但均呈波动上升的趋势。2010—2019 年压力子系统绩效指数最大，状态子系统和驱动力子系统次之。这表明长江经济带各省市采取的控制污染排放、节水利用、水质修复等措施对水环境治理起到了重要作用，人类生产活动对水环境的压力逐渐变弱，水环境状态明显改善。响应子系统绩效指数波动性较大，与其他子系统绩效指数相比水平略低，说明长江经济带各省市的水环境治理政策响应力和响应效果有待进一步提高。

3）根据障碍度模型测算，2012 年和2015 年影响长江经济带水环境治理绩效的主要障碍因素中单位耕地面积化肥施用量和万元工业产值COD 排放量出现频次较高。2018 年阻碍长江经济带水环境治理绩效水平的障碍因素发生较大变化，城镇居民人均可支配收入增长率、工业废水治理设施处理能力和水环境治理投入占GDP 比重这几项指标出现在前九位，且指标障碍度出现增长，说明社会经济发展、水环境治理响应度和投入力度对长江经济带水环境治理绩效的影响逐渐加大。