吐魯番市教育—經(jīng)濟(jì)—生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展分析

王穎紅++孜比布拉·司馬義++孫凌云++斯琴++盛永財(cái)

以吐魯番市的三個(gè)區(qū)縣為研究靶區(qū)，首先應(yīng)用耦合模型分別對三個(gè)區(qū)縣的教育-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)狀評價(jià)，然后在三個(gè)系統(tǒng)中均取一個(gè)代表性因子，用Stella模型預(yù)測其未來20年的發(fā)展情況。結(jié)果顯示：高昌區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展度D值從1993到2013年分別為0.112、0.230、0.320、0.368、0.480；鄯善縣的協(xié)調(diào)發(fā)展度D值從1993到2013年分別為：0.044、0.23、0.348、0.392、0.434；托克遜縣協(xié)調(diào)發(fā)展度D值從1993到2013年分別為0.172、0.236、0.244、0.398、0.529，可知三個(gè)區(qū)縣的協(xié)調(diào)發(fā)展均呈逐年上升的趨勢。從模擬預(yù)測的結(jié)果來看，第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的變化最大，其中高昌區(qū)最高。而耕地面積和學(xué)生數(shù)的變化較小或基本保持不變。

對教育-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)系統(tǒng)的研究主要是從生態(tài)學(xué)、教育學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)出發(fā)做的研究，分別分析了教育與生態(tài)、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的關(guān)系，研究方法比較單一。而對于教育-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)系統(tǒng)整體的研究相對較少，而且多以定性研究為主，定量的研究不多見，故選1993年到2013年的時(shí)間段的教育-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)指標(biāo)，利用物理學(xué)中容量耦合協(xié)調(diào)模型，分析教育、生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展耦合協(xié)調(diào)并進(jìn)行分析，然后選取教育系統(tǒng)的學(xué)生數(shù)，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的第三產(chǎn)業(yè)比值，生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耕地面積應(yīng)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)對其進(jìn)行模擬預(yù)測，對比三個(gè)區(qū)縣各自的未來發(fā)展趨勢，為吐魯番市經(jīng)濟(jì)、社會、資源、環(huán)境和生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

一、研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

（一）研究區(qū)概況

吐魯番市介于41°12′N～43°40′N，87°16′E～91°55′E

之間，轄區(qū)有高昌區(qū)，鄯善縣和托克遜縣。2013年末人口62.5萬人，第三產(chǎn)業(yè)比重為23.97%，在校生數(shù)達(dá)到87222人，學(xué)校數(shù)135所。2015年國務(wù)院同意吐魯番撤地建市，本文的研究區(qū)是指吐魯番地區(qū)的中心城市吐魯番市，而非現(xiàn)在的地級市。

（二）數(shù)據(jù)來源

選取吐魯番市1993年，1998年，2003年，2008年，2013年5年的數(shù)據(jù)，分析三個(gè)區(qū)縣教育-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，數(shù)據(jù)源于《吐魯番地區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》和吐魯番地區(qū)國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)（2013年）。

二、評價(jià)指標(biāo)體系與模型

（一）評價(jià)指標(biāo)體系

本文選取15個(gè)指標(biāo)對三個(gè)系統(tǒng)的指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)，選取的教育系統(tǒng)的指標(biāo)有：年教育支出、在校學(xué)生數(shù)、教職工數(shù)、初中畢業(yè)升高中比率、學(xué)齡兒童入學(xué)率；經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)指標(biāo)有：人均生產(chǎn)總值、工業(yè)總產(chǎn)值、第三產(chǎn)業(yè)比例、地方財(cái)政收入、社會消費(fèi)品零售總額；生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)指標(biāo)有：年均降水量、平均相對濕度、人工造林面積、人均耕地面積公頃、年均氣溫。

（二）評價(jià)方法

運(yùn)用系統(tǒng)協(xié)調(diào)度模型和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，系統(tǒng)協(xié)調(diào)度模型是基于變異系數(shù)法的協(xié)調(diào)度模型（式1，式2，式3）。為了更好的預(yù)測吐魯番市教育-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，應(yīng)用Stella模型對三個(gè)系統(tǒng)分別進(jìn)行模擬預(yù)測，建立系統(tǒng)概念模型。

其中Wi是第i項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重，Xi、Yi、Zi 是標(biāo)準(zhǔn)化后的值，n、m、h是指標(biāo)數(shù)。用耦合概念模型綜合評價(jià)經(jīng)濟(jì)，教育和生態(tài)之間的耦合程度：

c為耦合度，取值范圍在[0，1]，E（x），F(xiàn)（y）與G（z）分別為教育，經(jīng)濟(jì)和生態(tài)系統(tǒng)的評價(jià)函數(shù)。為了更好定量化地反映三個(gè)系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度，構(gòu)建其協(xié)調(diào)發(fā)展度評價(jià)函數(shù)：

D是協(xié)調(diào)發(fā)展度，c是耦合度，T為綜合評價(jià)指數(shù)，a，b，c分別為經(jīng)濟(jì)，教育和生態(tài)系統(tǒng)的權(quán)重值，且a+b+c=1，經(jīng)咨詢相關(guān)專家學(xué)者后，確定教育權(quán)重a=0.35，經(jīng)濟(jì)權(quán)重b=0.3，生態(tài)權(quán)重c=0.35。

三、評價(jià)結(jié)果及分析

選取高昌區(qū)，鄯善縣和托克遜縣的教育-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)環(huán)境相關(guān)指進(jìn)行標(biāo)綜合評價(jià)，得到三個(gè)系統(tǒng)在各個(gè)區(qū)縣的發(fā)展現(xiàn)狀，并分析得到評價(jià)結(jié)果。選取教育系統(tǒng)的學(xué)生數(shù)，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的第三產(chǎn)業(yè)比值，生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耕地面積應(yīng)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)對其進(jìn)行模擬預(yù)測，對比三個(gè)區(qū)縣各自的未來發(fā)展趨勢。

（一）協(xié)調(diào)發(fā)展評價(jià)結(jié)果

高昌區(qū)的教育和經(jīng)濟(jì)的綜合指數(shù)得分總體上在逐步上升，生態(tài)環(huán)境則是先升再降，協(xié)調(diào)度和協(xié)調(diào)發(fā)展度均呈增長的態(tài)勢。1993年教育綜合指數(shù)得分最高0.28，教育優(yōu)先發(fā)展。1998年和2003年，生態(tài)環(huán)境得分最高。2008年和2013年經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速，生態(tài)環(huán)境發(fā)展滯后，2008年后，教育和經(jīng)濟(jì)遠(yuǎn)超過生態(tài)環(huán)境。1993年高昌區(qū)三大系統(tǒng)是初級耦合階段，之后幾年，系統(tǒng)發(fā)展之間趨于穩(wěn)定。1993年高昌區(qū)三個(gè)系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展為嚴(yán)重失調(diào)，1998年為中度失調(diào)，2003年和2008年為輕度失調(diào)，2013年為瀕臨失調(diào)，從1993年到2013年耦合趨勢逐年增加變好。

鄯善縣總體發(fā)展呈上升的趨勢，從1998年到2003年發(fā)展最快，即綜合評價(jià)指數(shù)增長了0.224，增長速度也比較快。2003年之前，生態(tài)環(huán)境綜合得分高于教育和經(jīng)濟(jì)，之后，生態(tài)環(huán)境得分遠(yuǎn)低于教育和經(jīng)濟(jì)。1998年之前，教育得分大于經(jīng)濟(jì)，1998年到2008年，經(jīng)濟(jì)得分遠(yuǎn)大于教育，2008年之后，教育得分開始高于經(jīng)濟(jì)。1998年之前，鄯善縣的生態(tài)系統(tǒng)一直處于優(yōu)先發(fā)展的趨勢，經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后。2003年，生態(tài)環(huán)境優(yōu)先發(fā)展，教育發(fā)展滯后。2008年和2013年教育和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，生態(tài)發(fā)展滯后。1993年鄯善縣的耦合處于初級耦合時(shí)期，1993年之后一直處于拮抗期，各個(gè)系統(tǒng)發(fā)展相對穩(wěn)定，但是處于低級協(xié)調(diào)發(fā)展階段。鄯善縣的協(xié)調(diào)發(fā)展度1993年為極度失調(diào)，1998年為中度失調(diào)，2003年和2008年為輕度失調(diào)，2013年為瀕臨失調(diào)。

托克遜縣系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展呈上升的趨勢。綜合協(xié)調(diào)發(fā)展程度逐年提高，綜合得分最低的是0.138，2013年綜合得分最高為0.847，近年來，三個(gè)系統(tǒng)的發(fā)展度逐步提高，綜合發(fā)展趨勢良好。1993年教育得分最高0.3，教育系統(tǒng)發(fā)展優(yōu)于其它系統(tǒng)。1998年生態(tài)系統(tǒng)得分最高為0.559，優(yōu)先發(fā)展，教育則相對緩慢。2003年生態(tài)得分最高為0.343，由教育緩慢發(fā)展變?yōu)榻?jīng)濟(jì)緩慢發(fā)展。2008年的生態(tài)系統(tǒng)得分最高為0.796，經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對緩慢。2013年教育和經(jīng)濟(jì)全面優(yōu)質(zhì)的發(fā)展，分別得分0.917、0.933，生態(tài)環(huán)境相對上升較快為0.690，處于良性發(fā)展。協(xié)調(diào)度C值一直處于拮抗期，協(xié)調(diào)發(fā)展度D值得分穩(wěn)步上升，1993年為嚴(yán)重失調(diào)，1998年和2003年為中度失調(diào)，2008年為輕度失調(diào)，2013年上升到勉強(qiáng)協(xié)調(diào)。協(xié)調(diào)發(fā)展度發(fā)展態(tài)勢良好。

（二）模擬預(yù)測結(jié)果

如表4所示，應(yīng)用Stella模型對高昌區(qū)，鄯善縣和托克遜縣未來20年的第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、學(xué)生數(shù)和耕地面積做了模擬預(yù)測。從預(yù)測結(jié)果來看：（1）三個(gè)地區(qū)第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值都在逐步提升，其中高昌區(qū)發(fā)展最快，托克遜縣和鄯善縣緩慢發(fā)展，未來應(yīng)注重調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)業(yè)均衡良性發(fā)展。 （2）對學(xué)生數(shù)預(yù)測的結(jié)果看，未來20年，在校學(xué)生數(shù)變化不大，由于人口變化幅度較小。在今后的發(fā)展中，應(yīng)注重提升教師的教學(xué)水平和學(xué)生的整體文化水平，國家適當(dāng)增加在教育費(fèi)用中的投入，加強(qiáng)教育教學(xué)水平。（3）對耕地面積做模擬預(yù)測。可知，三個(gè)區(qū)縣的耕地面積最多的是高昌區(qū)，托克遜縣次之，鄯善縣耕地面積最少，但三個(gè)區(qū)縣的耕地面積基本保持不變。今后應(yīng)做好耕地的保護(hù)工作，預(yù)防閑置地大量的出現(xiàn)。

四、結(jié)論

以吐魯番市三個(gè)區(qū)縣為研究區(qū)，首先應(yīng)用耦合模型分別對三個(gè)區(qū)縣進(jìn)行現(xiàn)狀評價(jià)，然后應(yīng)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)對個(gè)別指標(biāo)進(jìn)行模擬預(yù)測，得到如下結(jié)果。

1.高昌區(qū)1998年為中度失調(diào)，2003年和2008年為輕度失調(diào)，2013年為瀕臨失調(diào)，從1993年到2013年耦合趨勢逐年增加變好；鄯善縣的協(xié)調(diào)發(fā)展度1993年為極度失調(diào)，1998年為中度失調(diào)，2003年和2008年為輕度失調(diào)，2013年為瀕臨失調(diào)；托克遜縣的協(xié)調(diào)發(fā)展度從1993到2013年得分分別為0.172，0.236，0.244，0.398，0.529，協(xié)調(diào)發(fā)展等級也在逐步提升，1993年為嚴(yán)重失調(diào)，1998年和2003年為中度失調(diào)，2008年為輕度失調(diào)，2013年上升到勉強(qiáng)協(xié)調(diào)。協(xié)調(diào)發(fā)展度發(fā)展態(tài)勢良好。

2.從模擬預(yù)測的結(jié)果來看，第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的變化最大，其中最高的是高昌區(qū)。耕地面積和學(xué)生數(shù)的變化較小或基本保持不變，在今后的發(fā)展中應(yīng)注重耕地的保護(hù)和對教育教學(xué)的投入。

（作者單位：1.新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院；

2.新疆大學(xué)綠洲生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）