陜西省城市化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)實證分析

呂寒 王敏 陸佳燁

【摘 要】 本文探索陜西省近些年來由于人口快速集聚和現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)集聚帶動的城市化與其匹配的生態(tài)環(huán)境之間的關系。構(gòu)建城市化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)理論模型，選取陜西省11個地市2000年至2016年2大類7個層面31個指標，分析陜西省城市化與生態(tài)環(huán)境耦合的時序發(fā)展特征，研究結(jié)果顯示：兩序列耦合協(xié)調(diào)度并未達到高水平耦合，片面的城市化會對生態(tài)環(huán)境承載力帶來威脅，因此必須加強生態(tài)環(huán)境建設，才能確保二者的耦合協(xié)調(diào)關系得以持續(xù)。最后提出促進生態(tài)環(huán)境建設和城市化協(xié)同發(fā)展的政策建議，為陜西省走上集約、智能、綠色、低碳的新型城市化發(fā)展道路提供了政策參考。

【關鍵詞】 城市化;生態(tài)環(huán)境;耦合協(xié)調(diào)度模型;陜西省

20世紀60年代以來，隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市化水平不斷得以提高，而與此相伴的是全球生態(tài)環(huán)境的日益退化，極端天氣和自然災害的頻發(fā)成為人類面臨的現(xiàn)實威脅。我國正處在迅速城市化階段，強烈的現(xiàn)代化需求、密集的人類活動、快速的結(jié)構(gòu)性增長對城鎮(zhèn)及區(qū)域生態(tài)環(huán)境的脅迫效應以正反饋形式發(fā)展。以陜西省為例，在陜西省的城市化發(fā)展水平方面，據(jù)陜西省統(tǒng)計局發(fā)布的2016年人口發(fā)展報告顯示，全省的城鎮(zhèn)化率繼續(xù)提升，伴隨著城鎮(zhèn)化率的變化，產(chǎn)業(yè)集聚、人口集聚同步發(fā)展。2016年陜西省的城鎮(zhèn)化率達到55.34%，提升速度位居西部地區(qū)前列，高于全國同期1.22%的平均增幅。2016年，全省人口出生率為10.64‰，是2010年以來的最高水平;出生人口達到40.46萬人，其中“二孩”達到14.39萬人，占比達到三分之一。在陜西省的生態(tài)環(huán)境方面，因為第二產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍占據(jù)陜西省經(jīng)濟的主導地位，在第二產(chǎn)業(yè)中，礦產(chǎn)資源相關產(chǎn)業(yè)又占據(jù)著重要的地位，2017年陜西省能源生產(chǎn)總量為51542萬噸標準煤，其中原煤為40404萬噸，礦產(chǎn)資源開發(fā)和加工、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)，難以避免會帶來一定的環(huán)境污染問題，而且這種環(huán)境污染隨著城市化的發(fā)展將越來越嚴重。

因此，正確認識城市化與生態(tài)環(huán)境的內(nèi)在關系，協(xié)調(diào)兩者的矛盾，是實現(xiàn)陜西省可持續(xù)發(fā)展的一大難題。

一、生態(tài)環(huán)境與城市化耦合關系模型的建立

1、指標體系的構(gòu)建

本文基于陜西省城市化與生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)實情況，遴選符合研究條件的指標，從而確定本文的指標體系。城市化耦合指標體系劃分為經(jīng)濟城市化、人口城市化及社會城市化三個部分，其中經(jīng)濟城市化主要采用人均GDP、人均地方財政收入、城鎮(zhèn)人均可支配收入、人均固定資產(chǎn)投資占GDP比重、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重;人口城市化主要采用城鎮(zhèn)化率、城鎮(zhèn)人口密度、每萬人中受高等教育人數(shù);社會城市化主要采用公共財政支出比例、公共財政支出比例、人均城市道路面積、農(nóng)民人均純?nèi)?、財政支農(nóng)資金等。生態(tài)環(huán)境耦合指標體系劃分為環(huán)境水平、污染治理、生態(tài)壓力和生態(tài)資源四個部分，采用所匹配的二級指標人均公園綠地面積、建成區(qū)綠化物覆蓋率、空氣優(yōu)良率、固體廢棄物綜合利用率、城市污水集中處理率、固體廢棄物綜合利用率、城市污水集中處理率、單位GDP能耗、工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量、耕地面積、地面積森林面積等指標來判別兩個子系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)耦合關系。

2、城市化與生態(tài)環(huán)境耦合模型

城市化與生態(tài)環(huán)境之間的交互耦合關系主要表現(xiàn)在兩個方面：一方面是在城市化發(fā)展的進程中，社會經(jīng)濟發(fā)展水平由于人口、產(chǎn)業(yè)聚集效應的以快速發(fā)展，文化教育以及人口素質(zhì)會得以提升。與此同時，城市化的發(fā)展也會帶來資源消耗快速增長、環(huán)境污染、人口遷徙、區(qū)域發(fā)展不均衡等一系列問題，并會對生態(tài)環(huán)境造成嚴重的負面影響;另一方面是隨著綠色發(fā)展理念的普及，政府對生態(tài)環(huán)境保護的政策收緊，減少資源消耗、降低能源消費、加強環(huán)境治理、嚴格環(huán)保執(zhí)法、提高投資門檻等一系列舉措對于城市化原有的粗獷發(fā)展模式形成制約力，生態(tài)環(huán)境在政府各項政策的落地同時也對城市化的發(fā)展速度產(chǎn)生一定的影響。

（1）功效函數(shù)

設定本文研究對象為城市化和生態(tài)環(huán)境兩個子系統(tǒng)。在這兩個子系統(tǒng)中，如果某一指標要素相對于城市—生態(tài)環(huán)境耦合度越大，則說明其反映的作用也就越好，并將其定義為正功效指標，反之則定義為負功效指標。

城市化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的驅(qū)動功效為：

（1）

公式中：為變量對系統(tǒng)功效貢獻的大小，也說明了各指標達到目標滿意程度的反應。

鑒于城市化與生態(tài)環(huán)境兩個子系統(tǒng)之間是互為影響的，本文采用加權(quán)的方法對系統(tǒng)內(nèi)各個因素的有序程度進行集成，以反映城市—社會—環(huán)境系統(tǒng)內(nèi)各指標要素間的協(xié)同作用。

（2）

公式中主要涉及子系統(tǒng)對總系統(tǒng)的貢獻度及各指標因子的權(quán)重，本文采用改進后的熵權(quán)法確定各指標的權(quán)重。

（2）耦合度函數(shù)

依據(jù)物理學中耦合的概念，借鑒其原理得到城市化與生態(tài)環(huán)境的耦合度函數(shù)。

（3）

因此，可以得到城市化與生態(tài)環(huán)境兩個子系統(tǒng)的耦合函數(shù)為：

（4）

公式中k為調(diào)節(jié)系數(shù)，由于本文中城市化與生態(tài)環(huán)境兩個子系統(tǒng)重要度相同，因此，k取2。由公式可知0≤c﹤1，當c值趨近于1時，系統(tǒng)的耦合度達到最大，此時，城市化與生態(tài)環(huán)境兩個子系統(tǒng)之間，以及各指標要素間將會形成新的有序結(jié)構(gòu);當c值為零時，系統(tǒng)的耦合度達到極小，兩個子系統(tǒng)間及各指標要素間將會處于無序狀態(tài);當 c∈（0，0.3]時，兩個子系統(tǒng)之間處于低水平耦合階段，城市化發(fā)展水平較低，而生態(tài)環(huán)境的狀況良好，能夠提滿足城市化發(fā)展所必須的要素，在此階段對于城市化的發(fā)展，生態(tài)環(huán)境具有相應的承載力;當c∈（0.3，0.5]時，兩個子系統(tǒng)間的發(fā)展處于拮抗階段，在這一階段城市化發(fā)展呈現(xiàn)出快速增長的勢頭，同時會帶來一定的生態(tài)環(huán)境帶壓力，使其難以承載城市化的可持續(xù)發(fā)展;當c∈（0.5，0.8]時兩個子系統(tǒng)的發(fā)展進入磨合階段，城市化發(fā)展進入質(zhì)量發(fā)展的新階段，不僅城市能得以發(fā)展，而且會對通過一定的治理措施修復生態(tài)環(huán)境，使兩個子系統(tǒng)實現(xiàn)良性耦合;當 c∈（0.8，1）時，兩個子系統(tǒng)的發(fā)展進入高水平耦合階段，在這一高級階段，城市化發(fā)展相當高的水平，生態(tài)環(huán)境也呈現(xiàn)良好的狀況。這一階段兩個子系統(tǒng)的協(xié)同發(fā)展在綠色發(fā)展下已成為當今人類基本共識和追求。

3、城市化與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)度模型

耦合度對于判別城市化和生態(tài)環(huán)境之間的時序發(fā)展及耦合作用強度具有重要作用。但是由于研究序列產(chǎn)生數(shù)據(jù)的特殊性，會在某些特點情況下耦合度難以反映出兩個子系統(tǒng)之間的整體“功效”和“協(xié)同”作用，因而僅僅依據(jù)單一的應用耦合度來進行判定，會存在結(jié)果不準確的可能。為了解決這一問題，本文通過構(gòu)造城市化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度模型，并以此來判定兩個子系統(tǒng)之間的交互耦合協(xié)調(diào)程度，以提高其準確性，其算法為：

（5）

式中：D為耦合協(xié)調(diào)度;C為耦合度;T為兩個子系統(tǒng)之間的綜合協(xié)調(diào)指數(shù)，反映二者之間的貢獻和整體的協(xié)同程度。α，β為待定系數(shù)，本文中取α=β=0.5。城市化與生態(tài)環(huán)境兩各子系統(tǒng)之間的耦合度D可分為以下類型：D的范圍分為0到0.4之間、0.4到0.5之間、0.5到0.8之間、0.8到1，同時根據(jù)不同的耦合協(xié)調(diào)范圍及兩個序列的不同大小關系，耦合協(xié)調(diào)類型分別為勉強調(diào)和、調(diào)和及不協(xié)調(diào)，耦合階段分為低水平耦合、拮抗時期、拮抗時期、高水平耦合。

二、城市化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)實證分析

1、數(shù)據(jù)處理

（1）數(shù)據(jù)來源

本文以陜西省11個地市為判定對象，數(shù)據(jù)來源于《陜西省統(tǒng)計年鑒》、各地市的統(tǒng)計年鑒以及有關公開資料，通過篩選、計算、整理得出符合條件的指標值。

（2）指標體系構(gòu)建

為確定驅(qū)動功效系數(shù)，要確定各指標的上下限值，依據(jù)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)城市的建設標準，本文將陜西省2000年到2016年相關各指標的最小值確定為序參量的下限值，將各指標中的最大值確定為序參量的上限值。

采用改進熵值法，確定了指標層和指標占總指標體系的權(quán)重，以及各個準則層占目標層的權(quán)重。其中一級指標經(jīng)濟城市化權(quán)重為0.406、人口城鎮(zhèn)化權(quán)重為0.240、社會城鎮(zhèn)化權(quán)重為0.354;環(huán)境水平權(quán)重為0.073、污染治理權(quán)重為0.799、生態(tài)壓力權(quán)重為0.112、生態(tài)資源權(quán)重為0.015。

2、城市化與生態(tài)環(huán)境耦合的結(jié)果分析

陜西省2000-2016年17年間城市化與生態(tài)環(huán)境兩個子系統(tǒng)的耦合度及耦合協(xié)調(diào)度值的計算結(jié)果見表1。

（1）耦合度分析

從總體來看，兩系統(tǒng)的耦合情況逐漸提高，由低水平逐漸增加至高水平。17年間陜西省耦合度從2000年的0.478到2014年及2015年的0.997及0.963。具體分析可知，2008年以前耦合度處于0.8以下，而之后便處于0.8以上，從2010年開始，其耦合度增加至0.9以上。這表明陜西省始終貫徹發(fā)展規(guī)劃和綠色發(fā)展理念，不斷加強城建規(guī)劃和生態(tài)環(huán)境治理，并取得實效，使城市化與生態(tài)環(huán)境耦合關系穩(wěn)定并維持在一定的高水平耦合的階段。

（2）耦合協(xié)調(diào)度分析

從耦合協(xié)調(diào)度數(shù)值變化來看，其值不斷上升，從2000年的0.3100到增加2016年的0.9438。從具體變化數(shù)值來看，2000-2003年耦合協(xié)調(diào)度在小于0.4，生態(tài)環(huán)境指數(shù)，城市化指數(shù)整體呈現(xiàn)增加趨勢有輕微波動，兩序列處于低水平耦合階段。短時期內(nèi)城市化的發(fā)展在生態(tài)環(huán)境的承載范圍內(nèi)。2004-2006年耦合協(xié)調(diào)度維持在0.1的變化范圍內(nèi)震蕩，兩序列耦合協(xié)調(diào)度類型為基本調(diào)和，可以從數(shù)據(jù)顯示城市化與生態(tài)環(huán)境傾向于同步發(fā)展，兩者會有相互促進的發(fā)展趨勢。2007-2011年耦合協(xié)調(diào)度變化與0.5至0.8之間，這一階段陜西省的城市化與生態(tài)環(huán)境發(fā)展在進一步調(diào)和。2012-2016又是一個變化階段，這個階段兩序列基本屬于調(diào)和狀態(tài)，數(shù)據(jù)顯示生態(tài)環(huán)境發(fā)展幾近于落后于城市化建設。兩序列的變化總體而言在逐步發(fā)展為協(xié)調(diào)，但由于陜西省人口落戶政策等相關政策出臺，城市化發(fā)展過快，超過了生態(tài)環(huán)境，二者耦合度又返回了基本調(diào)和階段。

三、結(jié)論與建議

基于上述分析，可以得出結(jié)論：陜西省雖然在耦合度和耦合協(xié)調(diào)度數(shù)值變化都科學合理，但是快速發(fā)展的城市化確實帶來了不利于陜西經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境問題。在近十年的數(shù)據(jù)變化中也顯現(xiàn)出了陜西省城市化發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的變化發(fā)展從不匹配到逐步匹配，從不協(xié)調(diào)到逐步協(xié)調(diào)，從不能承載到逐步適應承載，從低水平耦合逐步過渡到高水平耦合，但是數(shù)據(jù)趨勢也可以隱顯出下一步的發(fā)展趨勢中又出現(xiàn)周期性的波動變化，這種變化不利于陜西省城市化的發(fā)展，也不利于陜西生態(tài)環(huán)境的宜居可持續(xù)發(fā)展，更不利于陜西省經(jīng)濟發(fā)展。

為保障城市化與生態(tài)環(huán)境兩系統(tǒng)的高水平交互耦合狀態(tài)得以穩(wěn)定持續(xù)，不使這種耦合狀態(tài)周期性反復變化，阻礙陜西省經(jīng)濟發(fā)展，本文提出以下兩方面的建議：第一，在快速推進城市化進程的過程中，政府不應該只考慮城市化帶來的經(jīng)濟效應而應該從生態(tài)環(huán)境的承載力方面進行城市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和空間布局，合理有序的發(fā)展城市化，帶動陜西經(jīng)濟發(fā)展;第二，環(huán)境保護投資及環(huán)保宣傳教育等工作應該加快進行，政府制定相關政策來管控不利于生態(tài)環(huán)境建設的快速發(fā)展城市化的措施，積極促進城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)同發(fā)展。

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【作者簡介】

呂 寒（1982—）女，陜西漢中人，博士，西安外國語大學經(jīng)濟金融學院副教授.

王 敏（1979—）女，甘肅慶陽人，博士，西安外國語大學商學院副教授.

陸佳燁（1999—）女，浙江寧波人，西安外國語大學商學院2017級會計班學生.