烏魯木齊市生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展研究

郭瑞龍，孜比布拉·司馬義,3*，古麗再娜甫·阿布都克熱穆

(1.新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830046； 2.新疆大學(xué)智慧城市與環(huán)境建模普通高校重點實驗室，新疆烏魯木齊 830046； 3.新疆大學(xué)綠洲生態(tài)教育部重點實驗室，新疆烏魯木齊 830046)

城市生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展是城市內(nèi)部系統(tǒng)中既相互促進又相互制約的兩個因素[1].一個區(qū)域經(jīng)濟的持久穩(wěn)定發(fā)展離不開良好生態(tài)環(huán)境的支撐[2]；而經(jīng)濟的發(fā)展又能在生態(tài)環(huán)境保護和改善方面提供技術(shù)與資金支持[3].城市生態(tài)環(huán)境破壞影響地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展[4]；經(jīng)濟發(fā)展受限，必然減弱治理環(huán)境的能力，導(dǎo)致進一步的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化，最終會影響經(jīng)濟與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展.因此，城市環(huán)境與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展是城市系統(tǒng)健康運行的關(guān)鍵[5].自20世紀90年代“環(huán)境庫茲涅茨曲線”發(fā)現(xiàn)之后，各種尺度的生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展問題成為研究熱點[6-7]，國內(nèi)學(xué)者也首先對北、上、廣等發(fā)達城市進行此類分析與印證，并發(fā)現(xiàn)它們之間的規(guī)律性和特征性.隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，各種城市生態(tài)環(huán)境問題也開始突顯，區(qū)域生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣在區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展方面所起的作用越來越大[8].

我國西北干旱區(qū)城市由于所處地理位置氣候干燥，降水稀少，風沙大，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境比較脆弱，生態(tài)風險較高，在經(jīng)濟發(fā)展的過程中倘若忽略生態(tài)環(huán)境的保護，則會出現(xiàn)各種嚴重的環(huán)境問題[9].干旱區(qū)城市生產(chǎn)力比較落后且對城市自然資源的依賴性較高，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，廢棄物處理率不高，給城市環(huán)境與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)[10].因此這些地區(qū)在以經(jīng)濟發(fā)展為中心的同時，應(yīng)重視生態(tài)環(huán)境保護，走可持續(xù)發(fā)展之路和新型城鎮(zhèn)化道路是我國西北干旱區(qū)城市的最佳選擇[11].

烏魯木齊市在我國“一帶一路”重大倡議中具占據(jù)重要地位，其生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)調(diào)關(guān)系直接影響新疆自治區(qū)在絲綢之路經(jīng)濟帶建設(shè)中的質(zhì)量[12].在黨的“十九大”報告中提出要建設(shè)“美麗中國”，尤其是加強生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域方面的保護，因此研究生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展問題是必要的，這也是烏魯木齊市能否順利發(fā)揮“一帶一路”重大倡議中核心城市作用的關(guān)鍵.根據(jù)已經(jīng)順利實施的《烏魯木齊市城市總體規(guī)劃修編(2011—2020年)》綱要規(guī)劃，未來 10 年，烏魯木齊市將建成我國西部中心城市、現(xiàn)代化國際商貿(mào)中心(面向中西亞)、和諧的多民族宜居城市以及綠洲生態(tài)園林城市和區(qū)域重要的綜合交通樞紐[13]，這更加明確了烏魯木齊市在新疆自治區(qū)的龍頭核心地位和“橋頭堡”作用.2017年，烏魯木齊市被評為“第五屆全國文明城市”，這對烏魯木齊市生態(tài)環(huán)境提出了更高的要求.

文中以科學(xué)性和實用性為原則，從可持續(xù)發(fā)展觀和生態(tài)文明城市角度出發(fā)，以生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟兩大子系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展為主線，篩選7個要素、20個指標，建立適用于烏魯木齊市的生態(tài)-經(jīng)濟綜合評價體系，并在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用協(xié)調(diào)度和協(xié)調(diào)發(fā)展度模型[14]評價烏魯木齊市生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展程度，為烏魯木齊市近12年的生態(tài)環(huán)境-經(jīng)濟發(fā)展關(guān)系提供參考.

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

烏魯木齊市作為新疆自治區(qū)的政治、經(jīng)濟、文化中心，地處天山北坡經(jīng)濟帶、烏魯木齊都市圈的核心.位于天山北麓中段，準噶爾盆地南緣，市區(qū)三面環(huán)山.烏魯木齊市總面積約0.14×105km2，聚居著漢、維吾爾、回、哈薩克、蒙古等47個民族，2016年，烏魯木齊市年末人口總數(shù)269.53萬人，占全疆的1.8%，地區(qū)生產(chǎn)總值2 458.98億元，占全疆的 1.36%，按常住人口計算，全年人均地區(qū)生產(chǎn)總值69 565元，增長3.6%，同年，污染水處理率90.38%，人均公園綠地面值11.35 m2.烏魯木齊市具有特殊的區(qū)位和地緣優(yōu)勢，把其比作“開天辟地之門戶”，作為連接天山南北、溝通新疆自治區(qū)與內(nèi)地的交通樞紐，具有以下優(yōu)勢：① 區(qū)位優(yōu)勢.自改革開放以來，隨著第二座亞歐大陸橋的貫通，烏魯木齊市已躍升為我國向西開放的重要門戶和對外經(jīng)濟文化交流的窗口[15].② 交通現(xiàn)狀.烏魯木齊站是全疆鐵路的總樞紐，隨著蘭新鐵路復(fù)線和南疆鐵路的建成運營，大大增強了其承擔內(nèi)地和中亞地區(qū)的客貨集散運輸能力；烏魯木齊市具有四通發(fā)達的公路，3條國道橫穿市區(qū)聯(lián)通全疆，市區(qū)主干道縱橫交錯，外環(huán)路高架橋等也逐漸貫通；航空方面，地窩堡機場成為全國五大門戶機場之一.③ 郵電通信.烏魯木齊市逐漸形成以數(shù)字衛(wèi)星、光纜、微波為主體的長途通信傳輸網(wǎng)絡(luò)，成為全疆的通訊郵電樞紐，極大地提高了烏魯木齊市的信息化水平，同時增強了同國內(nèi)外進行高速率、大規(guī)模信息聯(lián)通的能力.④ 資源稟賦.烏魯木齊市資源極為豐富，有“油海上的煤船”“煤田上的城市”之稱.在新興清潔能源亟待發(fā)展的今天，光、熱、風能資源稟賦為烏魯木齊市未來發(fā)展奠定了基礎(chǔ).除此之外，烏魯木齊市的旅游資源也相當豐富，獨特的冰雪、森林、草原等自然風光，極具民族特色的風情習俗、文化藝術(shù)，構(gòu)成了人文景觀，市區(qū)內(nèi)的新疆國際大巴扎、新疆民街民俗博物館、二道橋民族風情一條街等成為來疆旅游必去的景點.烏魯木齊市儼然成為新疆重要的旅游集散地和目的地.盡管烏魯木齊市在各方面具有巨大優(yōu)勢，但由于身處我國內(nèi)陸干旱區(qū)，生態(tài)環(huán)境脆弱，如不加以保護，后果不堪設(shè)想.

文中的社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)來自于2005—2017《烏魯木齊市統(tǒng)計年鑒》和《新疆統(tǒng)計年鑒》；生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)來自于2005—2017烏魯木齊市環(huán)境保護局官網(wǎng)信息公開平臺和《烏魯木齊市統(tǒng)計年鑒》.

2 評價指標體系與模型

2.1 評價指標體系

指標體系的構(gòu)建以“生態(tài)文明”“美麗”為指導(dǎo)，將生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟增長協(xié)調(diào)發(fā)展的理念貫穿到體系構(gòu)建中，遵循代表性、科學(xué)性和可操作性的原則篩選指標因子.文中指標體系的建立以環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)進化的格局為出發(fā)點和落腳點，在集中體現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展的同時，還體現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境質(zhì)量.通過層次分析法構(gòu)建生態(tài)環(huán)境-經(jīng)濟發(fā)展評價指標體系，并將其分解為目標層、系統(tǒng)層，準則層和指標層，并經(jīng)過科學(xué)篩選，整合生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟兩大子系統(tǒng)、7個要素、20個指標因子，構(gòu)建生態(tài)環(huán)境-經(jīng)濟增長協(xié)調(diào)發(fā)展綜合評價體系(表1).

2.2 評價方法

2.2.1 基于改進熵值法確定指標的權(quán)重 熵值法[16]是通過計算指標的信息熵，根據(jù)指標變化程度對系統(tǒng)整體的相對影響來決定影響指標的權(quán)重，相對變化程度大的指標具有較大的權(quán)重.因為屬于經(jīng)濟系統(tǒng)的指標和屬于生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的指標是不同的兩個系統(tǒng)的指標,所以為了避免或者減少指標數(shù)據(jù)量綱、數(shù)量及正負取向的不同評價結(jié)果帶來的影響,在計算經(jīng)濟子系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合評價值之前，首先確定其熵值和權(quán)重[17].主要計算步驟如下：

1)需要評價烏魯木齊市12年的生態(tài)環(huán)境-經(jīng)濟發(fā)展之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，評價指標體系包括20個指標，按照20個指標可以構(gòu)建由m年、n個樣本組成的評價系統(tǒng)，此評價系統(tǒng)的初始數(shù)據(jù)矩陣為[16]59

表1 烏魯木齊市生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展評價指標體系

注：+代表正項指標，-代表負向指標.

其中xij為第i年第j項評價指標的數(shù)值.

2)對原數(shù)據(jù)進行標準化處理[18]25.對于正向指標：

對于負向指標：

其中,xjmax和xjmin分別為第j項指標中的最大值和最小值.

4)計算第j項指標的熵值ej[16]59:

其中k為評價年數(shù).

5)計算指標權(quán)重[16]59：

6)計算生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)與經(jīng)濟子系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平值[19]23：

其中,T(x)和E(y)分別為第i年生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟系統(tǒng)的評價值.

2.2.2 協(xié)調(diào)度模型的建立 按照以上計算出來的熵值.權(quán)重，生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)指標的評價值及經(jīng)濟系統(tǒng)指標的評價值，通過計算兩個系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)度和協(xié)調(diào)發(fā)展度，對烏魯木齊市生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟增長之間的協(xié)調(diào)發(fā)展度進行綜合評價[19]23:

2.2.3 協(xié)調(diào)發(fā)展度模型的建立 根據(jù)協(xié)調(diào)度計算出兩系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展度[19]23:

其中，F(xiàn)=αT(x)+βE(y)為生態(tài)-經(jīng)濟綜合評價值;α為經(jīng)濟子系統(tǒng)綜合水平值在其系統(tǒng)中的權(quán)重;β為生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)綜合水平值在此系統(tǒng)中的權(quán)重.因為生態(tài)環(huán)境狀況與經(jīng)濟發(fā)展同等重要，所以α=β=0.5.協(xié)調(diào)發(fā)展度既能體現(xiàn)出生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)與經(jīng)濟子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)狀況，又能凸顯兩者之間的整體發(fā)展水平，所以引入?yún)f(xié)調(diào)發(fā)展度對于考察生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展狀況更有幫助，也更加科學(xué)合理.

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平值

3.1.1 指標熵值、權(quán)重及分析 根據(jù)熵值法計算公式計算出經(jīng)濟系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境各項指標的熵值和權(quán)重(表2).

表2 各指標熵值及其權(quán)重

從表2可知，在烏魯木齊市經(jīng)濟系統(tǒng)內(nèi)部，表示經(jīng)濟效益、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟發(fā)展速度及人民生活水平包括的各指標的權(quán)重2005—2017年的取值范圍為0.053 2～0.067 8，尤其是表示人民生活水平(x9，x10)、經(jīng)濟發(fā)展速度(x8)和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)(x5)的指標權(quán)重在所有經(jīng)濟指標中占著優(yōu)勢地位，表明在這13年里烏魯木齊市城鎮(zhèn)居民可支配收入、工業(yè)增加值和第三產(chǎn)業(yè)占GDP的比重不斷增加并提高，其產(chǎn)值都有利于提高烏魯木齊市經(jīng)濟效益和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的穩(wěn)步發(fā)展，有助于人民生活水平的提高.

在生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中表示環(huán)境控制的指標污染水處理率y5、工業(yè)廢水排放達標量y6和“三廢”綜合利用產(chǎn)品產(chǎn)值y8的權(quán)重最高，說明烏魯木齊市在近13年間對于污水處理力度有所增強，排放達標率也有所上升，以及對“三廢”的綜合利用率也得到快速提高，可能得益于技術(shù)的進步，這些都對烏魯木齊市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有正效益，也為2017年烏魯木齊市被評為“全國文明城市”起到了關(guān)鍵作用.環(huán)境建設(shè)方面y10的權(quán)重較高，說明烏魯木齊市人均公園綠地面積比以前變大了不少.但是因為烏魯木齊市的工、農(nóng)生產(chǎn)還不夠完善的原因在經(jīng)濟系統(tǒng)的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護方面存在不合理的因素，比如表示環(huán)境污染的指標工業(yè)廢水排放量、工業(yè)廢氣排放量、工業(yè)固體廢棄物排放量、工業(yè)二氧化硫排放量(x1～x4)的權(quán)重較低，說明烏魯木齊市在控制環(huán)境污染體系方面還不夠完善，有待加強.

3.1.2 綜合發(fā)展水平值計算及分析 分別計算烏魯木齊市生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)和經(jīng)濟子系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平值，計算結(jié)果見表3.

表3 經(jīng)濟系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平值

從表3可知，經(jīng)濟發(fā)展指數(shù)的變化趨勢除2009年和2015年出現(xiàn)較大波動外，總體呈上升趨勢.T(y)基本上隨著時間推移在增加，這與烏魯木齊市近年來經(jīng)濟穩(wěn)步增長和經(jīng)濟效益不斷提高相吻合，也與烏魯木齊市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值穩(wěn)步增加,工業(yè)實力不斷增強，商業(yè)、服務(wù)業(yè)、金融業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展有直接關(guān)系.

生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)E(x)相對而言波動略大,但仍然呈現(xiàn)緩慢上升趨勢，2005年和2006年差值僅有5.24%.

可以看出生態(tài)環(huán)境指數(shù)與經(jīng)濟綜合指數(shù)之間有一定關(guān)系，除2007,2008,2009,2011年E(x)與T(y)呈負相關(guān)關(guān)系外，其余年份均呈正相關(guān)關(guān)系.

經(jīng)濟系統(tǒng)-生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)方面，2005年到2016年烏魯木齊市生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展總體呈協(xié)調(diào)發(fā)展過程，從動態(tài)趨勢而言，2005—2010年基本上處于穩(wěn)步協(xié)調(diào)發(fā)展，2010—2015年一直處于優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，2015年出現(xiàn)下降趨勢.

從上述評價結(jié)果可以看出,烏魯木齊市經(jīng)濟與環(huán)境的協(xié)調(diào)程度呈現(xiàn)由緩慢發(fā)展到急劇升高再出現(xiàn)下降的趨勢，而且經(jīng)濟效益除2009年以外其余年份都優(yōu)于環(huán)境效益，即T(y)>E(x),說明烏魯木齊市城市發(fā)展與世界城市發(fā)展的過程具有相似點，都是先發(fā)展經(jīng)濟再治理環(huán)境[20].

3.2 協(xié)調(diào)度和協(xié)調(diào)發(fā)展度計算及分析

在分析完經(jīng)濟系統(tǒng)-生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)后，為了判斷烏魯木齊市經(jīng)濟系統(tǒng)和和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展狀況處于何種程度，根據(jù)表3中的生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平值，按照協(xié)調(diào)度和協(xié)調(diào)發(fā)展度的計算公式，可以計算烏魯木齊市生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度和協(xié)調(diào)發(fā)展度，并根據(jù)表4劃分協(xié)調(diào)度和協(xié)調(diào)發(fā)展度等級，能更好地反映經(jīng)濟系統(tǒng)-生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)狀況(表5).

協(xié)調(diào)度用來反映經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境是否協(xié)調(diào)發(fā)展的尺度，由表5可知，研究時段內(nèi)烏魯木齊市生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度C都接近于1，被劃分為優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào).2009—2010年這2年烏魯木齊市經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)生了下降的趨勢，而生態(tài)環(huán)境保持良好的水平，所以兩個系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)出現(xiàn)了稍微下降的趨勢，但是依然保持著優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào).2011年以來，烏魯木齊市經(jīng)濟快速恢復(fù)及發(fā)展，城市政府也高度重視減少影響城市生態(tài)環(huán)境的各類污染物的排放量，因此烏魯木齊市經(jīng)濟系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境保持著協(xié)調(diào)關(guān)系同步發(fā)展.

表4 協(xié)調(diào)發(fā)展度劃分

表5 生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與經(jīng)濟發(fā)展協(xié)調(diào)度

協(xié)調(diào)發(fā)展度D是主要通過將經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)關(guān)系結(jié)合成整體看，比系統(tǒng)協(xié)調(diào)度分析的結(jié)果更為全面合理.由表5可知，烏魯木齊市經(jīng)濟系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)2005—2016年的協(xié)調(diào)發(fā)展程度不斷從初級向良好轉(zhuǎn)變.

4 結(jié)論

從研究數(shù)據(jù)評價結(jié)果看，12年間，烏魯木齊市經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系持續(xù)提高，經(jīng)濟與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展能力日益增強，各年份顯現(xiàn)出一定的發(fā)展能力和特征.文中在構(gòu)建經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)評價指標體系的基礎(chǔ)上，運用改進熵值法和協(xié)調(diào)度分析法計算出2005—2016年經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)綜合得分值，通過協(xié)調(diào)度模型分析烏魯木齊市近12年的生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展度，基本結(jié)論如下：

1)2005—2016年烏魯木齊市經(jīng)濟發(fā)展綜合得分值整體上高于生態(tài)環(huán)境得分值，但是各年的經(jīng)濟發(fā)展綜合得分和生態(tài)環(huán)境綜合得分之間的差別不大.

2)2005—2012年烏魯木齊市生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)調(diào)狀況不夠穩(wěn)定，但是總體趨勢是優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，2012年以來，生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)關(guān)系保持著穩(wěn)定的良好關(guān)系.

3)烏魯木齊市近12年來的生態(tài)環(huán)境-經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展類型屬協(xié)調(diào)發(fā)展類，且協(xié)調(diào)發(fā)展度從前5年的初級協(xié)調(diào)發(fā)展不斷向良好協(xié)調(diào)發(fā)展轉(zhuǎn)變.