工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人居環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度研究
——以哈爾濱市為例

姚思琪

（遼寧師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，遼寧大連116029）

引言

人居環(huán)境最早由C.A.Doxiadis 提出[1]，人居環(huán)境與人類活動緊密聯(lián)系，影響城市的人口結(jié)構(gòu)、生態(tài)環(huán)境、資源能源可持續(xù)發(fā)展等人類生存條件[2]。但是由于人類密集型的活動和不可避免的城市化，人居環(huán)境遭到了嚴(yán)重的破壞，工業(yè)未達(dá)標(biāo)廢水、廢氣的排放是導(dǎo)致環(huán)境惡化的重要源頭之一[3]。如果工業(yè)發(fā)展過度，將會導(dǎo)致環(huán)境超過其自身的承載能力，破壞嚴(yán)重的環(huán)境不再適合人類居住，人才也會趨向流動到經(jīng)濟(jì)發(fā)展更好、環(huán)境更易居住的城市生存與發(fā)展，阻礙工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。人居環(huán)境的改善可以引進(jìn)優(yōu)秀人才并帶動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，同時為工業(yè)生產(chǎn)提供更多的資源與能源，形成一個良性循環(huán)[4]。因此，本文選取人居環(huán)境和工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的兩個大指標(biāo)，計算各自的權(quán)重后進(jìn)一步評價兩者的相互作用與耦合協(xié)調(diào)程度，輔助工業(yè)企業(yè)單位和政府部門更好的處理人類工業(yè)活動與自然環(huán)境的關(guān)系。

耦合度是指兩個以上系統(tǒng)間的相互影響和相互作用的協(xié)調(diào)發(fā)展程度，良性耦合是系統(tǒng)間相互協(xié)調(diào)共同促進(jìn)，而當(dāng)出現(xiàn)失調(diào)或阻礙現(xiàn)象時則稱作不良耦合[5]。國內(nèi)研究人居環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度有李雪銘[6]等人通過構(gòu)建權(quán)重評價體系和GIS 空間分析法，在時間和空間上對遼寧省人居環(huán)境內(nèi)部系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行研究，研究結(jié)果表明，在時間上耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)上升趨勢，在空間上呈現(xiàn)離散格局。李陳[7]等人利用突變級數(shù)法構(gòu)建長三角群的中心城市的人居環(huán)境系統(tǒng)耦合模型，并對長三角城市群進(jìn)行時空格局演變研究。李伯華[8]等人構(gòu)建湖南省14個城市的人居環(huán)境系統(tǒng)耦合模型，研究表明耦合協(xié)調(diào)度略有上升但變化不明顯。張靜[9]等人利用青島市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人居環(huán)境耦合模型，對15年的數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析針對青島市U型耦合協(xié)調(diào)狀況提出合理的建議。

系統(tǒng)間耦合協(xié)調(diào)度的研究很多，耦合模型可以運用到多學(xué)科多領(lǐng)域中，大部分以耦合模型和權(quán)重評價體系為方法支撐，對一座城市或一個省進(jìn)行時空演變分析。早期主要跟隨國家的政策和號召研究生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合度，但隨著我國經(jīng)濟(jì)實力的增強(qiáng)和人民生活水平的提高，學(xué)者從近幾年開始研究城市的人居環(huán)境，以上學(xué)者對于人居環(huán)境系統(tǒng)的研究，主要分析人居環(huán)境系統(tǒng)內(nèi)部的耦合協(xié)調(diào)度，較少文章研究有關(guān)人居環(huán)境兩個系統(tǒng)以上的耦合協(xié)調(diào)度，目前鮮有文章研究工業(yè)經(jīng)濟(jì)與人居環(huán)境之間的耦合度與耦合協(xié)調(diào)度。本文以工業(yè)為主的哈爾濱市為例，運用標(biāo)準(zhǔn)化公式和熵值權(quán)重計算法、構(gòu)建工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人居環(huán)境之間耦合協(xié)調(diào)模型。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

哈爾濱市（125°42′E～130°10′E，44°04′N～46°40′N）位于中國東北地區(qū)的黑龍江省南部，是黑龍江省省會。遼闊的松嫩平原地區(qū)，氣候類型屬于溫帶大陸性氣候，一年四季分明但不均分，冬季寒冷漫長、夏季溫暖短暫。由于特殊的地形和氣候條件，哈爾濱市有著多樣的土壤類型、豐富的礦產(chǎn)資源。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面，以工業(yè)為主的第二產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)業(yè)總值中所占比重最大，且第二產(chǎn)業(yè)在新中國成立后主要發(fā)展重工業(yè)。

1.2 數(shù)據(jù)來源

表1 哈爾濱市人居環(huán)境與工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展評價指標(biāo)體系

研究人居環(huán)境系統(tǒng)與工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展耦合情況，分別選取人居環(huán)境系統(tǒng)和工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展各三個一級指標(biāo)，總計23個二級指標(biāo)（表1）。本文的生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)數(shù)據(jù)，工業(yè)水平中等規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)單位數(shù)、工業(yè)總值來自2009～2018年《哈爾濱統(tǒng)計年鑒》，其余工業(yè)發(fā)展中的分指標(biāo)數(shù)據(jù)來自2008～2017年的《哈爾濱市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》、中國統(tǒng)計信息網(wǎng)（http://www.tjcn.org），個別缺失數(shù)據(jù)采用數(shù)理統(tǒng)計方法補(bǔ)全。

2 研究方法與權(quán)重評價

2.1 耦合度的計算

所有文章的耦合度研究都離不開耦合協(xié)調(diào)模型，耦合一詞最早源于物理中的光電學(xué)，研究各個模塊間的相互作用，在進(jìn)行耦合計算時為了使各個指標(biāo)具有可比性，需要先進(jìn)行無量綱化處理，本文無量綱化處理采用的方法是標(biāo)準(zhǔn)化處理方法，標(biāo)準(zhǔn)化算法公式如下：

標(biāo)準(zhǔn)化計算結(jié)果在[0,1]，xi為標(biāo)準(zhǔn)化的值，xmax、xmin分別代表總樣本數(shù)據(jù)中的最大值和最小值。在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，進(jìn)行耦合度的計算，耦合度計算公式為：

當(dāng)有n≥2個系統(tǒng)時，（3），（4）為通用公式，本文是兩個系統(tǒng)耦合，即n 值取2。Ui表示系統(tǒng)的評價功效。C1和C2分別是兩種耦合度，當(dāng)其中一個系統(tǒng)的耦合度為零時，耦合度即為零，當(dāng)所有系統(tǒng)的值均為零時，耦合度的研究就失去了意義。耦合度和耦合協(xié)調(diào)度分類標(biāo)準(zhǔn)為表2 和表3。

表2 耦合度評價等級

表3 耦合度評級等級

在耦合計算中協(xié)調(diào)指標(biāo)T 和耦合協(xié)調(diào)度D 值的計算公式分別：

其中β1、β2、β3代表權(quán)重；Sqrt 是開根號。

2.2 權(quán)重的計算

由熵值法計算得到的權(quán)重見表1，公式：

3 結(jié)果分析

人居環(huán)境與工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合度呈現(xiàn)出明顯的階段性（表4）。第一段（2008～2010年）為高水平耦合階段，第二段（2011～2012年）為磨合階段，第三階段（2013～2016年）為高水平耦合階段。2017年為拮抗階段。耦合度的階段特征總體呈現(xiàn)波浪型，但從整體上來看，工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人居環(huán)境的相互作用較強(qiáng)。2011年和2012年是出現(xiàn)磨合階段的連續(xù)的兩年，拮抗階段僅出現(xiàn)在2017年，說明人居環(huán)境系統(tǒng)和工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相互作用強(qiáng)度在逐漸減弱。第一階段為較高水平耦合，并且連續(xù)三年保持平穩(wěn)水平，耦合度C值均在0.9 以上，說明人居環(huán)境系統(tǒng)和工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有較強(qiáng)的聯(lián)系度，第二階段耦合度降低到磨合階段，磨合階段僅持續(xù)兩年又上升到高水平耦合階段，即在2011年之后，進(jìn)入高水平耦合階段，并連續(xù)4年保持處于這個階段。到2017年時，出現(xiàn)拮抗階段這一特殊情況，兩者的相互作用顯著下降到十年內(nèi)的最低點。耦合度僅能表示兩個變量之間的相互作用強(qiáng)度，并不能說明兩者之間的協(xié)同關(guān)系，但耦合協(xié)調(diào)度這個指標(biāo)能夠評判兩者功效的協(xié)調(diào)吻合狀況。

表4 2008～2017年工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人居環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度

人居環(huán)境與工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)三個階段，失調(diào)（2008～2010年）、協(xié)調(diào)（2011～2016年）和瀕臨失調(diào)（2017年）。第一階段為失調(diào)階段，經(jīng)歷嚴(yán)重失調(diào)和中度失調(diào)兩種類型，2008～2009年為嚴(yán)重失調(diào)，2010 為中度失調(diào)，失調(diào)的原因是2005年和2006年哈爾濱市遭到兩起嚴(yán)重的水污染事件，源頭均來自吉林省吉林市的化工污染，污染的水源直流到松花江下游，以哈爾濱為首的很多城市受到污染[10]，加之哈爾濱市工業(yè)廢氣污水的治理正在進(jìn)行中，遭受嚴(yán)重污染的生態(tài)環(huán)境自身的調(diào)節(jié)時間漫長且效果甚微，因此在2008～2009年的人居環(huán)境與工業(yè)經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)顯著不協(xié)調(diào)；第二階段為協(xié)調(diào)階段，經(jīng)歷勉強(qiáng)協(xié)調(diào)、初級協(xié)調(diào)和中級協(xié)調(diào)三種類型，即耦合協(xié)調(diào)度從2010年的中度失調(diào)到2011年的勉強(qiáng)失調(diào)，從2012～2013年的初級協(xié)調(diào)到2014～2016年的中級協(xié)調(diào)。耦合協(xié)調(diào)度逐年協(xié)調(diào)的原因是在哈爾濱市第二產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展和現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系持續(xù)增強(qiáng)的同時，地區(qū)政府越來越重視對環(huán)境的保護(hù)，哈爾濱市政府在2009年制定了《哈爾濱市2009年城市環(huán)境綜合整治實施方案》，以環(huán)境整治和改善人居環(huán)境為工作的出發(fā)點與落腳點，實施四項環(huán)境整治項目來優(yōu)化城市環(huán)境[11]。第三階段由良好協(xié)調(diào)驟變?yōu)闉l臨失調(diào)階段。

4 結(jié)論

本文通過研究2008～2017年哈爾濱市的工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人居環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，并對耦合失調(diào)的原因進(jìn)行分析，得到如下結(jié)論：2008～2017年的耦合度由較高水平的耦合度到磨合階段，再到拮抗階段，交互耦合性在逐漸減弱，說明兩者的相互作用在降低。耦合協(xié)調(diào)度在2008～2016年逐漸加強(qiáng)，即由嚴(yán)重失調(diào)類型逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹屑墔f(xié)調(diào)類型，過程中經(jīng)過嚴(yán)重失調(diào)、中度失調(diào)、勉強(qiáng)協(xié)調(diào)、初級協(xié)調(diào)和中級協(xié)調(diào)這五個階段，東北老工業(yè)基地的興衰起伏不均衡，但國家和城市越來越重視對人居環(huán)境的保護(hù)，耦合協(xié)調(diào)程度越來越強(qiáng)。但到2017年耦合協(xié)調(diào)度驟降為瀕臨失調(diào)，工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展嚴(yán)重滯后是人居環(huán)境體統(tǒng)瀕臨失調(diào)的原因之一，但二者的耦合協(xié)調(diào)度仍然有很大的發(fā)展空間。本文只選取了兩個一級指標(biāo)進(jìn)行評價，對耦合協(xié)調(diào)度評價不夠全面，為綜合評價耦合度與耦合協(xié)調(diào)度，還需要綜合考慮區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口結(jié)構(gòu)變化和社會效益等問題。