中國西北地區(qū)脆弱性綜合評價

毛亞會, 余丹林, 鄭江華, 常琳琳

(1.新疆大學 資源與環(huán)境科學學院, 烏魯木齊 830046;2.美國新澤西州蒙特克萊爾大學 地球與環(huán)境研究系, 美國 新澤西 07043)

中國西北地區(qū)脆弱性綜合評價

毛亞會1, 余丹林2, 鄭江華1, 常琳琳1

(1.新疆大學 資源與環(huán)境科學學院, 烏魯木齊 830046;2.美國新澤西州蒙特克萊爾大學 地球與環(huán)境研究系, 美國 新澤西 07043)

脆弱性是在社會發(fā)展過程中應對外界環(huán)境、經(jīng)濟、社會和資源等發(fā)生變化自我恢復的能力。當自我恢復能力達到某一臨界值時，該地區(qū)處于健康的社會發(fā)展狀態(tài)。從經(jīng)濟、社會和生態(tài)環(huán)境3個層面構建中國西北地區(qū)脆弱性綜合評價體系，并運用熵值法確定指標權重，建立脆弱性模型計算2004—2013年西北地區(qū)脆弱性指數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)：近10年來西北地區(qū)脆弱性總體上逐漸減小，各省最大下降率分別為：陜西46.83%、甘肅47.40%、青海29.84%、寧夏45.95%和新疆24.62%。演化過程段可分為2004—2008年的高脆弱性指數(shù)和2009—2013年的低脆弱性指數(shù)，且省區(qū)域脆弱性指數(shù)差距逐漸縮小。子系統(tǒng)演變特征分析上，各省子系統(tǒng)脆弱性整體呈波動性下降趨勢。經(jīng)濟系統(tǒng)脆弱性可分為快速下降時期(2004—2008年)和緩慢下降時期(2009—2013年)，并表現(xiàn)出經(jīng)濟主導型脆弱性向資源主導型脆弱性轉變。探究西北地區(qū)社會發(fā)展與變化規(guī)律，以綜合視角和科學測度方法來建立決策支持系統(tǒng)，促進其可持續(xù)發(fā)展。

脆弱性; 綜合評價; 熵值法; 西北地區(qū)

脆弱性最初應用于自然災害研究[1]，后來，逐漸涉及區(qū)域經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展等領域。脆弱性涵義也越來越豐富，最終形成概念集合即暴露性、敏感性、適應能力和恢復能力等[2-5],分析框架和評價方法也在不斷完善[5-7]，為研究區(qū)域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的提供了科學知識體系[8-9]。近年來，脆弱性研究已成為學術界關注熱點，學者們分別對煤礦資源區(qū)域[10]，旅游區(qū)域[11]，干旱區(qū)域[12]，沿海區(qū)域[13]等特殊類型區(qū)域進行脆弱性研究，并取得豐富的研究成果。從現(xiàn)有的研究成果來看，脆弱性研究已經(jīng)逐步從社會、經(jīng)濟、生態(tài)等單個領域向人—海、社會—生態(tài)、人—環(huán)境[9,14-19]等耦合系統(tǒng)轉變。人類經(jīng)濟社會活動區(qū)域與該地區(qū)的水資源、能源資源和生態(tài)環(huán)境等密切相關，共同組成一個耦合系統(tǒng)，具有典型的脆弱性特征。為促進西北地區(qū)經(jīng)濟又好又快發(fā)展，拉近和中東部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平，探討其脆弱性發(fā)展演變規(guī)律特征顯得尤為重要[20-21]。本文從敏感性和應對能力角度出發(fā)，選取52個指標，以熵值法為研究手段構建脆弱性綜合評價模型，對西北地區(qū)整體脆弱性，及其經(jīng)濟系統(tǒng)、社會系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)脆弱性進行評價，探討其發(fā)展規(guī)律演變特征，應對“一帶一路”所帶來的經(jīng)濟、社會和生態(tài)環(huán)境等方面的機遇與挑戰(zhàn)，實現(xiàn)西北地區(qū)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

西北地區(qū)位于大興安嶺以西，長城和昆侖山—阿爾金山—六盤山以北，經(jīng)緯度在73°15′—111°15′E，31°32′—49°10′N，包括青海省、甘肅省、陜西省、寧夏回族自治區(qū)以及新疆維吾爾自治區(qū)。本文以西北地區(qū)為研究單元，該地區(qū)總面積達310萬km2，約占全國總面積的32.3%。到2013年底總人口9 842萬，占全國人口的7.26%；GDP約為35 679億元，占全國GDP的5.62%。并且是中國“一帶一路”建設重點涉及省市，其中，新疆被定位為“絲綢之路經(jīng)濟帶核心區(qū)”，陜西、甘肅、寧夏、青海四地的定位是：形成面向中亞、南亞、西亞國家的通道、商貿(mào)物流樞紐、重要產(chǎn)業(yè)和人文交流基地[20]。

1.2 研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)來源和指標體系 為準確評價西北地區(qū)近10 a脆弱性演變情況，在評價指標選取上，要滿足系統(tǒng)性、目的性、獨立性、數(shù)據(jù)可得性等要求。根據(jù)指標選取標準及前人研究成果[15-19]，從敏感性和應對能力兩個層面出發(fā)，構建中國西北地區(qū)脆弱性評價指標體系，涵蓋經(jīng)濟系統(tǒng)、社會系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，共3個一級指標層，52個二級指標層，具體指標見表1。其中部分指標不能直接獲取需通過計算，經(jīng)濟增長率=末期國民生產(chǎn)總值/基期國民生產(chǎn)總值，存貸比=銀行貸款總額/存款總額，外貿(mào)依存度=凈出口/國內(nèi)生產(chǎn)總值，地方財政自給率=地方財政一般預算內(nèi)收入/地方財政一般預算內(nèi)支出，工業(yè)固體廢物處置利用率=(工業(yè)企業(yè)當年處置量+綜合利用量(包括處置利用往年量))/當年各工業(yè)企業(yè)產(chǎn)生量總和。

本文研究數(shù)據(jù)主要來源于2005—2014年《中國統(tǒng)計年鑒》、《中國城市統(tǒng)計年鑒》、《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》、《新疆統(tǒng)計年鑒》、《寧夏統(tǒng)計年鑒》、《青海統(tǒng)計年鑒》、《甘肅發(fā)展年鑒》、《陜西統(tǒng)計年鑒》，以及各省的統(tǒng)計公報，水資源公報等。

表1 脆弱性評價指標體系

1.2.2 指標權重確定 指標權重的確定一般劃分為客觀方面和主觀方面[5]。主觀方面通過專家經(jīng)驗確定指標權重存在著隨機性、臆斷性等問題，而熵值法具有客觀性優(yōu)勢，所以在指標權重的確定上更為準確，還可以有效解決多個指標間信息重疊問題。目前，熵值法在區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展評價方面廣泛應用[22-24]。熵是熱力學概念，反映系統(tǒng)的無序度，熵值的大小可以用來判別具體指標的離散程度，且值越大離散程度越大。同樣，指標熵值大小也影響綜合評價結果。熵值法確定指標權重具體公式為：

(2) 計算第i年份第j項指標值的比重Yij,公式為：

式中：k=1/lnm；m為評價年數(shù)；n為指標數(shù)；ln為自然對數(shù)。

(4) 計算信息熵冗余度dj：dj=1-ej

1.2.3 研究模型 由概念可知，敏感性(S)和應對能力(R)是脆弱性的基本特征，敏感性是指系統(tǒng)對災害的反應程度或易感程度；應對能力是指系統(tǒng)抵抗和防御災害的能力，以及對災害進行應急反應處理的能力。據(jù)此建立脆弱性評價模型：

2 結果與分析

2.1 中國西北地區(qū)脆弱性整體演變特征分析

2.1.1 脆弱性總體上逐漸減小，且表現(xiàn)出不平衡的特點 結合源數(shù)據(jù)，運用脆弱性評價模型可以計算得出2004—2013年中國西北地區(qū)脆弱性指數(shù)得分。近10 a來，中國西北地區(qū)脆弱性得分總體上呈現(xiàn)不同程度的減小趨勢，從各省脆弱性指數(shù)趨勢變化(圖1)可以明顯的看到2004—2008年脆弱性指數(shù)降低幅度明顯，2009年以后變化幅度不太明顯。其中甘肅省在2005年的脆弱性指數(shù)發(fā)生異常，呈現(xiàn)出較大幅度上升趨勢，從所獲取的源數(shù)據(jù)中了解到這一年甘肅省對生態(tài)環(huán)境方面的投資力度有所減弱，導致應對能力相應下降。不同年份，其他省區(qū)雖也有上升趨勢但幅度較小。各省的脆弱性最大下降率分別為：陜西46.83%、甘肅47.40%、青海29.84%、寧夏45.95%和新疆24.62%，脆弱性降低幅度明顯不平衡，新疆降低幅度最小。從總體脆弱性程度來看，在國家級區(qū)域戰(zhàn)略和各省積極發(fā)展經(jīng)濟，促進社會公共建設、加大生態(tài)、資源和環(huán)境方面投資等努力下，西北地區(qū)可持續(xù)發(fā)展取得了進步。

2.1.2 時間序列上脆弱性差異變化大，且階段性特征明顯 根據(jù)所計算的西北地區(qū)的脆弱性指數(shù)結合相關公式，計算得出2004—2013年其脆弱性平均值、標準差、方差和變異系數(shù)(表3)。近10 a來各省脆弱性指數(shù)變化差異最為明顯的是陜西和寧夏，甘肅和青海則次之，新疆則處于最后。表明西北地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展狀況最為優(yōu)良的是陜西省，各省之間發(fā)展差異明顯。計算脆弱性指數(shù)所占百分比(圖2)，可以看出各省脆弱性呈現(xiàn)明顯的階段性特征，并具有相似的階段性演化特征。高脆弱性指數(shù)得分的主要階段分布在2004—2008年，該階段得分占近10 a脆弱性指數(shù)總得分的60%以上，其中陜西為84.6%、寧夏為74.86%、甘肅為68.75%、青海為68.46%、新疆60.00%。低脆弱性指數(shù)得分的主要階段分布在2009—2013年，該階段高脆弱性指數(shù)得分所占比例急劇下降，其中僅有新疆占有最高40%的比例。另外，各省的降低幅度在時間序列上也表現(xiàn)出階段性特點。2004—2008年各省脆弱性指數(shù)所占比例浮動較大，2009年以后各省的脆弱性所占比例基本上達成一致。

圖1 2004-2013年西北地區(qū)脆弱性指數(shù)變化趨勢

圖2 2004-2013年西北地區(qū)脆弱性指數(shù)所占比例

項目陜西甘肅青海寧夏新疆均值1.04630.69120.76420.87770.5740標準差1.10120.40900.46520.74090.1667方差1.21300.16700.21600.54900.0280變異系數(shù)1.05240.59170.60870.84420.2904

2.2 中國西北脆弱性子系統(tǒng)演變特征分析

脆弱性指標體系由經(jīng)濟系統(tǒng)、社會系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)三部分組成。分別計算出2004—2013年陜西省、甘肅省、青海省、寧夏回族自治區(qū)和新疆維吾爾自治區(qū)的各個子系統(tǒng)的脆弱性指數(shù)(表4)。

2.2.1 經(jīng)濟系統(tǒng)脆弱性演變特征 從表4中可以看出，西北地區(qū)經(jīng)濟脆弱性整體呈下降趨勢，并且變化趨勢可分為兩個階段。分別為快速下降時期(2004—2008年)和緩慢下降時期(2009—2013年)。在快速下降時期陜西、寧夏、青海、甘肅和新疆的經(jīng)濟脆弱性下降幅度分別為：3.375 3，2.582 0，1.748 6，1.645 5，1.204 4。以下降波動最大的陜西省為例，該省的經(jīng)濟脆弱性指數(shù)由2004年的4.178 9下降到2013年的0.362 8，表明在近10 a的發(fā)展過程中陜西省經(jīng)濟發(fā)展能力快速上升，對待外界的抵抗能力也日益增強。在快速下降時期中，2004年陜西省第一產(chǎn)業(yè)占全省GDP總量的比重為11.72%，到2009年所占比重降低了2.05%。在緩慢下降時期中，該省經(jīng)濟脆弱性受到經(jīng)濟結構，經(jīng)濟效率、經(jīng)濟創(chuàng)新能力等影響，因此在該階段中經(jīng)濟脆弱性指數(shù)處于較為穩(wěn)定狀態(tài)。除陜西省的經(jīng)濟脆弱性快速下降以外，寧夏，青海和甘肅也有類似的情況，三省產(chǎn)業(yè)結構明顯調(diào)整，第三產(chǎn)業(yè)和高新技術產(chǎn)業(yè)規(guī)模顯著增加，比重不斷提高，科學技術對經(jīng)濟增長帶動作用明顯，促進了經(jīng)濟系統(tǒng)脆弱性降低。新疆經(jīng)濟系統(tǒng)脆弱性呈波動性下降，與其地理位置和經(jīng)濟發(fā)展方向密切相關。觀察甘肅省經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)2004—2005年的脆弱性指數(shù)呈明顯的上升趨勢，表明該階段甘肅省的經(jīng)濟發(fā)展相對緩慢。

表4 2004-2013西北地區(qū)子系統(tǒng)脆弱性指數(shù)得分

2.2.2 社會系統(tǒng)脆弱性演變特征 從表4中可以看出，西北地區(qū)社會脆弱性指數(shù)整體呈下降趨勢，且具有一定的波動性。陜西、寧夏、青海、新疆和甘肅的社會脆弱性指數(shù)平均值分別為：0.540 9，0.454 6，0.425 8，0.360 2，0.356 3，可以看出西北地區(qū)社會脆弱性差距逐漸減小。就陜西省社會脆弱性指數(shù)而言，2003年為1.743 9，屬于較高脆弱性，社會發(fā)展應處于警戒狀態(tài)，2008年為0.437 1，屬于較低脆弱性，社會發(fā)展處于極好狀態(tài)，2008年以后該省均處于較低脆弱性范圍，但2011年和2012年出現(xiàn)了較小的上升波動。青海與陜西指數(shù)變化情況相似，甘肅、寧夏和新疆則表現(xiàn)出較大幅度的波動且年份不同。甘肅省2008年社會脆弱性突增追尋源數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)該省敏感性增加4倍，主要影響因子是人均GDP減少和住宅投資比例加大。青海省2008年社會脆弱性指數(shù)突降追其源頭是該省應對能力增強，新疆社會脆弱性指數(shù)在2007年突然上升是其敏感性引起的。從社會系統(tǒng)脆弱性指數(shù)得分來看，陜西省的整體表現(xiàn)優(yōu)于西北地區(qū)其他省市。

2.2.3 生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)脆弱性演變特征 從表4中可以看出，西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱性指數(shù)的變化情況較為復雜，具體表現(xiàn)為：除陜西省以外其他均表現(xiàn)出上升趨勢，且波動性較大。陜西、寧夏和甘肅指數(shù)均在2005年達到最大值，分別為3.741 5，4.884 7，2.028 2，青海和新疆指數(shù)分別在2010年1.722 5年、2012年0.910 5達到最大。結合社會系統(tǒng)脆弱性指數(shù)，發(fā)現(xiàn)2011年寧夏的社會脆弱性指數(shù)為0.273 1，處于較低的指數(shù)范圍，而生態(tài)環(huán)境脆弱性指數(shù)較高為1.078 2，經(jīng)過比較可以看出其他省份也存在著類似的情況，說明在經(jīng)濟快速發(fā)展時，社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護是呈負相關的。近10 a中生態(tài)環(huán)境脆弱性還呈現(xiàn)波動式上升，從源數(shù)據(jù)中可以看到在2005年期間各省的工業(yè)排放的廢氣、廢水、煙塵等物質均成倍增長，而治理投資卻未能加大，導致自然資源消耗過度，生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)為社會發(fā)展提供物質基礎的能力下降。

3 結論與討論

通過對2004—2013年西北地區(qū)脆弱性指數(shù)進行探討分析，發(fā)現(xiàn)其脆弱性整體水平呈不斷下降趨勢，由高脆弱性指數(shù)向低脆弱性指數(shù)過渡，并趨向于平穩(wěn)。各省脆弱性差異變化程度不同，但區(qū)域差距不斷減小，可以看出西北地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展水平越來越平衡。近10 a來，各省子系統(tǒng)脆弱性也在不斷減小，經(jīng)濟系統(tǒng)脆弱性可劃分為快速下降時期(2004—2008年)和緩慢下降時期(2009—2013年)，生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)脆弱性則波動性較大，并表現(xiàn)出與社會系統(tǒng)脆弱性呈負相關。從脆弱性的相對變化來看，生態(tài)環(huán)境脆弱性對脆弱性的貢獻度增加，經(jīng)濟脆弱性對脆弱性的貢獻度降低明顯，表明各省已經(jīng)從經(jīng)濟主導型脆弱性向資源主導型脆弱性轉變。盡管10 a來中國西北地區(qū)整體脆弱性，及子系統(tǒng)脆弱性在不斷下降，但是不能忽視各省生態(tài)環(huán)境脆弱性指數(shù)與經(jīng)濟系統(tǒng)脆弱性和社會系統(tǒng)脆弱性指數(shù)相比還是較大，成為總體脆弱性的主要影響因素。國家在促進經(jīng)濟發(fā)展和加強社會基礎設施建設的同時，應提高對自然資源和生態(tài)環(huán)境的重視，重點降低生態(tài)環(huán)境脆弱性。除此之外，城市可持續(xù)發(fā)展?jié)摿λ降奶嵘€在于社會發(fā)展水平與創(chuàng)新水平提高，其中后者的影響更大。國家創(chuàng)新水平可以從研發(fā)投資、專利申請數(shù)、科研人員數(shù)、以及創(chuàng)新型企業(yè)單位，高新技術產(chǎn)業(yè)等方面看出來。

本文針對特殊類型區(qū)域中國西北地區(qū)脆弱性進行探討，豐富了脆弱性研究區(qū)域范圍。并且利用熵值法進行綜合評價，結果表現(xiàn)較為合理，克服了評價指標的量綱不同，減少了人為主觀性評價，增加了評價結果的準確性。在實際的指標選取中，由于所選地區(qū)不同會出現(xiàn)統(tǒng)計指標不同現(xiàn)象，為盡量保證數(shù)據(jù)的豐富性，本文選取了其他指標數(shù)據(jù)進行替代。當然，文中雖然對西北地區(qū)經(jīng)濟、社會、生態(tài)環(huán)境層面上做了詳細分析，但是未能涉及地市、縣級等層面，想要了解更詳細的演變特征，今后還需繼續(xù)深入。

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AssessmentonVulnerabilityinNorthwesternTerritoriesofChina

MAO Yahui1, YU Danlin2, ZHENG Jianghua1, CHANG Linlin1

(1.CollegeofResourcesandEnvironmentSciences,XinjiangUniversity,Urumqi830046,Xinjiang;2.EarthandEnvironmentalStudies,MontclairStateUniversity,Montclair07043,USA)

Vulnerability refers to the ability of resisting natural disasters and human activities including economy, social development and ecological environment etc. In the process of rapid urbanization, using entropy method to determine the index weight and to establish the vulnerability calculation model, we analyzed the evolution of vulnerability in northwestern territories from 2004 to 2013 by constructing comprehensive evaluation system of vulnerability in northwestern territories. The results showed as follows. The vulnerability of the northwestern territories generally declined in last 10 years, the maximum decrease rates were 46.83% in Shanxi, 47.40% in Gansu, 29.84% in Qinghai, 45.95% in Ningxia and 24.62% in Xinjiang. The changes of vulnerability can be divided into a high vulnerability dominant phase (2004—2008) and low vulnerability dominant phase (2009—2013). And the vulnerability index of the regional disparity gap shrank. With respect to the subsystem features, the vulnerability of economy, social development and ecological environment presented the fluctuating decline. The economic vulnerability of the subsystem can be divided into rapid decline stage(2004—2008)and slow decline stage (2009—2013), the impact of ecological environment vulnerability increased, and the impact of economic vulnerability reduced significantly. It is the key to achieve sustainable development in northwestern territories which needs the comprehensive consideration of vulnerability and implementation plan to re-establish the decision support system.

vulnerability; comprehensive evaluation; entropy method; northwestern territories

X24

A

1005-3409(2017)06-0392-05

2016-11-22

2016-12-14

國家自然科學基金地區(qū)科學資助項目“采用空間數(shù)據(jù)分析和地學計算方法研究基于微地理單元的城市脆弱度問題”(41461035)

毛亞會(1992—),女,河南信陽人,碩士研究生,主要從事地圖學與地理信息系統(tǒng)方面研究。E-mail:mao_yahui741@163.com

鄭江華(1973—),男,新疆吐魯番人,博士,教授,主要從事地理信息系統(tǒng)和遙感技術應用研究。E-mail:zheng_jianghua@126.com