甘肅省經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護耦合協(xié)調關系研究

薛婧，白璐，武琛昊*，滿賀誠，孫啟宏，謝明輝

1.中國環(huán)境科學研究院

2.蘭州大學經濟學院

黨的十八大以來，生態(tài)文明建設上升為國家戰(zhàn) 略，綠色低碳發(fā)展理念逐漸形成，統(tǒng)籌社會經濟與生態(tài)環(huán)境協(xié)調發(fā)展成為高質量發(fā)展的基本要求。

當前對經濟與環(huán)境協(xié)調發(fā)展的研究主要集中在以下方面：1）評價模型研究。Han等[1]運用障礙度模型和耦合協(xié)調評價模型分析經濟-資源-環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調關系；Liu等[2]運用耦合協(xié)調評價模型、剪刀差模型和投影尋蹤模型研究了社會經濟與水環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調機制；徐建偉等[3]運用環(huán)境庫茲涅茨模型分析經濟增長與資源和環(huán)境的協(xié)調性；嚴雨男等[4]運用灰色預測模型和距離協(xié)調度模型分析能源-環(huán)境-經濟系統(tǒng)的耦合協(xié)調程度；王凌青等[5-6]分別使用脫鉤模型和引力模型對區(qū)域環(huán)境與經濟耦合協(xié)調水平展開分析。2）差異化經濟體與環(huán)境要素耦合研究。如漁業(yè)經濟[7]、綠色經濟[8]、城市經濟體[9]與環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調研究；經濟發(fā)展與水環(huán)境質量[10]、海洋生態(tài)[11]的耦合協(xié)調研究。3）研究區(qū)域的精細化。Shen等[12]研究了國家層面經濟發(fā)展與碳排放的耦合協(xié)調關系；Zhang等[13]分析了東北地區(qū)經濟發(fā)展轉型與環(huán)境質量之間的耦合關系；Xu等[14-16]分別對省級、市級和縣級的生態(tài)環(huán)境與社會經濟協(xié)調發(fā)展程度進行了研究，此外，還有對一些特殊區(qū)域的研究，如“兩山”基地[17]、云南巖溶地區(qū)[18]、青海省湟水谷地[19]、熱帶亞熱帶地區(qū)[20]等。

筆者在現(xiàn)有研究的基礎上，選取甘肅省為案例，運用綜合發(fā)展評價模型和耦合協(xié)調度模型對經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調關系進行研究，以期為甘肅省經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護提供政策建議。

1 研究方法

1.1 經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護耦合協(xié)調評價指標體系

本著系統(tǒng)性、科學性、可行性、全面性原則，構建經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護耦合協(xié)調評價指標體系，其中經濟系統(tǒng)考慮經濟增長速度、效率和質量等方面，由經濟規(guī)模、消費潛力、發(fā)展效率和科技投入4個子系統(tǒng)共計13項指標構成；環(huán)境系統(tǒng)在考慮環(huán)境質量、治理體系與治理能力等基礎上，結合“十四五”時期生態(tài)文明建設以降碳為重點戰(zhàn)略方向，以及促進經濟社會發(fā)展全面綠色轉型等方面，由環(huán)境質量、環(huán)境污染、綠色低碳和環(huán)境治理4個子系統(tǒng)共計15項指標構成（表1）。

表1 經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護耦合協(xié)調評價指標體系Table 1 Evaluation index system of coupling coordination between economic development and ecological environment protection

1.2 綜合發(fā)展評價模型

綜合發(fā)展評價模型用于評價經濟和環(huán)境系統(tǒng)綜合發(fā)展水平的高低，具體方法如下。

1.2.1 標準化處理

采用極差法進行標準化處理，以消除量綱影響。計算公式如下：

當xij為正向指標時

當xij為負向指標時

式中：Xij為標準化值；xij為第j項指標第i年的原始值；max(xj)和min(xj)分別為第j項指標的最大值和最小值。

1.2.2 確定指標權重

采用熵值法來確定指標權重，主要是因為熵值法能有效避免主觀因素導致的誤差。計算公式如下：

式中：Ej為指標j的信息熵；Wj為指標j的綜合權重；i表示年份；j表示指標序號。

1.2.3 綜合發(fā)展指數(shù)

綜合發(fā)展指數(shù)用于表征經濟和環(huán)境系統(tǒng)綜合發(fā)展水平，指數(shù)越大，說明發(fā)展水平越好。計算公式如下：

式中：F(x)和G(y)分別為經濟指數(shù)和環(huán)境指數(shù)；aj和bj分別為經濟系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)第j項指標的權重，本文認為經濟發(fā)展和環(huán)境保護同等重要，因此取a=b=0.5；Xj和Yj分別為經濟系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)第j項指標標準化值；n1和n2分別為經濟系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)的指標數(shù)量；T為綜合發(fā)展指數(shù)。

1.3 耦合協(xié)調度模型

1.3.1 耦合度

采用耦合度(C)對經濟系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)的相互作用關系進行度量。計算公式如下：

式中：k為調節(jié)系數(shù)。

1.3.2 耦合協(xié)調度

耦合度雖然可以對經濟系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)間的影響程度做出定量分析，但不能對其是良性耦合還是惡性耦合做出判斷。因此，需進一步采用耦合協(xié)調度模型對耦合的優(yōu)劣程度做出評估。計算公式如下：

式中：D為耦合協(xié)調度，耦合協(xié)調度越高，表明經濟系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調發(fā)展越好。

1.3.3 協(xié)同發(fā)展系數(shù)

采用協(xié)同發(fā)展系數(shù)（U）對經濟與環(huán)境的相對滯后程度進行分析。計算公式如下：

當0＜U≤0.8時，表明經濟發(fā)展相對滯后；當0.8＜U≤1.2時，表明經濟環(huán)境同步發(fā)展；當U＞1.2時，表明環(huán)境質量相對滯后[21-22]。

1.3.4 判別標準

本文的耦合類型和耦合協(xié)調狀態(tài)判別標準如表 2、表 3 所示[23-24]。

表2 經濟系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)耦合類型Table 2 Coupling types of economic and environmental systems

表3 經濟系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調區(qū)間及狀態(tài)Table 3 Coupling coordination interval and state of economic and environmental systems

2 研究區(qū)域概況及數(shù)據來源

2.1 研究區(qū)域概況

甘肅省位于中國西北地區(qū)，總面積為42.58萬km2，下轄12個地級市、2個自治州。2020年全省地區(qū)生產總值和人均地區(qū)生產總值分別為8 718.30億元和3.30萬元/人，10年間年均增長率分別為7.76%、6.78%；主要污染物排放量明顯下降，COD、氨氮、SO2和氮氧化物排放量年均降幅分別為12.31%、11.27%、9.15%和15.06%；生態(tài)環(huán)境狀況改善明顯。

2.2 數(shù)據來源

數(shù)據來源于《中國統(tǒng)計年鑒》《中國城鄉(xiāng)建設統(tǒng)計年鑒》《甘肅省發(fā)展年鑒》《甘肅省生態(tài)環(huán)境狀況公報》《甘肅省國民經濟和社會發(fā)展公報》，以及甘肅省14市（州）的生態(tài)環(huán)境狀況公報、國民經濟和社會發(fā)展公報，對于個別缺失數(shù)據，采用插值法進行完善。

3 結果與討論

3.1 甘肅省經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護耦合協(xié)調分析

3.1.1 綜合發(fā)展水平分析

甘肅省2011—2019年經濟指數(shù)、環(huán)境指數(shù)和綜合發(fā)展指數(shù)如圖1所示。由圖1可以看出，甘肅省經濟與環(huán)境綜合發(fā)展水平總體呈上升趨勢，綜合發(fā)展指數(shù)由2011年的0.067 0升至2019年的0.865 4。其中，經濟系統(tǒng)發(fā)展較為平穩(wěn)，城鎮(zhèn)化率、人均消費支出、在崗平均工資、勞動生產率等逐年上升，人均工業(yè)增加值、研發(fā)經費投入強度等存在波動；環(huán)境保護水平整體處于上升趨勢但存在階段性，如2016—2017年上升明顯，得益于該階段COD、氨氮等污染物排放降幅明顯，能源消耗強度、水資源消耗強度和碳排放強度降低，綠色低碳成效顯著，但生活垃圾無害化處理率等環(huán)境治理指標波動較為明顯，環(huán)境治理水平還需進一步提升。

圖1 甘肅省經濟與環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)變化趨勢Fig.1 Changing trend of comprehensive development indexes of economy and environment in Gansu Province

3.1.2 耦合協(xié)調水平分析

甘肅省2011—2019年經濟系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)耦合度、耦合協(xié)調度及協(xié)同發(fā)展系數(shù)如表4所示。

表4 甘肅省經濟與環(huán)境耦合協(xié)調程度Table 4 Coupling and coordination degree of economy and environment in Gansu Province

由表4可知，甘肅省經濟與環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調度總體呈上升趨勢。2016年前，甘肅省經濟與環(huán)境耦合協(xié)調水平較低，且耦合類型和協(xié)同發(fā)展類型不穩(wěn)定；2016年后，耦合度全部處于高水平耦合類，且經濟與環(huán)境同步發(fā)展。這得益于甘肅省不斷優(yōu)化經濟發(fā)展模式，通過調整產業(yè)結構、優(yōu)化營商模式、引進高新技術等手段不斷提升發(fā)展成效，逐步向高質量發(fā)展邁進；同時，將生態(tài)環(huán)境保護放到優(yōu)先位置，狠抓生態(tài)環(huán)境保護工作，大幅降低污染物排放水平。

3.2 甘肅省14市（州）經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護耦合協(xié)調分析

3.2.1 綜合發(fā)展水平分析

甘肅省14市（州）2011—2019年綜合發(fā)展指數(shù)如表5所示。由表5可知，2011—2019年間14市（州）的綜合發(fā)展指數(shù)總體呈上升趨勢，表明14市（州）的綜合發(fā)展水平不斷提升且總體向好。從時間維度來看，大部分市（州）的綜合發(fā)展水平在2016年前后出現(xiàn)明顯提升，特別是嘉峪關、張掖、金昌、武威等市（州），其綜合發(fā)展指數(shù)在2016年同比提升達50%以上，這主要是因為在2016年該類市（州）環(huán)境系統(tǒng)指數(shù)提升明顯，2016年環(huán)境系統(tǒng)指數(shù)分別增至2015年的2.42、2.70、2.45、2.45倍。從空間維度來看，綜合發(fā)展水平較高的市（州）為酒泉和蘭州；較低的市（州）為甘南和定西，但其總體發(fā)展水平呈上升趨勢。

表5 甘肅省14市（州）經濟與環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)Table 5 Economic and environmental comprehensive development indexes in 14 cities (prefectures) in Gansu Province

3.2.2 耦合協(xié)調水平分析

采用ArcGIS軟件繪制甘肅省14市（州）2011—2019年經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護耦合協(xié)調類型空間演變圖，結果如圖2所示。

由圖2可知，在時間維度上，14個市（州）耦合協(xié)調水平總體可分為3個階段：第一階段（2011年），14市（州）耦合協(xié)調水平較低，全省整體處于失調衰退期，各市（州）經濟發(fā)展水平相對較低且發(fā)展形式較為粗放，綠色低碳水平較低，環(huán)境治理能力不足，未實現(xiàn)良性耦合。第二階段（2012—2015年），14市（州）耦合協(xié)調度總體向好，耦合協(xié)調類型從失調衰退向耦合協(xié)調逐漸轉變，耦合協(xié)調區(qū)間逐步進入過渡調和，白銀、天水等市通過加大城市大氣污染防治力度、提高城鎮(zhèn)污水處理率和垃圾無害化處理率等措施，突出環(huán)境問題得到改善，但這一時期各市（州）經濟發(fā)展與環(huán)境保護各有側重且步調不一致。第三階段（2016—2019年），14市（州）全部進入耦合協(xié)調期，到2019年，各市（州）的耦合協(xié)調狀態(tài)均已達到中級耦合協(xié)調以上。這主要是因為“十三五”時期，各市（州）統(tǒng)籌經濟發(fā)展與環(huán)境保護，一方面推進質量強省戰(zhàn)略，優(yōu)化產業(yè)結構、推動產業(yè)集聚、發(fā)展并壯大戰(zhàn)略性新興產業(yè)，人均GDP、城鎮(zhèn)和農村居民可支配收入分別提升24.53%、20.41%和29.48%；另一方面以國家生態(tài)安全屏障綜合試驗區(qū)和循環(huán)經濟示范區(qū)為平臺，推進生態(tài)保護和修復工程，推進環(huán)境治理現(xiàn)代化，環(huán)境質量、環(huán)境污染和綠色低碳指數(shù)分別提升34.58%、23.22%和44.81%，經濟與環(huán)境實現(xiàn)良性促進[25]。

圖2 甘肅省14市（州）耦合協(xié)調類型空間演變Fig.2 Spatial evolution diagram of coupling coordination types of 14 cities (prefectures) in Gansu Province

在空間維度上，14市（州）耦合協(xié)調水平總體呈現(xiàn)中部最優(yōu)、北部次之、南部略差的規(guī)律。中部市（州）以蘭州、白銀為代表，該類城市依托國家級高新區(qū)、循環(huán)經濟區(qū)等平臺，積極引導裝備制造、生物制藥、太陽能等產業(yè)高效高質量發(fā)展，經濟發(fā)展與環(huán)境保護雙管齊下，推動該類城市耦合協(xié)調水平位于全省前列。北部市（州）以張掖、武威、金昌為代表，該類城市依托自身優(yōu)勢，大力推進生態(tài)農業(yè)、新能源等產業(yè)發(fā)展；同時依托綠色生態(tài)工業(yè)園區(qū)、祁連山生態(tài)補償試驗區(qū)建設，污染物排放量、能源消耗強度、碳排放強度等均明顯下降，環(huán)境治理能力得到提升，耦合協(xié)調發(fā)展處于中等水平。南部市（州）以甘南、隴南、定西為代表，其經濟體量較小，GDP之和僅占全省的1/5左右，工業(yè)發(fā)展占比不高，三產占比均超50%，經濟發(fā)展重視程度高于環(huán)境保護，2015年以來，隴南和甘南均為環(huán)境滯后型，出現(xiàn)了隴南尾礦污染事故等問題，該類城市耦合協(xié)調水平位于全省靠后位置。

4 結論與建議

（1）2011—2019年，甘肅省經濟與環(huán)境綜合發(fā)展水平不斷提升且勢頭向好，經濟指數(shù)提升較為平穩(wěn)，環(huán)境指數(shù)存在階段性變動；耦合協(xié)調度總體處于上升趨勢，由極度失調衰退類轉變?yōu)閮?yōu)質耦合協(xié)調類；協(xié)同發(fā)展類型達到經濟環(huán)境同步型。

（2）甘肅省14市（州）耦合協(xié)調水平在時間維度可分為3個階段：2011年，失調衰退時期；2012—2015年，失調衰退向耦合協(xié)調過渡期；2016—2019年，耦合協(xié)調期。

（3）甘肅省14市（州）耦合協(xié)調水平在空間維度呈中部優(yōu)于北部和南部的特點，其中中部以蘭州、白銀代表高質量耦合協(xié)調類，北部以張掖、武威、金昌代表中耦合協(xié)調類；南部以甘南、定西、隴南代表低耦合協(xié)調類。

（4）甘肅省應按照因地制宜、分類施策的原則實施差異化的環(huán)境經濟政策。對高質量耦合協(xié)調類市（州）在充分發(fā)揮其引領示范作用帶動輻射周邊城市的發(fā)展的同時，進一步壯大經濟增長級，促進經濟由高速向高質、高效轉變；對低耦合協(xié)調類市（州），要加大生態(tài)環(huán)境保護力度，提升污染治理能力，摒棄粗放型發(fā)展模式，積極探索生態(tài)發(fā)展新路徑，打造經濟發(fā)展新動能，加快發(fā)展生態(tài)產業(yè)、特色產業(yè)，鞏固壯大實體經濟根基。