城市化與水生態(tài)環(huán)境耦合演變定量指標化研究

遲承業(yè)

(遼寧省大連水文局，遼寧 大連 116021)

當前，城市化的發(fā)展對區(qū)域水生態(tài)環(huán)境的影響成為當前生態(tài)環(huán)境保護研究的熱點問題，城市化發(fā)展如何與生態(tài)環(huán)境協(xié)調發(fā)展是國內學者關注的主要方向，綜合分析城市化發(fā)展與水生態(tài)環(huán)境的耦合演變成為當前研究的難點，近些年來，有學者結合綜合指標的方法，采用多指標分析的方法對區(qū)域城市化與水生態(tài)環(huán)境耦合演變進行定性分析，并取得一定的研究成果[1-6]，但是這些成果未能對城市化對水生態(tài)環(huán)境的影響進行定量化的分析。本文結合協(xié)調發(fā)展度綜合模型[7-10]，以遼寧省省會沈陽市為研究實例，對城市化與水生態(tài)環(huán)境耦合演變進行綜合分析，分析方法對于其他城市具有參考價值。

1 協(xié)調發(fā)展度綜合模型

協(xié)調發(fā)展調度模型首先需要對模型指標數(shù)據(jù)進行綱化處理，綱化處理方程為：

對于正向指標：

(1)

對于負向指標：

(2)

協(xié)調發(fā)展綜合模型結合多級熵權處理方法對各指標進行綜合權重的設定，權重設定方程為：

(3)

(4)

(5)

T=αf(x)+βf(y)

(6)

(7)

式中，C—城市化與水生態(tài)環(huán)境的協(xié)調發(fā)展度；f(x)—城市化綜合指數(shù)；f(y)—水生態(tài)環(huán)境演變綜合指數(shù)；k—協(xié)調發(fā)展指數(shù)；T—綜合評定指數(shù)；α、β—協(xié)調發(fā)展系數(shù)，本文兩個數(shù)值分別取為0.5以及0.6。在進行協(xié)調發(fā)展度確定后，結合國際上對城市化與水生態(tài)環(huán)境演變的劃分標準，進行等級劃分，劃分標準見表1。

表1 城市化與水環(huán)境協(xié)調發(fā)展的評定標準

2 研究實例

2.1 指標體系的構建

為對區(qū)域城市化與水生態(tài)環(huán)境耦合演變進行分析，構建了其分析指標體系，具體見表2。

表2 指標體系的構建

表2為城市化與水生態(tài)環(huán)境分析的指標體系，并結合多級熵權重的方式各級指標進行權重的設定，在進行指標設定時，各級權重分析的原始數(shù)據(jù)均來自于沈陽市的統(tǒng)計年鑒。其中城市化指數(shù)分為人口、經濟、空間以及社會4個層級，而水生態(tài)環(huán)境主要分為水生態(tài)環(huán)境壓力、水生態(tài)環(huán)境保護及水生態(tài)環(huán)境狀態(tài)3類。

2.2 城市化演變的趨勢分析

結合城市化演變的構建指標，對沈陽市城市化演變系統(tǒng)指數(shù)進行了分析，分析結果見表3、如圖1所示。

從圖1中可以看出，沈陽作為遼寧省省會城市，其城市化系統(tǒng)演變指數(shù)呈現(xiàn)較為平穩(wěn)的上升趨勢，從2011年后其城市化系統(tǒng)演變指數(shù)變幅逐步加大，其城市化年平均演變指數(shù)達到0.04，而水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)演變指數(shù)變幅較為不穩(wěn)定，其年均變幅指數(shù)也為0.04，在2014年出現(xiàn)小幅下降波動。

表3 城市化演變系統(tǒng)指數(shù)

圖1 城市化與水生態(tài)環(huán)境演變綜合指數(shù)

2.3 水生態(tài)環(huán)境演變的趨勢分析

結合水生態(tài)環(huán)境壓力、水生態(tài)環(huán)境保護及水生態(tài)環(huán)境狀態(tài)三類指標對沈陽市水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)演變指數(shù)進行分析，分析結果見表4。

表4 水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)演變指數(shù)

從表4中可以看出，三類水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)演變指數(shù)均呈現(xiàn)上升變化趨勢，其中水生態(tài)環(huán)境壓力指數(shù)上升明顯度偏高，這主要是受城市化發(fā)展，造成區(qū)域水生態(tài)環(huán)境壓力的不斷增加，其年均增幅達到0.03，而從2010年以后水生態(tài)環(huán)境壓力指數(shù)增幅明顯。相對于水生態(tài)環(huán)境壓力指數(shù)的增加，其水生態(tài)環(huán)境保護指數(shù)也不斷增加，從2010年以后，沈陽市加大區(qū)域水生態(tài)環(huán)境的保護，對區(qū)域的渾河加大生態(tài)環(huán)境整治力度，其水生態(tài)環(huán)境保護指數(shù)也在2010年出現(xiàn)明顯增幅，水生態(tài)環(huán)境保護指數(shù)的增加也使得區(qū)域水生態(tài)環(huán)境狀態(tài)指數(shù)得到明顯增加，水生態(tài)環(huán)境得到很大程度的改善。

2.4 城市化與水生態(tài)環(huán)境耦合演變分析

基于協(xié)調發(fā)展度綜合模型，對城市化與水生態(tài)環(huán)境耦合演變進行系統(tǒng)分析，定量分析了不同年份沈陽市城市化與水生態(tài)環(huán)境耦合演變的的協(xié)調發(fā)展度，并分析了協(xié)調發(fā)展的類型，此外繪制了區(qū)域城市化與水生態(tài)環(huán)境耦合演變的變化曲線。分析結果見表5、如圖2所示。

表5 城市化與水生態(tài)環(huán)境耦合演變變化曲線

從表5中可以看出，2010年以后，沈陽市城市化與水生態(tài)環(huán)境的協(xié)調發(fā)展度增加到0.8以上，區(qū)域城市化與水生態(tài)環(huán)境的協(xié)調發(fā)展類型達到良好協(xié)調以上程度。這主要是因為2010年以后，沈陽市加大了區(qū)域水生態(tài)環(huán)境保護的力度，出臺了一系列的區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護措施，使得水生態(tài)環(huán)境壓力指數(shù)有所下降，水生態(tài)環(huán)境狀態(tài)及水生態(tài)保護指數(shù)穩(wěn)步上升。從圖2中也可以看出，區(qū)域城市化與水生態(tài)環(huán)境耦合演變曲線呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的變化趨勢，其綜合協(xié)調度逐步增加。從各指數(shù)協(xié)調度回歸方程可以看出，城市化與水生態(tài)環(huán)境耦合演變綜合指數(shù)和協(xié)調發(fā)展度呈現(xiàn)指數(shù)變化關系。

3 結語

(1)2000—2019年沈陽市城市化與水生態(tài)環(huán)境耦合演變的指數(shù)呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢，在變化系統(tǒng)內部，社會城市化是城市化變化較為薄弱的因素，水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)狀態(tài)指數(shù)的演變趨勢更為復雜。

(2)城市化發(fā)展與水生態(tài)環(huán)境演變曲線呈現(xiàn)指數(shù)變化關系，城市化與水生態(tài)環(huán)境協(xié)調發(fā)展主要依靠于兩者的共同發(fā)展，使得城市化對水生態(tài)環(huán)境的促進作用大于破壞作用是城市化發(fā)展主要研究的課題。

圖2 沈陽市城市化與水生態(tài)環(huán)境耦合演變曲線

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