中國西北地區脆弱性綜合評價

毛亞會, 余丹林, 鄭江華, 常琳琳

(1.新疆大學 資源與環境科學學院, 烏魯木齊 830046;2.美國新澤西州蒙特克萊爾大學 地球與環境研究系, 美國 新澤西 07043)

中國西北地區脆弱性綜合評價

毛亞會1, 余丹林2, 鄭江華1, 常琳琳1

(1.新疆大學 資源與環境科學學院, 烏魯木齊 830046;2.美國新澤西州蒙特克萊爾大學 地球與環境研究系, 美國 新澤西 07043)

脆弱性是在社會發展過程中應對外界環境、經濟、社會和資源等發生變化自我恢復的能力。當自我恢復能力達到某一臨界值時，該地區處于健康的社會發展狀態。從經濟、社會和生態環境3個層面構建中國西北地區脆弱性綜合評價體系，并運用熵值法確定指標權重，建立脆弱性模型計算2004—2013年西北地區脆弱性指數。研究發現：近10年來西北地區脆弱性總體上逐漸減小，各省最大下降率分別為：陜西46.83%、甘肅47.40%、青海29.84%、寧夏45.95%和新疆24.62%。演化過程段可分為2004—2008年的高脆弱性指數和2009—2013年的低脆弱性指數，且省區域脆弱性指數差距逐漸縮小。子系統演變特征分析上，各省子系統脆弱性整體呈波動性下降趨勢。經濟系統脆弱性可分為快速下降時期(2004—2008年)和緩慢下降時期(2009—2013年)，并表現出經濟主導型脆弱性向資源主導型脆弱性轉變。探究西北地區社會發展與變化規律，以綜合視角和科學測度方法來建立決策支持系統，促進其可持續發展。

脆弱性; 綜合評價; 熵值法; 西北地區

脆弱性最初應用于自然災害研究[1]，后來，逐漸涉及區域經濟、生態環境、社會可持續發展等領域。脆弱性涵義也越來越豐富，最終形成概念集合即暴露性、敏感性、適應能力和恢復能力等[2-5],分析框架和評價方法也在不斷完善[5-7]，為研究區域經濟可持續發展的提供了科學知識體系[8-9]。近年來，脆弱性研究已成為學術界關注熱點，學者們分別對煤礦資源區域[10]，旅游區域[11]，干旱區域[12]，沿海區域[13]等特殊類型區域進行脆弱性研究，并取得豐富的研究成果。從現有的研究成果來看，脆弱性研究已經逐步從社會、經濟、生態等單個領域向人—海、社會—生態、人—環境[9,14-19]等耦合系統轉變。人類經濟社會活動區域與該地區的水資源、能源資源和生態環境等密切相關，共同組成一個耦合系統，具有典型的脆弱性特征。為促進西北地區經濟又好又快發展，拉近和中東部地區經濟發展水平，探討其脆弱性發展演變規律特征顯得尤為重要[20-21]。本文從敏感性和應對能力角度出發，選取52個指標，以熵值法為研究手段構建脆弱性綜合評價模型，對西北地區整體脆弱性，及其經濟系統、社會系統和生態環境系統脆弱性進行評價，探討其發展規律演變特征，應對“一帶一路”所帶來的經濟、社會和生態環境等方面的機遇與挑戰，實現西北地區可持續發展戰略目標。

1 研究區概況與研究方法

1.1 研究區概況

西北地區位于大興安嶺以西，長城和昆侖山—阿爾金山—六盤山以北，經緯度在73°15′—111°15′E，31°32′—49°10′N，包括青海省、甘肅省、陜西省、寧夏回族自治區以及新疆維吾爾自治區。本文以西北地區為研究單元，該地區總面積達310萬km2，約占全國總面積的32.3%。到2013年底總人口9 842萬，占全國人口的7.26%；GDP約為35 679億元，占全國GDP的5.62%。并且是中國“一帶一路”建設重點涉及省市，其中，新疆被定位為“絲綢之路經濟帶核心區”，陜西、甘肅、寧夏、青海四地的定位是：形成面向中亞、南亞、西亞國家的通道、商貿物流樞紐、重要產業和人文交流基地[20]。

1.2 研究方法

1.2.1 數據來源和指標體系 為準確評價西北地區近10 a脆弱性演變情況，在評價指標選取上，要滿足系統性、目的性、獨立性、數據可得性等要求。根據指標選取標準及前人研究成果[15-19]，從敏感性和應對能力兩個層面出發，構建中國西北地區脆弱性評價指標體系，涵蓋經濟系統、社會系統和生態環境系統，共3個一級指標層，52個二級指標層，具體指標見表1。其中部分指標不能直接獲取需通過計算，經濟增長率=末期國民生產總值/基期國民生產總值，存貸比=銀行貸款總額/存款總額，外貿依存度=凈出口/國內生產總值，地方財政自給率=地方財政一般預算內收入/地方財政一般預算內支出，工業固體廢物處置利用率=(工業企業當年處置量+綜合利用量(包括處置利用往年量))/當年各工業企業產生量總和。

本文研究數據主要來源于2005—2014年《中國統計年鑒》、《中國城市統計年鑒》、《中國環境統計年鑒》、《新疆統計年鑒》、《寧夏統計年鑒》、《青海統計年鑒》、《甘肅發展年鑒》、《陜西統計年鑒》，以及各省的統計公報，水資源公報等。

表1 脆弱性評價指標體系

1.2.2 指標權重確定 指標權重的確定一般劃分為客觀方面和主觀方面[5]。主觀方面通過專家經驗確定指標權重存在著隨機性、臆斷性等問題，而熵值法具有客觀性優勢，所以在指標權重的確定上更為準確，還可以有效解決多個指標間信息重疊問題。目前，熵值法在區域社會經濟發展和可持續發展評價方面廣泛應用[22-24]。熵是熱力學概念，反映系統的無序度，熵值的大小可以用來判別具體指標的離散程度，且值越大離散程度越大。同樣，指標熵值大小也影響綜合評價結果。熵值法確定指標權重具體公式為：

(2) 計算第i年份第j項指標值的比重Yij,公式為：

式中：k=1/lnm；m為評價年數；n為指標數；ln為自然對數。

(4) 計算信息熵冗余度dj：dj=1-ej

1.2.3 研究模型 由概念可知，敏感性(S)和應對能力(R)是脆弱性的基本特征，敏感性是指系統對災害的反應程度或易感程度；應對能力是指系統抵抗和防御災害的能力，以及對災害進行應急反應處理的能力。據此建立脆弱性評價模型：

2 結果與分析

2.1 中國西北地區脆弱性整體演變特征分析

2.1.1 脆弱性總體上逐漸減小，且表現出不平衡的特點 結合源數據，運用脆弱性評價模型可以計算得出2004—2013年中國西北地區脆弱性指數得分。近10 a來，中國西北地區脆弱性得分總體上呈現不同程度的減小趨勢，從各省脆弱性指數趨勢變化(圖1)可以明顯的看到2004—2008年脆弱性指數降低幅度明顯，2009年以后變化幅度不太明顯。其中甘肅省在2005年的脆弱性指數發生異常，呈現出較大幅度上升趨勢，從所獲取的源數據中了解到這一年甘肅省對生態環境方面的投資力度有所減弱，導致應對能力相應下降。不同年份，其他省區雖也有上升趨勢但幅度較小。各省的脆弱性最大下降率分別為：陜西46.83%、甘肅47.40%、青海29.84%、寧夏45.95%和新疆24.62%，脆弱性降低幅度明顯不平衡，新疆降低幅度最小。從總體脆弱性程度來看，在國家級區域戰略和各省積極發展經濟，促進社會公共建設、加大生態、資源和環境方面投資等努力下，西北地區可持續發展取得了進步。

2.1.2 時間序列上脆弱性差異變化大，且階段性特征明顯 根據所計算的西北地區的脆弱性指數結合相關公式，計算得出2004—2013年其脆弱性平均值、標準差、方差和變異系數(表3)。近10 a來各省脆弱性指數變化差異最為明顯的是陜西和寧夏，甘肅和青海則次之，新疆則處于最后。表明西北地區的經濟發展狀況最為優良的是陜西省，各省之間發展差異明顯。計算脆弱性指數所占百分比(圖2)，可以看出各省脆弱性呈現明顯的階段性特征，并具有相似的階段性演化特征。高脆弱性指數得分的主要階段分布在2004—2008年，該階段得分占近10 a脆弱性指數總得分的60%以上，其中陜西為84.6%、寧夏為74.86%、甘肅為68.75%、青海為68.46%、新疆60.00%。低脆弱性指數得分的主要階段分布在2009—2013年，該階段高脆弱性指數得分所占比例急劇下降，其中僅有新疆占有最高40%的比例。另外，各省的降低幅度在時間序列上也表現出階段性特點。2004—2008年各省脆弱性指數所占比例浮動較大，2009年以后各省的脆弱性所占比例基本上達成一致。

圖1 2004-2013年西北地區脆弱性指數變化趨勢

圖2 2004-2013年西北地區脆弱性指數所占比例

項目陜西甘肅青海寧夏新疆均值1.04630.69120.76420.87770.5740標準差1.10120.40900.46520.74090.1667方差1.21300.16700.21600.54900.0280變異系數1.05240.59170.60870.84420.2904

2.2 中國西北脆弱性子系統演變特征分析

脆弱性指標體系由經濟系統、社會系統和生態環境系統三部分組成。分別計算出2004—2013年陜西省、甘肅省、青海省、寧夏回族自治區和新疆維吾爾自治區的各個子系統的脆弱性指數(表4)。

2.2.1 經濟系統脆弱性演變特征 從表4中可以看出，西北地區經濟脆弱性整體呈下降趨勢，并且變化趨勢可分為兩個階段。分別為快速下降時期(2004—2008年)和緩慢下降時期(2009—2013年)。在快速下降時期陜西、寧夏、青海、甘肅和新疆的經濟脆弱性下降幅度分別為：3.375 3，2.582 0，1.748 6，1.645 5，1.204 4。以下降波動最大的陜西省為例，該省的經濟脆弱性指數由2004年的4.178 9下降到2013年的0.362 8，表明在近10 a的發展過程中陜西省經濟發展能力快速上升，對待外界的抵抗能力也日益增強。在快速下降時期中，2004年陜西省第一產業占全省GDP總量的比重為11.72%，到2009年所占比重降低了2.05%。在緩慢下降時期中，該省經濟脆弱性受到經濟結構，經濟效率、經濟創新能力等影響，因此在該階段中經濟脆弱性指數處于較為穩定狀態。除陜西省的經濟脆弱性快速下降以外，寧夏，青海和甘肅也有類似的情況，三省產業結構明顯調整，第三產業和高新技術產業規模顯著增加，比重不斷提高，科學技術對經濟增長帶動作用明顯，促進了經濟系統脆弱性降低。新疆經濟系統脆弱性呈波動性下降，與其地理位置和經濟發展方向密切相關。觀察甘肅省經濟系統發現2004—2005年的脆弱性指數呈明顯的上升趨勢，表明該階段甘肅省的經濟發展相對緩慢。

表4 2004-2013西北地區子系統脆弱性指數得分

2.2.2 社會系統脆弱性演變特征 從表4中可以看出，西北地區社會脆弱性指數整體呈下降趨勢，且具有一定的波動性。陜西、寧夏、青海、新疆和甘肅的社會脆弱性指數平均值分別為：0.540 9，0.454 6，0.425 8，0.360 2，0.356 3，可以看出西北地區社會脆弱性差距逐漸減小。就陜西省社會脆弱性指數而言，2003年為1.743 9，屬于較高脆弱性，社會發展應處于警戒狀態，2008年為0.437 1，屬于較低脆弱性，社會發展處于極好狀態，2008年以后該省均處于較低脆弱性范圍，但2011年和2012年出現了較小的上升波動。青海與陜西指數變化情況相似，甘肅、寧夏和新疆則表現出較大幅度的波動且年份不同。甘肅省2008年社會脆弱性突增追尋源數據發現該省敏感性增加4倍，主要影響因子是人均GDP減少和住宅投資比例加大。青海省2008年社會脆弱性指數突降追其源頭是該省應對能力增強，新疆社會脆弱性指數在2007年突然上升是其敏感性引起的。從社會系統脆弱性指數得分來看，陜西省的整體表現優于西北地區其他省市。

2.2.3 生態環境系統脆弱性演變特征 從表4中可以看出，西北地區生態環境脆弱性指數的變化情況較為復雜，具體表現為：除陜西省以外其他均表現出上升趨勢，且波動性較大。陜西、寧夏和甘肅指數均在2005年達到最大值，分別為3.741 5，4.884 7，2.028 2，青海和新疆指數分別在2010年1.722 5年、2012年0.910 5達到最大。結合社會系統脆弱性指數，發現2011年寧夏的社會脆弱性指數為0.273 1，處于較低的指數范圍，而生態環境脆弱性指數較高為1.078 2，經過比較可以看出其他省份也存在著類似的情況，說明在經濟快速發展時，社會發展與生態環境保護是呈負相關的。近10 a中生態環境脆弱性還呈現波動式上升，從源數據中可以看到在2005年期間各省的工業排放的廢氣、廢水、煙塵等物質均成倍增長，而治理投資卻未能加大，導致自然資源消耗過度，生態環境系統為社會發展提供物質基礎的能力下降。

3 結論與討論

通過對2004—2013年西北地區脆弱性指數進行探討分析，發現其脆弱性整體水平呈不斷下降趨勢，由高脆弱性指數向低脆弱性指數過渡，并趨向于平穩。各省脆弱性差異變化程度不同，但區域差距不斷減小，可以看出西北地區社會經濟發展水平越來越平衡。近10 a來，各省子系統脆弱性也在不斷減小，經濟系統脆弱性可劃分為快速下降時期(2004—2008年)和緩慢下降時期(2009—2013年)，生態環境系統脆弱性則波動性較大，并表現出與社會系統脆弱性呈負相關。從脆弱性的相對變化來看，生態環境脆弱性對脆弱性的貢獻度增加，經濟脆弱性對脆弱性的貢獻度降低明顯，表明各省已經從經濟主導型脆弱性向資源主導型脆弱性轉變。盡管10 a來中國西北地區整體脆弱性，及子系統脆弱性在不斷下降，但是不能忽視各省生態環境脆弱性指數與經濟系統脆弱性和社會系統脆弱性指數相比還是較大，成為總體脆弱性的主要影響因素。國家在促進經濟發展和加強社會基礎設施建設的同時，應提高對自然資源和生態環境的重視，重點降低生態環境脆弱性。除此之外，城市可持續發展潛力水平的提升還在于社會發展水平與創新水平提高，其中后者的影響更大。國家創新水平可以從研發投資、專利申請數、科研人員數、以及創新型企業單位，高新技術產業等方面看出來。

本文針對特殊類型區域中國西北地區脆弱性進行探討，豐富了脆弱性研究區域范圍。并且利用熵值法進行綜合評價，結果表現較為合理，克服了評價指標的量綱不同，減少了人為主觀性評價，增加了評價結果的準確性。在實際的指標選取中，由于所選地區不同會出現統計指標不同現象，為盡量保證數據的豐富性，本文選取了其他指標數據進行替代。當然，文中雖然對西北地區經濟、社會、生態環境層面上做了詳細分析，但是未能涉及地市、縣級等層面，想要了解更詳細的演變特征，今后還需繼續深入。

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AssessmentonVulnerabilityinNorthwesternTerritoriesofChina

MAO Yahui1, YU Danlin2, ZHENG Jianghua1, CHANG Linlin1

(1.CollegeofResourcesandEnvironmentSciences,XinjiangUniversity,Urumqi830046,Xinjiang;2.EarthandEnvironmentalStudies,MontclairStateUniversity,Montclair07043,USA)

Vulnerability refers to the ability of resisting natural disasters and human activities including economy, social development and ecological environment etc. In the process of rapid urbanization, using entropy method to determine the index weight and to establish the vulnerability calculation model, we analyzed the evolution of vulnerability in northwestern territories from 2004 to 2013 by constructing comprehensive evaluation system of vulnerability in northwestern territories. The results showed as follows. The vulnerability of the northwestern territories generally declined in last 10 years, the maximum decrease rates were 46.83% in Shanxi, 47.40% in Gansu, 29.84% in Qinghai, 45.95% in Ningxia and 24.62% in Xinjiang. The changes of vulnerability can be divided into a high vulnerability dominant phase (2004—2008) and low vulnerability dominant phase (2009—2013). And the vulnerability index of the regional disparity gap shrank. With respect to the subsystem features, the vulnerability of economy, social development and ecological environment presented the fluctuating decline. The economic vulnerability of the subsystem can be divided into rapid decline stage(2004—2008)and slow decline stage (2009—2013), the impact of ecological environment vulnerability increased, and the impact of economic vulnerability reduced significantly. It is the key to achieve sustainable development in northwestern territories which needs the comprehensive consideration of vulnerability and implementation plan to re-establish the decision support system.

vulnerability; comprehensive evaluation; entropy method; northwestern territories

X24

A

1005-3409(2017)06-0392-05

2016-11-22

2016-12-14

國家自然科學基金地區科學資助項目“采用空間數據分析和地學計算方法研究基于微地理單元的城市脆弱度問題”(41461035)

毛亞會(1992—),女,河南信陽人,碩士研究生,主要從事地圖學與地理信息系統方面研究。E-mail:mao_yahui741@163.com

鄭江華(1973—),男,新疆吐魯番人,博士,教授,主要從事地理信息系統和遙感技術應用研究。E-mail:zheng_jianghua@126.com