基于灰色關(guān)聯(lián)模型的天津市區(qū)域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展實(shí)證研究

□李 瑾

（天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理系，天津 300380）

天津市作為中國四大直轄市之一、環(huán)渤海地區(qū)的經(jīng)濟(jì)中心，對其發(fā)展水平的研究至關(guān)重要。天津市近10 年來經(jīng)濟(jì)一直處于增長趨勢。第三產(chǎn)業(yè)的增長速度較快，第三產(chǎn)業(yè)的增加值在2014 年已經(jīng)超過第一產(chǎn)業(yè)的增加值。在區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，城鄉(xiāng)環(huán)境也進(jìn)一步優(yōu)化，但仍然存在經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境不協(xié)調(diào)的問題，環(huán)境污染問題仍然比較嚴(yán)重。通過相關(guān)數(shù)據(jù)可知，2002 年天津市可吸入顆粒物年均值為0.138 mg/m3，比2001 年下降17.4%，但仍超國家二級標(biāo)準(zhǔn)38%；二氧化硫年均值為0.069 mg/m3，超國家二級標(biāo)準(zhǔn)15%，工業(yè)粉塵排放量為2.57 萬t，比2001 年增加8.9%。2014 年，天津市二氧化硫年平均濃度值低于國家年平均濃度標(biāo)準(zhǔn)；可吸入顆粒物年平均濃度值超過國家年均濃度標(biāo)準(zhǔn)的1.1 倍。研究區(qū)域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系具有重要的現(xiàn)實(shí)意義以及政策指導(dǎo)價(jià)值。文章基于天津市近10 年來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值，通過灰色關(guān)聯(lián)法分析各指標(biāo)的相互影響關(guān)系，以及天津市經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的耦合關(guān)聯(lián)性，深入探討了影響系統(tǒng)發(fā)展的因素以及有效的解決方案，以促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。

1 相關(guān)研究評述

關(guān)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展理論的研究，Stiglitz J（1974）[1]指出，影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境失調(diào)的首要原因是市場失靈，即價(jià)格不能夠反映經(jīng)濟(jì)活動的質(zhì)量以及效益，反而傳遞著資源稀缺型的錯誤信息。K F Jala（1993）[2]強(qiáng)調(diào)協(xié)調(diào)發(fā)展的重要性，認(rèn)為其是處理區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境保護(hù)之間關(guān)系的最優(yōu)選擇，是實(shí)現(xiàn)國家可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。鄭度（1994）[3]從區(qū)域環(huán)境視角指出協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)、自然資源以及生態(tài)環(huán)境的關(guān)系來實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。蔡寧等（1995）[4]認(rèn)為，僅依靠政府和市場的調(diào)節(jié)不可能促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，還要借助于技術(shù)進(jìn)步、調(diào)整工業(yè)結(jié)構(gòu)、環(huán)境投資等手段。

國內(nèi)外的學(xué)者對區(qū)域經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展進(jìn)行了大量實(shí)證研究。彭橋等（2021）[5]以核心—邊緣結(jié)構(gòu)理論為基礎(chǔ)，探討了市場一體化對我國區(qū)域經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的影響機(jī)制，揭示了區(qū)域經(jīng)濟(jì)差異的階段效應(yīng)；許培源和程欽良（2021）[6]基于向西開放的經(jīng)濟(jì)地理意涵，構(gòu)建了一個初始稟賦不對稱的兩國三地區(qū)LS 模型，從貿(mào)易和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)地理的視角研究向西開放促進(jìn)東西部經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的理論機(jī)制，并進(jìn)行了實(shí)證檢驗(yàn)；陳炳堯等（2021）[7]基于空間杜賓模型分析了ppp 對臨近地區(qū)的發(fā)展具有積極的正向溢出效應(yīng)，帶動鄰近地區(qū)發(fā)展。楊永芳和王秦（2020）[8]基于鮑爾丁系統(tǒng)學(xué)原理構(gòu)建協(xié)調(diào)度模型，對2018 年我國31 個地區(qū)的生態(tài)環(huán)境與區(qū)域經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的協(xié)調(diào)性進(jìn)行了實(shí)證分析，分析了各地區(qū)的協(xié)調(diào)發(fā)展程度。

已有的研究焦點(diǎn)多是經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)同關(guān)系，忽視了經(jīng)濟(jì)環(huán)境系統(tǒng)內(nèi)部的影響因素。因此，文章運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)模型，分析天津市區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，探究對某一系統(tǒng)影響的主要脅迫因素，并在此基礎(chǔ)上為政府和企業(yè)提出改進(jìn)措施。

2 天津市區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的灰色關(guān)聯(lián)模型構(gòu)建

灰色關(guān)聯(lián)模型通過客觀統(tǒng)一的計(jì)算公式可以求得系統(tǒng)內(nèi)各因素之間的相互影響程度，計(jì)算結(jié)果具有客觀性，通過相關(guān)數(shù)值的分析可以得出對系統(tǒng)影響的協(xié)調(diào)因素以及脅迫因素，但是利用灰色關(guān)聯(lián)方法進(jìn)行協(xié)調(diào)等級的劃分時不具備統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，多是人為設(shè)定，具有主觀性。

由于區(qū)域經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系是完全不確定的，其發(fā)展受內(nèi)外因素的影響而不斷變化，所以這種關(guān)系是一種灰色關(guān)系，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法難以奏效。對系統(tǒng)進(jìn)行分析的方法很多，包括回歸分析、方差分析、主成分分析等，這些方法的有效實(shí)施依賴大量真實(shí)有效的數(shù)據(jù)，較少的數(shù)據(jù)量不具有普遍性，會使結(jié)果具有偶然性，并且難以發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)規(guī)律。這類方法存在一個缺點(diǎn)，所取的樣本必須相關(guān)并且服從某種概率分布，對樣本的要求較高。

灰色關(guān)聯(lián)方法雖然也有不足，但是對于以上的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法具有天然的優(yōu)勢，其對樣本的要求低，不管對于相關(guān)性還是數(shù)量的多少都同樣適用，避免了量化后和系統(tǒng)分析結(jié)果不符的情況發(fā)生。

2.1 區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境關(guān)聯(lián)度計(jì)算過程

5）排關(guān)聯(lián)序，列關(guān)聯(lián)矩陣。

2.2 區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境耦合度計(jì)算過程

為了分析天津市區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境兩個系統(tǒng)的耦合度，在灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)公式的基礎(chǔ)上分別按照行或列求均值，進(jìn)一步建立區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的耦合度模型，計(jì)算公式如下。

式中：r為耦合度，n、l分別表示區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的指標(biāo)個數(shù)。

當(dāng)r=1 時，為最大耦合度，系統(tǒng)趨向新的有序結(jié)構(gòu)。r=0，為最小耦合度，系統(tǒng)將無序發(fā)展。0＜r＜0.3，為低水平耦合，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平低，環(huán)境承載力強(qiáng)。0.3＜r＜0.5，為拮抗時期，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，環(huán)境承載力下降。0.5＜r＜0.8，為磨合時期，經(jīng)濟(jì)發(fā)展已經(jīng)把資金注入環(huán)境的修復(fù)中，系統(tǒng)開始良性耦合。0.8＜r＜1，為高水平耦合，經(jīng)濟(jì)與環(huán)境高水平促進(jìn)，相互發(fā)展。

3 測度指標(biāo)的構(gòu)建與數(shù)據(jù)來源

在區(qū)域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的關(guān)聯(lián)度分析中，先涉及的是區(qū)域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境衡量指標(biāo)的選擇。文章選取對經(jīng)濟(jì)影響大的第二和第三產(chǎn)業(yè)的相關(guān)指標(biāo)，同時還選取了反映人民實(shí)際消費(fèi)水平的指標(biāo)。選取的測量環(huán)境指標(biāo)都是對環(huán)境造成影響的指標(biāo)。所選取的具體測度指標(biāo)如表1 所示。

表1 區(qū)域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境測度指標(biāo)

區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的測度指標(biāo)共5 個，環(huán)境測度指標(biāo)共3 個，分析過程中采用2013—2020 年《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》的數(shù)據(jù)，見表2。

表2 天津市經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境測度指標(biāo)2013—2020 年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

4 模型應(yīng)用及結(jié)果分析

4.1 天津市區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境的關(guān)聯(lián)度

關(guān)聯(lián)度反映的是天津市區(qū)域經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與生態(tài)環(huán)境指標(biāo)的相關(guān)程度，數(shù)值越大，表示兩者之間的關(guān)聯(lián)性越大，通過所有樣本關(guān)聯(lián)系數(shù)的平均值求得。由于數(shù)據(jù)規(guī)模較大，本研究省略計(jì)算過程。依據(jù)公式可得區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)矩陣，見表3。

表3 中，區(qū)域經(jīng)濟(jì)的5 個指標(biāo)與生態(tài)環(huán)境的3 個指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)度值介于0.442 6～0.889 8。天津市區(qū)域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境基本處于中等協(xié)調(diào)狀態(tài)，經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的矛盾依然較突出，這一問題仍是社會的熱點(diǎn)問題。對于廢水排放總量，區(qū)域經(jīng)濟(jì)各指標(biāo)與其關(guān)聯(lián)度均強(qiáng)關(guān)聯(lián)，其中第二產(chǎn)業(yè)增加值與廢水排放總量的關(guān)聯(lián)性最強(qiáng)。對于二氧化硫排放量和生活垃圾無害化處理量，各指標(biāo)中居民消費(fèi)水平和第三產(chǎn)業(yè)增加值與其關(guān)聯(lián)性最弱，第二產(chǎn)業(yè)增加值與其關(guān)聯(lián)最強(qiáng)。就平均值而言，區(qū)域經(jīng)濟(jì)各衡量指標(biāo)與環(huán)境污染的關(guān)聯(lián)度均值分別為0.613 4、0.596 1、0.744 6、0.524 2、0.480 0。第二產(chǎn)業(yè)增加值（0.744 6）＞地區(qū)GDP（0.613 4）＞第一產(chǎn)業(yè)增加值（0.596 1）＞第三產(chǎn)業(yè)增加值（0.524 2）＞居民消費(fèi)水平（0.480 0）。因此，得出以下結(jié)論。

區(qū)域經(jīng)濟(jì)對環(huán)境影響的主要脅迫因素為第二產(chǎn)業(yè)增加值。從表3 可以看出，第二產(chǎn)業(yè)增加值與環(huán)境污染關(guān)聯(lián)程度最強(qiáng)，說明第二產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對環(huán)境的影響最大，天津市第二產(chǎn)業(yè)主要依托重工業(yè)的發(fā)展。重工業(yè)的發(fā)展對環(huán)境的影響很大。天津工業(yè)化水平低于發(fā)達(dá)國家的工業(yè)水準(zhǔn)，資源的利用率偏小，相關(guān)技術(shù)還不完善，產(chǎn)生的廢棄物、污染物較多，處理效度偏低，工業(yè)三廢處理設(shè)備能力偏弱。

區(qū)域經(jīng)濟(jì)對環(huán)境影響的主要協(xié)同因素為第三產(chǎn)業(yè)，第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展理論上對環(huán)境具有保護(hù)作用，說明天津第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與環(huán)境的協(xié)同性很強(qiáng)，第三產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)性很好，在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時，注意保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，這與天津第三產(chǎn)業(yè)從1990—2020 年持續(xù)發(fā)展是相符合的。

表3 中，對于地區(qū)GDP 指標(biāo)，環(huán)境各指標(biāo)與其關(guān)聯(lián)度中，廢水排放總量與其關(guān)聯(lián)度最強(qiáng)，二氧化硫排放量與其關(guān)聯(lián)度最弱，第三產(chǎn)業(yè)增加值和居民消費(fèi)水平與二氧化硫排放量的關(guān)聯(lián)性弱，與廢水排放總量的關(guān)聯(lián)性極強(qiáng)，生活垃圾無害化處理量在兩者之間。就平均值而言，環(huán)境各衡量指標(biāo)與區(qū)域經(jīng)濟(jì)的關(guān)聯(lián)度均值分別為0.653 3、0.558 2、0.563 5?？梢?，廢水排放總量（0.653 3）＞生活垃圾無害化處理量（0.563 5）＞二氧化硫排放量（0.558 2）。因此，得出以下結(jié)論。

表3 天津市區(qū)域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境關(guān)聯(lián)度

生態(tài)環(huán)境對區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要脅迫因素包括廢氣、廢水排放量和生活垃圾無害化處理量。區(qū)域經(jīng)濟(jì)與二氧化硫排放量的關(guān)聯(lián)性較弱，區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平受環(huán)境衡量指標(biāo)二氧化硫排放量的約束性較強(qiáng)，受廢水排放總量和生活垃圾無害化處理量的約束性小。說明工業(yè)廢氣污染仍然是制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。企業(yè)應(yīng)該采取改進(jìn)措施，減少大氣污染。如果減少工業(yè)廢氣的排放量，經(jīng)濟(jì)下行，工業(yè)化增速不能保證；減少二氧化硫排放量意味著放慢經(jīng)濟(jì)，只能看做是奢談保護(hù)環(huán)境。因此，天津市當(dāng)務(wù)之急是大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，以第三產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高第三產(chǎn)業(yè)對天津經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)水平，增加天津地區(qū)實(shí)際GDP。

4.2 天津市區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境的耦合度

為揭示天津市區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境關(guān)系的階段性特征，采用2013—2020 年區(qū)域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)耦合度計(jì)算公式，得出經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的耦合度變化曲線，如圖1 所示。

圖1 天津市經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的耦合度

由天津市經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的耦合度變化曲線可以看出，不同年份的耦合度有很大差異，這與每年的環(huán)境發(fā)展政策相關(guān)，2013—2014 年，天津市區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的耦合度均低于0.6。其中2013 年最為明顯，為最低。進(jìn)入“十二五”之后，天津市區(qū)域經(jīng)濟(jì)保持持續(xù)增長，隨之而來的卻是環(huán)境的惡化，導(dǎo)致其惡化趨勢大于經(jīng)濟(jì)增長趨勢，使耦合度下降。2013—2020 年天津市區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)先增長后降低又增長的局面，在區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展初期經(jīng)濟(jì)的增長很大程度依賴于環(huán)境的破壞，但隨著時間推移和相關(guān)政策的實(shí)施，經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。天津市經(jīng)濟(jì)與環(huán)境未達(dá)到完全耦合，耦合度有升有降，說明天津市處于工業(yè)化發(fā)展初期，應(yīng)制訂相關(guān)環(huán)境政策，采取必要的發(fā)展措施，提升經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的耦合度，實(shí)現(xiàn)二者的協(xié)調(diào)發(fā)展。

5 結(jié)束語

經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的發(fā)展問題已經(jīng)成為當(dāng)今社會的熱點(diǎn)問題。文章以天津市為例，利用灰色關(guān)聯(lián)模型，計(jì)算關(guān)聯(lián)矩陣，以2013—2020 年的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的指標(biāo)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對天津市經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境發(fā)展的關(guān)聯(lián)度及耦合度進(jìn)行分析，得到以下結(jié)論。

一是天津市區(qū)域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境發(fā)展的關(guān)聯(lián)度處于中等狀態(tài)，整體協(xié)調(diào)度水平不高，基本屬于中等協(xié)調(diào)。其中，天津市第三產(chǎn)業(yè)比重對生態(tài)環(huán)境的約束小，應(yīng)重視第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

二是天津市從2013—2020 年8 年間，發(fā)展重工業(yè)的同時注重環(huán)境的保護(hù)，貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展。但在此期間，第二產(chǎn)業(yè)增加值與環(huán)境污染的關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，說明天津市僅重視重工業(yè)對環(huán)境造成的影響，忽略了其他工業(yè)行業(yè)對環(huán)境造成的污染?？傮w來說，這段期間工業(yè)和環(huán)境的協(xié)同程度下降，工業(yè)的發(fā)展對環(huán)境的影響較大。

三是環(huán)境問題也影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。天津是典型的能源輸入型城市，能源利用率偏低，天津市的能源消費(fèi)種類以煤炭為主，煤炭在一次性能源消費(fèi)中占60%以上，但是如果減少“工業(yè)三廢”的排放量，經(jīng)濟(jì)下行，工業(yè)化增速不能保證。

四是天津市區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境耦合性有高有低，沒有完全協(xié)調(diào)發(fā)展，天津仍處于工業(yè)化發(fā)展前期。

本研究結(jié)論的啟示包括以下幾方面。

一是推行綠色GDP 核算體系。綠色GDP 核算是將自然資源損耗和環(huán)境污染損失扣除之后的GDP 核算方式，該核算體系去除了由于破壞環(huán)境而獲得的生產(chǎn)總值增長，有利于改善人們的發(fā)展觀念，轉(zhuǎn)換了過去“唯GDP 數(shù)據(jù)論英雄”的時代。綠色GDP 核算體系為經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)構(gòu)建了橋梁，能夠科學(xué)地評估發(fā)展中的生態(tài)價(jià)值問題。

二是構(gòu)建完善的靜脈產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。資源的可回收利用是靜脈產(chǎn)業(yè)的根本，發(fā)展靜脈產(chǎn)業(yè)既要有資源再生利用的技術(shù)，也要有政府的主導(dǎo)作用。政府要為靜脈產(chǎn)業(yè)提供必要的政策激勵、產(chǎn)業(yè)扶持，引進(jìn)先進(jìn)的綠色企業(yè)，大力促進(jìn)關(guān)鍵性技術(shù)的研發(fā)，加快靜脈產(chǎn)業(yè)規(guī)?；季?。

三是優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)移淘汰低端制造業(yè)，優(yōu)先發(fā)展現(xiàn)代服務(wù)業(yè)。要引進(jìn)發(fā)展高技術(shù)含量、環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)本地區(qū)第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展。對高污染、高能耗產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改革甚至轉(zhuǎn)移。做大做強(qiáng)本地金融業(yè)、旅游業(yè)、環(huán)境服務(wù)業(yè)等，提高第三產(chǎn)業(yè)的整體競爭力。