遼寧省社會經濟發(fā)展和水生態(tài)環(huán)境耦合協調度評價

欒 城

(北票市水務事務服務中心,遼寧 北票 122100)

社會經濟系統(tǒng)是以人類為主體產生旅游休閑、工業(yè)貿易等活動的復雜系統(tǒng),水資源系統(tǒng)是將區(qū)域內各種非工程和水利工程措施利用水循環(huán)連接構成的統(tǒng)一整體,而生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)是由環(huán)境與生物組成的動態(tài)平衡單位。社會經濟與水生態(tài)環(huán)境之間時刻發(fā)生著能量、信息、物質的交換、輸入和輸出,隨著空間無序開發(fā)與區(qū)域發(fā)展失衡問題的日益嚴峻,社會經濟與水生態(tài)環(huán)境之間的矛盾更加突出,逐漸成為制約可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。遼寧省是我國東北地區(qū)協調發(fā)展的核心,區(qū)域可持續(xù)發(fā)展面臨著生態(tài)環(huán)境、社會經濟與水資源相互制約的重大問題,研究其水生態(tài)環(huán)境與社會經濟耦合協調發(fā)展規(guī)律,對促進區(qū)域社會經濟高質量發(fā)展極具現實意義[1-2]。

對于社會經濟、水資源和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間的關系國內外學者進行了廣泛研究,如Holling等研究認為面對復雜多變的經濟與生態(tài)發(fā)展態(tài)勢,必須充分考慮其發(fā)展規(guī)律構建更加全面的生態(tài)-經濟系統(tǒng);Yan等探討分析了生態(tài)-經濟-水系統(tǒng)之間的內在機制及匹配度,突出強調協調發(fā)展的重要作用[3]。而耦合協調度模型主要是定量描述系統(tǒng)間要素的正向作用或相互配合程度,通過反映不同系統(tǒng)的相對高低發(fā)展水平,從而準確識別所存在的問題,一般適用于系統(tǒng)間互饋關系的研究。劉耀彬等將協同學原理引入協調度模型定性分析了生態(tài)與經濟的交互作用;王會芝等利用耦合協調度模型定量評價了區(qū)域生態(tài)環(huán)境、社會和經濟的協調發(fā)展水平;Choi等通過改進現有模型建立投影尋蹤模型,利用河流耗竭潛力指數揭示系統(tǒng)間的動態(tài)演化規(guī)律。許多學者廣泛探討了社會經濟與水生態(tài)間的協調關系,并取得豐碩的成果,但從時空分異的角度上研究水環(huán)境與經濟社會耦合協調度的還較少[3-4]。在區(qū)域尺度上,主要集中于單個區(qū)域生態(tài)環(huán)境受社會經濟發(fā)展的影響分析,對于區(qū)域差異性的關注較少,尤其是全面定量分析整個區(qū)域的還不足;在評價方法上,定量評價少而相關性和定性分析較多;在時空維度上,主要探討社會經濟發(fā)展與水生態(tài)環(huán)境協調度的時間變化特征,研究區(qū)域變化規(guī)律的較少,系統(tǒng)分析不同區(qū)域均衡發(fā)展水平的也比較缺乏。

因此,本研究結合2016—2020年遼寧省水生態(tài)環(huán)境和社會經濟發(fā)展調查統(tǒng)計數據,采用熵值法和耦合協調度模型計算評價水生態(tài)環(huán)境與社會經濟系統(tǒng)的協調度,從時空角度上揭示14個地市及全省水生態(tài)環(huán)境與社會經濟的協調發(fā)展規(guī)律,以期為實現區(qū)域均衡發(fā)展及縮小區(qū)域差距提供一定參考。

1 研究區(qū)概況

遼寧省位于我國東北地區(qū)南部,下轄14個地市,總面積14.8萬km2。境內地跨大凌河、繞陽河、太子河、渾河、遼河、鴨綠江六大水系,地貌形態(tài)由山地、丘陵和平原構成,其中山地、平地、水域面積比例為58%、33%和9%。由于水面坡度小大部分河道水體流動性差,河湖自凈功能下降,水生態(tài)承載力低,水體交換周期長使水生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱。隨著城鎮(zhèn)化與工業(yè)化進程的加快,有的河湖被過渡開發(fā)利用超出了其生態(tài)承載能力,生態(tài)功能衰減或退化、水污染、環(huán)境混亂和水域被侵占等問題突出。近年來,遼東、遼中和遼西地區(qū)經濟快速發(fā)展,由于傳統(tǒng)區(qū)位優(yōu)勢最初幾年遼南發(fā)展速度較快,但2010年以后遼西、遼中地區(qū)經濟增長速度也明顯提高,但三大區(qū)域經濟發(fā)展依然存在絕對差距較大的情況。因此,探討遼寧省水生態(tài)環(huán)境與區(qū)域經濟的協調發(fā)展規(guī)律,這是促進區(qū)域協調發(fā)展及全面推行河長制的必然要求,對于建設美麗遼寧、推動遼寧省經濟轉型以及貫徹落實相關決策部署等具有重要意義。

2 研究方法

2.1 數據來源

本研究所涉及的經濟發(fā)展和水生態(tài)環(huán)境相關數據來源于2016—2020年遼寧省國民經濟統(tǒng)計公報、統(tǒng)計年鑒、中國統(tǒng)計信息網及水資源公報等資料,利用數理統(tǒng)計法補全個別缺失數據。

2.2 權重計算

為了消除各指標之間的不可通透性,考慮利用極差法無量綱化處理各正向和負向指標,具體如下:

(1)

式中:rij*、rij為第i個地市第j項指標標準化后和初始的數值;max(rj)、min(rj)為所有地市中第j個指標的最大值和最小值。

系統(tǒng)中信息的不確定性可以利用熵值來度量,即信息熵越小則其不確定性越高,相應的效應值也就越大,反之則效用值越小[5-7]。若參評指標的信息熵越小說明該指標的“無序”狀態(tài)越明顯,對系統(tǒng)評價的貢獻作用越高;信息熵越大則說明系統(tǒng)具有該屬性的信息量越大,即不確定性越大,從而反映屬性的總體特征。采用公式(2)～(4)計算數據的貢獻度Pij、信息熵Ej和各指標權重Wi,即:

(2)

(3)

(4)

式中:m、n為指標總數和城市個數。經上述計算,可以保證Ej值處于0～1之間,其最大值取1。

2.3 耦合協調度計算

耦合度反映了良性互動情況下各子系統(tǒng)相互促進、協調的變化關系,主要是指多個系統(tǒng)相互協調的發(fā)展程度[8-10]。根據耦合度和協調程度計算結果,可評定兩個系統(tǒng)間的相互影響作用及其協調狀態(tài),故文章通過構建耦合協調度模型計算分析區(qū)域水生態(tài)環(huán)境與經濟發(fā)展的協調水平,利用下式計算協調度D:

(5)

式中:D、C、T為水生態(tài)環(huán)境與經濟發(fā)展的耦合協調度、耦合度及綜合評價指數;u(x)、v(y)為經濟發(fā)展和水生態(tài)環(huán)境的綜合評價值;α、β為待定系數,按照經濟發(fā)展與水生態(tài)環(huán)境同等重要的原則賦予α=β=0.5。

根據相關研究成果及地方、行業(yè)規(guī)范,將水生態(tài)環(huán)境與社會經濟發(fā)展的耦合協調度劃分成高度、中度、低度協調和不協調4個等級,所對應的協調度取值區(qū)間分別為0.85≤D≤1、0.70≤D<0.85、0.50≤D<0.70、0≤D<0.50。針對失調和低度、中度協調3種類型,將其劃分成經濟滯后型(即水生態(tài)環(huán)境治理水平高于社會經濟發(fā)展水平)和生態(tài)滯后型(即水生態(tài)環(huán)境治理水平低于社會經濟發(fā)展水平)兩種類型,可以表示成v(y)>u(x)和v(y)

3 經濟與水生態(tài)耦合協調度評價

3.1 評價指標體系

水生態(tài)環(huán)境評價涉及因素多,覆蓋范圍廣,在構建多層次結構評價體系時應選擇代表性指標,從而體現系統(tǒng)整體特征。文章充分考慮相關指標的可量化性以及數據獲取的難易程度,遵循最小均方差原則、極大不相關和專家評分原則,從水生態(tài)、水環(huán)境、水污染、水安全和水資源的角度選擇15個指標構建多層次水生態(tài)環(huán)境評價體系。然后結合PSR概念模型以及區(qū)域經濟發(fā)展情況,從居民生活、城市建設和經濟發(fā)展水平的角度選擇10個指標構建經濟發(fā)展評價體系。最后遵循統(tǒng)一性、系統(tǒng)性、實用性和科學性原則,構建遼寧省社會經濟發(fā)展和水生態(tài)環(huán)境評價體系,如表1所示。

表1 社會經濟發(fā)展與水生態(tài)環(huán)境評價體系

3.2 評價結果與分析

將研究區(qū)按照地理位置劃分成遼南(含大連、營口、鞍山、遼陽),遼東(含本溪、丹東),遼西(含盤錦、錦州、朝陽、阜新、葫蘆島)和遼北(含鐵嶺、沈陽、撫順)4個分區(qū),各分區(qū)2016—2020年水生態(tài)環(huán)境與社會經濟發(fā)展的綜合評價指數及其耦合協調度變化趨勢,如圖1所示。

(a)社會經濟評價指數

由圖1可知,2016—2020年遼寧省水生態(tài)環(huán)境狀況和社會經濟發(fā)展水平均明顯提升,說明在經濟發(fā)展過程中遼寧省各分區(qū)并未忽視對水生態(tài)環(huán)境的保護。圖1(c)表明,截至2020年4個分區(qū)的水生態(tài)環(huán)境與社會經濟協調發(fā)展度均達到高度或中度協調水平,說明在水生態(tài)環(huán)境保護和經濟發(fā)展之間遼寧省處于較高協調階段,二者具有較高的耦合程度。

遼南地區(qū)的協調發(fā)展水平較高,2016—2017年為中度協調階段,2018—2020年為高度協調階段,除遼陽地區(qū)以外滯后類型均為生態(tài)滯后型,說明大連、營口和鞍山市的水生態(tài)環(huán)境治理水平整體低于社會經濟發(fā)展水平;遼東地區(qū)的協調發(fā)展水平略高于遼西、遼北地區(qū),2016—2020年達到中度協調水平,滯后類型均為生態(tài)滯后型,說明本溪和丹東市水生態(tài)環(huán)境治理水平低于社會經濟發(fā)展水平;遼西地區(qū)的協調發(fā)展水平最低,2016—2019年為低度協調階段,2020年為中度協調階段,滯后類型為經濟滯后型,說明盤錦、錦州、朝陽、阜新和葫蘆島市的水生態(tài)環(huán)境治理水平高于社會經濟發(fā)展水平;遼北地區(qū)的協調發(fā)展水平較低,2016—2018年為低度協調階段,2019—2020年為中度協調階段,除沈陽市以外滯后類型均為經濟滯后型,說明鐵嶺、撫順市的水生態(tài)環(huán)境治理水平高于社會經濟發(fā)展水平。

2016—2020年遼寧省水生態(tài)環(huán)境和社會經濟綜合評價指數如圖2所示,結果顯示2016—2020年遼寧省水生態(tài)環(huán)境與社會經濟發(fā)展間的耦合協調度表現出逐年上升的變化趨勢。其中,水生態(tài)環(huán)境與社會經濟發(fā)展的綜合評價指數均逐年上升,社會經濟發(fā)展水平總體高于水生態(tài)環(huán)境水平,社會經濟發(fā)展較為平緩而水生態(tài)環(huán)境狀況明顯改善,社會經濟發(fā)展提升幅度明顯小于水生態(tài)環(huán)境。因此,2016—2020年在大力發(fā)展經濟的同時,遼寧省顯著提高了水生態(tài)環(huán)境治理水平,這也是遼寧省高度重視水生態(tài)環(huán)境的重要體現。

圖2 2016—2020年全省耦合協調度變化趨勢

4 結 論

1)文章采用耦合協調度模型研究2016—2020年遼寧省水生態(tài)環(huán)境與社會經濟發(fā)展耦合協調度的發(fā)展趨勢,相較于傳統(tǒng)的評價方法能夠更加全面、多維地反映區(qū)域均衡發(fā)展臺式。通過分析各分區(qū)水生態(tài)環(huán)境與社會經濟發(fā)展之間的協調關系,對促進區(qū)域水資源、生態(tài)環(huán)境與經濟社會協調發(fā)展具有積極作用。

2)2016—2020遼寧省水生態(tài)環(huán)境與社會經濟發(fā)展的耦合協調度表現出逐年上升的趨勢,從最初的0.678逐漸提高到0.795,兩者的耦合水平不斷提升。從空間上,遼寧省水生態(tài)環(huán)境與經濟發(fā)展耦合度呈現出遼南最高,其次是遼東和遼北地區(qū),不同地區(qū)的耦合度具有較大差異。雖然遼寧省協調發(fā)展水平整體呈逐年上升趨勢,但與高度協調水平還存在一定差距,仍需采取相應的措施和政策,有效治理和調整當地水生態(tài)、水污染及產業(yè)結構,以實現水環(huán)境、水資源與經濟社會的協調可持續(xù)發(fā)展。