京津冀地區(qū)環(huán)境與經濟發(fā)展耦合協(xié)調測度分析

郭偉，薛瑩瑩，侯信華

（天津城建大學經濟與管理學院，天津300384）

京津冀協(xié)同發(fā)展是國家重大發(fā)展戰(zhàn)略，要求其區(qū)域經濟由高速增長轉向追求高效率、綠色可持續(xù)的高質量發(fā)展。推進環(huán)境與經濟協(xié)調發(fā)展，探究環(huán)境與經濟耦合協(xié)調性，科學測度兩系統(tǒng)間的耦合協(xié)調度，有助于提升區(qū)域經濟發(fā)展，進一步完善環(huán)境狀況，持續(xù)推進區(qū)域協(xié)調發(fā)展程度。

近年來，國內外學者對環(huán)境與經濟發(fā)展兩系統(tǒng)之間的相互作用關系進行了諸多探索。許多學者證實了收入和環(huán)境存在“倒U 型”關系，并將其擴展到其他國家和地區(qū)[1-3]。區(qū)域環(huán)境和經濟的協(xié)調發(fā)展是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的最佳選擇[4]。逯進等從我國省域層面入手，對能源、經濟與環(huán)境3E 系統(tǒng)的耦合協(xié)調關系進行探討經濟與環(huán)境的協(xié)調關系，認為我國3E 系統(tǒng)的整體協(xié)調發(fā)展能力在不斷改善[5]；吳玉鳴、馬麗等通過構建耦合度模型，認為我國區(qū)域經濟增長與環(huán)境耦合協(xié)調發(fā)展程度還處于較低狀態(tài)[6-7]；宋紅麗等基于耦合理論，驗證了協(xié)調發(fā)展是處理經濟與環(huán)境良性發(fā)展的基礎[8]。

基于上述分析，國內外學者對環(huán)境與經濟之間關系的探索主要側重于國家和省級層面，對于區(qū)域環(huán)境與經濟發(fā)展的研究較少。通過構建京津冀環(huán)境與經濟發(fā)展耦合協(xié)調度模型、相對發(fā)展度模型，研究系統(tǒng)間的耦合協(xié)調演化規(guī)律和趨勢，力求為新常態(tài)下協(xié)調區(qū)域兩系統(tǒng)發(fā)展提供定量決策依據。

1 研究方法與指標體系構建

1.1 研究方法

1.1.1 熵權法

熵值法能夠有效、客觀地反應指標在評價對象中起的作用大小，適用于多種因素的綜合評價。對環(huán)境與經濟發(fā)展的綜合評價來說，考慮各類指標的相對重要程度十分必要。具體步驟如下。

（1）無量綱化處理，正、負指標分別采用以下方式。

（2）計算比重（Pij）。

（3）計算第j 項指標的熵值（Ej）。

（4）計算第j 項指標的熵冗余度（Dj）。

（5）第j 項指標的權重（Wj）。

1.1.2 耦合協(xié)調度模型

“耦合”是指兩個或兩個以上相互影響系統(tǒng)的一個量度[9]?；诖耍梃b耦合理論，將環(huán)境與經濟發(fā)展兩系統(tǒng)相互作用、彼此影響、制約的程度定義為“環(huán)境—經濟”系統(tǒng)耦合度。改進并綜合系統(tǒng)發(fā)展模型、協(xié)調度模型、耦合模型、相對發(fā)展度模型，首先評估各子系統(tǒng)的狀態(tài)，其次測算兩系統(tǒng)的耦合度并進行評價。

（1）系統(tǒng)發(fā)展模型。

設x1，x2，x3，…，xm為評價環(huán)境系統(tǒng)的m 個指標，y1，y2，y3…yn為評價經濟發(fā)展系統(tǒng)的n 個指標。綜合評價函數(shù)如下：

式中：xi、ai分別表示環(huán)境系統(tǒng)標準化指標及其權重；yi、bi分別代表經濟發(fā)展系統(tǒng)標準化指標及其權重。

（2）協(xié)調度模型。

借鑒廖重斌[10]構建的協(xié)調度模型，測算環(huán)境和經濟發(fā)展系統(tǒng)平均偏離程度（EV）。

考慮系統(tǒng)間的可比性，將偏離差系數(shù)轉化為：

根據公式（9）（10）知，兩大系統(tǒng)偏離差系數(shù)越趨于0，EV越??；兩大系統(tǒng)協(xié)調度C 越趨于1，則越優(yōu)。以射線OO′、DD′、EE′表示不同的協(xié)調度，其斜率為1，其中，射線OO′的協(xié)調度最優(yōu)，其協(xié)調度值為1。當EV=0時，f（x）=g（y），系統(tǒng)協(xié)調性達到最優(yōu)，函數(shù)值落在射線OO′上；當EV≠0 時，若f（x）＜g（y），EV值處于射線OO′上方，表明與環(huán)境系統(tǒng)相比，經濟系統(tǒng)偏差較大；反之，若f（x）＞g（y），EV值處于射線OO′下方。

由圖1可知，G、H 兩點的發(fā)展水平相同，但H 點的協(xié)調度優(yōu)于G 點，G 點兩系統(tǒng)存在偏離，表示兩系統(tǒng)協(xié)調度不佳，呈現(xiàn)出“高發(fā)展低耦合”現(xiàn)象。H、F 兩點的協(xié)調度相等且達到最優(yōu)，但H 點的發(fā)展水平高于F點，F(xiàn) 點表示系統(tǒng)呈現(xiàn)出“高耦合低發(fā)展”現(xiàn)象。

圖1 耦合度圖形解析

（3）耦合協(xié)調度模型。

為避免出現(xiàn)上述現(xiàn)象，構建環(huán)境與經濟發(fā)展系統(tǒng)耦合協(xié)調度模型如下：

式中：D 為系統(tǒng)的耦合協(xié)調度；M 為系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平，其中M=βf（x）＋γg（y），β 代表環(huán)境系統(tǒng)權重，γ 代表經濟發(fā)展系統(tǒng)權重，兩系統(tǒng)相互作用、相互影響程度同等重要，因此，取β=γ=0.5。

（4）相對發(fā)展度模型。

在上述分析的基礎上，需要進一步揭示系統(tǒng)間的相對發(fā)展程度。引用相對發(fā)展度模型，確定系統(tǒng)的相對發(fā)展系數(shù)：

式中：f（x）和g（y）分別代表兩系統(tǒng)的發(fā)展指數(shù)。

1.2 指標體系構建

環(huán)境與經濟的協(xié)調發(fā)展是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。借鑒環(huán)境與經濟發(fā)展的協(xié)調關系已有研究成果[11－14]，遵循科學、全面、可操作的原則建立指標體系。包括由環(huán)境污染、環(huán)境治理和環(huán)境質量等10 項指標構成的環(huán)境指標體系，由經濟總量、經濟結構、經濟效益等9 個指標構成的經濟發(fā)展指標體系。

以京津冀地區(qū)為例，選取2009—2018年《中國統(tǒng)計年鑒》和京津冀地方統(tǒng)計年鑒各指標數(shù)據。指標體系如表1所示。

表1 京津冀環(huán)境與經濟發(fā)展耦合協(xié)調度評價指標體系

2 結果與分析

2.1 環(huán)境與經濟綜合發(fā)展指數(shù)特征

利用2008—2017年北京、天津、河北地區(qū)相關數(shù)據，根據熵值法確定環(huán)境與經濟發(fā)展兩系統(tǒng)各指標的權重，并引入系統(tǒng)發(fā)展度模型，計算兩系統(tǒng)的綜合發(fā)展指數(shù)。如表2所示。

表2 京津冀環(huán)境與經濟綜合發(fā)展指數(shù)

依據表2確定京津冀地區(qū)環(huán)境指數(shù)、經濟發(fā)展指數(shù)趨勢線并進行擬合。如圖2和圖3所示。

圖2 京津冀環(huán)境綜合發(fā)展趨勢線及擬合關系

圖3 京津冀經濟綜合發(fā)展趨勢線及擬合關系

由表2、圖2知，2008—2017年，京津冀地區(qū)環(huán)境綜合指數(shù)（U）整體呈上升態(tài)勢，增幅分別為81.6%、70.4%、172.2%。北京（Ua）、天津（Ub）、河北（Uc）環(huán)境綜合指數(shù)隨時序變化增長趨勢的擬合函數(shù)（t 指年份）如下：

2008—2013年期間，2009年北京環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)達到峰值。從2008年舉辦奧運會開始，環(huán)境在逐漸變好。與之相比，天津和河北的環(huán)境質量和環(huán)保工作還有待提高。2014—2017年，2015年北京綜合環(huán)境發(fā)展指數(shù)處于谷值，可能與我國相繼出臺的一系列環(huán)保政策法規(guī)、條例給市場帶來的影響與震動有關。

由表2、圖3知，2008—2017年，京津冀地區(qū)經濟綜合發(fā)展指數(shù)（V）亦呈上升趨勢，增幅分別為57.7%、48.2%、85.1%。北京（Va）、天津（Vb）、河北（Vc）經濟綜合發(fā)展指數(shù)隨時序變化增長趨勢的擬合函數(shù)（t 指年份）如下：

京津冀地區(qū)環(huán)境與經濟發(fā)展兩系統(tǒng)呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢。值得注意的是，北京環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)高于經濟綜合發(fā)展指數(shù)，而天津、河北環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)低于經濟綜合發(fā)展指數(shù)。分析其原因：從經濟結構角度看，北京主要屬于產業(yè)污染源少、污染少的第三產業(yè)結構。作為中國的經濟和政治中心，北京的環(huán)保事業(yè)不僅關乎人民的健康和生活質量，還關乎國家的聲譽和國家形象。天津二三產業(yè)相當，經濟水平高，污染嚴重。河北主要是高能耗企業(yè)，單一經濟結構及大量工業(yè)排放物，特別是工業(yè)廢氣嚴重污染的第二產業(yè)占主導地位。

由表2、圖2、圖3可知，從京津冀區(qū)域整體看，環(huán)境與經濟發(fā)展系統(tǒng)在2008—2017年均呈現(xiàn)上升態(tài)勢，綜合指數(shù)增幅分別為98.4%和60%。環(huán)境與經濟發(fā)展隨時序變化增長趨勢的擬合函數(shù)（t 指年份）如下：

2008—2012年，京津冀整體環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)低于經濟綜合發(fā)展指數(shù)，并且兩系統(tǒng)有相同的上升發(fā)展趨勢，該態(tài)勢說明環(huán)境與經濟發(fā)展存在相互關系。

2.2 環(huán)境與經濟發(fā)展耦合協(xié)調度分析

根據京津冀環(huán)境與經濟綜合發(fā)展指數(shù)，結合公式（12）、（13），得到兩系統(tǒng)的耦合協(xié)調度和相對發(fā)展度系數(shù)，如表3所示。

表3 京津冀環(huán)境與經濟發(fā)展耦合協(xié)調發(fā)展評價

由表3可得到京津冀地區(qū)環(huán)境與經濟發(fā)展耦合協(xié)調度趨勢線，如圖4所示。

由表3、圖4可知，京津冀區(qū)域整體的環(huán)境與經濟發(fā)展耦合協(xié)調度從0.589 提升至0.784，增幅33.1%，兩系統(tǒng)協(xié)調發(fā)展態(tài)勢明顯。區(qū)域整體耦合協(xié)調度與時序呈線性關系，其函數(shù)為（t 指年份）：

圖4 京津冀環(huán)境與經濟發(fā)展耦合協(xié)調度趨勢線及擬合關系

此外，北京、天津、河北的耦合協(xié)調度分別從0.670、0.584、0.513 上升至0.858、0.731、0.763，增幅分別為28.1%、25.2%、48.7%。其中，天津增幅最低，河北最高，北京居中。2008—2017年，北京、天津、河北的耦合協(xié)調度隨時序呈增長趨勢，其函數(shù)擬合（t 指年份）：

2008年，河北省環(huán)境與經濟兩系統(tǒng)耦合協(xié)調情況進入磨合階段，同時也標志了京津冀地區(qū)步入磨合階段；北京于2012年由磨合階段進入高水平耦合階段，然而2008—2017年，天津、河北環(huán)境與經濟的耦合協(xié)調發(fā)展狀況一直處于磨合階段。

2.3 環(huán)境與經濟耦合協(xié)調發(fā)展階段分析

借鑒前人關于耦合協(xié)調等級的劃分[13-14]（表4），根據兩系統(tǒng)耦合協(xié)調度和相對發(fā)展度系數(shù)，對兩系統(tǒng)的耦合協(xié)調發(fā)展類型劃分如表5所示。

表4 環(huán)境與經濟耦合協(xié)調發(fā)展等級劃分標準

表5 京津冀環(huán)境與經濟耦合協(xié)調發(fā)展類型劃分

由表5可知，京津冀環(huán)境與經濟耦合協(xié)調發(fā)展處于磨合階段和高水平耦合階段。2008—2017年，北京的耦合協(xié)調發(fā)展類型由IX 上升至XII，天津和河北的耦合協(xié)調發(fā)展類型先從VIII 上升至IX，又下降至VIII，最后又上升到IX。從京津冀區(qū)域整體看，其耦合協(xié)調發(fā)展類型由VIII 上升至IX。

2.3.1 北京

2008—2012年，環(huán)境與經濟協(xié)調發(fā)展度處于磨合階段的IX 類，環(huán)境超前于經濟發(fā)展，影響經濟發(fā)展，系統(tǒng)趨于衰退。2013—2017年，環(huán)境與經濟發(fā)展兩系統(tǒng)由磨合階段的IX 類轉變?yōu)楦咚今詈想A段的XII 類，環(huán)境與經濟發(fā)展的耦合協(xié)調發(fā)展特征為：環(huán)境超前于經濟發(fā)展，影響經濟發(fā)展，系統(tǒng)趨于衰退。

2.3.2 天津

2009—2013年，兩系統(tǒng)由磨合階段的VIII 類轉變?yōu)槟ズ想A段的IX 類，環(huán)境與經濟耦合協(xié)調發(fā)展的特征為：環(huán)境超前于經濟發(fā)展，影響經濟發(fā)展，系統(tǒng)趨于衰退。2014—2016年，兩系統(tǒng)由磨合階段的IX 類轉變?yōu)閂III 類，此時，環(huán)境同步于經濟發(fā)展，系統(tǒng)趨于優(yōu)化。2017年，兩系統(tǒng)再次處于磨合階段的IX 類。

2.3.3 河北

2008年，環(huán)境與經濟協(xié)調發(fā)展處于磨合階段的VIII 類，環(huán)境同步于經濟發(fā)展，系統(tǒng)趨于優(yōu)化。2009—2012年，兩系統(tǒng)的耦合協(xié)調度由VIII 類轉變?yōu)槟ズ想A段的IX 類，環(huán)境與經濟耦合協(xié)調發(fā)展的特征為：環(huán)境超前于經濟發(fā)展，影響經濟發(fā)展，系統(tǒng)趨于衰退。2013—2014年，兩系統(tǒng)由磨合階段的IX 類轉變?yōu)閂III 類，此時，環(huán)境同步于經濟發(fā)展，系統(tǒng)趨于優(yōu)化。2015—2017年，兩系統(tǒng)的耦合協(xié)調度再次處于磨合階段的IX 類。

2.3.4 京津冀

2008年，京津冀整體耦合協(xié)調度處于磨合階段的VIII 類，兩系統(tǒng)耦合協(xié)調發(fā)展特征為：環(huán)境同步于經濟發(fā)展，系統(tǒng)趨于優(yōu)化。2008—2017年，兩系統(tǒng)的耦合協(xié)調度由VIII 類轉變?yōu)槟ズ想A段的IX 類，環(huán)境超前于經濟發(fā)展，影響經濟發(fā)展，系統(tǒng)趨于衰退。

3 對策建議

協(xié)調好環(huán)境和經濟發(fā)展的關系，既是京津冀協(xié)同發(fā)展的關鍵，更在一定程度上反映了國家現(xiàn)代化治理能力。

3.1 組建專門機構，促進京津冀區(qū)域環(huán)境與經濟協(xié)調發(fā)展

京津冀現(xiàn)已設立京津冀及周邊地區(qū)大氣環(huán)境管理局，統(tǒng)籌大氣環(huán)境保護工作。在借鑒其成功經驗的基礎上，應組建環(huán)保功能更加完善的跨地區(qū)環(huán)境保護機構，負責統(tǒng)籌京津冀地區(qū)環(huán)境保護的整體規(guī)劃、整合管理和全方位監(jiān)督，全面落實京津冀區(qū)域的大氣、水、土壤污染防治。通過提升環(huán)保機構的功能，有效整合環(huán)境治理與保護工作。

3.2 進一步優(yōu)化京津冀地區(qū)產業(yè)結構及行業(yè)技術結構

在區(qū)域協(xié)調發(fā)展和環(huán)境保護的雙重驅動下，京津冀地區(qū)產業(yè)結構和行業(yè)技術結構不斷優(yōu)化。但河北第二產業(yè)仍優(yōu)勢明顯，天津第二產業(yè)向第三產業(yè)轉型優(yōu)化尚未完成，環(huán)境污染問題依然嚴峻。天津和河北的耦合協(xié)調度仍然處于磨合階段，為了有效消除技術發(fā)展帶來的不對稱效應，兩地應該調整產業(yè)結構，降低第二產業(yè)比例，消除落后的生產設備。另外，要想減少不可再生能源的消費，必須努力開發(fā)風力能源、潮汐能源和其他可再生能源。

3.3 建立多渠道、多元化的環(huán)保投融資機制

創(chuàng)新環(huán)境保護投資和資金籌措機制是一項系統(tǒng)工程，需要所有社會力量的共同參與，特別是需要政府和市場的合理定位與多方協(xié)調，這樣才能形成面向各類綠色市場的投資和資金投放體系。

政府在做財政預算時，應該考慮環(huán)境保護投資和財政收入的關系，隨著財政收入的增加，環(huán)境保護投資的強度也應該提高。為體現(xiàn)環(huán)境保護投資的理念，建議京津冀成立專項環(huán)境保護基金，基金主要用于公共環(huán)境保護、生態(tài)產業(yè)技術創(chuàng)新和相關技術研發(fā)。