太原市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合關系及協調發(fā)展研究

田欣寧 吳雪玲 閻曉

[摘 要]生態(tài)環(huán)境是關系到社會和經濟持續(xù)發(fā)展的復合生態(tài)系統(tǒng)，城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境各方面有著密切的相互聯系。根據2007-2018年太原市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境相關數據，對太原市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協調度進行實證分析，并從各指標發(fā)展指數對其發(fā)展水平進行定量分析;在此基礎上，利用貢獻度模型，對二者的影響因素進行分析。發(fā)現：太原市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的綜合發(fā)展水平總體呈上升趨勢，二者的耦合協調度由輕度失調發(fā)展為初級協調。其中，2007-2010年為城鎮(zhèn)化發(fā)展滯后型，2011-2013年為城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境同步發(fā)展型，2014-2018年為城鎮(zhèn)化發(fā)展滯后型。影響太原市城鎮(zhèn)化建設的主要因素是第二產業(yè)、城市道路建設等;城市生活垃圾無害化處理能力對生態(tài)環(huán)境建設有重要影響。

[關鍵詞]城鎮(zhèn)化;生態(tài)環(huán)境;耦合協調度;貢獻度;太原市

[中圖分類號] X826? ? ? ? ? ? ?[文獻標識碼] A? ? ? ? ? ? ?[文章編號] 2095-3283（2020）05-0047-06

Abstract： Urbanization， also known as urbanization， is the necessary stage of social and historical development. Ecological environment is a complex ecosystem related to the sustainable development of society and economy. Urbanization and ecological environment are closely related. Based on the data of urbanization and ecological environment of Taiyuan City from 2007 to 2018， this paper conducts an empirical analysis of the degree of coupling and coordination between urbanization and ecological environment of Taiyuan City， and quantitatively analyzes its development level from each index development index. Using the contribution model， the influencing factors of the two are analyzed. It is found that the overall development level of urbanization and ecological environment in Taiyuan City is generally on the rise， and the degree of coupling and coordination between the two has developed from a slight imbalance to primary coordination. Among them， 2007-2010 was a lagging type of urbanization development， 2011-2013 was a synchronous development type of urbanization and ecological environment， and 2014-2018 was a lagging type of urbanization development. The main factors affecting the urbanization construction of Taiyuan City are the secondary industry and the construction of urban roads; the harmless treatment capacity of urban domestic waste has an important impact on the ecological environment construction.

Key Words： Urbanization; Ecological Environment; Degree of Coupling Coordination; Degree of Contribution; Taiyuan

一、引言

城鎮(zhèn)化是指隨著一個國家或地區(qū)社會生產力的發(fā)展、科學技術的進步以及產業(yè)結構的調整，由以農業(yè)為主的傳統(tǒng)鄉(xiāng)村型社會向以工業(yè)和服務業(yè)為主的現代城市型社會轉變的過程。隨著全球經濟的發(fā)展，城鎮(zhèn)化進程的加快，城鎮(zhèn)化水平已經成為衡量一個國家和地區(qū)經濟、社會、文化、科技水平的重要標志[1]。快速發(fā)展的城鎮(zhèn)化帶來了土壤污染，耕地面積減少，水資源短缺，生物多樣性減少等生態(tài)環(huán)境問題，這些問題已經阻礙了城鎮(zhèn)化發(fā)展?！秶倚滦统擎?zhèn)化規(guī)劃（2014-2020年）》指出，把生態(tài)文明理念全面融入城鎮(zhèn)化進程，推動形成綠色低碳的生產生活方式和城市建設模式。因此，深層次探討和研究城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的關系及其協調發(fā)展成為學術界重點研究的課題。

國外學者對城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的研究較早，Grossman等[2]經過定量研究，發(fā)現隨著城市經濟發(fā)展水平的不斷提高，城市生態(tài)環(huán)境質量呈現倒U型，并由此提出了著名的環(huán)境庫茲涅茲曲線（EKC）;Walter[3]提出實現城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境協調發(fā)展的關鍵是合理利用資源和提高資源利用效率;國內相關研究，主要集中在以下三個方面：第一，城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境時空關系的研究：主要以大區(qū)域為研究區(qū)，如，長江經濟帶等，對城鎮(zhèn)化、產業(yè)結構和生態(tài)環(huán)境之間的關系進行時空分異研究，并提出應注重區(qū)域的整體性協調發(fā)展[4-5]。第二，城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協調階段研究：主要體現在協調程度的劃分上，按協調程度由低到高依次劃分為不同階段 [6-11]，還有學者對兩系統(tǒng)的相互影響程度進行劃分[12-16]。第三，城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境影響因素研究：集中于對城市群城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的定性影響因素的研究，并且對二者的耦合協調關系進行實證研究[17-19]。

綜上所述，學者們注重對大區(qū)域城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境協調關系的研究，缺乏對較小范圍的研究及影響因素的定量研究。研究將以太原市為例，通過熵值法和耦合協調度模型評價城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的動態(tài)關系，對城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境進行多因素的協調發(fā)展研究，用貢獻度模型分析城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的影響因素，優(yōu)化兩者協調水平，以期為太原市和其他城市可持續(xù)發(fā)展提供借鑒。

二、研究區(qū)概況

太原市（111°30′E～113°09′E，37°27′N～38°25′N），山西省省會，中部地區(qū)重要的中心城市，山西省政治、經濟、文化、交通和國際交流中心。位于山西省中北部的太原盆地，北接忻州市，東連陽泉市，西交呂梁市，南鄰晉中市，三面環(huán)山，面積6988km2，汾河自北向南流經。太原市屬北溫帶大陸性氣候，四季分明、日照充足，晝夜溫差較大。截至2017年底，全市常住人口437.97萬人。2017年，全市地區(qū)生產總值3382.18億元，城鎮(zhèn)新增就業(yè)人口9.99萬人，年末城鎮(zhèn)登記失業(yè)率3.41%。年居民人均可支配收入28935元，比上年增長6.5%。

三、研究方法與數據來源

（一）研究方法

由于各個指標的量綱、數量級和指標屬性不同，為了避免量綱的差異而影響實驗結果，采用Min-max標準化方法對數據進行標準化處理。

熵值法是一種客觀賦權法，用熵值法來確定各項指標權重，使評價結果更符合實際，熵值公式如下：

采用線性加權法構建系統(tǒng)綜合評價函數，分別計算城鎮(zhèn)化系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合發(fā)展程度：

U1和U2分別代表城鎮(zhèn)化系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合評價函數，即系統(tǒng)綜合發(fā)展水平，uij為第i個系統(tǒng)下第j項指標的發(fā)展指數，即該指標的發(fā)展水平。

耦合為物理學概念，是指兩個及兩個以上的系統(tǒng)在發(fā)展過程中，各個系統(tǒng)相互作用、相互影響的關系[4]。兩個系統(tǒng)的耦合度一般采用以下模型：

C指城鎮(zhèn)化系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的協調度，U1、U2分別代表城鎮(zhèn)化系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合評價指數。由于二者是多變的復雜系統(tǒng)，協調度模型難以全面展現出兩系統(tǒng)的實際狀況，因此，引入耦合協調度模型，不僅能反映各系統(tǒng)之間的相互作用程度，而且能體現協調發(fā)展水平，耦合協調度計算方法為：

式中，C為城鎮(zhèn)化系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)二者的協調度;T為協調發(fā)展綜合評價指數，T[0，1];α與β為待定系數，取α=β=0.5;D為城鎮(zhèn)化系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)二者的耦合協調度，D[0，1]。 參照前人研究結果[4]，對耦合協調度D進行分類。根據U1和U2的關系，將耦合協調度劃分為三種類型：生態(tài)環(huán)境發(fā)展滯后型（U1>U2）、城鎮(zhèn)化發(fā)展滯后型（U1

為理清城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展影響因子及其作用程度，引入貢獻度模型[20]對其進行診斷，公式為：

式中：Zij（i = 1， 2;j = 1，2，……，m）為第i個系統(tǒng)第j項指標的貢獻度，即城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)各指標貢獻度;Wij為第i個系統(tǒng)第j項指標的權重，x'ij為第i個系統(tǒng)第j項指標標準化后的數值。Zij越大，表示該指標對系統(tǒng)的影響程度越大。

（二）數據來源

本文數據來源于2008-2019年《中國城市統(tǒng)計年鑒》、《山西省統(tǒng)計年鑒》、《太原市統(tǒng)計年鑒》和《太原市國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》。

四、太原市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平

（一）指標體系的建立

城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境變化緊密相連，因此選取指標時遵循數據的科學性和可獲取性的基礎上，力求相關指標涵蓋城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境[21]。本研究借鑒溫彥平的研究[4]，從人口、經濟、社會和空間城鎮(zhèn)化4個維度選取21個指標構建城鎮(zhèn)化水平綜合指標體系;生態(tài)環(huán)境依據聯合國經濟合作與發(fā)展組織和聯合國環(huán)境規(guī)劃署共同建立的“壓力—狀態(tài)—響應”模型選取8個指標構建指標體系，表征生態(tài)環(huán)境水平。如表2所示。

（二）城鎮(zhèn)化系統(tǒng)綜合發(fā)展水平

太原市城鎮(zhèn)化發(fā)展水平（U1）整體呈上升趨勢（圖1），2007—2009年低速發(fā)展，2010—2013年快速發(fā)展，2014—2018年增速雖略有下降但仍保持較快發(fā)展。

2007—2018年，太原市城鎮(zhèn)化系統(tǒng)各指標發(fā)展指數的變化情況存在差異。2007—2009年，人均國家財政性教育經費支出、第三產業(yè)占GDP的比重、人均房屋竣工面積發(fā)展指數增速相對較快，但均低于0.022;2010—2013年，市政府加大對教育事業(yè)尤其是各高校的資金支持和人才引進，高等教育快速發(fā)展，普通高等學校數發(fā)展指數由0.010增長到0.048，增速最快，城鎮(zhèn)醫(yī)療保障政策加快落實，醫(yī)生數發(fā)展指數增速次之，公路里程發(fā)展指數也快速增長?？梢娊逃聵I(yè)的快速發(fā)展和醫(yī)療保障體系的不斷健全以及公路交通的實施建設是這一階段城鎮(zhèn)化水平快速提高的關鍵因素;2014—2018年，市政府進行軌道交通的新建，地鐵2號線以及新店街五層立交等城市主次干道的修建，完善交通路網體系，城市道路面積發(fā)展指數明顯增加，由0.016增加到0.040，增速最高，第三產業(yè)從業(yè)人員比重發(fā)展指數增速第二，此外，人均第三產業(yè)增加值發(fā)展指數也明顯增加。說明第三產業(yè)的發(fā)展、居民經濟水平的提高和城市道路建設對城鎮(zhèn)化水平有很大的促進作用。推動城鎮(zhèn)化水平的因素是多方面的。教育事業(yè)投入力度的加大、第三產業(yè)的快速發(fā)展、醫(yī)療保障體系的不斷健全、城市道路體系的完善對城鎮(zhèn)化水平的提升起很大的推動作用。

（三）生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)綜合發(fā)展水平

太原市生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展水平（U2）整體呈上升趨勢（圖1），在2008年略有下降，2008年為0.299，2009—2012年平穩(wěn)發(fā)展，2013—2018年快速發(fā)展。2008年，生活垃圾無害化處理率和公園綠地面積發(fā)展指數下降，分別下降了0.035、0.031，反映城市污染物處理能力和公園綠化面積下降生態(tài)環(huán)境產生不利影響;2009—2012年，公園綠地面積發(fā)展指數由0.039上升到0.149，上升最快，建成區(qū)綠化覆蓋率發(fā)展指數也明顯增加，可見公園綠地覆蓋面增加和城市污染物處理能力提高是生態(tài)環(huán)境水平提高的重要因素;2013—2018年，城市增加供水量，供水總量發(fā)展指數由0.019上升到0.111，增加最明顯，工業(yè)固體廢物利用率發(fā)展指數增速次之，建成區(qū)綠化覆蓋率發(fā)展指數增速第三，城市加大對工業(yè)污染的治理，擴大綠化面積，進而提升了生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展水平。縱觀2007—2018年，雖然影響生態(tài)環(huán)境發(fā)展的因素有所差異，但城市綠化建設貫穿整個發(fā)展過程，城市綠化建設對凈化城市大氣環(huán)境，提升城市形象起至關重要的作用。

五、太原市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦和協調度

2007—2018年太原市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協調等級整體呈優(yōu)化趨勢。其耦合協調度分為以下三個階段：（1）輕度失調階段（2007—2009），城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境的耦合協調度由2007年的0.357發(fā)展為2009年的0.401。2007—2009年，城鎮(zhèn)化發(fā)展水平和生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平都明顯偏低，兩系統(tǒng)的耦合度明顯失調。（2）瀕臨失調階段（2010—2012），兩者的耦合協調度由2010年的0.451上升到2012年的0.512。（3）初步協調階段（2013—2018），兩個系統(tǒng)的耦合協調度由2013年的0.550上升到2018年的0.695，尤其從2015年開始，耦合協調度明顯增加，由勉強協調發(fā)展為初級協調，但仍處于低水平的協調期。

2007—2018年太原市城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦和協調類型：2007—2010年為城鎮(zhèn)化發(fā)展滯后型。2011—2013年二者差異不明顯，2011年，生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平略高于城鎮(zhèn)化發(fā)展水平，2012年，城鎮(zhèn)化發(fā)展水平略高于生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平，2013年，生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平略高于城鎮(zhèn)化發(fā)展水平，基本屬于城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境同步發(fā)展型。2014—2018年為城鎮(zhèn)化發(fā)展滯后型，生態(tài)環(huán)境發(fā)展優(yōu)于城鎮(zhèn)化發(fā)展，生態(tài)環(huán)境引領城鎮(zhèn)化建設。2007—2018年，整體上城鎮(zhèn)化建設和生態(tài)環(huán)境建設相互支撐作用不顯著。見表3。

六、太原市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境建設影響因素

（一）太原市城鎮(zhèn)化建設影響因素

在貢獻度模型計算結果的基礎上，對2007—2018年城鎮(zhèn)化每年貢獻度值最高的指標進行統(tǒng)計（圖2）。2007—2011年，第二產業(yè)占GDP的比重（A22）是影響城鎮(zhèn)化建設的首要因素，貢獻度在2007年最高，之后呈波動下降的趨勢，由22.75%降低到13.44%，說明第二產業(yè)占GDP的比重（A22）對城鎮(zhèn)化建設的影響逐漸減小。2012—2013年，第二產業(yè)從業(yè)人員比重（A14）是影響城鎮(zhèn)化建設的首要因素，貢獻度下降，第二產業(yè)從業(yè)人員比重（A14）對城鎮(zhèn)化建設的影響減弱。2014年、2015年，影響城鎮(zhèn)化建設的首要因素分別是公路里程（A43）、公共汽車營運車輛數（A32），表明城市交通建設事業(yè)是影響城鎮(zhèn)化建設的主要因素。2016年，人均實際利用外資金額（A28）是影響城鎮(zhèn)化建設的首要因素，反映外資利用水平是影響城鎮(zhèn)化建設的關鍵因素。2017—2018年，影響城鎮(zhèn)化發(fā)展的首要因素變?yōu)槌鞘械缆访娣e（A42），且貢獻度快速上升，由19.48%上升到28.58%，是歷年首位影響因子中貢獻度最高的指標，可見城市道路建設對城鎮(zhèn)化建設起關鍵作用。見圖2。

（二）太原市生態(tài)環(huán)境建設影響因素

2007—2018年，太原市生態(tài)環(huán)境建設首位影響因素及其貢獻度不斷變化。2007—2008年，影響生態(tài)環(huán)境發(fā)展的首要因素是供水總量（B13），且貢獻度降低，說明城市供水量對生態(tài)環(huán)境建設影響減小。2009年，生活垃圾無害化處理率（B32）是影響生態(tài)環(huán)境建設的首要因素，且在2011—2018年持續(xù)成為影響生態(tài)環(huán)境建設的首要因素，貢獻度逐年升高，在2018年達到最高值19.70%，可見城市污染物處理效率對生態(tài)環(huán)境建設的重要性。2011年，工業(yè)煙塵排放量這一負向指標成為阻礙生態(tài)環(huán)境建設的首要因素?？v觀整個研究期，對生態(tài)環(huán)境影響最大的是城市處理生活垃圾的能力，生活垃圾的有效處理是良好的生態(tài)環(huán)境的關鍵。見圖3。

七、結論與建議

通過對太原市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協調關系進行分析，得出以下結論：

第一，2007—2018年，太原市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平總體均呈上升趨勢。城鎮(zhèn)化水平的提升受第三產業(yè)、教育、醫(yī)療等多種因素的影響。城市綠化建設的增加對生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展水平的提高起明顯的促進作用。

第二，城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的耦合協調度由輕度失調發(fā)展為初級協調，但仍處于低水平的協調期。二者耦合協調類型2007—2010年為城鎮(zhèn)化發(fā)展滯后型，2011—2013年屬于城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境同步發(fā)展型，2014—2018年為城鎮(zhèn)化發(fā)展滯后型，生態(tài)環(huán)境引領城鎮(zhèn)化建設。

第三，2007—2011年，第二產業(yè)占GDP比重是影響城鎮(zhèn)化建設的首要因素，影響力逐漸減弱，2012—2018年，逐漸轉變?yōu)榈诙a業(yè)從業(yè)人員比重、城市道路建設和利用外資能力等。生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中，城市生活垃圾處理能力對生態(tài)環(huán)境建設起關鍵作用。

根據以上的結論和存在的問題，提出以下建議：

第一，繼續(xù)發(fā)揮第三產業(yè)對城鎮(zhèn)化建設的推動作用，刺激社會消費品對第三產業(yè)發(fā)展的需求，為第三產業(yè)發(fā)展提供持續(xù)動力，夯實城鎮(zhèn)化發(fā)展的經濟基礎;加大對教育、醫(yī)療事業(yè)等公共事業(yè)的投入，扎實城鎮(zhèn)化建設的社會基礎。推進城市綠化建設，時間上注重綠化的持續(xù)性和效率性，空間上有效擴大綠地面積，有效提升生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展水平。

第二，促進城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的相互帶動作用，在二者的發(fā)展中，應注重對兩系統(tǒng)起重要作用的因素間的協調。如，城鎮(zhèn)化中第二產業(yè)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境中工業(yè)污染物處理間的協調，降低第二產業(yè)的發(fā)展對環(huán)境造成不利影響;城鎮(zhèn)化中城市道路建設與生態(tài)環(huán)境城市綠地面積間的協調，做好城市規(guī)劃，減少城市道路建設用地與城市綠化用地的沖突。

第三，加強對城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的動態(tài)評估，在尊重數據客觀性和真實性的基礎上實時分析相關數據，及時準確了解城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的發(fā)展動態(tài)。城鎮(zhèn)化系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中，應繼續(xù)發(fā)揮對其起重要推動作用的因素，把限制系統(tǒng)發(fā)展的因素作為下階段實施的重點，化阻力為推動力，促進二者協調發(fā)展。

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（責任編輯：顧曉濱 馬 琳）