城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展研究

蔣慧峰

摘 要：構(gòu)建城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合評價指標體系，利用2006—2016年的湖北省相關(guān)數(shù)據(jù)對系統(tǒng)的綜合水平進行測度，借用耦合協(xié)調(diào)度模型對湖北省城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)程度的時間演變特征及協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系進行研究。結(jié)果表明，隨著湖北省城鎮(zhèn)化系統(tǒng)綜合評價指數(shù)的提高，生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)綜合評價指數(shù)先上升后下降再上升，經(jīng)歷倒“U”型變化過程;湖北省城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展的耦合度一直處于拮抗?fàn)顟B(tài)，協(xié)調(diào)度雖然逐漸提高并呈現(xiàn)出良性發(fā)展趨勢，但協(xié)調(diào)度等級較低。

關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)化;生態(tài)環(huán)境;耦合協(xié)調(diào)度;湖北省

中圖分類號：F291.1? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? 文章編號：1673-291X（2019）04-0157-05

引言

城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境是相互聯(lián)系、相互影響、相互制約的復(fù)雜系統(tǒng)，一方面，城鎮(zhèn)化進程的加速以及城鎮(zhèn)化水平的不斷提升使得生態(tài)環(huán)境面臨諸如人口、經(jīng)濟、資源等方面的壓力越來越明顯;另一方面，環(huán)境污染日趨嚴重、資源與能源的過度消耗以及生態(tài)平衡的破壞已經(jīng)嚴重制約了城鎮(zhèn)化的可持續(xù)發(fā)展。因此，城鎮(zhèn)化的發(fā)展需要生態(tài)環(huán)境作為客觀載體，而生態(tài)環(huán)境的保護與建設(shè)同樣依耐城鎮(zhèn)化發(fā)展的資金與技術(shù)支持。

以《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014—2020年）》為導(dǎo)向，探索2006—2016年湖北省城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的耦合關(guān)系以及偶和協(xié)調(diào)關(guān)系的演變規(guī)律這一復(fù)雜“人地”關(guān)系大系統(tǒng)中的特殊系統(tǒng)是非常有必要的。在理論層面上，可以豐富城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境關(guān)系及“人地”關(guān)系領(lǐng)域的研究內(nèi)容;在實踐層面上，可以作為指導(dǎo)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，構(gòu)建新型城鎮(zhèn)化進程，建設(shè)生態(tài)文明以及協(xié)同“五化”發(fā)展的參考與借鑒。

目前，學(xué)者對城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的影響一方面集中在快速城鎮(zhèn)化對生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)內(nèi)氣體、水環(huán)境、自然災(zāi)害等各要素的影響[1～3]，研究對象較片面;另一方面，研究主要集中于沿?；蜻吘车貐^(qū)大范圍內(nèi)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的交互關(guān)系上[4～7]，對于內(nèi)陸城市的關(guān)注不足。本文構(gòu)建城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)評價指標體系和耦合協(xié)調(diào)度模型，并基于湖北省2006—2016年統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的演變規(guī)律及動態(tài)特征。

一、數(shù)據(jù)與研究方法

1.指標體系構(gòu)建。城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境變化息息相關(guān)，其發(fā)展是由許多因素共同相互作用、相互影響的結(jié)果。按照科學(xué)性、針對性、系統(tǒng)性和可操作性等原則，借鑒已有相關(guān)文獻中的評價指標體系，結(jié)合數(shù)據(jù)資料的可獲取性，從人口、經(jīng)濟、社會、空間四個方面構(gòu)造城鎮(zhèn)化評價指標體系，而生態(tài)環(huán)境則可由壓力、狀態(tài)、響應(yīng)三個指標類型來表達，具體指標體系（見表1）。原始數(shù)據(jù)源自2007—2017年《湖北省統(tǒng)計年鑒》及《中國統(tǒng)計年鑒》，極個別缺失數(shù)據(jù)采用相鄰年份插值法補齊。

2.數(shù)據(jù)預(yù)處理方法。為了消除各項評價指標單位及數(shù)值量級間的差異使其具有可對比性，采用極差標準化方法對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理得到無量綱化值。設(shè)原始數(shù)據(jù)為xi，標準化出來后的數(shù)據(jù)為x′i，則處理方法如下：

式中，f（x）表示城鎮(zhèn)化系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)，g（y）用于表達生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)。由于熵值法[8]既可以降低人為因素的影響，從而避免在確定權(quán)重時的主觀因素，又可以根據(jù)各指標數(shù)據(jù)的差異程消除不同指標中蘊含的重復(fù)信息，所以綜合評價指數(shù)的權(quán)重采用熵值法確定，實證具體結(jié)果（見下頁表2）;C為耦合度，D為耦合協(xié)調(diào)度;T為表征城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的地位或整體關(guān)系效應(yīng)的綜合評價指數(shù)，？琢，？茁為待定權(quán)重，由于城鎮(zhèn)化發(fā)展與生態(tài)環(huán)境同等重要，所以？琢，？茁均取值為0.5。一般認為，D∈[0，0.2]為嚴重協(xié)調(diào)衰退型;D∈（0.2，0.4]為中等協(xié)調(diào)衰退型;D∈（0.4，0.6]為一般協(xié)調(diào)發(fā)展型;D∈（0.6，0.8]為中等協(xié)調(diào)發(fā)展型;D∈（0.8，1]為優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展型。

二、實證結(jié)果及分析

按照上述模型計算得出2006—2016年湖北省城鎮(zhèn)化系統(tǒng)及生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)f（x）和g（y）、耦合度C、耦合協(xié)調(diào)度D及兩個子系統(tǒng)綜合評價指數(shù)T的結(jié)果（見下頁表2）。

1.綜合評價指數(shù)時序分析。為了更加直觀地展示各綜合評價指數(shù)隨時間的演變趨勢，將表2中的對應(yīng)數(shù)據(jù)用圖1表示。

首先，從湖北省城鎮(zhèn)化系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)的演化特征來看，指數(shù)最小值為2006年的0.0671，最大值為2015年的0.8817。從發(fā)展的細節(jié)來看，2006—2008年湖北省城鎮(zhèn)化系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)從0.0671增長至0.1341，城鎮(zhèn)化水平偏低，增長比較緩慢;2009—2015年湖北省城鎮(zhèn)化系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)從0.2107增長至0.8817，且增長迅速;2016年為0.8740，較之2015年稍稍有所降低，整個發(fā)展過程曲線呈現(xiàn)出拉伸的“S”型。這一起點低、速度快的發(fā)展過程表明，人口、經(jīng)濟、社會、空間四個方面共同提升了湖北省的城鎮(zhèn)化水平。

其次，從湖北省生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)的演化特征來看，指數(shù)最小值為2006年的0.2215，最大值為2016年的0.6599。指數(shù)的變化過程經(jīng)歷了“十一五”（2006—2010年）與“十二五”（2011—2015年）兩個非常相似的階段，生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)都是先增加再下降，“十一五”期間變化的幅度較大，而“十二五”期間的變化較平緩，呈現(xiàn)出倒“U”型演變軌跡，與環(huán)境庫茲涅茲曲線結(jié)論相符。雖然指數(shù)的波動明顯，但總體上呈現(xiàn)上升趨勢。這說明，兩個規(guī)劃期間都將降低能耗作為社會經(jīng)濟發(fā)展目標之一以及生態(tài)文明理念的提出，并在可持續(xù)發(fā)展理念和環(huán)境保護措施的共同推進下，生態(tài)環(huán)境正在逐步改善。

最后，從圖1綜合來看，湖北省城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)綜合評價指數(shù)存在較為明顯的差距。2006—2013年，城鎮(zhèn)化水平滯后于生態(tài)環(huán)境發(fā)展，但是兩者之間的差距隨著時間的推移慢慢變小。2014—2016年，城鎮(zhèn)化水平已經(jīng)超過生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平，且差距有擴大的趨勢。雖然城鎮(zhèn)化進程的快速增長也帶動和改善生態(tài)環(huán)境狀況，但是從長遠來看，隨著城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境矛盾的加劇，城鎮(zhèn)化進程必將被生態(tài)環(huán)境發(fā)展速度與質(zhì)量延緩。為了更好地揭示湖北省城鎮(zhèn)化進程中生態(tài)環(huán)境的演化狀況，對兩者進行趨勢分析結(jié)果（見圖2）。

結(jié)果表明，湖北省城鎮(zhèn)化系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)綜合評價指數(shù)存在明顯的二次函數(shù)關(guān)系。顯然，生態(tài)環(huán)境與城鎮(zhèn)化水平之間存在倒“U”型曲線關(guān)系，又與環(huán)境庫茲涅茲曲線結(jié)論相符，即隨著城鎮(zhèn)化進程的加快推進，生態(tài)環(huán)境將表現(xiàn)為先優(yōu)化而后惡化的趨勢，從趨勢上來看，湖北省即將處于倒“U”型曲線的下降階段，生態(tài)環(huán)境會不斷惡化。

2.耦合度與耦合協(xié)調(diào)度時序分析。在2006—2016年期間，湖北省城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)間的耦合度和協(xié)調(diào)度可以用圖3表示。耦合度呈現(xiàn)出先增長后持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的狀態(tài)。從數(shù)值上看，耦合度始終處于0.4～0.5之間，按照劉凱等的分類方法，城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的發(fā)展處理拮抗階段，即城鎮(zhèn)化發(fā)展正在破壞生態(tài)環(huán)境，使得生態(tài)環(huán)境的承載力逐漸減少，但由于耦合度接近0.5這一臨界值，說明隨著城鎮(zhèn)化的繼續(xù)發(fā)展，兩系統(tǒng)的耦合程度不斷提高，耦合作用不斷增強，會進入到二者的磨合時期，該階段城鎮(zhèn)化發(fā)展可以修復(fù)生態(tài)環(huán)境從而進入良性耦合階段。耦合協(xié)調(diào)度則呈現(xiàn)出持續(xù)增長的上升趨勢，“十一五”的前三年，即2006—2008年屬于中等協(xié)調(diào)衰退型，協(xié)調(diào)度從0.2469增長至0.3321，其城鎮(zhèn)化發(fā)展水平較低且生態(tài)環(huán)境較差，此階段位于“S”曲線的起步階段，城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境開始進行協(xié)調(diào)而進入初步融合期;“十一五”的后兩年與“十二五”的前四年，即2009—2014年屬于一般協(xié)調(diào)發(fā)展型，協(xié)調(diào)度從0.4073快速增長至0.5953，其城鎮(zhèn)化水平一般但生態(tài)環(huán)境慢慢開始存在問題，此階段為“S”曲線的發(fā)展階段，城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境開始耦合及協(xié)調(diào)而進入融合發(fā)展階段;2015—2016年屬于中等協(xié)調(diào)發(fā)展型，協(xié)調(diào)度分別為0.6023和0.6162，其城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)環(huán)境水平開始同步發(fā)展，此階段屬于“S”曲線的成熟階段。雖然湖北省城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度逐漸提高并呈現(xiàn)出良性發(fā)展趨勢，但是耦合協(xié)調(diào)度水平并不高，最高值僅為0.6162，屬于一般協(xié)調(diào)發(fā)展與中等協(xié)調(diào)發(fā)展的臨界值，即兩者發(fā)展的整體功能較低，要么生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展超前而城鎮(zhèn)化相對滯后，要么城鎮(zhèn)化系統(tǒng)發(fā)展超強而生態(tài)環(huán)境惡化。

結(jié)語

本文構(gòu)建了城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合評價指標體系，基于湖北省2006—2016年相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)并結(jié)合耦合協(xié)調(diào)度模型實證探討了城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展的時間演變特征以及協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系。研究結(jié)果表明：

1.湖北省城鎮(zhèn)化系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)綜合評價指數(shù)不僅在“十一五”及“十二五”期間，而且從整個發(fā)展過程上來看都呈現(xiàn)倒“U”型演變軌跡。湖北省城鎮(zhèn)化綜合評價指數(shù)不斷提升，與此同時，生態(tài)環(huán)境綜合評價指數(shù)波動式上升，城鎮(zhèn)化發(fā)展從2013年開始占據(jù)主導(dǎo)地位，雖然生態(tài)環(huán)境不斷改善，但生態(tài)環(huán)境壓力加大。然而，兩者的差距沒有明顯擴大的趨勢。

2.湖北省城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展的耦合度不高表明耦合度處于拮抗階段，城鎮(zhèn)化對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生脅迫效應(yīng)的同時，生態(tài)環(huán)境對城鎮(zhèn)化存在約束作用。耦合協(xié)調(diào)度則明顯呈現(xiàn)出“S”曲線的變化趨勢持續(xù)上升，但目前的協(xié)調(diào)等級較低，屬于一般協(xié)調(diào)發(fā)展與中等協(xié)調(diào)發(fā)展的臨界階段。

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