巖溶山區(qū)城鎮(zhèn)化進(jìn)程與資源環(huán)境耦合協(xié)調(diào)關(guān)系的演變特征

劉貝貝， 何守陽，2

(1.貴州大學(xué)國土資源部喀斯特環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州貴陽 550025； 2.貴州大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，貴州貴陽 550025)

城鎮(zhèn)化是伴隨工業(yè)化發(fā)展，非農(nóng)產(chǎn)業(yè)在城鎮(zhèn)集聚、農(nóng)村人口向城鎮(zhèn)集中的自然歷史過程，是人類社會(huì)發(fā)展的客觀趨勢(shì)，是國家現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，這一現(xiàn)代化必由之路很大程度上取決于城鎮(zhèn)化區(qū)域的資源環(huán)境基礎(chǔ)。城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的城市規(guī)模擴(kuò)張、人口數(shù)量集聚增加、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu)化引起的水土資源需求量增加加劇了人-地、人-水關(guān)系的矛盾；與此同時(shí)城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的土地利用變化、資源消耗、廢物排放等引起的環(huán)境污染也影響了城鎮(zhèn)化發(fā)展的質(zhì)量，進(jìn)而影響國家的現(xiàn)代化進(jìn)程。資源環(huán)境是城鎮(zhèn)化發(fā)展的空間載體，兩者存在著既相互支撐又彼此制約的協(xié)作協(xié)調(diào)關(guān)系，局部地區(qū)城鎮(zhèn)化進(jìn)程所面臨的資源環(huán)境問題已經(jīng)凸顯[1-3]，兩者關(guān)系是否協(xié)調(diào)已成為影響城鎮(zhèn)發(fā)展水平質(zhì)量與速度以及健康可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素，如何認(rèn)識(shí)、理順和構(gòu)建兩者之間健康和可持續(xù)的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系已成為城市管理者、研究者和城市居民關(guān)注的焦點(diǎn)。

國外有關(guān)城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境關(guān)系的研究起步較早，在城鎮(zhèn)化與水資源[4-7]、土地資源[8-9]、生態(tài)環(huán)境[10-12]等之間的關(guān)系研究方面較為集中。Grossman等早在1995年就提出著名的環(huán)境庫茲涅茲曲線(environment kuznets curve，EKC)，并通過對(duì)42個(gè)國家的面板數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)隨著城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量存在倒“U”形的演變規(guī)律[10]；Meinzen-Dick 等分析了水資源對(duì)城鎮(zhèn)發(fā)展的約束作用，水資源量的供給和水污染物的處理對(duì)人類生活和環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，在城鎮(zhèn)化進(jìn)程中應(yīng)加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)、廢水處理、水污染防治，并提高公民的水資源保護(hù)意識(shí)[4]；Wakode等以印度海得拉巴城市為例，采用GIS技術(shù)分析了城鎮(zhèn)化對(duì)地下水資源的影響，城鎮(zhèn)化進(jìn)程中人類活動(dòng)改變了地下水的自然補(bǔ)給方式，地下水資源量受到影響[6]；Jantz等利用土地覆蓋圖，結(jié)合城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的土地利用變化情況，對(duì)1990—2000年美國切薩皮克灣流域土地資源流失數(shù)據(jù)進(jìn)行了測(cè)算與分析，分析結(jié)果顯示隨著城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，土地利用類型發(fā)生轉(zhuǎn)變，大量的林地、農(nóng)田、濕地等自然資源被用于商業(yè)用地和住宅用地[8]；Portnov等通過對(duì)巴勒斯坦南部內(nèi)蓋夫地區(qū)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的研究，認(rèn)為城鎮(zhèn)化可以更有效地緩解生態(tài)環(huán)境壓力[12]。

國內(nèi)學(xué)者關(guān)于城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境耦合協(xié)調(diào)關(guān)系的研究在城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境[13-14]、城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境[15-18]、社會(huì)經(jīng)濟(jì)與資源環(huán)境[19-21]等方面集中開展。Li等采用耦合協(xié)調(diào)度模型(CCDM)對(duì)2000—2008年中國連云港地區(qū)的城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境耦合協(xié)調(diào)程度的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了研究，結(jié)果表明在快速城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，城鎮(zhèn)化與環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)動(dòng)態(tài)呈“U”形曲線[22]；趙安周等分別通過構(gòu)建城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境的數(shù)量模型、遙感及GIS技術(shù)與VAR模型對(duì)城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境的動(dòng)態(tài)關(guān)系及耦合作用機(jī)制進(jìn)行了實(shí)證研究，研究結(jié)果均表明城鎮(zhèn)化發(fā)展對(duì)資源環(huán)境產(chǎn)生脅迫作用，所產(chǎn)生的資源環(huán)境問題反過來對(duì)城鎮(zhèn)化發(fā)展產(chǎn)生約束效應(yīng)[23-24]；段東平對(duì)城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境的相互效應(yīng)進(jìn)行了研究，研究結(jié)果顯示城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境耦合協(xié)調(diào)程度在2002—2003年處于良好協(xié)調(diào)階段，其余年份處于優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)狀態(tài)，且水土資源不足于對(duì)西安的城鎮(zhèn)化進(jìn)程構(gòu)成約束[25]；張引等采用耦合分析法開展了重慶市新型城鎮(zhèn)化質(zhì)量與生態(tài)環(huán)境承載力耦合協(xié)調(diào)度的時(shí)間序列特征及空間分異規(guī)律研究，提出以提高資源開發(fā)利用效率、轉(zhuǎn)移產(chǎn)業(yè)等方式增強(qiáng)城鎮(zhèn)化發(fā)展動(dòng)力和生態(tài)環(huán)境承載力[15]；方創(chuàng)琳等對(duì)中國特大城市群的城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系進(jìn)行了研究，并提出關(guān)于特大城市群的研究將成為未來近10年的趨勢(shì)[26]；劉耀彬等通過構(gòu)建耦合度模型對(duì)徐州市近10年城市化與生態(tài)環(huán)境的耦合度進(jìn)行分析，選用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用最為普遍的BP反饋模型來預(yù)測(cè)耦合度動(dòng)態(tài)變化情況，并對(duì)耦合度值的類型進(jìn)行劃分[27]；易武英等以貴陽市為例，運(yùn)用模糊集對(duì)模型并結(jié)合耦合協(xié)調(diào)模型對(duì)喀斯特城市的社會(huì)經(jīng)濟(jì)與水資源協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行了實(shí)證探索，結(jié)果顯示社會(huì)經(jīng)濟(jì)與水資源的耦合作用整體處于拮抗階段[20]；趙文亮等運(yùn)用耦合協(xié)調(diào)度模型對(duì)中原經(jīng)濟(jì)區(qū)經(jīng)濟(jì)-社會(huì)-資源環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行了評(píng)價(jià)，研究結(jié)果表明中原經(jīng)濟(jì)區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)與資源環(huán)境的耦合作用一直處于拮抗階段，系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度整體呈穩(wěn)步上升狀態(tài)，其空間分異的主導(dǎo)因素是社會(huì)經(jīng)濟(jì)，資源環(huán)境對(duì)其影響不大[28]。

受到自然和區(qū)位條件、國家和地方政策以及區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長差異等多重因素影響，城鎮(zhèn)化路徑與模式在時(shí)間和空間上具有顯著的區(qū)域性、階段性和差異性特征，城鎮(zhèn)化進(jìn)程與資源環(huán)境耦合協(xié)調(diào)關(guān)系也隨之呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)遞演特征。當(dāng)前我國巖溶山區(qū)的城鎮(zhèn)化已經(jīng)步入快速發(fā)展和轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，理清城鎮(zhèn)化進(jìn)程與資源環(huán)境的相互制約及耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，是巖溶山區(qū)城市可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)。本研究以貴州省貴陽市為例，利用熵值法、灰色關(guān)聯(lián)度分析和耦合協(xié)調(diào)模型等分析方法從長時(shí)間尺度上對(duì)巖溶山區(qū)城鎮(zhèn)化進(jìn)程與資源環(huán)境的耦合機(jī)理與協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行量化分析，以期識(shí)別與揭示兩者的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系及其演變特征和規(guī)律，理清相互制約的耦合關(guān)系，為促進(jìn)巖溶山區(qū)城市良性發(fā)展和管理、城鎮(zhèn)化方案制定與優(yōu)化調(diào)整提供一定參考價(jià)值。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源及處理

本研究數(shù)據(jù)主要來源于歷年的《貴陽年鑒》《貴陽統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國環(huán)境年鑒》《中國環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》《貴陽市水資源公報(bào)》《貴陽市環(huán)境狀況公報(bào)》及《貴陽市國民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》等。為消除量綱和數(shù)量級(jí)不同帶來的影響，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，將其轉(zhuǎn)化為0與1之間的無量綱數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)化處理公式如下：

正向指標(biāo)(指標(biāo)越大越好)：

(1)

負(fù)向指標(biāo)(指標(biāo)越小越好)：

(2)

對(duì)綜合指標(biāo)體系進(jìn)行評(píng)價(jià)過程中，需要對(duì)每一個(gè)元素變量進(jìn)行權(quán)重賦值，指標(biāo)的權(quán)重直接反映了該指標(biāo)對(duì)所在系統(tǒng)的重要性。為避免引入決策者的主觀判斷，文獻(xiàn)常采用熵值法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行權(quán)重計(jì)算[23]。計(jì)算步驟如下：

計(jì)算第i年第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重：

(3)

計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的熵值：

(4)

計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的冗余度：

Dj=1-Ej。

(5)

計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重：

(6)

式中：m為評(píng)價(jià)年數(shù)，n為評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)。

1.2 評(píng)價(jià)方法

本研究運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度模型、耦合協(xié)調(diào)模型對(duì)貴陽市城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境的耦合關(guān)系進(jìn)行計(jì)算與評(píng)價(jià)。

1.2.1 綜合指數(shù)計(jì)算 在評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值及權(quán)重值基礎(chǔ)上，對(duì)貴陽市的城鎮(zhèn)化系統(tǒng)及資源環(huán)境系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，公式如下：

(7)

式中：Ui表示第i個(gè)被評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合水平得分。

1.2.2 灰色關(guān)聯(lián)度分析 灰色關(guān)聯(lián)度主要分析2個(gè)元素或多個(gè)系統(tǒng)之間的關(guān)系。為分析城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境的相互關(guān)聯(lián)程度，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的灰色關(guān)聯(lián)度模型，通過比較灰色關(guān)聯(lián)度的大小，對(duì)貴陽市城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境兩系統(tǒng)之間的關(guān)系進(jìn)行評(píng)價(jià)，計(jì)算方法：

(8)

(9)

表1 關(guān)聯(lián)度的劃分標(biāo)準(zhǔn)

1.2.3 耦合度及耦合協(xié)調(diào)度計(jì)算 城鎮(zhèn)化進(jìn)程與資源環(huán)境耦合協(xié)調(diào)關(guān)系是典型的2個(gè)(或2個(gè)以上)系統(tǒng)或運(yùn)動(dòng)通過各種相互作用而彼此影響的現(xiàn)象。借鑒物理學(xué)中的容量耦合概念及容量耦合系數(shù)模型，采用耦合度模型來計(jì)算城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境系統(tǒng)的耦合度[27]，計(jì)算公式如下：

(10)

式中：C為耦合度，C∈[0，1]。一般將其劃分為低水平耦合階段、拮抗階段、磨合階段、高水平耦合階段來反映城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境耦合的程度。當(dāng)C=0時(shí)，城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境兩系統(tǒng)間處于無關(guān)狀態(tài)；當(dāng)C=1時(shí)，系統(tǒng)耦合度達(dá)到最大值；C值越大，說明城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境的耦合程度越高，反之越低。U1、U2分別表示城鎮(zhèn)化系統(tǒng)、資源環(huán)境系統(tǒng)的綜合指數(shù)。

耦合協(xié)調(diào)度可用來評(píng)價(jià)城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與資源環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展水平，采用耦合協(xié)調(diào)度模型[29]來計(jì)算兩系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)發(fā)展程度，其計(jì)算公式為

(11)

T=αU1+βU2。

(12)

式中：D為耦合協(xié)調(diào)度；T為城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境系統(tǒng)的綜合調(diào)和指數(shù)；α、β為待定系數(shù)，由于城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與資源環(huán)境系統(tǒng)同等重要，因此取α=β=1/2。對(duì)耦合度及耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行等級(jí)劃分[27]，如表2所示。

1.3 指標(biāo)體系的構(gòu)建

城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境之間存在著動(dòng)態(tài)耦合的關(guān)系，從城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境的內(nèi)涵出發(fā)，遵循可操作性、科學(xué)性、層次性、數(shù)據(jù)可得性等原則[30]，并參考已有研究成果[23，31-34]，結(jié)合研究區(qū)城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境特征與實(shí)際情況，從人口、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、土地4個(gè)方面選取14個(gè)指標(biāo)構(gòu)建城鎮(zhèn)化指標(biāo)體系，以反映貴陽市城鎮(zhèn)化綜合發(fā)展水平。從資源支撐、環(huán)境壓力和環(huán)境保護(hù)3個(gè)方面選取10個(gè)指標(biāo)構(gòu)建資源環(huán)境指標(biāo)體系，以反映貴陽市資源承載力情況、人類活動(dòng)對(duì)周圍環(huán)境的影響及人類在污染治理及環(huán)境保護(hù)方面的努力，并根據(jù)熵值法計(jì)算得出貴陽市近30年來城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境綜合指標(biāo)相應(yīng)的權(quán)重(表3)。

表2 耦合度及耦合協(xié)調(diào)度劃分標(biāo)準(zhǔn)

表3 貴陽市城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境綜合指標(biāo)體系及權(quán)重(1990—2015年)

城鎮(zhèn)化系統(tǒng)中，人均地方財(cái)政收入和建成區(qū)面積的權(quán)重值較大，且均超過0.10；建成區(qū)綠化覆蓋率、人均公共綠地面積的權(quán)重值低于0.05；其他評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值介于0.05～0.10 之間。資源環(huán)境系統(tǒng)中，生活垃圾清運(yùn)量、年末實(shí)有耕地面積、全年用電總量、工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量和森林覆蓋率的權(quán)重值超過0.10，全年供水總量的權(quán)重值低于0.05，其他評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值均介于0.05～0.10之間。其中權(quán)重值相對(duì)較大的評(píng)價(jià)指標(biāo)為影響力較大的因素，也是城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境耦合協(xié)調(diào)關(guān)系演變的重要影響因子。

根據(jù)公式(7)至公式(12)的計(jì)算，得到貴陽市1990—2015年城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度水平以及兩系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)度，如表4所示。

2 城鎮(zhèn)化進(jìn)程與資源環(huán)境演變特征分析

城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境之間存在著復(fù)雜又密切的聯(lián)系，兩者相互影響又相互制約。在城鎮(zhèn)化水平不斷提高的過程中， 資源環(huán)境綜合指數(shù)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，而資源環(huán)境亦可反過來制約城鎮(zhèn)化的發(fā)展。

表4 貴陽市城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境關(guān)聯(lián)度及耦合協(xié)調(diào)度(1990—2015年)

2.1 城鎮(zhèn)化發(fā)展特征

貴陽市常住人口城鎮(zhèn)化率由1990年的43.91%增加到2015年的73.25%，近30年城鎮(zhèn)化水平提升了29.34%，依據(jù)諾瑟姆曲線[35]，1990—2012年貴陽市城鎮(zhèn)化發(fā)展處于加速階段，2012年城鎮(zhèn)化率突破70%，進(jìn)入城鎮(zhèn)化發(fā)展的后期階段，如表5所示。

表5 貴陽市城鎮(zhèn)化率演變(1990—2015年)

注：數(shù)據(jù)資料來源于貴陽市第四次人口普查資料、貴陽市第五次人口普查資料、《貴陽年鑒》。

由圖1可知，總體來看，貴陽市近30年城鎮(zhèn)化系統(tǒng)綜合指數(shù)整體呈上升趨勢(shì)，城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)從1990年的0.20上升到2015年的0.86，人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和土地城鎮(zhèn)化水平均得到了大幅度的提升。人口城鎮(zhèn)化指數(shù)從0.07增加到0.12，城鎮(zhèn)人口從1990年的175.43萬人增加到2015年的338.55萬人；第三產(chǎn)業(yè)就業(yè)人口比重從23.86%增加到49.42%；全市人口密度從354.92人/km2增加到 574.61人/km2；非農(nóng)業(yè)人口比重由66.51%增加到1995年的68.26%，1996年降低到研究時(shí)期內(nèi)的最低值43.63%，于2015年增加到49.34%。經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化指數(shù)代表了貴陽市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，呈逐年遞增趨勢(shì)，且增長速率逐年加快，由1990年的0.002增至2015年的0.32，增長了159倍；人均GDP總值由2 155元增加到63 003元，增加了60 848元，增長了28.24倍；人均地方財(cái)政收入由445.13元增加到15 649.67元；城鎮(zhèn)常住居民人均可支配收入由 1 558元增加到27 241元；經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整優(yōu)化，第一產(chǎn)業(yè)比重略有下降，第二產(chǎn)業(yè)比重大幅下降，第三產(chǎn)業(yè)比重則快速上升，一二三產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的比重進(jìn)一步優(yōu)化，由1990年的10.29 ∶58.09 ∶31.62不斷優(yōu)化調(diào)整為2015年的 4.49 ∶38.34 ∶57.17。社會(huì)發(fā)展水平不斷提高，社會(huì)城鎮(zhèn)化指數(shù)從1990年的0.08提高到2015年度的0.25，每萬人大學(xué)生在校人數(shù)由67.87人增加到940.65人，城市居民人均消費(fèi)性支出由1 361.00元增加到22 532.00元，每萬人擁有醫(yī)生數(shù)由46.00人降低到1996年貴陽市行政區(qū)劃調(diào)整后的23.69人，后增加到2015年的31.33人，人均道路面積由1990年的1.20 m2/人增加到2015年的7.81 m2/人。土地城鎮(zhèn)化指數(shù)由0.05增加到0.16，其中城市建成區(qū)面積由最初的85 km2擴(kuò)張到2015年的 299 km2，擴(kuò)張了約2.52倍；建成區(qū)綠化覆蓋率從29.40%增加到38.57%；人均公共綠地面積從1990年的15.80 m2減少到1996年貴陽市行政區(qū)劃調(diào)整后的 8.20 m2，后逐漸增加到2015年的10.95 m2。上述各指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒(1991—2016年)》《貴陽年鑒(1991—2016年)》《貴陽統(tǒng)計(jì)年鑒(1999—2016年)》。

以1996年為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，1996年前貴陽市城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)保持在0.18左右，1996年因貴陽市出現(xiàn)行政區(qū)劃調(diào)整，城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)突降至0.09，城鎮(zhèn)化系統(tǒng)中的人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和土地城鎮(zhèn)化指數(shù)均受到行政區(qū)劃調(diào)整的影響(圖1)。1996年之前，貴陽市城鎮(zhèn)化發(fā)展以人口和社會(huì)城鎮(zhèn)化為主，人口和經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化水平逐年遞增；社會(huì)和土地城鎮(zhèn)化呈現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢(shì)，1996年土地城鎮(zhèn)化降至歷史最低水平。1996年行政區(qū)劃調(diào)整后貴陽市城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)逐年增加，由1996年的0.09增加到2003年的0.30，增長了2倍之多，這期間貴陽市的人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和土地的城鎮(zhèn)化指數(shù)均出現(xiàn)逐年增長的態(tài)勢(shì)，且以基本相同的速度增長，表明貴陽市的城鎮(zhèn)化處于齊頭并進(jìn)的快速發(fā)展態(tài)勢(shì)。2003—2012年期間，貴陽市在人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和土地城鎮(zhèn)化方面處于快速發(fā)展階段，上述指標(biāo)均出現(xiàn)快速增長特征，其中經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化水平提升速度最快，其次為社會(huì)城鎮(zhèn)化，人口、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)城鎮(zhèn)化水平均高于土地城鎮(zhèn)化水平。2012年貴陽市城鎮(zhèn)化率超過70%，進(jìn)入城鎮(zhèn)化后期發(fā)展階段，城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)由2012年度的0.65躍增至2015年的0.86，經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化水平在城鎮(zhèn)化系統(tǒng)中處于主導(dǎo)位置，說明經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對(duì)貴陽市城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快貢獻(xiàn)較大并起到主導(dǎo)作用，其次為社會(huì)和土地城鎮(zhèn)化，而人口城鎮(zhèn)化明顯滯后于上述3個(gè)指標(biāo)。從貴陽市近30年城市發(fā)展來看，城鎮(zhèn)化過程中的政策調(diào)整對(duì)城鎮(zhèn)化發(fā)展具有明顯的影響特征，如人口、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及行政區(qū)劃等政策調(diào)整均會(huì)對(duì)城鎮(zhèn)化水平產(chǎn)生制約和影響，可見城鎮(zhèn)化發(fā)展相關(guān)政策的制定、實(shí)施及不斷優(yōu)化是一個(gè)城市發(fā)展水平不斷提升的關(guān)鍵。

2.2 資源消耗與環(huán)境演變特征

資源環(huán)境是城鎮(zhèn)化的基礎(chǔ)支撐，采用資源環(huán)境綜合指數(shù)表征貴陽市城鎮(zhèn)化進(jìn)程的資源環(huán)境變化。由圖2可知，近30年來貴陽市資源環(huán)境綜合評(píng)價(jià)指數(shù)總體呈波動(dòng)提升的趨勢(shì)，資源環(huán)境綜合指數(shù)從1990年的0.47提升到2015年的0.70。其中資源支撐指數(shù)從1990年的0.14增加到2015年的0.36，表明貴陽市城鎮(zhèn)化進(jìn)程中資源需求與消耗日益增長，全年供水總量從14 289.00萬t增加到29 634.00萬t；全年用電總量從 404 812.20 萬kW·h增加到2 398 500.00萬kW·h；年末實(shí)有耕地面積由早期的109 khm2降到最低的 95.59 khm2，整體呈減少的趨勢(shì)；而森林覆蓋率則從14.50%增加到45.50%，增長了約2.14倍。環(huán)境保護(hù)指數(shù)由1990年的0.09增長到2015年的0.26，增長了1.89倍，表示城鎮(zhèn)化過程中的污染治理及環(huán)境保護(hù)能力與水平逐步提升，其中工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放率由58.36%增加到98.30%；工業(yè)固體廢物綜合利用率從43.26%增加到48.15%；生活垃圾清運(yùn)量從51.90萬t增加到111.88萬t。而環(huán)境壓力指數(shù)為負(fù)向指標(biāo)，指數(shù)越小表示環(huán)境壓力越大，貴陽市近30年環(huán)境壓力指數(shù)從1990年的 0.25 降低到2015年的0.08，表明城鎮(zhèn)化進(jìn)程中存在環(huán)境壓力的風(fēng)險(xiǎn)，城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的污染排放量逐漸增加，其中工業(yè)固體廢棄物排放量從115.00萬t增加到1 200.95萬t，增長了近10倍；工業(yè)廢氣排放量從438.00億m3增加到 2 321.94億m3。上述各指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒(1991—2016年)》《中國環(huán)境年鑒(1991—2016年)》《貴陽年鑒(1991—2016年)》《貴陽市環(huán)境狀況公報(bào)(2000—2015年)》《貴陽市水資源公報(bào)(2002—2015年)》。

貴陽市城鎮(zhèn)化進(jìn)程中資源支撐、環(huán)境壓力和環(huán)境保護(hù)及其所構(gòu)成的資源環(huán)境系統(tǒng)呈現(xiàn)階段性特征(圖2)。1990—1995年資源環(huán)境綜合指數(shù)波動(dòng)上升階段，從1990年的0.47增長到1995年的0.53，整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；資源支撐與環(huán)境保護(hù)水平逐漸上升，分別從0.14增長到0.22和0.09增長到0.11；而負(fù)向指標(biāo)環(huán)境壓力指數(shù)緩慢下降，從0.25下降到0.20，表明城鎮(zhèn)化中的環(huán)境壓力趨增。1995—2005年為水平波動(dòng)階段，資源環(huán)境綜合指數(shù)從1995年的0.53波動(dòng)下降到2005年的0.46，整體呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，期間的行政區(qū)劃調(diào)整政策以及資源利用方式變化可能是資源環(huán)境指數(shù)經(jīng)歷2次大波動(dòng)的原因；但環(huán)境保護(hù)指數(shù)持續(xù)增加，從0.11增加到0.13，而環(huán)境壓力指數(shù)從0.20下降到0.16，城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的環(huán)境壓力持續(xù)增加。2005—2012年為穩(wěn)步上升階段，在該階段資源環(huán)境綜合指數(shù)從2005年的0.46逐年上升到2012年的0.58；資源支撐指數(shù)與環(huán)境保護(hù)指數(shù)增加，分別由2005年的0.17增加到0.24和0.13增加到0.25；而環(huán)境壓力指數(shù)波動(dòng)下降，從0.16下降到0.10，壓力趨增。2012—2015年為快速上升階段，資源環(huán)境綜合指數(shù)從2012年的0.58增長到2015年的0.70，而資源支撐指數(shù)明顯快速提升，從0.24增長到0.36，城鎮(zhèn)化的快速增長以資源的快速消耗為支撐；環(huán)境壓力指數(shù)依然保持下降趨勢(shì)，從0.10下降到0.08，城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)增加。

3 耦合協(xié)調(diào)關(guān)系及其演變分析

城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與資源環(huán)境系統(tǒng)各要素之間存在著錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，系統(tǒng)之間也存在著較為復(fù)雜的耦合作用，兩者相互關(guān)聯(lián)、相互耦合。

3.1 關(guān)聯(lián)性分析

由城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與資源環(huán)境系統(tǒng)各指標(biāo)間灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果可知，兩者關(guān)聯(lián)度介于0.54～0.68之間，城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的關(guān)聯(lián)度呈現(xiàn)階段性特征(圖3)。1990—2001年間關(guān)聯(lián)度在0.54～0.63之間，兩者中度關(guān)聯(lián)，其中，1990—1993年期間關(guān)聯(lián)度有所下降，從0.60下降到的0.54，而1994—2001年城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境關(guān)聯(lián)度逐漸提升，兩者關(guān)聯(lián)性不斷加強(qiáng)。2002—2008年兩者在中度-較強(qiáng)相關(guān)之間波動(dòng)，2008年后關(guān)聯(lián)度指數(shù)出現(xiàn)下降特征，兩者回到中度關(guān)聯(lián)狀態(tài)。在關(guān)聯(lián)度演變過程中，關(guān)聯(lián)度越高，城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)與資源環(huán)境綜合指數(shù)演變規(guī)律趨于相似。2003—2012年期間關(guān)聯(lián)度呈波動(dòng)下降階段，城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，城鎮(zhèn)化指數(shù)的增長速度快于資源環(huán)境指數(shù)的增長速度，相關(guān)性由較強(qiáng)相關(guān)退為中度相關(guān)。2012年城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)入后期階段，城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)與資源環(huán)境綜合指數(shù)均呈快速上升態(tài)勢(shì)，且演變規(guī)律趨于相似，關(guān)聯(lián)度快速上升并從2012年的0.57增長到2015年的0.67，由中度相關(guān)向較強(qiáng)相關(guān)邁進(jìn)。因此，在追求城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的同時(shí)，應(yīng)注重資源環(huán)境質(zhì)量的提高。

3.2 系統(tǒng)耦合度的時(shí)序演變分析

1990—2015年共計(jì)26年期間，貴陽市城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境的耦合度值介于0.37～0.50之間，耦合度總體上呈上升趨勢(shì)，耦合狀態(tài)由拮抗向磨合階段演變，當(dāng)前處于拮抗-磨合過渡階段。整個(gè)耦合度時(shí)序演變曲線呈先下降、后上升態(tài)勢(shì)，總體劃分為緩慢下降(1990—1996年)、快速上升(1996—2006年)、停滯不前(2006—2015年)3個(gè)階段(圖4)。

1990—1996年期間，貴陽市城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境系統(tǒng)的耦合度呈緩慢下降狀態(tài)，早期城鎮(zhèn)化以粗放的資源消耗和經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式為主，其變化幅度由最初的0.46波動(dòng)下降到1996年的0.37，1996年系統(tǒng)間耦合度大幅下降，出現(xiàn)歷史最低值，與城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)的演變趨勢(shì)基本相似。1996年貴陽市行政區(qū)劃調(diào)整導(dǎo)致轄區(qū)面積增加，人口基數(shù)增大，致使城鎮(zhèn)化水平發(fā)生顯著變化，進(jìn)而影響城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境的耦合關(guān)系。1996之后耦合度呈快速上升趨勢(shì)，從1996年的0.37持續(xù)升高到2006年的0.50，城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境耦合度達(dá)到歷史最高值，與這期間貴陽市實(shí)施的循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)密切相關(guān)，兩者耦合度逐漸趨于磨合階段。2006—2015年耦合度值基本維持在0.50左右，說明貴陽市城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境的耦合度在向磨合階段過渡。近30年來貴陽市城鎮(zhèn)發(fā)展模式以粗放型為主，以資源開發(fā)為主，且對(duì)資源環(huán)境具有較大的影響，城鎮(zhèn)化發(fā)展對(duì)資源的依賴性較大，因此在貴陽市城鎮(zhèn)化發(fā)展過程中，協(xié)調(diào)好與資源環(huán)境的任務(wù)較為艱巨。

3.3 系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的時(shí)序演變分析

1990—2015年的近30年里，貴陽市城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)狀態(tài)不斷優(yōu)化，整體上呈上升趨勢(shì)，耦合協(xié)調(diào)度從1990年的0.39增長到2015年的0.62，城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境耦合協(xié)調(diào)關(guān)系呈良性發(fā)展趨勢(shì)(圖5)，說明貴陽市城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)程度處于中高度水平，城鎮(zhèn)化的發(fā)展模式與資源環(huán)境之間的相互影響較大。

耦合協(xié)調(diào)度在時(shí)序演變上呈現(xiàn)先下降、后上升趨勢(shì)，可以分為2個(gè)階段：波動(dòng)下降階段(1990—1996年)、持續(xù)上升階段(1996—2015年)。1990—1996年期間，貴陽市城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的時(shí)序變化呈波動(dòng)下降態(tài)勢(shì)，協(xié)調(diào)度由最初的0.39下降至1996年的0.31，耦合協(xié)調(diào)水平處于低度協(xié)調(diào)狀態(tài)。一定程度反映出貴陽市城鎮(zhèn)化發(fā)展初期，以資源和能源消耗、環(huán)境破壞為代價(jià)，資源環(huán)境的承載力不斷下降，城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展呈退化態(tài)勢(shì)。經(jīng)歷1996年的行政區(qū)劃調(diào)整后，系統(tǒng)協(xié)調(diào)度逐年遞增，從1996年的0.31持續(xù)上升到2015年的0.62，耦合協(xié)調(diào)程度整體上呈優(yōu)化態(tài)勢(shì)，對(duì)照耦合協(xié)調(diào)度的劃分標(biāo)準(zhǔn)，耦合協(xié)調(diào)水平由低度協(xié)調(diào)向高度協(xié)調(diào)演進(jìn)。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷升級(jí)，環(huán)境保護(hù)力度及國家對(duì)構(gòu)建生態(tài)文明城市的力度日益加大，生態(tài)文明意識(shí)不斷增強(qiáng)是兩者耦合協(xié)調(diào)度逐漸增加的原因，貴陽市城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展逐漸走向優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)的狀態(tài)，但城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境較高程度的協(xié)調(diào)發(fā)展空間潛力巨大。

4 結(jié)論

城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展是城市可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，基于熵值法、灰色關(guān)聯(lián)度分析方法和耦合協(xié)調(diào)模型對(duì)貴陽市1990—2015年城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境耦合協(xié)調(diào)關(guān)系的時(shí)序演變特征進(jìn)行分析，主要結(jié)論如下：(1)貴陽市城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)整體呈上升趨勢(shì)，人口、經(jīng)濟(jì)和土地城鎮(zhèn)化是推動(dòng)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的主要驅(qū)動(dòng)力。城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的資源消耗與污染物排放致使城市環(huán)境壓力和風(fēng)險(xiǎn)增加。(2)貴陽市城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境系統(tǒng)間關(guān)聯(lián)度時(shí)序演變表現(xiàn)出階段性特征，關(guān)聯(lián)性整體由中度相關(guān)向較強(qiáng)相關(guān)轉(zhuǎn)變。兩者耦合度整體處于拮抗階段，并逐漸向磨合階段過渡。城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)度由低度協(xié)調(diào)向高度協(xié)調(diào)演進(jìn)，城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的行政區(qū)劃、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及政策的調(diào)整是兩者耦合協(xié)調(diào)關(guān)系的致變因素。