京津冀產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)研究

崔鑫磊 首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)

京津冀協(xié)同發(fā)展是為滿足人口、經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境相協(xié)調(diào)的需要而提出的國(guó)家重要區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略。生態(tài)整體性和經(jīng)濟(jì)發(fā)展延續(xù)性等一系列原因使京津冀地區(qū)形成一個(gè)相互聯(lián)系的整體，即“命運(yùn)共同體”，京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略應(yīng)運(yùn)而生[1]。

進(jìn)入21 世紀(jì)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，綜合實(shí)力大幅度提升，但隨著城市經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，生態(tài)破壞和環(huán)境污染等問題隨之而來(lái)。因此，如何協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)與產(chǎn)業(yè)之間的關(guān)系，是學(xué)術(shù)界和政府需要關(guān)注和解決的難題[2]。

陳睿[3]通過耦合度模型分析研究了西南地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度并得出結(jié)論：兩者處于中度協(xié)調(diào)階段。程廣斌等[3]采用DEA 模型分析了中國(guó)西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)度，結(jié)果表明它們的耦合協(xié)調(diào)度處于上升狀態(tài)。趙琳琳、張貴祥[4]通過構(gòu)建區(qū)域生態(tài)協(xié)調(diào)度模型對(duì)京津冀進(jìn)行生態(tài)協(xié)同發(fā)展測(cè)評(píng)，結(jié)果表明京津冀區(qū)域生態(tài)協(xié)同度普遍逐年上升。劉柯等人[5]構(gòu)建經(jīng)濟(jì)—生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)體系和耦合協(xié)調(diào)度算法，研究了黃河領(lǐng)域2008—2017 年的耦合協(xié)調(diào)度。

現(xiàn)有文獻(xiàn)多數(shù)致力于研究生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展或者任意兩個(gè)系統(tǒng)間的耦合協(xié)調(diào)度，而三個(gè)系統(tǒng)間的耦合協(xié)調(diào)度鮮有學(xué)者研究[6]，本研究利用耦合協(xié)調(diào)度模型研究京津冀地級(jí)市產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合度和協(xié)調(diào)度及其時(shí)序演變分析。

一、數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究采用的數(shù)據(jù)來(lái)自2010—2018 年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》《河北省經(jīng)濟(jì)年鑒》《北京統(tǒng)計(jì)年鑒》和《天津統(tǒng)計(jì)年鑒》。對(duì)于極少數(shù)無(wú)法獲取的數(shù)據(jù)，采用平均插值法填補(bǔ)缺失值。

二、研究方法

（一）熵權(quán)法

通過計(jì)算京津冀地區(qū)的產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境三個(gè)子系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)度，可以確定其演化路徑和空間分布。本研究采用熵權(quán)法確定各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)度模型，通過指標(biāo)間的相關(guān)程度確定各指標(biāo)的權(quán)重[7]。具體步驟如下：

設(shè)S1代表產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)，S2代表經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)，S3代表生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)。設(shè)Xij(m*n)的意義是第j個(gè)地區(qū)的第i項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)值，αij和βij分別為各指標(biāo)的最大值和最小值。令每個(gè)系統(tǒng)有m個(gè)指標(biāo)，n個(gè)地區(qū)樣本。

第一，為消除指標(biāo)量綱差異，采用極差變換法對(duì)指標(biāo)數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化。其中Xij為標(biāo)準(zhǔn)化后的第j個(gè)地區(qū)的第i個(gè)指標(biāo)值。

第二，計(jì)算第i項(xiàng)指標(biāo)下第j個(gè)地區(qū)占指標(biāo)的比重：

第三，計(jì)算第i 項(xiàng)指標(biāo)熵值：其中k=1/ln(n)

第四，計(jì)算第i項(xiàng)指標(biāo)的差異系數(shù)。對(duì)于第i項(xiàng)指標(biāo)，指標(biāo)差異系數(shù)越大，則差異越大，對(duì)方案評(píng)價(jià)的決定性越大，熵值越小。其中，

第五，計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重：

利用熵權(quán)法得到的各指標(biāo)權(quán)重采用線性加權(quán)函數(shù)建立各子系統(tǒng)的綜合發(fā)展指數(shù)評(píng)價(jià)函數(shù)[8]：SZ是某個(gè)地區(qū)的第z個(gè)子系統(tǒng)的綜合發(fā)展指數(shù)。

（二）耦合度模型

耦合度由整個(gè)系統(tǒng)指標(biāo)共同決定，表示產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境三個(gè)子系統(tǒng)之間的相互作用與影響的相關(guān)聯(lián)程度。具體公式如下，C代表耦合度：

借鑒趙磊和潘婷婷等[9]的耦合度劃分標(biāo)準(zhǔn)，見表1。當(dāng)C=0，子系統(tǒng)關(guān)聯(lián)度極低，系統(tǒng)無(wú)序發(fā)展；當(dāng)C=1，各個(gè)子系統(tǒng)的關(guān)系特別密切，系統(tǒng)有序發(fā)展。

表1 耦合度劃分標(biāo)準(zhǔn)

（三）耦合協(xié)調(diào)度模型

耦合是截面概念，研究某一時(shí)期內(nèi)子系統(tǒng)相互作用的程度；發(fā)展是一個(gè)隨著時(shí)間無(wú)限變化的過程，反映子系統(tǒng)之間的協(xié)同演進(jìn)趨向。

協(xié)調(diào)度是耦合和發(fā)展的綜合，既揭示了產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)程度，又展現(xiàn)了子系統(tǒng)的發(fā)展水平。為研究子系統(tǒng)在不同階段下的協(xié)調(diào)程度，需構(gòu)建協(xié)調(diào)度模型：

式中，T為三個(gè)子系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平指數(shù)，D代表耦合協(xié)調(diào)度，α、β和γ為待定系數(shù)，且α+β+γ=1。文章在研究過程中，認(rèn)為三個(gè)子系統(tǒng)在協(xié)同發(fā)展中對(duì)系統(tǒng)貢獻(xiàn)相同，因此，令α=β=γ=1/3。

借鑒徐維祥、李露等[10]對(duì)耦合協(xié)調(diào)度劃分標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)研究，將系統(tǒng)的協(xié)調(diào)等級(jí)劃分為4 個(gè)，并歸為協(xié)調(diào)發(fā)展、轉(zhuǎn)型發(fā)展和失調(diào)衰退三大類型，見表2。

表2 協(xié)調(diào)度標(biāo)準(zhǔn)劃分

三、指標(biāo)的篩選和指標(biāo)體系的構(gòu)建

本研究在選取指標(biāo)時(shí)，遵循數(shù)據(jù)科學(xué)性、可獲得性和準(zhǔn)確性的原則，同時(shí)參考相關(guān)領(lǐng)域的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，構(gòu)建了產(chǎn)業(yè)—經(jīng)濟(jì)—生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度模型。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)包括第一、二、三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值及其各自占比以及三次產(chǎn)業(yè)就業(yè)人員占比、泰爾指數(shù)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化和產(chǎn)業(yè)集聚12 個(gè)指標(biāo)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展包括人口數(shù)量、人均GDP、城鎮(zhèn)居民可支配收入、人均固定資產(chǎn)投資額、實(shí)際利用外資水平和人均公共財(cái)政支出6 個(gè)指標(biāo)。生態(tài)環(huán)境主要包括能源消費(fèi)總量、SO2排放量、工業(yè)廢水排放總量、工業(yè)煙塵排放量、能源消費(fèi)增長(zhǎng)率、單位GDP 能耗和工業(yè)固體廢棄物綜合利用率7 個(gè)指標(biāo)。其中泰爾指數(shù)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化和產(chǎn)業(yè)集聚的計(jì)算如下。

（一）泰爾指數(shù)

泰爾指數(shù)用于測(cè)量產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化程度。

式中，Y、L分別為第一、二、三產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值和總就業(yè)人數(shù)，i表示第i產(chǎn)業(yè)，Yi和Li分別為第i產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值和就業(yè)人數(shù)。分別代表第i產(chǎn)業(yè)占比和就業(yè)人數(shù)占比，代表第i產(chǎn)業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率。根據(jù)古典經(jīng)濟(jì)學(xué)可知：當(dāng)經(jīng)濟(jì)均衡時(shí)，各產(chǎn)業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率相等。因此，TL值越接近0，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)越合理；反之不合理，即偏離了經(jīng)濟(jì)均衡狀態(tài)。

（二）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化是指一國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重心由第一產(chǎn)業(yè)向第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)逐次轉(zhuǎn)移的過程，標(biāo)志著國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的高低和發(fā)展方向。其值由第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值與第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值之比表示。

（三）產(chǎn)業(yè)集聚

產(chǎn)業(yè)集聚是指同一產(chǎn)業(yè)在某個(gè)特定地理區(qū)域內(nèi)高度集中、產(chǎn)業(yè)資本要素在空間范圍內(nèi)不斷匯聚的一個(gè)過程。其值由各市產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值占GDP 的比重相對(duì)于全國(guó)工業(yè)總產(chǎn)值占GDP 比重計(jì)算得來(lái)。

四、耦合協(xié)調(diào)度分析

（一）耦合度分析

結(jié)合三個(gè)子系統(tǒng)的綜合發(fā)展指數(shù)，通過耦合度模型可以計(jì)算得到京津冀13 個(gè)城市2009—2017 年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)—經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境耦合發(fā)展的情況。

分析可知，京津冀13 個(gè)城市三元系統(tǒng)的耦合度在2009—2017 年處于上升狀態(tài)，但增長(zhǎng)幅度較小。天津市、北京市、石家莊市、唐山市和邯鄲市的耦合狀態(tài)較穩(wěn)定，基本處于高度耦合階段；秦皇島市、邢臺(tái)市、保定市、張家口市、承德市、滄州市和廊坊市處于良性耦合階段；衡水市前幾年處于頡頏磨合階段，但在2013 年后逐漸進(jìn)入良性耦合階段。

（二）協(xié)調(diào)度分析

在耦合度的基礎(chǔ)上，計(jì)算京津冀產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)—經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)—生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調(diào)度，并進(jìn)行耦合協(xié)調(diào)階段分類。

根據(jù)系統(tǒng)間的耦合協(xié)調(diào)度及三個(gè)子系統(tǒng)之間的關(guān)系，識(shí)別出京津冀13 個(gè)城市的耦合協(xié)調(diào)類型。首先，根據(jù)耦合協(xié)調(diào)度階段的劃分如下：北京市一直處于高級(jí)協(xié)調(diào)階段，也是唯一一個(gè)處于高級(jí)協(xié)調(diào)階段的城市；2009—2010 年的天津市處于中級(jí)協(xié)調(diào)階段，但2011—2017 年的天津市處于高級(jí)協(xié)調(diào)階段，說(shuō)明天津市已經(jīng)完成轉(zhuǎn)型發(fā)展；2009—2013 年的廊坊市處于初級(jí)協(xié)調(diào)，但2014—2017 年處于中級(jí)協(xié)調(diào)，表明廊坊市正在轉(zhuǎn)型發(fā)展，努力突破現(xiàn)有狀態(tài)；石家莊的耦合協(xié)調(diào)度在前幾年有所下降，但近幾年有所回升；以2017 年為例，其余城市的協(xié)調(diào)耦合度都處于0.5 以上，處于初級(jí)協(xié)調(diào)階段。從時(shí)間變化上來(lái)看，京津冀的三元系統(tǒng)協(xié)調(diào)度是上升的，正在向著高級(jí)協(xié)調(diào)努力。

五、結(jié)論與建議

本研究運(yùn)用耦合協(xié)調(diào)度模型分析了京津冀地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)—經(jīng)濟(jì)發(fā)展—生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)的時(shí)序演變，并基于此對(duì)京津冀的協(xié)調(diào)發(fā)展提出建議。從整體上看，京津冀13 個(gè)城市三元系統(tǒng)的耦合度和協(xié)調(diào)度在2009—2017 年處于上升狀態(tài)，但增長(zhǎng)幅度較小，表明京津冀地區(qū)的協(xié)調(diào)發(fā)展逐漸變好。從空間分布上看，北京市和天津市在耦合協(xié)調(diào)性方面顯著高于其他城市。

第一，北京和天津的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化效果顯著，向“三二一”產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展的趨勢(shì)進(jìn)一步增強(qiáng)。但河北省的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在2018 年才第一次實(shí)現(xiàn)“二三一”向“三二一”的轉(zhuǎn)變。截至目前，京津冀地區(qū)應(yīng)在產(chǎn)業(yè)鏈方面深入研究，確定產(chǎn)業(yè)鏈布局，加快高新技術(shù)發(fā)展，一起建設(shè)協(xié)同發(fā)展產(chǎn)業(yè)鏈[11]。

第二，區(qū)域生態(tài)環(huán)境方面的壓力很大。近年來(lái)，環(huán)境依然是京津冀地區(qū)面對(duì)的最大難題，需構(gòu)建區(qū)域一體化的“山水林田湖草”格局。根據(jù)不同的地貌特征，進(jìn)一步加強(qiáng)生態(tài)修復(fù)。在京津地區(qū)內(nèi)建設(shè)綠色基礎(chǔ)設(shè)施體系和城市郊區(qū)生態(tài)防護(hù)帶，完善綠色生態(tài)功能體系[12]。