基于人地系統(tǒng)耦合度評價模型的黃河流域發(fā)展現(xiàn)狀研究

陳雅雯

摘要：近年來，黃河流域部分地區(qū)的人地關(guān)系較為緊張，不利于各地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。為了改善現(xiàn)狀，應(yīng)結(jié)合各地區(qū)的現(xiàn)實情況深入分析，精準(zhǔn)施策，同時重視各地區(qū)間的協(xié)調(diào)發(fā)展，可起到優(yōu)化發(fā)展結(jié)構(gòu)的作用。目前看來，流域內(nèi)的地區(qū)對于資源環(huán)境采取的拯救措施，使得情況正逐年改善，未來流域內(nèi)的人地關(guān)系有望轉(zhuǎn)變?yōu)閰f(xié)調(diào)發(fā)展型，人地關(guān)系緩和指日可待。文章通過人地系統(tǒng)耦合度評價模型了解黃河流域地區(qū)的發(fā)展現(xiàn)狀，以便于更好地處理人地關(guān)系，加強(qiáng)治理保護(hù)，從而推動黃河流域的高質(zhì)量發(fā)展。

關(guān)鍵詞：黃河流域;高質(zhì)量發(fā)展;人地系統(tǒng)耦合度評價;熵值法

一、引言

“人地關(guān)系”這一話題是土地和地理學(xué)科領(lǐng)域中一項重要的研究內(nèi)容，也是社會發(fā)展進(jìn)程中人類必須高度重視的問題。隨著時代演變和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，從人與自然的和諧共處，到人類無節(jié)制地開發(fā)地球，對地球造成了不可逆轉(zhuǎn)的傷害;時至今日，人類開始冷靜思考如何在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時保護(hù)地球，這一輪回橫跨人類文明發(fā)展史。地球?qū)θ祟惽庙懙囊宦暵暰?，不得不高度重視人地關(guān)系，為人類的生存營造良好的生態(tài)環(huán)境。

人地關(guān)系是人類社會及其活動與自然環(huán)境之間的互感互動關(guān)系，是與人類發(fā)展演化相伴而生的一對基本關(guān)系。“人”是指在一定生產(chǎn)方式下在一定地域空間上從事各種生產(chǎn)活動或社會活動的人。“地”是指與人類活動有密切關(guān)系的，無機(jī)或有機(jī)自然界諸要素有規(guī)律結(jié)合的，存在著地域差異，在人的作用下已經(jīng)改變了的地理環(huán)境。

黨的十九大報告指出：“人與自然是生命共同體，人類必須尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然。人類只有遵循自然規(guī)律才能有效防止在開發(fā)利用自然上走彎路，人類對大自然的傷害最終會傷及人類自身，這是無法抗拒的規(guī)律?！?/p>

具體到本文的研究區(qū)域，黃河流域開發(fā)歷史悠久，曾一度成為中國人口密度最大，經(jīng)濟(jì)、文化最發(fā)達(dá)的區(qū)域之一。隨著該區(qū)域人口的大規(guī)模增加，人類對自然資源的不合理利用和過度開發(fā)，相應(yīng)付出的代價是森林銳減、水土流失、環(huán)境污染，經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到影響，人地關(guān)系矛盾逐漸激化。

2016年1月在重慶市召開的推動長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展座談會上，確定長江“共抓大保護(hù)、不搞大開發(fā)”，走“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”之路。通過實施大保護(hù)，堅持生態(tài)優(yōu)先，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，人口、資源、環(huán)境三者的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，短短四年多時間，長江沿線正發(fā)生著令人驚喜地變化。

繼推動長江經(jīng)濟(jì)帶的高質(zhì)量發(fā)展之后，黃河流域的生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展也提上日程。2019年9月18日在黃河治理史上是一個極具意義的日子，在河南省鄭州市召開的黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會上，將黃河流域的高質(zhì)量發(fā)展上升為重大國家戰(zhàn)略。加強(qiáng)對黃河流域的生態(tài)保護(hù)，促進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展，協(xié)調(diào)區(qū)域內(nèi)的人地關(guān)系，是黃河流域新的發(fā)展機(jī)遇，是一項事關(guān)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大任務(wù)。

長期以來學(xué)者們圍繞“人地關(guān)系”開展了大量的理論研究，為不同區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展提供了實質(zhì)性的指導(dǎo)?？紤]到未來綠色發(fā)展的必然趨勢，本文嘗試從人地關(guān)系地域系統(tǒng)耦合狀態(tài)的角度，分析黃河流域的發(fā)展現(xiàn)狀，探討資源環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系，對黃河流域的生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展提出建議。

二、研究區(qū)概況、數(shù)據(jù)處理及研究方法

（一）研究區(qū)概況

黃河發(fā)源于青海省青藏高原巴顏喀拉山脈，流經(jīng)青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西、河南、山東9個省區(qū)，于山東省東營市墾利區(qū)注入渤海。黃河全長5464公里，流域面積752443km2，為世界第五，中國第二。上游自河源至貴德，中游自貴德至孟津，下游自河南鄭州桃花峪以下。截至2018年12月，黃河流域的省份總?cè)丝跒?.2億，沿線的主要省會城市有蘭州市、銀川市、呼和浩特市、鄭州市、濟(jì)南市。

近年來，黃河流域的部分地區(qū)出現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較為單一、發(fā)展依賴自然資源、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩等一系列問題，導(dǎo)致本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展出現(xiàn)停滯、衰退;先天條件和人地關(guān)系的差異，直接影響到不同地區(qū)之間的經(jīng)濟(jì)差異，不利于各地區(qū)的均衡發(fā)展。

（二）數(shù)據(jù)來源與處理

由ArcGis軟件所繪制的黃河流域區(qū)域概況圖（見圖1）可以看出，黃河流域在我國的分布十分廣闊，而流域內(nèi)各地區(qū)的先天條件也各有不同，因此要對該流域內(nèi)的人地關(guān)系現(xiàn)狀及發(fā)展走勢作出評估絕非易事。所以本文從具有代表性的兩個子系統(tǒng)入手，結(jié)合熵值法求出各子系統(tǒng)中的指標(biāo)權(quán)重，找出影響力最大的幾項指標(biāo)，并利用函數(shù)將“人地關(guān)系耦合度”這一抽象的概念數(shù)字化，再根據(jù)計算結(jié)果所處的開、閉區(qū)間分析黃河流域內(nèi)人地關(guān)系的大致現(xiàn)狀。

在計算人地系統(tǒng)耦合度時，兩個主導(dǎo)因素是人類（社會）活動以及資源環(huán)境，根據(jù)一般系統(tǒng)理論，本文中對于人地系統(tǒng)耦合度的計算主要考慮這兩個子系統(tǒng)的影響。指標(biāo)數(shù)據(jù)參考了2017～2019年黃河流域所涵蓋的九省發(fā)布的統(tǒng)計年鑒。

在參考了年鑒中的數(shù)據(jù)后，先基于熵值法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以得到評價指標(biāo)權(quán)重和標(biāo)準(zhǔn)化值，處理方法如下：

1. 定義標(biāo)準(zhǔn)化

2. 指標(biāo)信息熵值e和信息效用值d

第j項指標(biāo)的信息熵值為：

信息效用值：

3. 評價指標(biāo)的權(quán)重

某項指標(biāo)在整個評價過程中的重要性隨著dj的增大而增大。最后可以得到j(luò)項指標(biāo)的權(quán)重為：

經(jīng)過此處理方法計算出每個指標(biāo)的權(quán)重，將其賦予指標(biāo)后，便可展開多方面的土地生態(tài)安全評價。

（三）研究方法

人地系統(tǒng)耦合度評價模型。某兩個事物之間如果存在一種相互作用、相互影響的關(guān)系，那么這種關(guān)系就稱為“耦合關(guān)系”。耦合度一般指耦合性，是對模塊間關(guān)聯(lián)程度的度量。在研究系統(tǒng)里的各個子系統(tǒng)間相互作用關(guān)系時，耦合和耦合度是兩個基本概念。在人地關(guān)系系統(tǒng)中，起決定性作用的兩個子系統(tǒng)是人類社會子系統(tǒng)（H）和資源環(huán)境子系統(tǒng)（E）。其函數(shù)表達(dá)式為：

其中，xi和yj分別為評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值，ai和bj分別為評價指標(biāo)權(quán)重。在此基礎(chǔ)上，用數(shù)據(jù)擬合H、E關(guān)于時間的函數(shù)表達(dá)式fH（t）和fE（t），直接求偏導(dǎo)得到兩個結(jié)果。由此，系統(tǒng)演化方程可表示為：

其中，A和B代表的是在內(nèi)外部因素的共同影響下這兩個子系統(tǒng)的演化狀態(tài);VA和VB則相應(yīng)地代表在內(nèi)外部因素的共同影響下這兩個子系統(tǒng)的演化速度。最后可得到人地關(guān)系地域系統(tǒng)耦合評價模型：

其中，α為人地系統(tǒng)的耦合度（值），根據(jù)該值所處的范圍，即可確定所選定的研究區(qū)域內(nèi)人地系統(tǒng)的耦合狀態(tài)。

三、結(jié)果與分析

（一）黃河流域人地系統(tǒng)耦合狀態(tài)

針對人類社會子系統(tǒng)和資源環(huán)境子系統(tǒng)，本文各選擇四個指標(biāo)，分別是人類社會子系統(tǒng)中的：人口密度、地區(qū)生產(chǎn)總值、主要糧食作物產(chǎn)量、公路總里程;資源環(huán)境子系統(tǒng)中的：環(huán)境污染治理投資總額、煤炭基礎(chǔ)儲量、平均氣溫、年降水量。再將各省的當(dāng)年數(shù)據(jù)代入熵權(quán)法的計算公式，可得到每項指標(biāo)的權(quán)重及其標(biāo)準(zhǔn)化值。

根據(jù)上述的指標(biāo)體系，再代入式（1）、（2）、（3）、（4）、（5）中，可得到黃河流域的人地系統(tǒng)耦合度α=71.3°，根據(jù)表2人地系統(tǒng)耦合狀態(tài)分類中的分類標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)階段黃河流域?qū)儆谶^度開發(fā)的發(fā)展類型，即資源環(huán)境和經(jīng)濟(jì)增長無法較好地平衡，人地關(guān)系較為緊張。

（二）針對現(xiàn)狀的成因分析

黃河流域的現(xiàn)狀顯現(xiàn)出的問題，總體上表現(xiàn)為自然資源被過度開發(fā)，人地關(guān)系較為緊張，在經(jīng)濟(jì)快速增長的同時，無法確保資源環(huán)境足夠安全，致使流域內(nèi)部分地區(qū)經(jīng)濟(jì)增速放緩。具體到兩個子系統(tǒng)分析，大致歸因為以下兩個因素：

1. 流域內(nèi)部分地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較為單一，發(fā)展依賴自然資源，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩。近年來各地區(qū)之間發(fā)展的差異逐漸增大，其中，以山西、內(nèi)蒙古、陜西為代表的省份大力發(fā)展工業(yè)，在國內(nèi)占據(jù)了舉足輕重的地位。同時，下游地區(qū)煤炭、石油、天然氣和有色金屬等礦產(chǎn)資源十分豐富，煤炭儲量占全國的46.5%，石油儲量占全國的26.6%，稀土資源占全國的98%，是目前國內(nèi)最主要的煤炭生產(chǎn)與供應(yīng)地。雖然在大規(guī)模開發(fā)下，黃河流域的部分地區(qū)實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)的快速增長，但過分依賴不可再生能源，無異于坐吃山空，現(xiàn)如今，這種消耗已經(jīng)帶來了發(fā)展停滯、衰退和資源枯竭的弊端。

2. 能源的局部聚集影響區(qū)域之間的經(jīng)濟(jì)差異，上中游地區(qū)天然資源匱乏，對經(jīng)濟(jì)發(fā)展起關(guān)鍵作用的自然資源（煤炭、石油、天然氣等）集中在下游地區(qū)，如山西、山東、河南、陜西等地;川渝部分地區(qū)廣闊的地理條件為統(tǒng)籌協(xié)調(diào)提供了有利條件，這些因素都不利于各地區(qū)的均衡發(fā)展。

黃河上中游地區(qū)的年降雨量在全國屬較低水平，不僅如此，上中游地區(qū)還存在土壤含水量低、易飽和、抗侵蝕能力差的特性，致使水土流失嚴(yán)重，這些因素都導(dǎo)致了上中游地區(qū)不利于耕作。反之在下游的松花江地區(qū)，土壤多以黑土為主，植被和土壤質(zhì)地均優(yōu)于上中游，流域內(nèi)的下游平原歷史上一直是我國的糧食主產(chǎn)區(qū)，天然氣候也更適宜人類居住和發(fā)展。

（三）優(yōu)化決策和未來發(fā)展趨勢

要提供優(yōu)化決策，首先要明晰影響人地關(guān)系和制約協(xié)調(diào)發(fā)展的主要因素。根據(jù)分別計算得到的兩個子系統(tǒng)中八個指標(biāo)的權(quán)重，并結(jié)合2017～2019年間每項指標(biāo)對應(yīng)的走勢變化，可知，對于影響黃河流域人地關(guān)系及經(jīng)濟(jì)發(fā)展起重要作用的三個要素分別是：生產(chǎn)總值、人口密度和公路總里程。人口密度大的地區(qū)，往往擁有更開闊的地理條件，因而為更高效的交通建設(shè)提供了基礎(chǔ);土壤、氣候等條件更優(yōu)良，宜于開發(fā)，農(nóng)業(yè)更發(fā)達(dá)，產(chǎn)業(yè)多樣化、生產(chǎn)總值往往也更高。

得到這樣的研究結(jié)果后，可從以下幾個方面推動黃河流域的高質(zhì)量發(fā)展。

1. 結(jié)合各地區(qū)的不同情況深入研究，分析各類人地關(guān)系以及每個地區(qū)目前的優(yōu)勢劣勢，為該地區(qū)的人地關(guān)系判斷提供有力支撐。對于具有地理優(yōu)勢、發(fā)展領(lǐng)先的地區(qū)，注重強(qiáng)化優(yōu)勢、補(bǔ)齊短板;對于產(chǎn)業(yè)存在高度依賴性的地區(qū)，注重保護(hù)資源、合理利用，緩解人地關(guān)系矛盾;對于地理環(huán)境較惡劣、發(fā)展相對落后的地區(qū)，注重基本公共服務(wù)與基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，增強(qiáng)交通通達(dá)度，為高質(zhì)量發(fā)展提供強(qiáng)有力的支撐。

2. 各地區(qū)之間協(xié)調(diào)發(fā)展、合作共贏，將有限的資源最大化利用，可起到優(yōu)化發(fā)展結(jié)構(gòu)的作用。這種聯(lián)動可以促進(jìn)地區(qū)之間打破行政區(qū)域的限制，使單一地區(qū)突破發(fā)展的桎梏，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和區(qū)域布局，改善發(fā)展不均衡的現(xiàn)狀，從而形成區(qū)域整體績效的系統(tǒng)合力。

在資源環(huán)境子系統(tǒng)中起決定性作用的是環(huán)境污染治理投資總額這一指標(biāo)，該指標(biāo)歷年來呈現(xiàn)上升趨勢，由此可見當(dāng)?shù)卣趯⒕G色發(fā)展的理念落實到了工作中。同時，煤炭儲量的減速明顯放緩，可見人們不再一味地追求經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展而過度使用自然資源;年降水量也從偏低水平慢慢增加，這是自然環(huán)境得到改善的表現(xiàn)。這些現(xiàn)象背后的措施，都對推動資源環(huán)境與經(jīng)濟(jì)增長并駕齊驅(qū)的高質(zhì)量發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用。照此趨勢發(fā)展，黃河流域發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)入?yún)f(xié)調(diào)發(fā)展型區(qū)間、人地關(guān)系優(yōu)化將達(dá)到預(yù)期效果。

四、結(jié)語

本文采用人地系統(tǒng)耦合度評價法，從人地關(guān)系地域系統(tǒng)耦合狀態(tài)的角度，分析黃河流域的發(fā)展現(xiàn)狀，探討資源環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系，對流域的生態(tài)保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展提出建議，得出的研究結(jié)論如下：

近年來，黃河流域的部分地區(qū)屬過度開發(fā)的發(fā)展類型，即資源環(huán)境和經(jīng)濟(jì)增長無法較好地得到平衡，人地關(guān)系較為緊張。造成該發(fā)展現(xiàn)狀的原因主要有兩個：流域內(nèi)部分地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較為單一，發(fā)展依賴自然資源，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩;能源的局部聚集影響區(qū)域之間的經(jīng)濟(jì)差異。為優(yōu)化現(xiàn)狀，可對不同人地關(guān)系的區(qū)域采取有針對性的改進(jìn)措施，促進(jìn)區(qū)域間的合作發(fā)展?，F(xiàn)狀同樣也展現(xiàn)出流域內(nèi)部對于資源環(huán)境的拯救和彌補(bǔ)措施，情況正逐年變好，未來轉(zhuǎn)變?yōu)閰f(xié)調(diào)發(fā)展型、人地關(guān)系緩和未來可期。

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【作者單位：中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）公共管理學(xué)院】