山東鄒平市自然生態(tài)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)研究

趙曉帥 王宜成

（1.鄒平市生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心，山東鄒平 256200；2.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，山東青島 266109）

1 引言

黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展是重大國(guó)家戰(zhàn)略，《黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》明確指出，到2030 年，黃河流域逐步形成生態(tài)共治、環(huán)境共保、城鄉(xiāng)區(qū)域協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)發(fā)展的格局［1］。鄒平市位于魯西北，北靠黃河，其社會(huì)經(jīng)濟(jì)近年來(lái)實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，地區(qū)生產(chǎn)總值從2011 年的632 億元迅速增長(zhǎng)到2017 年的898 億元，與此同時(shí)，其生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作面臨巨大的壓力，主要大氣污染物SO2的排放量從2011 年的3.56 萬(wàn)t 增長(zhǎng)到2016 年的8.56 萬(wàn)t，生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的矛盾日益突出。本文選擇靜態(tài)耦合與動(dòng)態(tài)耦合相結(jié)合的方法，分析研究鄒平市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與自然生態(tài)之間的耦合程度及發(fā)展規(guī)律，以期為該市經(jīng)濟(jì)與環(huán)境政策的制定提供重要的理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展。

2 研究方法

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

根據(jù)鄒平市社會(huì)經(jīng)濟(jì)與自然生態(tài)的實(shí)際，借鑒相關(guān)研究成果［2］，構(gòu)建經(jīng)濟(jì)與環(huán)境綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)［3］。指標(biāo)體系由自然生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)組成，其中，自然生態(tài)系統(tǒng)選取年均降水量和SO2排放量等10 個(gè)指標(biāo)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)選取地區(qū)生產(chǎn)總值和固定資產(chǎn)投資額等10 個(gè)指標(biāo)，見(jiàn)表1。

表1 鄒平市生態(tài)與經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展指標(biāo)體系

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

本研究以2011—2020 年為研究時(shí)段，數(shù)據(jù)來(lái)源于《鄒平市統(tǒng)計(jì)年鑒》《鄒平市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》。

本文主要采用極差變換法［4］對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行量化［5］，公式如下：

式中，xij表示系統(tǒng)指標(biāo)的原始值；maxxij，minxij分別表示第j 個(gè)指標(biāo)第i 年的最大值和最小值；Xij為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值，其值介于0～1 之間。通過(guò)極差變換法分別得到社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化值xi和自然生態(tài)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化值yi。

2.3 耦合協(xié)調(diào)度模型

耦合是指多個(gè)系統(tǒng)之間相互作用并彼此影響的現(xiàn)象和程度［6-7］。社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和自然生態(tài)系統(tǒng)的耦合關(guān)系主要表現(xiàn)為兩系統(tǒng)內(nèi)各指標(biāo)之間相互作用的演化趨勢(shì)［8］。

2.3.1 指標(biāo)權(quán)重測(cè)算

本研究采用熵值法計(jì)算各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，各指標(biāo)的信息熵（Ej）公式為：

各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重（wj）公式為：

式中，pij為第j 個(gè)指標(biāo)第i 年指標(biāo)值的比重；m 為某項(xiàng)指標(biāo)的個(gè)數(shù)；k 為各個(gè)子系統(tǒng)的指標(biāo)數(shù)。

通過(guò)上述2 個(gè)公式計(jì)算得到社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)指標(biāo)權(quán)重（ai）和自然生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)權(quán)重（bi）。

2.3.2 綜合評(píng)價(jià)指數(shù)測(cè)算

綜合評(píng)價(jià)指數(shù)測(cè)算公式如下：

式中，F(xiàn)（x）為社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。

式中，F(xiàn)（y）為自然生態(tài)系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。

2.3.3 耦合協(xié)調(diào)度計(jì)算

耦合協(xié)調(diào)度計(jì)算公式如下：

式中，C 為兩系統(tǒng)的耦合度；T 為兩系統(tǒng)的綜合發(fā)展指數(shù)，g 和h 分別為社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)在評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的權(quán)重，取值均為0.5；D 為復(fù)合系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度。借鑒已有研究文獻(xiàn)［6］，鄒平市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)類型見(jiàn)表2。

表2 鄒平市社會(huì)經(jīng)濟(jì)與自然生態(tài)耦合協(xié)調(diào)類型

2.4 剪刀差方法

剪刀差方法可用來(lái)反映社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和自然生態(tài)系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的變化趨勢(shì)差異性［9］。本研究利用剪刀差方法對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與自然生態(tài)的變化速率構(gòu)建切線夾角α。α 值越大，表示F（x）與F（y）兩條曲線變化趨勢(shì)之間的差異越大。

式中，V（x）與V（y）分別為F（x）與F（y）的變化速率。

3 結(jié)果與分析

3.1 鄒平市社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)綜合發(fā)展指數(shù)分析

3.1.1 社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合指數(shù)

2011—2020 年鄒平市社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合發(fā)展指數(shù)變化趨勢(shì)見(jiàn)圖1。

圖1 2011—2020 年鄒平市社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合發(fā)展指數(shù)變化趨勢(shì)

由圖1 可知，鄒平市社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合發(fā)展指數(shù)在研究期間整體呈波動(dòng)上升而后逐步下降的變化趨勢(shì)，2011—2017 年鄒平市社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)指數(shù)由0.270 1 波動(dòng)上升到0.706 1，經(jīng)濟(jì)實(shí)力明顯提升，而后社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)指數(shù)由2017 年的0.706 1 下降到2020 年的0.317 3，說(shuō)明該時(shí)期內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)整體面臨的壓力加大。

社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)分類指標(biāo)中，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指數(shù)整體呈波動(dòng)上升而后逐步下降的變化趨勢(shì)，這主要源自鄒平市2018 年和2019 年開(kāi)展新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換，淘汰了部分“兩高”項(xiàng)目及落后產(chǎn)能；社會(huì)發(fā)展指數(shù)整體呈波動(dòng)緩慢上升的變化趨勢(shì)，2013 年指數(shù)下降明顯主要源自當(dāng)年社會(huì)從業(yè)人員和衛(wèi)生機(jī)構(gòu)床位數(shù)減少。

3.1.2 自然生態(tài)系統(tǒng)綜合指數(shù)

2011—2020 年鄒平市自然生態(tài)系統(tǒng)綜合發(fā)展指數(shù)變化趨勢(shì)見(jiàn)圖2。

圖2 2011—2020 年鄒平市自然生態(tài)系統(tǒng)綜合發(fā)展指數(shù)變化趨勢(shì)

由圖2 可知，鄒平市自然生態(tài)系統(tǒng)綜合發(fā)展指數(shù)在研究期間整體呈波動(dòng)上升的變化趨勢(shì)，2011—2014 年鄒平市自然生態(tài)系統(tǒng)指數(shù)由0.258 9 上升到0.654 0，說(shuō)明該時(shí)期生態(tài)功能的作用逐漸發(fā)揮作用，使得生態(tài)指數(shù)明顯增加；2015—2016 年自然生態(tài)系統(tǒng)指數(shù)連續(xù)下降到0.429 8，說(shuō)明該時(shí)期內(nèi)生態(tài)環(huán)境整體面臨的壓力加大；2017—2020 年自然生態(tài)系統(tǒng)指數(shù)值又上升至0.797 2，說(shuō)明生態(tài)環(huán)境質(zhì)量明顯改善。

自然生態(tài)系統(tǒng)分類指標(biāo)中，生態(tài)環(huán)境指數(shù)呈現(xiàn)出波動(dòng)上升的演變趨勢(shì)，其中2015 年和2016 年下降明顯，主要源自工業(yè)廢水排放量和SO2排放量上升，以及工業(yè)固廢綜合利用率下降；自然資源指數(shù)呈現(xiàn)先上升后緩慢下降的演變趨勢(shì)，主要是2019—2020 年林地面積和人均綠地面積下降所致。

3.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)與自然生態(tài)耦合協(xié)調(diào)度

2011—2020 年鄒平市社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度變化趨勢(shì)見(jiàn)圖3。

圖3 2011—2020 年鄒平市社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度變化趨勢(shì)

由表2 可知，耦合協(xié)調(diào)度的數(shù)值越大，表明自然生態(tài)系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展程度越高。由圖3 可知，鄒平市社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度在2011—2013 年屬于輕度失調(diào)型；2014—2017 年為瀕臨失調(diào)型；2018—2020 年為勉強(qiáng)失調(diào)型。10 年間，鄒平市社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度水平由0.323 6 增長(zhǎng)至0.596 6，整體在向好的方向轉(zhuǎn)變，經(jīng)歷了從輕度失調(diào)到瀕臨失調(diào)再到勉強(qiáng)失調(diào)的過(guò)程，說(shuō)明鄒平市生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)性有所改善。

3.3 社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)演化剪刀差

以2011 年為基準(zhǔn)年，2012—2020 年鄒平市社會(huì)經(jīng)濟(jì)指數(shù)與自然生態(tài)指數(shù)增長(zhǎng)速率見(jiàn)圖4。

圖4 2012—2020 年鄒平市社會(huì)經(jīng)濟(jì)指數(shù)與自然生態(tài)指數(shù)增長(zhǎng)速率

以2011 年為基準(zhǔn)年，2012—2020 年鄒平市社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)演化速率剪刀差見(jiàn)圖5。

圖5 2012—2020 年鄒平市社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)演化速率剪刀差

由圖4～5 可知，以2011 年為基準(zhǔn)年，2012—2020 年鄒平市社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的演化速率呈緩慢波動(dòng)上升趨勢(shì)，自然生態(tài)系統(tǒng)的演化速率呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，兩系統(tǒng)的演化速率的差異越來(lái)越大，剪刀差呈平穩(wěn)波動(dòng)上升趨勢(shì)，大體在0.418 0～0.428 0 之間波動(dòng)，說(shuō)明兩系統(tǒng)發(fā)展演化速率的差異基本維持在穩(wěn)定水平。

4 討論

本文選擇靜態(tài)耦合與動(dòng)態(tài)耦合相結(jié)合的方法，利用耦合協(xié)調(diào)度模型和剪刀差方法，對(duì)鄒平市的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)和二者的發(fā)展速度差異進(jìn)行分析判斷，為當(dāng)?shù)刂贫ń?jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的政策體系提供了重要理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支撐。

研究結(jié)果表明：（1）鄒平市社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合水平整體呈波動(dòng)上升而后逐步下降的變化趨勢(shì)，自然生態(tài)系統(tǒng)綜合水平呈波動(dòng)上升的變化趨勢(shì)，前者發(fā)展速度總體上快于后者。（2）經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展度在研究期內(nèi)不斷提高，由0.323 6 增長(zhǎng)至0.596 6，整體在向好的方向轉(zhuǎn)變，經(jīng)歷了從輕度失調(diào)到瀕臨失調(diào)再到勉強(qiáng)失調(diào)的過(guò)程，說(shuō)明鄒平市生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)性有所改善。（3）經(jīng)濟(jì)與環(huán)境系統(tǒng)演化速率的剪刀差呈平緩波動(dòng)上升趨勢(shì)。

社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度同經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)密切相關(guān)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和生態(tài)環(huán)境建設(shè)水平直接影響二者耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的程度。因此，鄒平市未來(lái)應(yīng)著重關(guān)注經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。經(jīng)濟(jì)方面，加快新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換，創(chuàng)新經(jīng)濟(jì)活力和提高經(jīng)濟(jì)效益；環(huán)境方面，加強(qiáng)環(huán)境治理，大力發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè)，持續(xù)改善環(huán)境質(zhì)量。鄒平市自然生態(tài)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)研究可為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)，有助于鄒平實(shí)現(xiàn)黃河流域生態(tài)保護(hù)和經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。