克拉瑪依市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展研究

楊 帆，安瓦爾·買買提明，阿里木江·卡斯木，2

（1.新疆師范大學(xué)，a.地理科學(xué)與旅游學(xué)院；b.絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶城鎮(zhèn)化發(fā)展研究中心，烏魯木齊 830054；2.新疆干旱區(qū)湖泊環(huán)境與資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830054）

城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系的研究一直以來都是地理學(xué)家研究的核心熱點(diǎn)問題之一［1-3］。中國城鎮(zhèn)化建設(shè)自改革開放以來一直處于快速發(fā)展中，截至2019 年，中國常住人口城鎮(zhèn)化率已達(dá)到60.60%，首次突破60%大關(guān)。城鎮(zhèn)化發(fā)展在快速推進(jìn)的同時也面臨環(huán)境污染、資源過度利用、生態(tài)系統(tǒng)惡化等問題，嚴(yán)重影響城市的可持續(xù)發(fā)展［4］。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展由高速增長向高質(zhì)量增長的轉(zhuǎn)變，解決城鎮(zhèn)化快速發(fā)展帶來的各種環(huán)境問題成為目前城鎮(zhèn)化發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。因此，在國家“一帶一路”的戰(zhàn)略背景下，新疆在高速發(fā)展的同時，關(guān)于如何協(xié)調(diào)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間的可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為研究的核心熱點(diǎn)問題［5，6］。

關(guān)于城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系問題的研究，國內(nèi)外學(xué)者已有諸多研究成果。國外學(xué)者對城鎮(zhèn)化研究較早。Panayotou［7］和 Grossman 等［8］提出了“環(huán)境庫茲涅茨曲線（EKC）”理論，認(rèn)為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的相互關(guān)系呈現(xiàn)倒“U”型曲線波動；Wlter［9］提出要實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，需要合理利用當(dāng)?shù)刭Y源、避免資源無效利用，提高其利用效率；OECD［10］提出了脫鉤理論（Decoupling-theory）對城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境關(guān)系進(jìn)行論述。國內(nèi)相關(guān)研究隨著中國城鎮(zhèn)化的發(fā)展也日益豐富，馬世俊等［11］在早期提出了“社會-經(jīng)濟(jì)-自然”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，開啟了中國城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)研究；黃金川等［12］和方創(chuàng)琳等［13］研究了城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間的耦合關(guān)系；劉耀彬等［14］以定量和定性相結(jié)合、灰色關(guān)聯(lián)度分析等方法研究相互耦合的機(jī)理；廖李紅等［15］結(jié)合夜間燈光指數(shù)和遙感生態(tài)指數(shù)來定量測度城市化與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)度。綜上研究發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外對于城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境相互關(guān)系的研究較為廣泛，多集中于城鎮(zhèn)化程度較高的城市和區(qū)域，研究方法多樣，但對干旱區(qū)綠洲城市研究相對較少，干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱且受人類活動的影響較大，城市的分布同樣也受環(huán)境因素的影響。因此，在新疆城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的同時也應(yīng)重視對新疆城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境關(guān)系的研究。

本研究以新疆克拉瑪依市為研究區(qū)，構(gòu)建城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境綜合評價指標(biāo)體系，運(yùn)用熵值法和耦合協(xié)調(diào)度模型，分析了2008—2019 年各指標(biāo)耦合協(xié)調(diào)關(guān)系及發(fā)展趨勢，以期為克拉瑪依市及天山北坡經(jīng)濟(jì)帶城鎮(zhèn)化可持續(xù)發(fā)展研究提供借鑒。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

克拉瑪依市（84°44＇—86°01＇E，44°07＇—46°08＇N）位于準(zhǔn)噶爾盆地西部、天山北麓，泛中亞地區(qū)的中心區(qū)，是重要的石油石化基地和新型工業(yè)化城市。截至2019 年，總?cè)丝跒?6.23 萬人，戶籍人口為31.09萬人，地區(qū)生產(chǎn)總產(chǎn)值達(dá)972.9 億元，其城鎮(zhèn)化發(fā)展一直處于快速發(fā)展之中?？死斠朗械靥幧衬瓯?，生態(tài)環(huán)境脆弱。由于資源開采、人類活動等原因，是新疆水土流失、沙漠化嚴(yán)重的地區(qū)之一，同時石油工業(yè)生產(chǎn)和過多使用危險(xiǎn)化學(xué)品，其生態(tài)環(huán)境脆弱性更為顯著［16］。作為資源型工業(yè)城市［17］，克拉瑪依市發(fā)展受自然資源和生態(tài)環(huán)境的影響較大，因此加強(qiáng)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展是其未來發(fā)展不可忽視的重要問題。

1.2 數(shù)據(jù)來源

選取的所有指標(biāo)數(shù)據(jù)均來源于2009—2020 年的《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒》《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》《克拉瑪依市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》及其他政府部門公開的數(shù)據(jù)。

2 研究方法

2.1 構(gòu)建指標(biāo)體系

為了更好地研究克拉瑪依市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的耦合關(guān)系，依據(jù)城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境的內(nèi)涵，在借鑒其他學(xué)者研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合克拉瑪依市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境發(fā)展?fàn)顩r，按照研究數(shù)據(jù)的系統(tǒng)性、連續(xù)性、科學(xué)性和可獲取性原則，分別從人口、經(jīng)濟(jì)、社會和空間城鎮(zhèn)化［18-20］4 個方面構(gòu)建城鎮(zhèn)化綜合發(fā)展水平指標(biāo)體系；依據(jù)PSR 模型從生態(tài)環(huán)境壓力、狀態(tài)、響應(yīng)［21，22］3 個方面構(gòu)建生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平指標(biāo)體系。對克拉瑪依市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行科學(xué)的評價。

2.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化及處理

由于所選擇的數(shù)據(jù)量綱、數(shù)量級的差異，對研究結(jié)果有影響，需對選取數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。本研究采用極差標(biāo)準(zhǔn)化法處理，同時為了避免主觀賦權(quán)法的主觀性偏差，各指標(biāo)權(quán)重采用熵值法來確定，以期更客觀反映各指標(biāo)的重要程度。

正向型指標(biāo)：

逆向型指標(biāo)：

計(jì)算第i年第j指標(biāo)值的比重。標(biāo)準(zhǔn)化后的各指標(biāo)處于［0，1］。每個指標(biāo)信息熵的公式如下：

如果pij=0，則定義：

式中，n為評價對象數(shù)量，Ej是指標(biāo)的信息熵。

根據(jù)信息熵計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重：

式中，m為指標(biāo)數(shù)量，Wj是第j個指標(biāo)權(quán)重。

2.3 綜合發(fā)展指數(shù)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的值和各指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算克拉瑪依市2008—2019 年城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境7 個子系統(tǒng)的綜合發(fā)展指數(shù)。綜合發(fā)展指數(shù)即綜合發(fā)展水平的量化值，公式如下：

式中，Ui表示第i個評價對象的綜合發(fā)展指數(shù)（綜合得分）；Wj表示第j個指標(biāo)的權(quán)重；Yij是標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)值。

2.4 耦合協(xié)調(diào)度模型

本研究參考物理學(xué)中的容量系數(shù)模型，借鑒其他學(xué)者的研究得出耦合度模型［20］：

式中，C為耦合度，C∈［0，1］，C由 0 到 1 表示耦合度由低到高，當(dāng)C=0 時耦合度最小，認(rèn)為兩個系統(tǒng)互不影響，當(dāng)C=1 時，耦合度最大，認(rèn)為兩個系統(tǒng)具有極強(qiáng)的相關(guān)性。

由于耦合度只能反映系統(tǒng)之間的相互影響程度，本研究引入耦合協(xié)調(diào)度模型來反映城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系［20］。公式如下：

式中，T表示城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的綜合協(xié)調(diào)指數(shù)；D表示耦合協(xié)調(diào)度，D∈［0，1］，D越接近 1 耦合協(xié)調(diào)度越大；α、β為待定系數(shù)，參考其他學(xué)者研究，認(rèn)為城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境對一個城市的發(fā)展同等重要［19，22］。故α、β均取值為 0.5。參考相關(guān)文獻(xiàn)耦合度協(xié)調(diào)類型的劃分方案［20］，按如下標(biāo)準(zhǔn)劃分耦合度協(xié)調(diào)發(fā)展類型、發(fā)展階段與發(fā)展特征（表1）。

表1 城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展

3 結(jié)果與分析

3.1 城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境綜合評價指標(biāo)分析

從表2 城鎮(zhèn)化綜合發(fā)展指標(biāo)體系中各子系統(tǒng)指標(biāo)層可以看出，克拉瑪依市城鎮(zhèn)化中人口、經(jīng)濟(jì)、社會、空間城鎮(zhèn)化的權(quán)重分別為0.253 0、0.253 9、0.316 9、0.176 2，其中，社會城鎮(zhèn)化權(quán)重最高，其次是經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化和人口城鎮(zhèn)化，但差異不大，空間城鎮(zhèn)化的權(quán)重最低。說明克拉瑪依市在城鎮(zhèn)化發(fā)展的進(jìn)程中人口、經(jīng)濟(jì)、社會3 方面綜合協(xié)調(diào)發(fā)展，而城市空間發(fā)展相對緩慢。

表2 城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平評價指標(biāo)

生態(tài)環(huán)境的壓力、狀態(tài)、響應(yīng)的權(quán)重分別為0.343 4、0.472 6、0.184 0，其中，權(quán)重最高的是生態(tài)環(huán)境狀態(tài)，生態(tài)環(huán)境響應(yīng)最低。生態(tài)環(huán)境狀態(tài)要素中，權(quán)重最高的是建成區(qū)綠化覆蓋率，權(quán)重為0.198 0，說明克拉瑪依市在典型干旱區(qū)城市的地理環(huán)境背景下，當(dāng)?shù)卣诔擎?zhèn)化的進(jìn)程中，注重城鎮(zhèn)綠化和人民生活環(huán)境的改善，采取有效措施創(chuàng)造“戈壁沙漠中的綠色發(fā)展奇跡”的綠色工業(yè)城市，并在2013 年成為新疆第一個國家級生態(tài)區(qū)。

3.2 城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)分析

2008—2019 年克拉瑪依市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)及耦合協(xié)調(diào)度見表3。克拉瑪依市城鎮(zhèn)化的綜合發(fā)展指數(shù)從2008 年的0.200 3 上升到2019 年的 0.832 3。雖然在 2010 年和 2016 年有所下滑，但是城鎮(zhèn)化綜合發(fā)展水平總體呈上升趨勢，2011—2013 年和2017—2019 年這兩個階段城鎮(zhèn)化增長速度較快。在這兩個階段中，城鎮(zhèn)居民人均財(cái)政收入與年末人均儲蓄余額也明顯增加，說明在城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程中，經(jīng)濟(jì)隨之得到發(fā)展。與此同時，2008—2019 年克拉瑪依市的居民收入不斷提高，城市建成面積、城市道路面積不斷擴(kuò)大，醫(yī)療等公共服務(wù)設(shè)施不斷完善，人民生活質(zhì)量得到了提升。

表3 2008—2019 年克拉瑪依市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)及耦合協(xié)調(diào)度

2008—2019 年克拉瑪依市生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)雖然有一定的波動，但總體呈上升趨勢。2010年生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)波動較大，主要是由于工業(yè)二氧化硫排放量從2009 年的42 777 t 減少到了2010年的34 224 t，建成區(qū)綠化覆蓋率從2009 年的42.6%增加到了2010 年50.68%。因此，2010 年生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)較高，但對其總體上升趨勢影響不大?？偟膩碚f，克拉瑪依市生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)從2008 年的 0.257 6 上升到 2019 年的 0.734 5，表明克拉瑪依市的生態(tài)環(huán)境在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展進(jìn)程中，不斷改善生態(tài)環(huán)境、減少工業(yè)廢棄物的排放，城市綠地面積、城市生活垃圾及污水的處理率不斷增加，在積極發(fā)展城鎮(zhèn)化的過程中保持生態(tài)環(huán)境的協(xié)同發(fā)展，注重城鎮(zhèn)化的發(fā)展速度并保障發(fā)展質(zhì)量，努力建設(shè)國家生態(tài)保護(hù)區(qū)，走可持續(xù)發(fā)展的新型城鎮(zhèn)化道路。

3.3 城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度分析

由表 1、表 4 可知，2008—2019 年克拉瑪依市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度整體呈上升趨勢，雖然2010 年與2016 年有小幅度下降，但是其總體發(fā)展階段是由過渡階段逐步發(fā)展為協(xié)調(diào)發(fā)展階段，其耦合度協(xié)調(diào)發(fā)展類型也由2008 年的瀕臨失調(diào)型發(fā)展為良好耦合協(xié)調(diào)型，其發(fā)展逐步形成良性互動。在研究期內(nèi)，克拉瑪依市政府在發(fā)展城鎮(zhèn)化的過程中注重生態(tài)環(huán)境的改善，雖然有生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)滯后的時期，但是總體來說，克拉瑪依市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境總體上是協(xié)同發(fā)展的關(guān)系。

表4 2008—2019 年克拉瑪依市耦合協(xié)調(diào)發(fā)展情況

2008—2011 年屬于過渡階段。其中，2008—2010 年為瀕臨失調(diào)型，2011 年為勉強(qiáng)耦合協(xié)調(diào)型，2008、2009、2011 年為城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)同步型，2010 年城鎮(zhèn)化系統(tǒng)屬于滯后型。因該階段城鎮(zhèn)化發(fā)展水平處于過渡階段，所以城鎮(zhèn)的發(fā)展對生態(tài)環(huán)境帶來的壓力較小，城鎮(zhèn)化系統(tǒng)同步或滯后于生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)。

2012—2019 年屬于協(xié)調(diào)發(fā)展階段。其中，2012—2013 年為初級耦合協(xié)調(diào)型。2012 年為城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)同步型，2013 年為生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)滯后型。因該階段城鎮(zhèn)化發(fā)展水平進(jìn)入?yún)f(xié)調(diào)發(fā)展階段，所以城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)先進(jìn)入同步期，而后城鎮(zhèn)化發(fā)展帶來的生態(tài)環(huán)境壓力逐步增加，造成生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)滯后。

2014—2017 年為中級耦合協(xié)調(diào)型。其中，2014—2015 年為生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)滯后型，2016—2017 年進(jìn)入城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)同步型。因該階段城鎮(zhèn)化發(fā)展水平進(jìn)一步提升，克拉瑪依市在發(fā)展城鎮(zhèn)化的同時，不忘走綠色發(fā)展的道路，不斷改善并提升城市的生態(tài)環(huán)境，努力建好國家生態(tài)保護(hù)區(qū)。

2018—2019 年為良好耦合協(xié)調(diào)型。耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)一步提升，為生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)滯后型。因該階段城鎮(zhèn)化發(fā)展水平進(jìn)一步提高，克拉瑪依市政府認(rèn)真貫徹落實(shí)黨的十九大精神，堅(jiān)持穩(wěn)中求進(jìn)和新發(fā)展理念，堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展，努力推動克拉瑪依市資源型城市的轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量發(fā)展的新型城鎮(zhèn)化道路。

4 小結(jié)與討論

4.1 小結(jié)

本研究以新疆克拉瑪依市為研究區(qū)，采用熵值法和耦合協(xié)調(diào)度模型，構(gòu)建克拉瑪依市城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境的綜合發(fā)展水平評價指標(biāo)，分析2008—2019年克拉瑪依市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)的關(guān)系，為克拉瑪依市探索綠色、包容、和諧的可持續(xù)發(fā)展新型城鎮(zhèn)化道路提供借鑒和參考。

1）克拉瑪依市城鎮(zhèn)化綜合發(fā)展指數(shù)從2008 年到2019 年基本保持穩(wěn)步上升的趨勢。綜合發(fā)展指數(shù)由0.200 3 上升到0.832 3。而生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平雖然略有起伏，其總體發(fā)展趨勢也是上升的狀態(tài)。綜合來看，2013 年之前城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)各有高低，從2013 年起，城鎮(zhèn)化綜合發(fā)展指數(shù)略高于生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)，城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境處于協(xié)同發(fā)展的狀態(tài)。

2）2008—2019 年克拉瑪依市城鎮(zhèn)化水平和生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度雖有起伏，但整體呈上升的趨勢。2008—2010 年為瀕臨失調(diào)型，2011 年為勉強(qiáng)耦合協(xié)調(diào)型，2012—2013 年為初級耦合協(xié)調(diào)型，2014—2017 為中級耦合協(xié)調(diào)型，2018—2019 年為良好耦合協(xié)調(diào)型。

3）綜上所述，克拉瑪依市城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展水平在研究期間內(nèi)在呈上升趨勢?？死斠朗性谶^渡階段時，城鎮(zhèn)化水平相對較低，經(jīng)歷過城鎮(zhèn)化系統(tǒng)相對滯后型，近年來，克拉瑪依市已經(jīng)進(jìn)入?yún)f(xié)調(diào)發(fā)展階段，城鎮(zhèn)化水平逐漸提高，生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)滯后型時有出現(xiàn)，這就要求克拉瑪依市政府要正確認(rèn)識城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的動態(tài)耦合關(guān)系，采取適當(dāng)?shù)某擎?zhèn)化發(fā)展戰(zhàn)略，注重發(fā)展速度的同時保證發(fā)展質(zhì)量，要走好綠色發(fā)展的道路，走好城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境協(xié)同發(fā)展的道路。

4.2 討論

克拉瑪依市地處西北干旱區(qū)，其地理位置與資源分布特殊，屬于典型的資源型工業(yè)城市［23］。在其城鎮(zhèn)化過程中，更加應(yīng)該注重推進(jìn)石油產(chǎn)業(yè)發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)相協(xié)調(diào)發(fā)展的政策，堅(jiān)持解放思想，實(shí)事求是。由于其地理位置的特殊性、生態(tài)環(huán)境的脆弱性等特點(diǎn)，更應(yīng)該摒棄“先污染后治理”的發(fā)展思路，推動城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境建設(shè)協(xié)同發(fā)展［24-26］。特別是作為資源型城市，更是應(yīng)該摒棄發(fā)展只能依賴資源的單一化的發(fā)展道路，向多元化發(fā)展。按照和諧發(fā)展理論，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，走出一條高質(zhì)量、綠色、和諧、可持續(xù)發(fā)展的新型城鎮(zhèn)化道路。

由于數(shù)據(jù)的獲取難度較大，時間相對滯后，不同數(shù)據(jù)的選取對研究結(jié)果也會有所不同。本研究選取了較為適合克拉瑪依市發(fā)展的各項(xiàng)指標(biāo)，這些指標(biāo)獲取難度相對較小且真實(shí)度較高。在以后的研究中可適當(dāng)延長研究期，選擇其他相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步探討城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的內(nèi)在機(jī)理。