黃河流域經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調度測度研究

杜柏鋒， 王建民

（安徽理工大學，安徽淮南 232001）

為實現(xiàn)黃河流域生態(tài)保護和經濟增長的協(xié)同推進，提高黃河流域沿線省份的整體可持續(xù)發(fā)展水平，許多學者在生態(tài)環(huán)境與經濟協(xié)調發(fā)展領域做了大量研究. 這些研究主要集中在3個方面：

一是環(huán)境規(guī)制對經濟增長質量的影響. 田光輝等［1］認為，實施環(huán)境規(guī)制雖然會使企業(yè)生產成本增加，但是可以激勵企業(yè)不斷優(yōu)化生產線、提升技術水平與生產效率；王奕淇等［2］利用數(shù)值分析，研究了各個子系統(tǒng)的相互影響，認為在協(xié)同發(fā)展情景中，黃河流域的社會經濟得到較快發(fā)展；陸大道和孫東琪［3］系統(tǒng)分析了黃河流域治理情況與可持續(xù)發(fā)展狀況，認為應建立市場、社會、文化、生態(tài)以及利益協(xié)同的現(xiàn)代化治理體系.

二是生態(tài)環(huán)境與旅游協(xié)調發(fā)展的關系. Moulin等［4］提出了旅游產業(yè)與生態(tài)系統(tǒng)融合發(fā)展的概念；郭曉東和李鶯飛［5］將AHM屬性層次模型權重和熵值權重相結合起來，探析了中國旅游經濟與生態(tài)環(huán)境協(xié)調發(fā)展水平的空間差異與演變特征；周彬等［6］構建了基于PSR-EES 模型的旅游生態(tài)安全評價指標體系，對浙江省旅游產業(yè)發(fā)展對生態(tài)安全的影響進行動態(tài)評估.

三是生態(tài)保護與高質量發(fā)展的耦合關系. 耿松濤和謝彥君［7］對各城市經濟與生態(tài)環(huán)境耦合發(fā)展問題進行了深入探討；趙鑫［8］、李淑娟和李滿霞［9］探討了旅游經濟與生態(tài)環(huán)境的耦合關系，對經濟和生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調度進行定量評價；高楠等［10］根據(jù)旅游系統(tǒng)生態(tài)保護與進口貿易系統(tǒng)之間協(xié)調發(fā)展的作用機理，建構了入境旅游系統(tǒng)與進口貿易系統(tǒng)耦合評價模型和指標體系.

目前，國內外學者對于生態(tài)保護與經濟協(xié)調發(fā)展的研究中關于黃河流域生態(tài)保護與經濟協(xié)調發(fā)展耦合關系的研究較少，且大部分沒有基于DPSIR模型建立系統(tǒng)的耦合協(xié)調評價體系，遠不能滿足作為提升黃河流域各省份協(xié)調可持續(xù)發(fā)展水平的重要參考的實際需求，因此亟待開展針對黃河流域經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調系統(tǒng)的研究.

1 數(shù)據(jù)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

黃河發(fā)源于青藏高原，流經9個?。▍^(qū)），全長5464 km，是我國僅次于長江的第二大河. 截至2018年底，黃河流域9?。▍^(qū)）人口4.2億，占全國人口的30.3%；地區(qū)生產總值23.9萬億元，占全國的26.5%［11］.

黃河流域各省（區(qū)）資源空間分布不均衡，水土產資源空間錯位，開發(fā)難度大，經濟總體水平不高. 山區(qū)和丘陵分別占流域面積的40%和35%，平原僅占17%；對水土資源需求較高的中下游水資源較為短缺，水土產資源空間錯位［12］. 黃河上游的甘肅、青海、陜西和寧夏貧困發(fā)生率分別為9.7%、8.1%、7.5%和6%，高于全國貧困發(fā)生率3.1%. 黃河流域區(qū)域經濟發(fā)展水平差異較大，青海省玉樹州人均GDP僅為1.59萬元，而黃河入?？诘纳綎|省東營市人均GDP高達17.74萬元［13］. 黃河流域城市第二產業(yè)產值所占比重偏高［14］，資源型城市的制造業(yè)比例居高不下，對自然資源的過度開發(fā)導致環(huán)境惡化和自然災害頻發(fā)，給黃河流域省份經濟帶來巨大損失，對綠色轉型和環(huán)境治理造成很大困難［15］.

1.2 數(shù)據(jù)來源

經濟環(huán)境數(shù)據(jù)來源于2011—2020年《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》《黃河年鑒》《中國城市統(tǒng)計年鑒》《中國城鄉(xiāng)建設統(tǒng)計年鑒》及黃河流域9?。▍^(qū)）2011—2020年的統(tǒng)計年鑒、發(fā)展年鑒、國民經濟和社會發(fā)展公報；2011—2020年能耗數(shù)據(jù)來源于對應年份的國家統(tǒng)計局、國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局相關文件、wind數(shù)據(jù)庫以及黃河流域9個?。▍^(qū)）的政府工作報告和相關統(tǒng)計公報等. 個別缺失數(shù)據(jù)采用插值法進行完善.

1.3 研究方法

耦合協(xié)調度是對復雜系統(tǒng)特定狀態(tài)的評價指標，是對模塊間或系統(tǒng)間關聯(lián)程度的反映，耦合度越高，各系統(tǒng)間關聯(lián)性越緊密、資源利用更加有效［16］. 本研究基于DPSIR模型構建經濟發(fā)展要素系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境要素系統(tǒng)的綜合協(xié)調評價模型，采用熵值法測算黃河流域9?。▍^(qū)）經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平及耦合協(xié)調度，將經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調水平分為18種類型，并對區(qū)域進行時間趨勢分析和空間特征分析，可作為提升黃河流域各省份協(xié)調可持續(xù)發(fā)展水平的重要參考，推動粗放型增長向綠色發(fā)展的轉變.

1.3.1 評價指標體系

黃河流域各?。▍^(qū)）在自然環(huán)境、經濟發(fā)展和生態(tài)狀況等方面有明顯的地域差異. 考慮到數(shù)據(jù)的可獲得性和局部性，本文基于DPSIR模型，從D（驅動力）、P（壓力）、S（狀態(tài)）、I（影響）、R（響應）5個方面選取具有代表性的指標，建立了生態(tài)環(huán)境-經濟發(fā)展綜合評價指標體系，包含經濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境兩部分，共18個指標.

經濟發(fā)展評價指標體系包括經濟規(guī)模、經濟結構兩個層次共11個指標. 經濟規(guī)模指標包含GDP、GDP增長率、人均GDP、人均可支配收入、城鎮(zhèn)居民消費水平指數(shù)、單位GDP能耗、城鎮(zhèn)固定資產投資和稅收規(guī)模8個方面. 在實踐中，GDP、GDP增長率、城鎮(zhèn)固定資產投資的提高有利于經濟發(fā)展. 人均GDP、人均可支配收入和城鎮(zhèn)居民消費水平指數(shù)體現(xiàn)了當?shù)鼐用竦纳钏剑瑔挝籊DP能耗反映了能源利用效率，這些指標的提升有利于帶動經濟高質量發(fā)展. 經濟結構水平由第二產業(yè)增加值占GDP的比重、第三產業(yè)占GDP的比重和城鎮(zhèn)化率來反映. 由于黃河流域資源型城市多，能源利用效率較差，第二產業(yè)占GDP的比重高，不利于經濟轉型與高質量發(fā)展，而提高以高新技術為主導的第三產業(yè)和城鎮(zhèn)化率有利于經濟發(fā)展.

生態(tài)環(huán)境評價指標體系包括生態(tài)環(huán)境水平、生態(tài)環(huán)境排放和生態(tài)環(huán)境保護3個層次共7個指標. 生態(tài)環(huán)境水平包括人均耕地面積和森林覆蓋率，這二者的增加有利于生態(tài)環(huán)境的改善. 由于黃河流域各省（區(qū)）第二產業(yè)占比較高，因此將生態(tài)環(huán)境排放由SO2排放量和工業(yè)廢水排放量兩個指標反映，這二者若增加將加劇生態(tài)污染程度. 生態(tài)環(huán)境保護主要由環(huán)境保護支出、農林水事務支出和資源稅來衡量. 它們可體現(xiàn)當?shù)卣畬ι鷳B(tài)環(huán)境與資源的重視程度，這些指標的增加有利于生態(tài)環(huán)境保護水平的提高.

1.3.2 基礎數(shù)據(jù)的歸一化

不同評價指標具有不同的量綱和量綱單位，本研究通過函數(shù)變換對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理，以消除指標之間的量綱影響，方便數(shù)據(jù)分析. 計算公式如下：

當Xij為正向指標時：

式中：xij為第i年第j個指標的標準值和原始值；min(xij)和max(xij)分別為第j個指標的最小值和最大值.

1.3.3 指標權重賦值

利用熵值法來確定指標權重，可以有效避免主觀因素導致的誤差. 計算公式如下：

式中：Pij即標準化處理后的各指標值；i=1，2，…，m，表示年份；j=1，2，…，n，表示指標數(shù)據(jù)的種類.

式中：ej為第j項指標的信息熵；Wj為第j項指標的權重.

1.3.4 綜合發(fā)展指數(shù)與耦合協(xié)調度計算

各?。▍^(qū)）經濟發(fā)展質量、生態(tài)環(huán)境優(yōu)化綜合發(fā)展指數(shù)(Zij)代表了經濟和環(huán)境系統(tǒng)綜合發(fā)展水平. 該指數(shù)數(shù)值越大，說明經濟和環(huán)境發(fā)展水平越好. 計算公式如下：

計算經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境綜合指標協(xié)調度公式如下：

式中：Cit為經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境綜合指標的協(xié)調度；SED和SEL分別是經濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的綜合指標；將r賦值為2，作為協(xié)調指數(shù). 由式（7）計算經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調度.

式中：dit為經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調度；α和β為這兩個系統(tǒng)的權重. 本研究將經濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境權重設定為α=β=0.5 . 耦合協(xié)調度水平不是一個確定的值，而是一個區(qū)間值. 在這項研究中，黃河流域9?。▍^(qū)）經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調水平可分為10種類型（表1）.

表1 經濟增長質量與生態(tài)環(huán)境優(yōu)化耦合協(xié)調度類型Tab.1 Types of coupling coordination degree between economic growth quality and ecological environment optimization

2 結果與分析

2.1 耦合協(xié)調度空間特征分析

2.1.1 經濟發(fā)展水平

選取2020年數(shù)據(jù)，基于耦合協(xié)調度模型，計算了黃河流域9?。▍^(qū)）經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)及其耦合協(xié)調度. 研究發(fā)現(xiàn)，黃河流域9?。▍^(qū)）經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境存在較大差距：東部地區(qū)經濟發(fā)展各項指標明顯優(yōu)于中西部，山東的GDP為青海的24.3倍，稅收規(guī)模為22.3倍；中部地區(qū)生態(tài)環(huán)境優(yōu)越，陜西深林覆蓋率達43.06%，內蒙古深林覆蓋率為23.2%，分別為青海的5.8倍和3.09倍（表2）.

表2 變量描述性統(tǒng)計分析Tab.2 Descriptive statistical analysis of variables

從經濟增長質量綜合評分來看，2020 年黃河流域東部與中部的山東、河南、山西、四川、山西以及內蒙古發(fā)展水平較高，經濟增長質量綜合評分為0.5～0.7（圖1）. 這些?。▍^(qū)）收入水平較高、工業(yè)技術水平高、工業(yè)化程度高，產業(yè)結構正在進行轉型升級. 位于西部地區(qū)的青海、寧夏、甘肅經濟質量發(fā)展水平較低，經濟增長質量綜合評分為0.2～0.3. 這些?。▍^(qū)）經濟增長長期依靠資源的開發(fā)和投入，粗放型經濟增長明顯.

圖1 黃河流域9?。▍^(qū)）耦合協(xié)調度狀況Fig.1 Coupling coordination degrees of nine provinces（autonomous regions）in the Yellow River Basin

從生態(tài)環(huán)境優(yōu)化綜合水平綜合評分來看，內蒙古生態(tài)環(huán)境優(yōu)化處于較高水平，2020 年生態(tài)環(huán)境優(yōu)化綜合水平綜合評分為0.82. 內蒙古不僅擁有優(yōu)質的生態(tài)環(huán)境資源，而且在近些年頒布了一系列環(huán)境保護措施，極大促進了生態(tài)環(huán)境的改善. 黃河流域其他各省（區(qū)）生態(tài)環(huán)境優(yōu)化指數(shù)為0.3～0.55. 這些?。▍^(qū)）第二產業(yè)占比高，資源型城市多，能源利用效率低，污水和SO2等污染物排放量較高，生態(tài)破壞嚴重.

2.1.2 經濟增長與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調度差異

樣本?。▍^(qū)）的耦合協(xié)調水平同樣存在較大差異，最高值和最低值之間的差異約為0.47. 內蒙古和山西的耦合協(xié)調度較高，大于0.8，處于優(yōu)質協(xié)調階段；青海的耦合協(xié)調水平較低，小于0.5；其余大部分省（區(qū)）耦合協(xié)調度水平處于中級協(xié)調階段.

河南、山西、陜西都保持著較高水平的經濟與環(huán)境因素協(xié)調均衡發(fā)展；內蒙古生態(tài)優(yōu)化水平和經濟發(fā)展較為滯后；山東經濟發(fā)展水平較高，但生態(tài)環(huán)境優(yōu)化水平較為滯后.

2.2 耦合協(xié)調度時間趨勢分析

2011—2020 年黃河流域各?。▍^(qū)）經濟增長質量綜合評分、生態(tài)環(huán)境優(yōu)化綜合評分、經濟增長質量與生態(tài)環(huán)境優(yōu)化耦合協(xié)調度總體呈上升趨勢（表3、表4、表5），表明黃河流域的綜合發(fā)展水平不斷提升總體向好，且經濟質量增長速度優(yōu)于生態(tài)環(huán)境增長速度（圖2），此類現(xiàn)象使黃河流域9?。▍^(qū)）未來存在生態(tài)發(fā)展滯后的風險.

圖2 黃河流域9省（區(qū)）2020年對比2011年經濟質量增長、生態(tài)環(huán)境優(yōu)化增長倍數(shù)Fig.2 Comparison of economic quality growth and ecological environment optimization growth multiple in the nine provinces（autonomous regions）of the Yellow River Basin in 2020 with 2022

表3 2011—2020黃河流域9?。▍^(qū)）經濟增長質量綜合評分Tab.3 Comprehensive scores of economic growth quality in nine provinces of the Yellow River Basin from 2011 to 2020

表4 2011—2020黃河流域9省（區(qū)）生態(tài)環(huán)境優(yōu)化綜合評分Tab.4 Comprehensive scores of ecological environment optimization in nine provinces of the Yellow River Basin from 2011 to 2020

表5 黃河流域9?。▍^(qū)）經濟增長質量與生態(tài)環(huán)境優(yōu)化耦合協(xié)調度Tab.5 Coupling and coordination degrees between economic growth quality and ecological environment optimization in nine provinces of the Yellow River Basin

2011年黃河流域9?。▍^(qū)）的經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境全部位于耦合不協(xié)調等級，但到2020年，除青海外，其余省（區(qū)）全部達到耦合協(xié)調等級. 2011—2020年，黃河流域9?。▍^(qū)）的經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調度除青海增長幅度較小和寧夏雖有小范圍波動但整體也呈上升態(tài)勢之外，其他省（區(qū)）均大幅上升.

2011—2020年黃河流域9?。▍^(qū)）的耦合協(xié)調水平總體可分為3個階段：第一階段（2011—2014 年），經濟發(fā)展水平相對較低且發(fā)展形式粗放，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，經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調水平全部處于失調等級. 第二階段（2015—2016 年），經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調水平開始進入快速增長階段，耦合協(xié)調類型從失調衰退快速向耦合協(xié)調轉變，各省（區(qū)）耦合協(xié)調水平均進入基本協(xié)調階段，但這一時期黃河流域各?。▍^(qū)）經濟發(fā)展與環(huán)境保護步調仍存在較大差異.第三階段（2017—2020年），除青海外，其余?。▍^(qū)）的經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境全部進入耦合協(xié)調等級.

3 結論

1）2011—2020 年，黃河流域9省（區(qū)）經濟與環(huán)境綜合發(fā)展水平不斷提升，勢頭向好，但經濟指數(shù)提升速度快于環(huán)境指數(shù)速度，表現(xiàn)出環(huán)境滯后的特征. 耦合協(xié)調度總體處于上升趨勢，由失調等級逐步進入中級耦合協(xié)調.

2）耦合協(xié)調水平在時間維度可分為3 個階段：2011—2014 年為耦合失調期，2015—2016 年為耦合協(xié)調度快速增長期；2017—2020年為耦合協(xié)調期.

3）環(huán)境經濟協(xié)調度相對較好的地區(qū)主要集中在黃河流域東部和中部，這些地區(qū)處于高質量發(fā)展轉型階段.

4）污染嚴重、環(huán)境經濟耦合協(xié)調水平低的?。▍^(qū)）集中在黃河流域西部地區(qū)，如甘肅和寧夏. 長期以來，西部地區(qū)資源型城市依靠巨大資源消耗產生資源經濟效益，環(huán)境保護與經濟發(fā)展的區(qū)域矛盾日益突出［17］，促進自身結構優(yōu)化和綜合發(fā)展質量提升，是黃河流域西部提升耦合協(xié)調水平的關鍵.

4 建議

1）建議對黃河流域生態(tài)環(huán)境基礎設施建設和產業(yè)結構進行調整，如能源結構調整. 結合黃河流域各?。▍^(qū)）自身產業(yè)優(yōu)勢和相關地區(qū)建設綠色能源體系的需要，開展綠色能源技術合作和可再生能源投資聯(lián)合項目. 可在甘肅和青海建設風能、太陽能、水力發(fā)電項目，建立綠色能源與節(jié)能電力體系［18］.

2）對黃河流域進行統(tǒng)籌規(guī)劃，開展生態(tài)環(huán)保聯(lián)合項目，向經濟發(fā)展水平高但生態(tài)環(huán)境落后的地域提供綠色公共產品，傳播生態(tài)文明綠色發(fā)展理念和經驗；經濟發(fā)展水平高的?。▍^(qū)）則應對經濟發(fā)展相對落后的?。▍^(qū)）給予經濟建設支持，促進這些?。▍^(qū)）經濟發(fā)展水平的提高.

3）建立與黃河流域統(tǒng)籌規(guī)劃相關的金融機構，如基礎設施投資銀行、黃河流域經濟合作基金［19］，為黃河流域產業(yè)發(fā)展和基礎設施建設提供保障.