煤炭型礦業城市生態經濟復合系統協調性評價
——以淮南市為例

顧康康，儲金龍，陳曉華，汪勇政

（1.安徽建筑大學 建筑與規劃學院，安徽 合肥 230022；2.安徽省城鎮化發展研究中心，安徽 合肥 230022）

●區域發展

煤炭型礦業城市生態經濟復合系統協調性評價
——以淮南市為例

顧康康1，2，儲金龍1，2，陳曉華1，2，汪勇政1，2

（1.安徽建筑大學 建筑與規劃學院，安徽 合肥 230022；2.安徽省城鎮化發展研究中心，安徽 合肥 230022）

文章運用協調發展模型和剪刀差方法，定量分析生態足跡與經濟發展的協調度和變化趨勢，揭示經濟發展因子對生態足跡的影響機制，對城市生態環境與經濟協調可持續發展具有重要意義。研究結果表明：2005-2014年，淮南市整體呈現生態承載力略有下降，生態足跡、生態赤字加劇上升的趨勢；萬元GDP所消耗的生態足跡波動性下降，資源利用效益逐漸提高；生態足跡和經濟發展的變化速率剪刀差從0.001增長到0.66，兩者變化速率的分異性顯著，生態足跡增長速率有所降低，生態足跡產生的環境壓力對經濟發展的約束作用不斷減輕；生態足跡與經濟發展協調度整體呈現增長趨勢，其中2005-2008年屬于快速增長期，2009-2014年屬于曲折增長期，協調度從極度失調衰退轉變為中級協調發展；GDP、人均GDP、非農產業比重均與生態足跡顯著相關。最后，對協調發展模型和剪刀差方法的應用效果進行評估，并提出促進淮南市生態足跡與經濟發展協調可持續發展的建議。

生態承載力；資源利用效益；協調度；剪刀差；淮南市

［DOI］10.3969/j.issn.1007-5097.2016.06.014

煤炭型礦業城市是指因煤炭資源開發而發展起來，主要提供煤炭及其加工產品的一類城市［1］。然而，煤炭型礦業城市在促進我國經濟快速發展的同時，也面臨著產業結構單一、環境污染嚴重等問題［2］。相關研究表明，煤炭型礦業城市問題的實質是社會經濟活動強度超過資源環境的承載能力［3-4］。為實現煤炭型礦業城市的可持續發展，開展煤炭型礦業城市生態承載力研究成為國內外學者的共識。加拿大學者Mathis Wackernagel提出了生態足跡模型，并在國內外生態承載力研究中取得較廣泛的認可［5-7］。然而，大部分學者運用生態足跡開展生態系統評價與調控，而生態足跡影響機制的研究較少［8-9］。經濟發展是生態足跡變化的直接原因之一，探討經濟發展、生態足跡的關聯性，不僅能夠豐富生態足跡影響機制的研究，還可為生態環境與經濟發展協調發展提供依據。本文以煤炭型礦業城市淮南市為例進行分析。

一、研究區域與研究方法

（一）研究區域

淮南市位于長江三角洲腹地，安徽省中北部，淮河之濱，全市總面積2 596.4平方公里，總人口243.3萬人。淮南礦產資源豐富，煤炭探明儲量153億噸，遠景儲量444億噸，占華東地區32%。2014年，淮南市國內生產總值789億元，三次產業比例為8.5∶55.8∶35.7，呈現“二、三、一”的產業結構。煤炭資源開采形成“三廢一沉”，對淮南市生態環境造成重大影響。

（二）研究方法

1.生態足跡模型

生態足跡為特定區域消費活動所占用的土地總量，生態承載力表示區域土地總供給，計算公式如下［10］：

式中，EF為人均生態足跡，Pi為資源生產量，Ii為資源進口量，Ei為資源出口量，i為生態性土地類型，EQi為均衡因子，EPi為生態生產力（全球平均），N為總人口數。

生態承載力表示區域土地總供給，計算公式為：

式中，EC為人均生態承載力，Ai為不同類型生態生產性土地面積，EQi為均衡因子，含義同（1）式中EQi；Yi為不同類型生態生產性土地產量調整系數，即產量因子；N為總人口數。budget＞0表示生態盈余，budget＜0表示生態赤字。

2.經濟發展因子的計算

分別用GDP、人均GDP、非農業產值比例、GDP增長率、實際利用外資占GDP比重來反映經濟總量、經濟均量、經濟結構、經濟速度、經濟外向度［11］。各個指標先標準化，然后用AHP方法求權重，再用信息熵對其進行修正，最后采用模糊綜合評判方法計算經濟發展因子總得分。

3.協調性分析

協調性分析能反映兩個指標間的發展狀態，用協調發展模型評判經濟發展的發展與生態足跡耦合狀態［11］，計算公式如下：

式中，D表示生態足跡與經濟發展協調度［13-14］；指數k為協調指數，本文取k=2，c為生態足跡與經濟發展協調指數，f（x）、f（y）分別表示生態足跡和經濟發展因子總得分不同年份的值；T為生態足跡與經濟發展的綜合發展指數；a和b為待定系數，本文取a=b=0.5。

4.剪刀差

剪刀差方法是一種反映兩種變化趨勢之間差異性的方法，本文運用剪刀差方法表示生態足跡與經濟發展的演變速率［15］，計算公式如下：

其中，f’（x）、f’（y）分別表示生態足跡和經濟發展的變化速率，α表示生態足跡和經濟發展的變化速率之間的剪刀差值，α值越大，表明兩種變化趨勢之間的差異越大。

5.數據來源

數據來源于《淮南市統計年鑒2006-2015》，利用前述計算方法對淮南市2005-2014年生態足跡和經濟發展因子計算。

二、生態經濟復合系統協調性評價

（一）生態足跡動態分析

2005-2014年，淮南市整體呈現生態足跡、生態赤字加劇上升，生態承載力略有下降的趨勢（圖1）。其中，生態承載力從0.47hm2/人下降到0.40hm2/人，部分年份雖有增長，但整體變化幅度不大；生態足跡從3.23hm2/人增長到8.18hm2/人，年均增長率達到10.88%，2011年和2014年是生態足跡增長的高峰期，增長率高達135.34%和121.01%；生態赤字不斷加劇，年均增長率達到13.58%。

煤炭型礦業城市生態足跡的快速增長是造成生態赤字的主要原因，對2005-2014年淮南市的GDP、城市年人均消費、人口與生態足跡的相關性進行分析，發現其相關性均超過0.87，達到顯著相關水平。生態承載力由不同類型的用地面積計算獲得，淮南市土地利用轉移以耕地、建筑用地為主，而這兩種類型土地的產量因子均高于其他類型土地，所以生態承載力整體變化幅度不大。因此，要改變當前淮南市生態赤字不斷加劇的現狀，一是要科學利用有限的資源，控制不斷增長的人口，倡導理性消費，將浪費降到最低；二是要提升科技水平，進而提高土地生產力。其中，淮南礦業集團等企業是淮南市主要能源消耗單位，對當地經濟發展的影響非常大，發展循環經濟，提高能源利用效益，對當地生態赤字的改善具有決定作用。

圖1　淮南市生態承載力、生態足跡、生態赤字

（二）資源利用效益分析

計算萬元GDP所消耗的生態足跡的值來反映淮南市2005-2014年資源利用效益（圖2）。

圖2　淮南市萬元GDP生態足跡

結果表明，淮南市萬元GDP所消耗的生態足跡2005年、2014年分別為4.36 hm2、2.97 hm2，十年間降幅達到32%。雖然2014年萬元GDP所消耗的生態足跡仍較高，但下降趨勢顯著，表明淮南市資源利用效益逐漸提高。

（三）生態足跡與經濟發展的關聯性評價

1.剪刀差分析

曲線擬合淮南市生態足跡與經濟發展的變化（圖3），兩者在不同年份均存在一定的波動，但整體呈現增長趨勢，且擬合程度非常好。由圖4可以看出，2005-2014年，淮南市生態足跡和經濟發展的變化速率剪刀差從0.001增長到0.66，雖然兩者整體都呈現正向發展趨勢，但兩者變化速率的差異性不斷加劇，相對于經濟發展，生態足跡增長速率有所下降，生態足跡產生的環境壓力對經濟發展的約束作用不斷減輕。

圖3　淮南市生態足跡與經濟發展的演化

圖4　淮南市生態足跡與經濟發展剪刀差

2.協調度分析

從圖5可以看出，2005-2014年，淮南市生態足跡與經濟發展協調度整體呈現增長趨勢，其中2005-2008年屬于快速增長期，2009-2014年屬于曲折增長期，生態足跡壓力與經濟發展的相互作用導致協調度的波動變化。由協調度評判標準［14］（表1）可知，淮南市生態足跡與經濟發展協調度從極度失調衰退轉變為中級協調發展，表明淮南市加強產業升級和環境治理取得一定成效，從以損害資源環境換取經濟發展的模式轉變為資源環境與經濟發展較協調的發展模式。

圖5　淮南市生態足跡與經濟發展協調度

表1　協調度評判標準

3.相關性分析

運用SPSS軟件中相關性分析反映生態足跡與經濟發展因子的關聯性（表2），可以看出，GDP、人均GDP、非農產業比重均與生態足跡的相關性均達到顯著水平，利用外資額與生態足跡相關性較顯著，快速增長的經濟發展是淮南市生態足跡的主導因子，尤其是第二、三產業的發展，外資投入影響次之。因此，促進產業結構升級、降低能源消耗，才能從根本上減少淮南市生態足跡，實現環境與經濟的協調發展。

表2　淮南市生態足跡與經濟發展因子的相關性

三、結論及建議

本文在傳統的相關性分析基礎上采用協調模型和剪刀差方法探討淮南市生態足跡和經濟發展的關聯性。表明2005-2014年，淮南市生態足跡和經濟發展的協調度從極度失調衰退轉變為中級協調發展，生態足跡產生的環境壓力對經濟發展的約束作用不斷減輕，生態足跡的主導因子是居民消費提高、經濟快速增長、高能耗的產業結構比重增大。因此，本文從產業結構、資源利用、消費意識三個方面提出促進淮南市生態足跡與經濟發展協調發展的建議。

（1）加快產業結構升級，促進經濟可持續發展。發展提升優勢產業，推動煤炭、電力、煤化工等產業向高端化、精細化方向發展；促進工業與服務業相結合，大力發展戰略性新興產業，推進主導產業高端化、新興產業規模化、傳統產業品牌化，不斷提升經濟整體素質和市場競爭力。

（2）實施資源集約利用戰略，推進資源可持續發展。大力發展潔凈煤技術，促進清潔能源的高效利用，達到節能減排、保護環境目的；加強土地資源、水資源、旅游資源保護與管理，促進資源科學、合理利用模式。

（3）優化居民消費意識，加強城市低碳建設。開展全民環境保護宣傳教育，提高公眾節能減排意識；降低城市能源消耗，增加綠色出行，加強低碳建設。

［1］樊杰，孫威，傅小鋒.我國礦業城市持續發展的問題、成因與策略［J］.自然資源學報，2005，20（1）：68-77.

［2］張耀軍.礦業城市類型及發展現狀比較研究［J］.人文地理，2005（6）：83-87.

［3］Arrow K，Bolin B，Costanza R.Economic growth，carrying capacity，and the environment［J］.Ecological Application，1995，6（1）：13-15.

［4］鄒德慈.資源型（礦業）城市的可持續發展問題［J］.規劃師，2006，4（22）：7-8.

［5］Wackernagel M，Onisto L，Bello P，et al.National natural capital accounting with the ecological footprint concept［J］. Ecological Economics，1999，29（3）：375-390.

［6］Yue D X，Xu X F，Li Z Z，et al.Spatiotemporal analysis of ecological footprint and biological capacity of Gansu，China 1991-2015：Down from the environment cliff［J］.Ecological Economics，2006，58（2）：393-406.

［7］Niccolucci V，Tiezzi E，Pulselli F M，et al.Biocapacity vs ecological footprint of world regions：a geopolitical interpre?tation［J］.Ecological Indicators，2012，16（5）：23-30.

［8］熊建新，陳端呂，彭保龍，等.洞庭湖區生態承載力及系統耦合效應［J］.經濟地理，2013，33（6）：155-161.

［9］傅春，陳煒，歐陽瑩.環鄱陽湖區生態足跡與經濟產業發展關系的實證研究［J］.長江流域資源與環境，2011，20（12）：1525-1531.

［10］Mathis W，Chad M，Karl H B，et al.Ecological footprint time series of Austria，the Philippines，and South Korea for 1961-1999：comparing the conventional approach to an ‘actual land area’approach［J］.Land Use Policy，2004，21 （3）：261-269.

［11］顧康康，劉景雙，竇晶鑫.遼中地區礦業城市生態承載力研究［J］.自然資源學報，2008，23（1）：87-94.

［12］吳文恒，牛叔文，郭曉東.中國人口與資源環境耦合的演進分析［J］.自然資源學報，2006，21（6）：853-861.

［13］張玉萍，瓦哈甫·哈力克，黨建華.吐魯番旅游—經濟—生態環境耦合協調發展分析［J］.人文地理，2014，29（4）：140-145.

［14］王明全，王金達，劉景雙.吉林西省部生態支撐能力與社會經濟發展的動態耦合［J］.應用生態學報，2009，20（1）：170-176.

［責任編輯：張兵］

An Evaluation of the Coordination of Eco-Economy System of Coal Mining City —A Case of Huainan City

GUKang-kang1，2，CHU Jin-long1，2，CHEN Xiao-hua1，2，WANG Yong-zheng1，2

（1.School of Architecture&Urban Planning，Anhui Jianzhu University，Hefei 230022，China；2.Centre of Anhui Urbanization Development Studies，Hefei230022，China）

Based on the coordinated development model and scissor difference method，the coordinated degree and change trend between ecological footprint and economic development are quantitatively analyzed，the influence mechanism of economic development factors on ecological footprint is revealed，which are meaningful for the coordinated development between ur?ban eco-environment and economic sustainability.The results show that：From 2005 to 2014，the ecological footprint and eco?logical deficit increased remarkably in Huainan city，the ecological carrying capacity decreased a little；the ecological footprint per 10，000 yuan of GDP dropped with fluctuation，resource utilization efficiency was up gradually；the scissor difference be?tween ecological footprint and economic development increased from 0.001 to 0.66，and the difference between them aggravat?ed obviously，the growth rate of ecological footprint declined，and its environment pressure to economic industry also de?creased；the coordinated degree between ecological footprint and economic development increased on the whole，and they were fast increase from 2005 to 2008，fluctuated increase from 2009 to 2014，the coordinated degree changed from the extreme im?balance decline to intermediate coordinated development；GDP，GDP per capita，proportion of non agriculture were related to ecological footprint.Finally，the application effect of the coordinated development model and scissor difference is evaluated，and the suggestions on the coordinated development of ecological footprint and economic sustainability for Huainan city are proposed.

ecologi calcarrying capacity；resource utilization efficiency；coordinated degree；scissor difference；Huainan city

F062.2；F061.5

A

1007-5097（2016）06-0084-04

2015-11-21

國家自然科學基金項目（41101566）；安徽高校自然科學研究重點項目（KJ2016A150）

顧康康（1982-），男，安徽蚌埠人，副教授，博士，研究方向：城鄉生態規劃；

儲金龍（1964-），男，安徽安慶人，教授，博士，建筑與規劃學院院長，研究方向：城鄉規劃與設計；

陳曉華（1964-），男，安徽池州人，教授，博士，研究方向：區域規劃；

汪勇政（1979-），男，安徽安慶人，講師，碩士，研究方向：城鄉規劃與設計。