沿黃城市生態(tài)保護與高質(zhì)量發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)性分析與預(yù)測

康艷青，劉羽晴，朱永明

（鄭州大學(xué) 管理工程學(xué)院，河南 鄭州 450001）

黃河流域是我國重要的生態(tài)屏障和經(jīng)濟地帶，在國家高質(zhì)量發(fā)展格局中有著舉足輕重的地位[1]。2021年3月，“十四五規(guī)劃”提出要扎實推動各區(qū)域發(fā)展建設(shè)，加快建設(shè)黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展先行區(qū)。黃河在迎來重大發(fā)展機遇的同時，仍面臨著生態(tài)本底脆弱、水資源匱乏、環(huán)境超載等亟待解決的問題，存在著經(jīng)濟發(fā)展規(guī)模和資源環(huán)境承載力不匹配等矛盾。為解決瓶頸問題，必須立足整體，從經(jīng)濟—生態(tài)保護系統(tǒng)的協(xié)同性出發(fā)，實現(xiàn)黃河流域經(jīng)濟與生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展，這是流域可持續(xù)發(fā)展的根本目標(biāo)和必然選擇[2]。

研究生態(tài)保護和經(jīng)濟發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)度，可以對二者的協(xié)調(diào)程度做出定量的判斷，進而科學(xué)的評判區(qū)域發(fā)展模式是否合理，為實現(xiàn)當(dāng)?shù)乜沙掷m(xù)發(fā)展提供政策建議。學(xué)術(shù)界對此做了很多相關(guān)研究，Grossman & Krueger[3]提出了環(huán)境庫茲涅茨曲線（EKC）理論，經(jīng)濟合作與開發(fā)組織（OECD）將脫鉤理論的概念擴展到生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟上面，闡釋了經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境消耗的內(nèi)在聯(lián)系[4]。黃金川和方創(chuàng)琳[5]先后提出城市化與生態(tài)環(huán)境交互耦合機制、耦合效應(yīng)解析的理論框架及技術(shù)路徑[6]與“耦合魔方”概念[7]等，極大地豐富和推進了該領(lǐng)域的理論研究。從研究方法來看，生態(tài)足跡[8-9]、系統(tǒng)動力學(xué)模型[10]、共生模型[11]和障礙度模型[12]等被廣泛運用到耦合分析中。具體到黃河流域，在其生態(tài)保護與高質(zhì)量發(fā)展上升為國家戰(zhàn)略后，引起了不少學(xué)者的研究與關(guān)注。薛瀾等[13]從國家和區(qū)域?qū)用骊U述了此戰(zhàn)略實施的必要性和重要性，從系統(tǒng)整體性、協(xié)同適應(yīng)性出發(fā)，提出了實施此戰(zhàn)略的立法策略，任保平和張倩[14]剖析了其時代內(nèi)涵和主要特征，構(gòu)建了戰(zhàn)略支撐體系，楊永春等[15]論述了戰(zhàn)略實施的基本條件和核心策略。也有學(xué)者對黃河流域的高質(zhì)量發(fā)展進行了路徑探討[16]、動態(tài)演進及趨勢預(yù)測研究[17]。在研究尺度上，學(xué)者們分別從不同河段、區(qū)域與支流進行論證，例如宗鑫等[18]運用博弈模型對流域上游進行生態(tài)補償主客體的復(fù)制動態(tài)研究，并分析了其進化穩(wěn)定策略，趙雪雁等[19]分析了中游地區(qū)的城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的耦合關(guān)系，劉建華等[20]評估了下游的經(jīng)濟、人口、資源和環(huán)境的和諧發(fā)展水平，岳強和翟鵬芳[21]、徐瑞璠等[22]分別對汾河、渭河等支流及沿線地區(qū)進行實證研究。少數(shù)學(xué)者也對黃河流域的水資源利用效率[23]以及環(huán)境—經(jīng)濟—人口系統(tǒng)耦合的協(xié)調(diào)度[24]進行了綜合評價。

總體而言，上述關(guān)于黃河流域高質(zhì)量發(fā)展的研究大多是從省域、城市群或其他特殊區(qū)域展開，對沿黃地級市的探討涉及較少，且對協(xié)調(diào)發(fā)展的影響因素研究較為薄弱?；诖?，本文以沿黃46個地級市為研究對象，利用耦合協(xié)調(diào)度模型，對2011—2018年黃河流域沿線城市的經(jīng)濟與生態(tài)發(fā)展的耦合關(guān)系進行研究。其次，運用地理探測器分析影響耦合協(xié)調(diào)水平的多重因素和作用程度，最后利用灰色GM(1, 1)模型對耦合協(xié)調(diào)度進行預(yù)測，以期客觀反映黃河流域高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展的影響機制與發(fā)展趨勢，從而深入剖析其高質(zhì)量發(fā)展中存在的主要問題，為黃河流域的高質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 研究區(qū)域概況

黃河是中華民族的母親河，西起巴顏喀拉山，東臨渤海，橫跨東中西共九省份，流域總面積79.5萬平方千米。流域內(nèi)包含草原、荒漠、湖泊、濕地等多種生態(tài)類型，煤炭、石油、天然氣等能源資源豐富，是我國重要的能源與化工原料基地。這些構(gòu)成了流域經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)平衡的重要基礎(chǔ)，使得黃河流域在我國生態(tài)安全、能源保障和經(jīng)濟發(fā)展格局中占據(jù)關(guān)鍵地位。但是由于歷史與自然條件以及工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，使得流域內(nèi)人地矛盾較為突出，嚴重制約了黃河流域的高質(zhì)量發(fā)展。流域內(nèi)的生態(tài)問題具有區(qū)域差異性，復(fù)雜的自然資源條件塑造了黃河流域社會經(jīng)濟發(fā)展的基本特征。流域上下游之間的經(jīng)濟發(fā)展差異也較大，發(fā)展不平衡不充分，下游地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平較高，上游的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級速度遲緩，內(nèi)生動力不足。為了實現(xiàn)黃河安瀾與高質(zhì)量發(fā)展，黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展上升成國家重大戰(zhàn)略。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建與數(shù)據(jù)來源

遵循指標(biāo)選取的可靠性、科學(xué)性等原則，借鑒前人研究經(jīng)驗，本文構(gòu)建了一個關(guān)于經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的綜合評價體系（表1）。參考張軍擴等[25]提出的高效、公平和可持續(xù)的高質(zhì)量發(fā)展的目標(biāo)要求，從經(jīng)濟和社會發(fā)展可持續(xù)的兩個維度出發(fā)，構(gòu)建了涵蓋五大新發(fā)展理念的共九個指標(biāo)來評價經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展水平。其中：人均地區(qū)生產(chǎn)總值反映的是城市自身經(jīng)濟發(fā)展水平及發(fā)達程度，是經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)支撐；非農(nóng)業(yè)產(chǎn)值占比反映的是結(jié)構(gòu)優(yōu)化情況；科技支出占GDP比重是指科技投入與創(chuàng)新水平，為發(fā)展提供動力；進出口總額占GDP比重反映對外貿(mào)易的情況，是高質(zhì)量發(fā)展的外部支撐；城鄉(xiāng)收入差距衡量的是經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的協(xié)調(diào)性；建成區(qū)綠化覆蓋率、人均公園綠地面積反映城市綠化水平以及環(huán)境保護的基本水平；城鎮(zhèn)基本養(yǎng)老參保人數(shù)、城鎮(zhèn)醫(yī)療參保人數(shù)反映了社會的基本保障能力。其次，參考石濤[26]、崔盼盼[27]等的生態(tài)環(huán)境保護指標(biāo)，結(jié)合本文研究內(nèi)容，從污染綜合治理和水資源可持續(xù)的兩個維度共五個指標(biāo)來評價生態(tài)環(huán)境保護水平。其中，工業(yè)廢水與二氧化硫排放量反映資源消耗和污染排放對環(huán)境的影響程度，生活垃圾無害化處理率、污水處理廠集中處理率和人均居民生活用水量是衡量的是資源環(huán)境保護能力。依據(jù)指標(biāo)數(shù)據(jù)的可得性、連續(xù)性原則，以及黃河流域流經(jīng)地區(qū)現(xiàn)狀，本文選擇黃河流域沿線46個城市為研究對象，文中分析數(shù)據(jù)均來自2012—2019年的《中國城市統(tǒng)計年鑒》以及相應(yīng)省份統(tǒng)計年鑒。

表1 沿黃地區(qū)生態(tài)保護與高質(zhì)量發(fā)展指標(biāo)體系

2.2 研究方法

2.2.1 耦合協(xié)調(diào)度模型

熵可以反映指標(biāo)的離散程度，從而確定指標(biāo)在綜合評價系統(tǒng)中的影響權(quán)重?？梢詼p少主觀賦權(quán)的隨意性，提高精確性。因此采用此方法對沿黃地區(qū)經(jīng)濟與生態(tài)兩個子系統(tǒng)做出綜合評價。耦合度反映的是多個系統(tǒng)的相互依賴與制約程度，耦合協(xié)調(diào)度是對系統(tǒng)及要素之間良性耦合程度進行測算，是耦合與協(xié)調(diào)性的綜合反映，本文用其來衡量生態(tài)與經(jīng)濟的耦合關(guān)系。方法具體步驟如下：

①數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化：

指標(biāo)xi為正向指標(biāo)時：

式中：xi為指標(biāo)的初始值。

指標(biāo)xi為負向指標(biāo)時：

②熵值法確定權(quán)重：計算第j項指標(biāo)在第i個評價對象上的指標(biāo)權(quán)重pi：

計算第j項指標(biāo)的熵值ej：

計算第j個指標(biāo)的差異系數(shù)dj：

計算第j項指標(biāo)的權(quán)重wj：

③基于熵值法測算沿黃地區(qū)經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展綜合指數(shù)EDi和生態(tài)環(huán)境保護綜合指數(shù)EPi：

④根據(jù)公式（1）得出經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展綜合指數(shù)EDi和生態(tài)環(huán)境保護綜合指數(shù)EPi，可以計算出耦合度C（0≤C≤1。C≤0.3，低水平耦合；0.3＜C≤0.5，拮抗?fàn)顟B(tài)；0.5＜C≤0.8，磨合狀態(tài)；0.8＜C≤1，高水平耦合）：

⑤計算兩者的協(xié)同度D（0≤D≤1。D≤0.3為低度協(xié)調(diào)；0.3＜D≤0.5為中度協(xié)調(diào)；0.5＜D≤1為高度協(xié)調(diào)）、綜合評價指數(shù)T：

式中：α、β代表兩個子系統(tǒng)的權(quán)重系數(shù)，綜合考慮，本文取α=β=0.5。

2.2.2 地理探測器模型

地理探測器（GeoDetector）模型是探測空間分異性，并揭示其背后驅(qū)動因子的一種統(tǒng)計學(xué)方法[28]，主要被用來分析各種社會和自然現(xiàn)象的驅(qū)動力和影響因子以及多因子交互作用。本文運用地理探測器中的因子探測模塊，識別沿黃城市生態(tài)保護與高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展的驅(qū)動因素，揭示其演化機理。地理探測器的因子影響力用q值度量，其計算公式如下：

式中：h＝1, 2, …,L，為因子X的分層；Nh和N分別為層h和全區(qū)的單元數(shù)；和σ2是其對應(yīng)的Y值的方差；q為因子的影響力值，值域為[0, 1]，q值越大代表該因子對黃河流域不同區(qū)域耦合協(xié)調(diào)關(guān)系的解釋力越強，反之則弱。

3 結(jié)果與分析

3.1 沿黃城市生態(tài)保護與經(jīng)濟高質(zhì)量耦合協(xié)調(diào)結(jié)果分析

3.1.1 生態(tài)環(huán)境保護和經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展水平時空分異特征

依據(jù)前述研究方法，測算出沿黃城市經(jīng)濟與生態(tài)保護綜合指數(shù)（表2），從其演變趨勢來看，經(jīng)濟綜合指數(shù)呈現(xiàn)波動式增長狀態(tài)（圖1），由2011年的0.138 6增長到2018年的0.305 8，其中2013—2015年有下降趨勢，之后才穩(wěn)步上升。從區(qū)域上來看，總體呈現(xiàn)東高西低的空間格局特征，前八位主要是區(qū)域中心城市、東部中心城市和部分省會城市，且在空間上呈趨同趨勢。以2018年的綜合評價指數(shù)為例，排名靠前的主要有：鄭州、西安、太原、濟南、東營、銀川、烏海、淄博。其中銀川、烏海屬于上游地區(qū)，西安、太原均是中游地區(qū)的省會城市，其余四地均屬于黃河下游地區(qū)。上游的烏海位于前列，主要是由于烏海市能源資源十分豐富，同時還是“寧蒙陜甘”和“黃河沿岸”兩個經(jīng)濟區(qū)的核心成員，發(fā)展?jié)摿薮?。排名后八位的有：咸陽、渭南、天水、商洛、定西、平?jīng)?，還有山西的臨汾、運城。這八個城市均屬于黃河中上游地區(qū)。這一結(jié)果表明，流域下游城市經(jīng)濟發(fā)展水平最高，中游地區(qū)省會城市經(jīng)濟發(fā)展也較好，西部地區(qū)多數(shù)城市指數(shù)相對較低，由于現(xiàn)實和自身條件限制，有進一步提升空間。

表2 2011—2018年沿黃城市耦合協(xié)調(diào)指標(biāo)

圖1 經(jīng)濟與生態(tài)綜合演變趨勢圖

3.1.2 沿黃城市耦合度的時空分異特征

總體而言，2011—2018年間，兩者的耦合度呈現(xiàn)出先上升后下降的波動趨勢（圖2），2012年是耦合度最高的年份，且大多數(shù)年份主要處于磨合狀態(tài)。分年度看，2011—2012年耦合度急速上升，2011年處于一個經(jīng)濟周期的谷底重整時期，2012年是新的經(jīng)濟周期的開始年，經(jīng)濟綜合指數(shù)增速較快，因此耦合度較高。2011年耦合度較高的地區(qū)主要分布在內(nèi)蒙古和山東，總體耦合度較低，大多城市都處于低水平耦合狀態(tài)。2012年低水平耦合的城市大大減少，高水平耦合的城市從1個增加到了13個，且主要是內(nèi)蒙古、山東的城市和一些省會城市。在2012年耦合度達到最高的情況下，山西和甘肅的部分城市仍一直處于低水平耦合狀態(tài)，說明這兩省在經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的過程中對生態(tài)環(huán)境施加的壓力過大。2012—2015年，總體耦合度有所下降，山東的濟寧、泰安、濱州、聊城，河南省的洛陽、焦作等城市耦合度有所下降，從高水平耦合逐步下降到拮抗?fàn)顟B(tài)。2015—2016年耦合度一直處于上升狀態(tài)，從17年開始耦合度又有所下降。綜合所有年份來看，呂梁、濮陽、商洛、渭南，和甘肅省的天水、平?jīng)?、定西，這些城市一直處于低水平耦合狀態(tài)，表明這些地區(qū)經(jīng)濟和生態(tài)的相互作用程度低，發(fā)展不均衡。

圖2 經(jīng)濟與生態(tài)耦合度、耦合協(xié)調(diào)度演變趨勢圖

3.1.3 沿黃城市耦合協(xié)調(diào)度的時空分異特征

除了2011年耦合協(xié)調(diào)度為0.322 3之外，其余年份的耦合協(xié)調(diào)度都在0.5左右，整體上黃河流域經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護的耦合協(xié)調(diào)度處于中度協(xié)調(diào)狀態(tài)（圖3），耦合協(xié)調(diào)度從2015年由下降狀態(tài)變?yōu)樵鲩L狀態(tài)，正在向高度協(xié)調(diào)方向發(fā)展，2018年達到最高。上游和下游部分城市一直處于高度協(xié)調(diào)水平，但中游大部分是由低度協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)為高度協(xié)調(diào)狀態(tài)。2011—2012年，高度協(xié)調(diào)的城市由6個增加到25個，主要集中在內(nèi)蒙古和山東，還有太原、鄭州、西安這些省會城市。因為這些城市的經(jīng)濟發(fā)展水平較高，當(dāng)?shù)卣畬ζ渖鷳B(tài)環(huán)境保護力度也更大，再加上這些地區(qū)屬于黃河流域的中心城市，其發(fā)展對黃河流域也有極大的支撐作用。2015—2018年，高度協(xié)調(diào)和中度協(xié)調(diào)的城市都有所增加，低度協(xié)調(diào)城市減少到了4個，說明黃河流域沿線城市的耦合協(xié)調(diào)水平在不斷提高，經(jīng)濟與生態(tài)雙方能夠相互促進，共同發(fā)展。沿線城市中也有很多城市處于發(fā)展的停滯階段，2011—2018年，甘肅省的天水、平?jīng)觥⒍ㄎ骱完兾鞯纳搪逡恢碧幱诘投葏f(xié)調(diào)的狀態(tài)，經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境承載力之間差距較大，導(dǎo)致耦合協(xié)調(diào)度一直處于低水平。因此，黃河流域沿線城市耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平等級對應(yīng)程度較弱，且存在空間上的差異性，尚未實現(xiàn)區(qū)域間的優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。

圖3 沿黃城市經(jīng)濟與生態(tài)耦合協(xié)調(diào)度時空格局

3.2 沿黃城市生態(tài)保護與經(jīng)濟高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展的影響因素分析

3.2.1 地理探測器指標(biāo)選取

根據(jù)上文的測算結(jié)果，黃河流域的經(jīng)濟與生態(tài)耦合協(xié)調(diào)度存在地區(qū)上的差異，且受到多種因素影響。為探究不同因素對沿黃城市耦合協(xié)調(diào)水平的影響，利用地理探測器法分別對黃河流域整體、黃河上游城市和中下游城市耦合協(xié)調(diào)時空分異的形成機理進行探測分析。參考已有研究[30-32]，從貿(mào)易開放程度（X1）、經(jīng)濟發(fā)展水平（X2）、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（X3）和科技發(fā)展水平（X4）四個維度，并結(jié)合實際情況從水資源消耗（X5）、工業(yè)廢水污染度（X6）共六個維度進行因素分析（表3）。

表3 地理探測器因子分析結(jié)果

3.2.2 核心影響因子分析

沿黃城市生態(tài)保護與經(jīng)濟高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展時空分異受多個影響因子共同作用，對年均因子解釋力q均值分析發(fā)現(xiàn)：無論是對于黃河流域整體，還是上游和中下游，經(jīng)濟發(fā)展水平和水資源消耗程度都是兩個影響其協(xié)調(diào)發(fā)展的主要因素。說明城市經(jīng)濟增長是推動流域高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在驅(qū)動因素，同時經(jīng)濟發(fā)展使得人們生活水平不斷提高，也成為流域生態(tài)環(huán)境保護的重要推力。黃河流域的經(jīng)濟發(fā)展速度與質(zhì)量，在我國北方經(jīng)濟中有至關(guān)重要的地位。經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展涉及發(fā)展方式、發(fā)展規(guī)模、發(fā)展速度、發(fā)展的協(xié)調(diào)性等多個方面，因此，應(yīng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各方力量，促進黃河流域的經(jīng)濟發(fā)展，促進耦合協(xié)調(diào)水平的提高。關(guān)于水資源消耗的因素，隨著流域經(jīng)濟發(fā)展水平的提高與城鎮(zhèn)化率的提高，黃河流域地區(qū)對生態(tài)用水與日常生活用水的剛性需求不斷增長。要提高用水效率，保護當(dāng)?shù)厮Y源，提高經(jīng)濟發(fā)展效率與生態(tài)環(huán)境保護水平。因此，應(yīng)該加大對全流域的水資源保護與利用水平，調(diào)整水資源需求的空間分布結(jié)構(gòu)。以水資源的合理利用為約束，減少水資源供需矛盾，促進高質(zhì)量發(fā)展。

影響上游耦合協(xié)調(diào)度的直接驅(qū)動力還有產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與科技發(fā)展水平，流域上游地區(qū)以傳統(tǒng)動能為核心支撐，工業(yè)結(jié)構(gòu)重化工特征明顯，急需加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式，加快培育新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)?？萍嫉倪M步與發(fā)展不僅會促進上游產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)改善、促進創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，也能提高資源能源利用率。因此，上游地區(qū)應(yīng)加強建設(shè)創(chuàng)新平臺載體，增強與水資源或者生態(tài)技術(shù)相關(guān)的研發(fā)投入，提高創(chuàng)新產(chǎn)出水平，促進上游的高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展。

除了經(jīng)濟發(fā)展和水資源消耗程度這兩個因素，貿(mào)易開放程度也是中下游地區(qū)耦合協(xié)調(diào)關(guān)系的外在驅(qū)動力。貿(mào)易開放可以吸收外來資金與技術(shù)，擴大對外開放和引進外資，提高貿(mào)易開放程度，可以使下游的經(jīng)濟社會生產(chǎn)和資本流動加快，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提升創(chuàng)新能力，有利于黃河流域的協(xié)調(diào)發(fā)展，為耦合協(xié)調(diào)發(fā)展注入強大動力。因此，黃河流域需要提高外資利用水平，提高貿(mào)易開放程度，積極融入“東西雙向互濟”的區(qū)域開放新格局，才能抓住更多的發(fā)展機遇，為流域的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展貢獻力量。

3.2.3 不同階段主要影響因子的作用強度與特征分析

對同一發(fā)展階段不同分區(qū)以及不同發(fā)展階段同一區(qū)域來說驅(qū)動力的作用方式與程度不同，呈現(xiàn)出流域生態(tài)保護與高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展的時空演變格局。（1）對黃河流域整體來說（圖4a），經(jīng)濟發(fā)展水平和水資源消耗程度依舊是主要因素，作用程度在2015年達到了最大，2015—2017年作用程度呈下降趨勢，在2018年由下降轉(zhuǎn)為升高，并且有繼續(xù)增強的趨勢。貿(mào)易開放的作用程度中等，與其他兩項強影響因素相反，在2015年作用值達到最低，但近兩年也呈上升趨勢，應(yīng)該是新一輪高水平對外開放的良好趨勢。（2）對上游地區(qū)來說（圖4b），各影響因子的作用程度差別不大，在2016—2017年，除了科技發(fā)展水平的作用力呈上升趨勢其他因素都是下降趨勢，說明在這一年間科技的發(fā)展給上游地區(qū)的協(xié)調(diào)發(fā)展注入了強大的動力。其他影響因子的作用大都都呈上升趨勢，說明近些年來上游地區(qū)的發(fā)展較為均衡，各方面共同影響，齊頭并進。（3）對中下游地區(qū)來說（圖4c），各影響因子作用力較強，但波動程度較大。貿(mào)易開放程度在中下游地區(qū)影響程度要高于其他地區(qū)，所以應(yīng)該利用好自身區(qū)位優(yōu)勢，增強全方位、高水平的對外開放。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的作用程度較弱，且有持續(xù)削弱的趨勢，因為中下游地區(qū)河南和山東產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相對合理，對中下游地區(qū)的高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展的影響波動不大。總體而言，影響因子的作用程度呈波動上升趨勢，經(jīng)濟發(fā)展水平和水資源仍是核心影響因素，其他對于上、中下游起推動作用的直接因素或間接因素要充分利用，發(fā)揮好其協(xié)同作用，共同促進沿黃地區(qū)的高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展。

圖4 不同流域各時段耦合協(xié)調(diào)發(fā)展時空分異影響因子q值

4 耦合協(xié)調(diào)度預(yù)測

基于以上分析，為更好把握未來流域耦合協(xié)同發(fā)展趨勢，基于GM(1, 1)灰色預(yù)測法對未來五年46個沿黃地級市的耦合協(xié)調(diào)度進行預(yù)測與分析。針對有限樣本下有一定指數(shù)增長趨勢的數(shù)據(jù)，GM(1, 1)灰色預(yù)測法對于中短期預(yù)測能達到較高的精度，預(yù)測步驟如下：

（1）設(shè)原序列X0={x0(1),x0(2), …,x0(n)}，一階累加生成新序列X1={x1(1),x1(2), …,x1(n)}，則GM(1, 1)對應(yīng)的微分方程為：

（3）對灰色預(yù)測進行精確度檢驗（表4），若P（后驗差比值）和C（殘差方差）都在允許的范圍之內(nèi)，則可計算出該項指標(biāo)的預(yù)測值。

表4 灰色預(yù)測精確度檢驗等級標(biāo)準(zhǔn)

基于GM(1, 1)灰色預(yù)測模型，以2011—2018年沿黃46個地級市的耦合協(xié)調(diào)度為基礎(chǔ)，對未來五年沿黃地區(qū)城市的耦合協(xié)調(diào)度進行預(yù)測。對預(yù)測模型進行精確度檢驗，C＝0.312 9，P=1.000 0，說明該預(yù)測模型具有較高的精度，對原數(shù)據(jù)的擬合程度較好。由圖5可知，預(yù)測結(jié)果顯示2019—2023年的耦合協(xié)調(diào)度將分別達到0.518 6、0.523 5、0.528 4、0.533 3、0.538 3，基本穩(wěn)定在0.5～0.55之間。說明預(yù)測期內(nèi)的協(xié)調(diào)發(fā)展水平逐年改善，但增長幅度較小，整體保持由中級協(xié)調(diào)到高級協(xié)調(diào)過渡的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。隨著國家對黃河生態(tài)保護的重視，以及沿黃地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展向好趨勢，其耦合協(xié)調(diào)度整體上升，協(xié)同發(fā)展呈現(xiàn)良好演進態(tài)勢。但短期內(nèi)仍然無法達到全流域的全面協(xié)同發(fā)展，這就要求沿黃地區(qū)在未來發(fā)展中，要充分把握生態(tài)保護與高質(zhì)量發(fā)展的階段性特征以及時空演變規(guī)律，盡量規(guī)避與改進協(xié)調(diào)發(fā)展中的制約因素，加大生態(tài)保護力度，把經(jīng)濟發(fā)展控制在生態(tài)環(huán)境的承載范圍之內(nèi)，以實現(xiàn)生態(tài)保護與高質(zhì)量發(fā)展協(xié)調(diào)互促、整體提升。

圖5 沿黃地區(qū)2019—2023年耦合協(xié)調(diào)度預(yù)測

5 結(jié)論與建議

（1）在時間格局上，2011—2018年黃河流域生態(tài)保護與經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展水平呈增長趨勢，在空間格局上，下游地區(qū)經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展水平最高，上游比較低，而上游的生態(tài)保護水平良好，中下游較為落后，這與崔盼盼等的研究結(jié)果一致[27]。

（2）流域整體處于中度協(xié)調(diào)狀態(tài)，耦合協(xié)調(diào)度呈先上升后下降的趨勢，這與長江流域較為類似[33]，兩者的發(fā)展水平等級對應(yīng)程度較弱，且存在空間上的差異性，尚未實現(xiàn)區(qū)域間的優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。

（3）經(jīng)濟發(fā)展水平和水資源是影響全流域耦合協(xié)調(diào)水平的關(guān)鍵因子，其余因素在不同地區(qū)表現(xiàn)出一定的地域性和差異性，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與科技發(fā)展水平對于上游地區(qū)的協(xié)調(diào)發(fā)展起到推動作用，貿(mào)易開放是中下游地區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展的外在驅(qū)動力，這與長三角地區(qū)較為一致[34]。

（4）從預(yù)測結(jié)果來看，黃河流域耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平在短期內(nèi)保持平穩(wěn)上升趨勢，但總體提升與演進的速度較為緩慢，處于中、高度協(xié)調(diào)過渡階段，如何更加有效推進全流域高質(zhì)量發(fā)展仍需進一步研究。

黃河流域的高質(zhì)量發(fā)展涉及多個方面，需要開展多角度的協(xié)同研究，既需要各區(qū)域內(nèi)部的協(xié)同也需要整個流域城市間的整體協(xié)同，使得區(qū)域之間互相貫通，形成一條相互聯(lián)動的生態(tài)經(jīng)濟帶?；谏鲜鲅芯拷Y(jié)論，具體建議如下：

第一，針對上游和中下游采取差異化戰(zhàn)略，進行分區(qū)、分片、分類治理。上游地區(qū)在做好生態(tài)保護工作的同時要注重經(jīng)濟高質(zhì)量的發(fā)展，創(chuàng)新流域經(jīng)濟與產(chǎn)業(yè)聯(lián)合方式，培育生態(tài)友好型的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系。中游地區(qū)要進行水土保持和水污染綜合治理，下游地區(qū)應(yīng)根據(jù)污染防治和濕地保護來建設(shè)新的生態(tài)工程，確保黃河防洪安全。

第二，提高黃河流域經(jīng)濟與生態(tài)的發(fā)展對應(yīng)程度，建立跨區(qū)域聯(lián)動協(xié)同和協(xié)調(diào)治理機制。打破各種區(qū)域壁壘，整合集成優(yōu)勢資源。參考長江流域的“河長制”、協(xié)同共治模式[35]，形成生態(tài)環(huán)境聯(lián)合保護與治理的協(xié)同機制，在統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)的基礎(chǔ)上，完善生態(tài)保護補償機制按地域差異進行差別施策；推進產(chǎn)業(yè)協(xié)作，建立多種形式的產(chǎn)業(yè)分工與合作。圍繞區(qū)域優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)聯(lián)動機制，共同打造城市群中的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)集群。

第三，根據(jù)驅(qū)動因子發(fā)揮地區(qū)比較優(yōu)勢，建立差異性空間發(fā)展規(guī)劃。在黃河流域中心城市，培育流域經(jīng)濟發(fā)展新動力，對水資源進行合理配置。上游地區(qū)要提高研發(fā)投入，注重技術(shù)創(chuàng)新，積極應(yīng)用先進技術(shù)促進能源、化工和原材料生產(chǎn)基地轉(zhuǎn)型升級。將資本、技術(shù)以及資源進行集約配置，促進三大產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。加快優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，鞏固流域能源基地的安全功能。中下游地區(qū)要加大對外開放，加強基礎(chǔ)設(shè)施互聯(lián)互通，充分利用外部市場與資源。