基于熵理論的四川省可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)研究

鄧 超，羅 偉，許文來

(1.成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059；2.四川省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院，成都 610041)

1 前 言

可持續(xù)發(fā)展作為當(dāng)今世界各國共同倡導(dǎo)的協(xié)調(diào)人口、社會(huì)、資源、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)相互關(guān)系的發(fā)展戰(zhàn)略，已成為解決國內(nèi)國際發(fā)展問題的重要手段。近兩年來我國在《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》、《中國落實(shí)2030年可持續(xù)發(fā)展議程國別方案》、G20峰會(huì)等一系列大政方針和國際動(dòng)作中均顯示出實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的立場和決心。我國雖制定了全國性的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，但是依賴此發(fā)展戰(zhàn)略的區(qū)域可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)研究仍然非常匱乏，從而不能有效的指導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在我國取得顯著成效。本文選取中國西南地區(qū)具有代表性的經(jīng)濟(jì)、資源、人口大省—四川作為研究對(duì)象，通過具體的區(qū)域可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)研究推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在全國的有效實(shí)施。

隨著可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)研究的推進(jìn)，專家學(xué)者從不同領(lǐng)域提出了可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)的方法和模型，主要可以分為社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)方法、生態(tài)學(xué)方法、統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)學(xué)方法三大類，其中社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)方法主要包括GDP核算[1]、真實(shí)儲(chǔ)蓄測算法[2]等，生態(tài)學(xué)方法[3～6]主要包括生態(tài)足跡、能值分析法等，統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)學(xué)法[7～15]主要包括熵權(quán)法、模糊數(shù)學(xué)方法、數(shù)據(jù)包絡(luò)法、主成分分析法等。統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)學(xué)方法因其能較全面的體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展問題的層次性和綜合性且具有較強(qiáng)的直觀性在國內(nèi)外備受關(guān)注，并已成為國內(nèi)進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)研究的主要方法，然而對(duì)于目前研究來說還存在部分不足：①缺少對(duì)可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)不同階段的定量化界定；②認(rèn)為體現(xiàn)指標(biāo)區(qū)分度的熵權(quán)直接等同于指標(biāo)權(quán)重[13～17]，③基于現(xiàn)階段可持續(xù)發(fā)展水平的預(yù)測分析較少。本文以統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)學(xué)為基礎(chǔ)將熵和可持續(xù)發(fā)展理論相結(jié)合，建立了不僅能夠克服權(quán)重影響還能定量化分析可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)和目標(biāo)的方法。

2 研究區(qū)域和方法

2.1 區(qū)域概況

四川省位于中國西南部，北鄰青海、甘肅及陜西三省，南與云南、貴州省接壤，東臨重慶市，西傍西藏自治區(qū)，幅員48.6萬平方公里，因土地肥沃、物產(chǎn)富饒、資源富集、風(fēng)景優(yōu)美被譽(yù)為“天府之國”。2015年，全省常住人口 8 204萬人，生產(chǎn)總值達(dá)到30 053.1億元，經(jīng)濟(jì)總量居西部第一，但省內(nèi)西部地區(qū)生產(chǎn)總值只占全省的9.08%，東西發(fā)展嚴(yán)重不平衡，且社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的環(huán)境壓力不斷加劇，環(huán)境調(diào)節(jié)能力和環(huán)境質(zhì)量持續(xù)下降。

四川省作為中國西南地區(qū)具有代表性的經(jīng)濟(jì)、資源、人口大省是落實(shí)國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要區(qū)域，是促進(jìn)區(qū)域、國家和世界可持續(xù)發(fā)展的基石，但發(fā)展的持續(xù)性和協(xié)調(diào)性不高，為了分析四川省可持續(xù)發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題，需要進(jìn)行四川省可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)研究。

2.2 可持續(xù)發(fā)展熵理論

2.2.1 熵

熵最初由德國物理學(xué)家克勞修斯用熱量Q與溫度T之比來研究系統(tǒng)熱力學(xué)過程，認(rèn)為熵是一個(gè)狀態(tài)函數(shù)并且在不可逆的熱力學(xué)過程中，系統(tǒng)的最終變化總是朝著熵值增加的方向進(jìn)行的。后來經(jīng)過玻爾茲曼、麥克斯韋、申農(nóng)等人的努力，熵理論已進(jìn)入統(tǒng)計(jì)物理學(xué)、理論化學(xué)和統(tǒng)計(jì)信息學(xué)領(lǐng)域，在判斷分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、化學(xué)反應(yīng)和信息量方面均取得較大進(jìn)展。1969年普利高津在理論物理和生物學(xué)國際會(huì)議上提出耗散結(jié)構(gòu)理論，用熵值來研究人地關(guān)系[18]。

2.2.2 可持續(xù)發(fā)展與熵

可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)是在遵循人地關(guān)系協(xié)調(diào)共生的可持續(xù)發(fā)展核心原則基礎(chǔ)上對(duì)人類活動(dòng)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)有序性和持續(xù)發(fā)展性進(jìn)行的衡量?？沙掷m(xù)發(fā)展水平是能夠體現(xiàn)發(fā)展可持續(xù)性、協(xié)調(diào)性的狀態(tài)量，與熵的性質(zhì)相同，所以本文用熵值的概念來量化可持續(xù)發(fā)展水平。從耗散結(jié)構(gòu)理論來看，人地關(guān)系形成耗散結(jié)構(gòu)過程，正是靠系統(tǒng)開放而不斷向其內(nèi)部輸入低熵能量物質(zhì)和信息，產(chǎn)生負(fù)熵流得以維持，人地系統(tǒng)熵值正體現(xiàn)了人地關(guān)系發(fā)展的變化狀況；從熱力學(xué)和分子運(yùn)動(dòng)學(xué)方面來看，熵值是一個(gè)能體現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部分布是否有序、系統(tǒng)是否具有繼續(xù)運(yùn)行能力的狀態(tài)量。

2.2.3 可持續(xù)發(fā)展熵理論模型

申農(nóng)通過引申和發(fā)展統(tǒng)計(jì)物理學(xué)熵的概念，提出了信息熵理論，基于概率和數(shù)值統(tǒng)計(jì)來反映系統(tǒng)的無序程度，定量判斷系統(tǒng)演化的方向[19]。信息熵可以用來描述任何一種體系或物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的混亂程度和無序度，而同一物理系統(tǒng)的熱力學(xué)熵和信息熵之比為一個(gè)常數(shù)[20]。所以可以通過指標(biāo)信息熵值來衡量系統(tǒng)的熵值，從而對(duì)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)進(jìn)行分析。并且需要注意的是，由信息熵計(jì)算的熵權(quán)本質(zhì)應(yīng)該是指標(biāo)區(qū)分度[16-17]。

(1)信息熵

根據(jù)申農(nóng)信息熵理論，可知對(duì)于一個(gè)不確定性系統(tǒng)，若用隨機(jī)變量S表示其狀態(tài)特征；對(duì)于離散型隨機(jī)變量，設(shè)s的取值為S={s1,s2,…,sn}(n≥2),每一取值對(duì)應(yīng)的概率為P={p1,p2,…,pn}(0≤pi≤1)，且有∑pi=1，則該系統(tǒng)的信息熵為：

H=-∑Piln(Pi)

(1)

式中：H為不確定性系統(tǒng)的信息熵，Pi為表示不確定性系統(tǒng)狀態(tài)隨機(jī)變量S的概率。

Zm*n為由指標(biāo)數(shù)據(jù)構(gòu)建的可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)矩陣，代表n年間對(duì)m個(gè)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。Xm*n為在Zm*n指標(biāo)原始數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上歸一化的矩陣，Xij為原始數(shù)據(jù)歸一化值。由信息熵的計(jì)算原理，指標(biāo)i的信息熵為：

(2)

(3)

2.2.3.2 熵值

Hi為指標(biāo)i的信息熵值，由信息熵的原理，Hi為i指標(biāo)在n年的統(tǒng)計(jì)中的綜合值，則可以推出對(duì)于指標(biāo)i在第j年的信息熵為Hij，由于在同一系統(tǒng)中信息熵與熱力學(xué)熵的比值為常數(shù)，Hij可以用來衡量系統(tǒng)的熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)熵值：

(4)

(5)

式中Hi為i指標(biāo)的信息熵，Hij為i指標(biāo)在第j年的信息熵(熱力學(xué)熵、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)熵)，Lj為第j年的系統(tǒng)熵值。

2.2.3.3 熵權(quán)

信息熵從指標(biāo)變化的基礎(chǔ)來衡量其所含的有效信息的量，體現(xiàn)了指標(biāo)在競爭意義上的激烈程度，所以通過信息熵確定的熵權(quán)與評(píng)價(jià)對(duì)象有著密切的關(guān)系。本研究通過熵權(quán)來研究各項(xiàng)指標(biāo)的變化程度，進(jìn)而可以衡量指標(biāo)的相對(duì)變化能力。指標(biāo)i的熵權(quán)：

(6)

(4)數(shù)據(jù)歸一化

為體現(xiàn)指標(biāo)數(shù)據(jù)間的內(nèi)在變化程度和規(guī)律，采用Zij/MAX(Zi)的數(shù)據(jù)歸一化方法，2006～2015年規(guī)一化后數(shù)據(jù)將在保持?jǐn)?shù)據(jù)間相對(duì)比例和變化方向的基礎(chǔ)上落入0～1的區(qū)間內(nèi)。數(shù)據(jù)歸一化：

(7)

2.3 指標(biāo)體系

本文構(gòu)建區(qū)域可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系的基本原則有[21]：科學(xué)性原則、可操作性原則、相對(duì)完備和系統(tǒng)性原則、動(dòng)態(tài)性原則、目標(biāo)性原則。其中相對(duì)完備和系統(tǒng)性原則以及目標(biāo)性原則是本文指標(biāo)體系構(gòu)建的核心。

目標(biāo)性原則：指標(biāo)篩選于SGDs[22～24]和四川省十三五規(guī)劃中的相關(guān)內(nèi)容，具有很強(qiáng)的政策指導(dǎo)性和目標(biāo)性。

相對(duì)完備和系統(tǒng)性原則：四川省可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r定義為社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境三大子系統(tǒng)的綜合表現(xiàn)。從其子系統(tǒng)內(nèi)部可持續(xù)的目標(biāo)來描述可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r的具體表現(xiàn)形式，形成7個(gè)二級(jí)領(lǐng)域?qū)又笜?biāo)。第三級(jí)指標(biāo)為基礎(chǔ)層指標(biāo)，包括社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境方面的34項(xiàng)指標(biāo)，是對(duì)二級(jí)領(lǐng)域?qū)又笜?biāo)進(jìn)行具體化、可統(tǒng)計(jì)化、可比化的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。其中正熵指標(biāo)表征生態(tài)環(huán)境問題、社會(huì)經(jīng)濟(jì)壓力等，指標(biāo)數(shù)據(jù)增長會(huì)增加系統(tǒng)的無序程度朝著不可持續(xù)的方向發(fā)展；負(fù)熵指標(biāo)表征社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境衛(wèi)生中關(guān)于生產(chǎn)力、經(jīng)濟(jì)效率、社會(huì)良好狀態(tài)、環(huán)境治理水平、環(huán)境治理措施等，指標(biāo)數(shù)據(jù)增長系統(tǒng)朝著有序可持續(xù)方向發(fā)展。四川省可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見表1。

表1 四川省可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab.1 The evaluation index system of sustainable development in Sichuan Province

續(xù)表1

目標(biāo)層一級(jí)系統(tǒng)層二級(jí)領(lǐng)域?qū)尤?jí)基礎(chǔ)指標(biāo)層單位屬性2020目標(biāo)2030目標(biāo)目標(biāo)來源so7人均公共綠地m2負(fù)熵14.0014.00四川省加快推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化辦出臺(tái)進(jìn)一步做好城市生態(tài)修復(fù)和城市功能修補(bǔ)(“城市雙修”)工作的實(shí)施意見社會(huì)穩(wěn)定及安全so8每千人床位數(shù)張負(fù)熵6.106.39四川省“十三五”衛(wèi)生計(jì)生事業(yè)發(fā)展規(guī)劃so9交通傷亡率人正熵11 910.1510 719.14四川省交通運(yùn)輸十三五規(guī)劃,交通死亡人數(shù)下降5%so10被起訴人數(shù)(每10萬人)人正熵52.8021.12綜合多年間最優(yōu)值教育、性別及就業(yè)平等so11小學(xué)、初中教師數(shù)量達(dá)標(biāo)比例%負(fù)熵100.00100.00國家中長期教育改革和發(fā)展綱要(2010-2020),學(xué)生教師比初中為13.5,小學(xué)為19so12城鎮(zhèn)登記失業(yè)率%正熵<4.504.00四川省人力資源和社會(huì)保障事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃綱要so13女學(xué)生數(shù)達(dá)到男女比例情況%負(fù)熵100.00100.00男女平等享受教育原則so14國家、集體和其他經(jīng)濟(jì)單位女性就業(yè)人數(shù)達(dá)到男女比例情況%負(fù)熵100.00100.00男女平等享受工作機(jī)會(huì)原則經(jīng)濟(jì)(ec)經(jīng)濟(jì)發(fā)展總量及質(zhì)量ec1糧油產(chǎn)量萬噸負(fù)熵3 750.354 420.40四川省“十三五”農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃ec2肉蛋奶產(chǎn)量萬噸負(fù)熵978.001728.54四川省“十三五”農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃ec3有效灌溉面積比例萬畝負(fù)熵4 702.006 075.82四川省“十三五”農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃ec4萬元GDP用水量(2010價(jià))m3正熵71.4238.57四川省“十三五”水資源消耗總量和強(qiáng)度雙控行動(dòng)實(shí)施方案ec5萬元GDP能耗量(2010價(jià))噸標(biāo)煤正熵0.580.40四川省“十三五”水資源消耗總量和強(qiáng)度雙控行動(dòng)實(shí)施方案ec6人均生產(chǎn)總值(2010價(jià))?負(fù)熵46 439.0574 702.86四川省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展十三五規(guī)劃,按2010年價(jià)計(jì)算ec7地區(qū)生產(chǎn)總值(2010價(jià))?負(fù)熵39 937.5971 505.04四川省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展十三五規(guī)劃,按2010年價(jià)計(jì)算經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及物質(zhì)消耗ec8煤炭消費(fèi)比重%正熵23.916.26四川省“十三五”能源發(fā)展規(guī)劃ec9輕工業(yè)生產(chǎn)總值(2010價(jià))%負(fù)熵19 985.5637 972.56四川省“十三五”輕工行業(yè)發(fā)展指南ec10能耗損失量占能耗總量比例%正熵2.072.07綜合多年間最優(yōu)值ec11一般工業(yè)廢物綜合利用率%負(fù)熵50.7869.77四川省“十三五”工業(yè)發(fā)展規(guī)劃ec12服務(wù)業(yè)增加值比重%負(fù)熵45.0055.50四川省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展十三五規(guī)劃

續(xù)表1

目標(biāo)層一級(jí)系統(tǒng)層二級(jí)領(lǐng)域?qū)尤?jí)基礎(chǔ)指標(biāo)層單位屬性2020目標(biāo)2030目標(biāo)目標(biāo)來源環(huán)境(en)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量及壓力en1Ⅲ類及以上省控及以上斷面比例%負(fù)熵64.8570.82四川省“ 十三五”環(huán)境保護(hù)規(guī)劃 en2空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)率(優(yōu)良比例)%負(fù)熵83.5089.72四川省“ 十三五”環(huán)境保護(hù)規(guī)劃 en3森林覆蓋率%負(fù)熵40.0048.84四川省“十三五”林業(yè)發(fā)展規(guī)劃en4氨氮排放量噸正熵11.318.17四川省“ 十三五”環(huán)境保護(hù)規(guī)劃 en5二氧化硫排放總量噸正熵60.2840.99四川省“ 十三五”環(huán)境保護(hù)規(guī)劃 生態(tài)環(huán)境保護(hù)科技創(chuàng)新基礎(chǔ)en6城市污水處理率%負(fù)熵95.00100.00四川省“ 十三五”環(huán)境保護(hù)規(guī)劃,2020年城市和縣城污水處理率分別 達(dá)到 95% 和 85% en7環(huán)保投資建議比例完成情況%負(fù)熵100.00100.00環(huán)保投資占GDP的2%en8研究開發(fā)經(jīng)費(fèi)占GDP比例(2010價(jià))%負(fù)熵2.002.00四川省“十三五”科技創(chuàng)新規(guī)劃

本研究收集了四川省2006～2015年10年間的相關(guān)數(shù)據(jù)，其來源是2007～2016年《四川省統(tǒng)計(jì)年鑒》、2006～2015年《四川省環(huán)境質(zhì)量公報(bào)》，由于統(tǒng)計(jì)年鑒統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)多年間有一定變化和《四川省環(huán)境質(zhì)量公報(bào)》部分資料缺失，帶有*號(hào)數(shù)據(jù)由該指標(biāo)多年平均變化推算而得。原始數(shù)據(jù)見表2。

表2 四川省2006～2015年原始數(shù)據(jù)Tab.2Raw data of Sichuan Province from 2006 to 2015

續(xù)表2

項(xiàng)指標(biāo)層單位年份200620072008200920102011201220132014201512so12城鎮(zhèn)登記失業(yè)率%4.504.304.574.304.104.104.124.124.154.1213so13女學(xué)生數(shù)達(dá)到男女比例情況%98.3598.7098.9699.0799.0299.4399.3299.9299.7099.7714so14國家、集體和其他經(jīng)濟(jì)單位女性就業(yè)人數(shù)達(dá)到男女比例情況%70.3769.3070.4070.2069.7269.6069.6869.9171.4972.1215ec1糧油產(chǎn)量萬噸2859.853026.923140.313194.683223.523292.253315.703387.103374.903442.8016ec2肉蛋奶產(chǎn)量萬噸622.67565.39590.12630.89656.35650.83670.12690.32714.74706.8017ec3有效灌溉面積比例萬畝3730.503750.003760.503786.003829.653901.503849.273924.813999.484102.6518ec4萬元GDP用水量(2010價(jià))m3209.65177.35157.37146.34128.99117.32110.5799.1489.2692.7619ec5萬元GDP能耗量(2010價(jià))噸標(biāo)煤1.010.911.161.091.041.000.930.880.750.6920ec6人均生產(chǎn)總值(2010價(jià))?12547.2514441.8916059.3818307.6921182.0024549.9427569.5830216.2632663.7835604.2921ec7地區(qū)生產(chǎn)總值(2010價(jià))?10261.0911748.9513041.3314925.9617185.4819760.9922241.1924457.2126536.0328624.7922ec8煤炭消費(fèi)比重%52.3851.7151.0453.1051.8044.6046.9044.4042.8037.9023ec9輕工業(yè)生產(chǎn)總值(2010價(jià))%3880.374671.965312.026156.107533.469149.0810565.4111796.4112822.9013783.1424ec10能耗損失量占能耗總量比例%2.072.194.584.604.163.823.583.023.283.2025ec11一般工業(yè)廢物綜合利用率%57.0554.2751.2061.5057.5054.8047.1045.7141.0042.7826ec12服務(wù)業(yè)增加值比重%37.7036.3036.2036.8035.1033.4034.5035.3038.7040.3027en1Ⅲ類及以上省控及以上斷面比例%?89.44?87.34?85.2983.3082.5067.6371.2070.5064.8062.0028en2空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)率(優(yōu)良比例)%?97.27?96.4495.6296.1696.9997.8196.9989.0490.4180.5029en3森林覆蓋率%30.2731.2730.7934.4034.8235.1035.3035.5035.7636.0230en4氨氮排放量噸?6.366.306.195.956.0614.3714.0713.7013.4713.1431en5二氧化硫排放總量噸?131.70117.67114.78113.53113.1090.2086.4481.6779.6471.7632en6城市污水處理率%49.3855.1865.3667.4774.8378.3283.6383.2385.3688.5233en7環(huán)保投資建議比例完成情況%?36.8139.2336.6132.9324.5826.0838.0345.3751.7251.7234en8研究開發(fā)經(jīng)費(fèi)占GDP比例(2010價(jià))%1.241.321.291.531.571.401.471.291.571.67

注：帶有*號(hào)數(shù)據(jù)為該項(xiàng)數(shù)據(jù)缺失，是由該指標(biāo)多年平均變化推算而得的。

3 結(jié)果和分析

3.1 模型計(jì)算結(jié)果

本文的計(jì)算結(jié)果為各項(xiàng)子系統(tǒng)的熵值，是人地系統(tǒng)的本質(zhì)屬性，參考耗散結(jié)構(gòu)理論中的熱力學(xué)第二定律“dS=diS+deS”[18]，系統(tǒng)熵值采用子系統(tǒng)直接相加而來。四川省可持續(xù)發(fā)展熵值計(jì)算結(jié)果均為負(fù)，為體現(xiàn)數(shù)據(jù)的直觀性，對(duì)熵值均做絕對(duì)值處理，記做“得分”。

2006～2015年社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境及系統(tǒng)熵值計(jì)算結(jié)果見表3，相關(guān)性分析見表4，熵權(quán)計(jì)算結(jié)果見表5。根據(jù)指標(biāo)體系目標(biāo)性原則，從政策和發(fā)展角度，參考SGDs[22～24]和四川省各項(xiàng)發(fā)展規(guī)劃中相應(yīng)指標(biāo)值定義可持續(xù)發(fā)展在2020年和2030年需要達(dá)到的目標(biāo)狀態(tài)，由此計(jì)算2020年和2030年目標(biāo)熵值。

為研究四川省可持續(xù)發(fā)展得分變化情況，分別以時(shí)間、經(jīng)濟(jì)為橫軸做可持續(xù)發(fā)展水平變化圖1、2。

表3 四川省熵值計(jì)算結(jié)果Tab.3 The calculation result of the entropy value in Sichuan province

表4 四川省系統(tǒng)相關(guān)性計(jì)算結(jié)果Tab.4 Results of system correlation calculation in Sichuan province

表5 四川省熵權(quán)計(jì)算結(jié)果Tab.5 Index entropy weight

續(xù)表5

指標(biāo)層單位屬性熵權(quán)so12城鎮(zhèn)登記失業(yè)率%正熵0.001 06so13女學(xué)生數(shù)達(dá)到男女比例情況%負(fù)熵0.000 02so14國家、集體和其他經(jīng)濟(jì)單位女性就業(yè)人數(shù)達(dá)到男女比例情況%負(fù)熵0.000 10ec1糧油產(chǎn)量萬噸負(fù)熵0.001 99ec2肉蛋奶產(chǎn)量萬噸負(fù)熵0.003 59ec3有效灌溉面積比例萬畝負(fù)熵0.000 60ec4萬元GDP用水量(2010價(jià))m3正熵0.054 06ec5萬元GDP能耗量(2010價(jià))噸標(biāo)煤正熵0.015 52ec6人均生產(chǎn)總值(2010價(jià))?負(fù)熵0.076 69ec7地區(qū)生產(chǎn)總值(2010價(jià))?負(fù)熵0.075 15ec8煤炭消費(fèi)比重%正熵0.007 51ec9輕工業(yè)生產(chǎn)總值(2010價(jià))%負(fù)熵0.113 04ec10能耗損失量占能耗總量比例%正熵0.04 342ec11一般工業(yè)廢物綜合利用率%負(fù)熵0.011 49ec12服務(wù)業(yè)增加值比重%負(fù)熵0.002 00en1Ⅲ類及以上省控及以上斷面比例%負(fù)熵0.011 37en2空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)率(優(yōu)良比例)%負(fù)熵0.002 29en3森林覆蓋率%負(fù)熵0.002 79en4氨氮排放量噸正熵0.105 24en5二氧化硫排放總量噸正熵0.026 35en6城市污水處理率%負(fù)熵0.022 17en7環(huán)保投資占GDP比例/2%%負(fù)熵0.038 06en8研究開發(fā)經(jīng)費(fèi)占GDP比例(2010價(jià))%負(fù)熵0.006 96

圖1 四川熵值得分變化圖Fig.1 Change of Sustainable Development Score

圖2 經(jīng)濟(jì)-環(huán)境庫茲涅茨曲線Fig.2 The economy-environment kuznets curve

3.2 四川省可持續(xù)發(fā)展分析

3.2.1 四川省可持續(xù)發(fā)展回顧及現(xiàn)狀

由圖1熵值得分變化圖可知，四川省可持續(xù)發(fā)展得分以2011年為分界點(diǎn)，得分前半段波動(dòng)后半段平穩(wěn)，且總體是增加趨勢，10年間提升了66.53%；根據(jù)表4系統(tǒng)熵值相關(guān)性計(jì)算結(jié)果，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)子系統(tǒng)與四川省可持續(xù)發(fā)展得分相關(guān)性均大于0.98。這說明，隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，四川省可持續(xù)發(fā)展水平不斷提高，不斷朝著有序協(xié)調(diào)的方向發(fā)展。為分析四川省可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)變化內(nèi)在原因，對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行研究：

3.2.1.1 經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)——整體提升，局部波動(dòng)

圖1中經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)變化情況顯示，四川省經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)熵值得分2008年出現(xiàn)較大幅度的下降，四川省經(jīng)濟(jì)發(fā)展在經(jīng)歷了2008年發(fā)展倒退期后于2009年開始恢復(fù)，整體呈增加趨勢。這在一定程度上體現(xiàn)出2008年金融危機(jī)對(duì)四川省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的沖擊和四川省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的恢復(fù)能力。這說明，四川省經(jīng)濟(jì)發(fā)展持續(xù)性及穩(wěn)定性較好，具有一定的抗沖擊能力。

3.2.1.2 社會(huì)子系統(tǒng)——穩(wěn)定提高

圖1中社會(huì)子系統(tǒng)變化情況顯示，社會(huì)子系統(tǒng)2006年可持續(xù)發(fā)展水平得分只有2030年發(fā)展目標(biāo)值0.468 7的1/5，但2006～2015年可持續(xù)發(fā)展得分提升超過220%，是三大系統(tǒng)中提升比例最大的，發(fā)展最平穩(wěn)的。社會(huì)子系統(tǒng)2006年可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)和10年間的變化說明：一是2006年四川省社會(huì)發(fā)展存在較大問題，可持續(xù)發(fā)展水平較低；二是能夠從正面反映四川省多年來社會(huì)發(fā)展政策取得了較好的成果。

3.2.1.3 環(huán)境子系統(tǒng)——整體穩(wěn)定，內(nèi)部起伏明顯。

圖1中環(huán)境子系統(tǒng)變化情況顯示，環(huán)境子系統(tǒng)2015年得分為0.422 6較2006年僅提升了10.9%，并且呈現(xiàn)出在0.4上下的窄幅變化。這說明在研究期間四川省環(huán)境可持續(xù)發(fā)展水平?jīng)]有實(shí)質(zhì)性的提升，在2011環(huán)境可持續(xù)發(fā)展得分下降到多年間最低值0.3640。

3.2.2 經(jīng)濟(jì)環(huán)境的發(fā)展關(guān)系

以環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)驗(yàn)證四川省發(fā)展過程中經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的相互關(guān)系。經(jīng)濟(jì)-環(huán)境發(fā)展關(guān)系曲線為：EN=8.2102EC-21.63EC2+18.578EC3-0.6174其中R2=0.4858，符合三次方程式(EN=β0+β1EC+β2EC2+β3EC3+ε)的經(jīng)濟(jì)-環(huán)境庫茲涅茨曲線特征。

結(jié)合圖2及庫茲涅茨曲線分析方法，經(jīng)濟(jì)環(huán)境曲線為β1>0,β2<0,β3>0，說明四川省環(huán)境和經(jīng)濟(jì)之間的變化關(guān)系為：環(huán)境可持續(xù)發(fā)展水平隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提升先提高，然后降低，最后提高，圖形特征上呈現(xiàn)出明顯的正N形的曲線特征。由此可以得出四川省經(jīng)濟(jì)和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展水平正處于共同提升時(shí)期，也正是發(fā)展經(jīng)濟(jì)、保護(hù)環(huán)境的機(jī)遇期。

3.2.3 四川省可持續(xù)發(fā)展預(yù)測及分析

本文進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展水平預(yù)測的主要依據(jù)有：①系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展水平為社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境三大子系統(tǒng)之和；②經(jīng)濟(jì)-環(huán)境庫茲涅茨曲線分析；③社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境子系統(tǒng)的時(shí)間線性相關(guān)性。

社會(huì)可持續(xù)發(fā)展得分線性關(guān)系為：

SO=0.0244x+0.0615;R2=0.9963

經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展得分線性關(guān)系為：

EC=0.0301x+0.3396;R2=0.9567

環(huán)境可持續(xù)發(fā)展得分線性關(guān)系為：

EN=0.0022x+0.3894;R2=0.14

自變量x為發(fā)展時(shí)間，x=計(jì)算年份-2005。

社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展水平得分與時(shí)間線性關(guān)系明顯，R2均在0.9以上，說明了四川省經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展平穩(wěn)。環(huán)境可持續(xù)發(fā)展水平得分線性擬合R2雖只有0.14，但能夠體現(xiàn)四川省環(huán)境可持續(xù)發(fā)展水平變化特征，并且符合經(jīng)濟(jì)-環(huán)境庫茲涅茨關(guān)系的描述。

由表6四川省三大子系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展水平預(yù)測可知，未能達(dá)到可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的有2020年經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)、2020和2030年環(huán)境子系統(tǒng)，由此可以得出：一是四川省經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展水平提升會(huì)出現(xiàn)短暫的滯后效益，短期內(nèi)無法達(dá)到2020年可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)；二是四川省環(huán)境可持續(xù)發(fā)展水平提升將會(huì)出現(xiàn)較長的發(fā)展緩慢期，是四川省完成可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的最大隱患。

表6 四川省可持續(xù)發(fā)展水平預(yù)測結(jié)果Tab.6 Prediction results of sustainable development level in Sichuan Province

3.2.4 環(huán)境影響因素分析

環(huán)境子系統(tǒng)作為影響四川省可持續(xù)發(fā)展的最大隱患，現(xiàn)根據(jù)熵權(quán)值(表5)對(duì)四川省2006～2015年間環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行分析。

①四川省環(huán)境系統(tǒng)中變化能力最大的指標(biāo)為氨氮排放量，熵權(quán)值為0.105 24。四川省氨氮排放量在2010～2011年間出現(xiàn)了爆發(fā)式增長，近幾年逐漸回歸平穩(wěn)并處于下降趨勢。氨氮排放量出現(xiàn)爆發(fā)式增長的主要原因是：a對(duì)于統(tǒng)計(jì)口徑進(jìn)行了較大調(diào)整，新增了農(nóng)業(yè)氨氮排放量和集中治理設(shè)施氨氮排放量的統(tǒng)計(jì)；b生活污水中氨氮排放量的大量增加。

②變化能力中等的指標(biāo)為環(huán)保投資、二氧化硫排放量、城市污水處理率和Ⅲ類及以上水體比例四項(xiàng)指標(biāo)，其熵權(quán)值均在0.01～0.04之間。四川省環(huán)保投資呈現(xiàn)出先降低后升高最終趨于平穩(wěn)的變化狀態(tài)，二氧化硫排放量和城市污水處理率呈逐年變好趨勢，國控及省控?cái)嗝姊箢惣耙陨纤w比例呈惡化趨勢。

③變化能力較弱的指標(biāo)為環(huán)保研究開發(fā)投入、森林覆蓋率和空氣質(zhì)量優(yōu)良率，熵權(quán)值小于0.01。四川省環(huán)保研發(fā)投入呈現(xiàn)內(nèi)部波動(dòng)的整體上漲趨勢，森林覆蓋率呈提升趨勢并逐漸趨于穩(wěn)定，空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)率2012年之前較為穩(wěn)定但近兩年出現(xiàn)逐漸下降的趨勢。

結(jié)合熵權(quán)和指標(biāo)的多年變化分析，為達(dá)到可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，未來環(huán)境子系統(tǒng)指標(biāo)的優(yōu)先關(guān)注排序?yàn)椋喊钡欧帕?環(huán)保研究開發(fā)經(jīng)費(fèi)占GDP比例>環(huán)保投資占GDP比例/2%>Ⅲ類及以上省控及以上斷面比例>空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)率>二氧化硫排放總量>城市污水處理率>森林覆蓋率。由此可以得出四川省今后環(huán)境領(lǐng)域需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容為含氮類污染物控制、環(huán)境保護(hù)政策支持和提升水、空氣環(huán)境質(zhì)量。

4 結(jié)論

經(jīng)由熵理論模型對(duì)四川省可持續(xù)發(fā)展水平進(jìn)行回顧及預(yù)測分析，得到以下結(jié)論：(1)由于經(jīng)濟(jì)及社會(huì)的良性發(fā)展，四川省可持續(xù)發(fā)展水平正處于穩(wěn)步提升狀態(tài)，發(fā)展的協(xié)調(diào)性、可持續(xù)性均在有序提高，10年間四川省可持續(xù)發(fā)展水平提升了66.53%；(2)從四川省三大系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)變化來看，四川省三大系統(tǒng)發(fā)展特征為，社會(huì)系統(tǒng)發(fā)展良好，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)抗沖擊能力較強(qiáng)，環(huán)境系統(tǒng)雖處于發(fā)展機(jī)遇期，但存在較大發(fā)展隱患；(3)經(jīng)預(yù)測今后幾年四川省經(jīng)濟(jì)、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展水平將進(jìn)一步提升，但環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展較為緩慢，將逐漸成為影響四川省完成2030年可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)關(guān)鍵，氨氮排放量、環(huán)保投資與研發(fā)、水及空氣環(huán)境質(zhì)量是四川省環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的主要影響因素。