烏魯木齊市人口—經(jīng)濟—環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展及障礙度分析

龐冬　何秉宇

摘要：依據(jù)相關(guān)文獻和烏魯木齊市的實際情況構(gòu)建了區(qū)域人口-經(jīng)濟-環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度指標體系，運用耦合協(xié)調(diào)度模型及障礙度模型分析了烏魯木齊市近10年的人口、經(jīng)濟、環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度變化特征及其主要影響因子。結(jié)果表明，2005—2015年烏魯木齊市人口-經(jīng)濟-環(huán)境系統(tǒng)的耦合狀態(tài)呈現(xiàn)持續(xù)好轉(zhuǎn)態(tài)勢，耦合度類別依次為輕度失調(diào)衰退類、中度失調(diào)衰退類、輕度失調(diào)衰退類、瀕臨耦合協(xié)調(diào)類、勉強耦合協(xié)調(diào)類；耦合協(xié)調(diào)度類型由最初的經(jīng)濟滯后型發(fā)展為生態(tài)環(huán)境滯后型、人口滯后型。影響烏魯木齊人口-經(jīng)濟-環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的主要因子為環(huán)境空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)、工業(yè)廢水排放量、城鎮(zhèn)污水集中處理率、第三產(chǎn)業(yè)比重、社會消費品零售總額和進出口總額。

關(guān)鍵詞：人口；經(jīng)濟；環(huán)境；耦合度；耦合協(xié)調(diào)度；障礙度；烏魯木齊

中圖分類號：F127 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2018）09-0116-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.09.028

Analysis on the Coordinated Development and Obstacle Degree of Population- Economy-Environment Coupling in Urumqi City

PANG Dong1，HE Bing-yu1，2

（1.Institute of Resources and Environmental Science，Xinjiang University，Urumqi 830046，China；

2.Laboratory of Wisdom City and Environmental Modeling，Urumqi 830046，China）

Abstract： Based on related literature and the actual situation of Urumqi，the regional coordination index system of population-economy-environment coupling in Urumqi was constructed，and the trend of the population-economy-ecology coupled coordination degree in Urumqi in recent 10 years and the main influence factors were analyzed by using the coupled coordination degree model and obstacle degree model. The results showed that，the coupling of population-economy-environmental system in Urumqi from 2005 to 2015 had a trend of continuous improvement，and the coupling degree was mild disorder and recession，moderate disorder and decline，mild disorder and recession，near coupled coordination，and barely coupled coordination respectively，and the coupled coordination indicated 3 types，from the initial economic lag type to the ecological environment lag type，population lag type. The main factors influencing the coordinated development of Urumqi population-economy-environment system were：excellent rate of environmental air quality，industrial wastewater discharge，centralized treatment rate of urban sewage，proportion of tertiary industry，total retail sales of social consumer goods and total import and export volume.

Key words： population；economics；environment；coupling degree；coupled coordination degree；obstacle degree；Urumqi city

人口、經(jīng)濟、資源是當今世界社會經(jīng)濟發(fā)展的重要課題。區(qū)域人口、經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間相互促進又相互制約，其是否能協(xié)調(diào)發(fā)展以及如何使之協(xié)調(diào)發(fā)展是關(guān)系到區(qū)域能否實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重大問題，具有重要的現(xiàn)實意義。同時，生態(tài)文明建設(shè)和“兩型社會”建設(shè)的基礎(chǔ)也需要區(qū)域人口、經(jīng)濟、環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的支撐。人口、經(jīng)濟和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展問題已經(jīng)逐漸引起世界范圍內(nèi)的關(guān)注。

1987年聯(lián)合國世界環(huán)境與發(fā)展委員會提出了關(guān)于人與自然的和諧發(fā)展思想，為區(qū)域人口-經(jīng)濟-環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展理論奠定了基礎(chǔ)[1]。1991年Grossman等[2]提出了著名的環(huán)境庫茲涅茨曲線，作為以經(jīng)濟為核心的人口-資源-生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)性研究最為突出的理論成果，用以說明環(huán)境與經(jīng)濟增長之間的關(guān)系，這為以后的相關(guān)研究提供了重要指導(dǎo)。中國國內(nèi)對該問題也極為重視，1994年提出了人口-經(jīng)濟-環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的具體內(nèi)涵和具體發(fā)展方向[3，4]。

國內(nèi)在人口、經(jīng)濟和生態(tài)三者耦合協(xié)調(diào)關(guān)系方面的研究已取得初步進展，如王春萍等[5]對慶陽市人口、經(jīng)濟、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展問題進行定量分析，并針對研究區(qū)瀕臨失調(diào)衰退類環(huán)境類型的現(xiàn)狀提出降低自然增長率、提高人口素質(zhì)、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式，以促進人口-經(jīng)濟-環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。但對人口-經(jīng)濟-環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的障礙度研究卻甚少。烏魯木齊市近年來人口快速增長，經(jīng)濟發(fā)展速度加快，生態(tài)環(huán)境改善明顯，分析三者關(guān)系變化趨勢可以為烏魯木齊市可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。本研究根據(jù)烏魯木齊市人口、經(jīng)濟發(fā)展及自然環(huán)境條件，構(gòu)建人口-經(jīng)濟-環(huán)境綜合評價體系，利用烏魯木齊市2005—2015年的相關(guān)數(shù)據(jù)，運用耦合協(xié)調(diào)度模型及障礙度模型對三系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)程度和障礙度進行測算，分析烏魯木齊人口-經(jīng)濟-生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展態(tài)勢，診斷與識別經(jīng)濟快速發(fā)展下影響城市發(fā)展的特征性人口、經(jīng)濟與環(huán)境問題，以期為區(qū)域科學(xué)合理地處理人口、經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境之間的相互關(guān)系提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

新疆是“絲綢之路經(jīng)濟帶”的核心區(qū)，烏魯木齊則是核心區(qū)的核心。地理坐標為東經(jīng)86°37′33″-88°58′24″，北緯42°45′32″-44°08′00″，屬于中溫帶半干旱區(qū)。2015年年末烏魯木齊市常駐人口355萬人，實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）2 680.00億元，人均地區(qū)生產(chǎn)總值74 000元；建成區(qū)面積429.96 km2，城市建成區(qū)綠化覆蓋率達40.3%。

1.2 數(shù)據(jù)來源及指標體系建立

數(shù)據(jù)來源于烏魯木齊市統(tǒng)計年鑒（2005-2016年）、新疆維吾爾自治區(qū)統(tǒng)計年鑒（2005-2016年）、烏魯木齊市相關(guān)統(tǒng)計公報、烏魯木齊市政府工作報告、環(huán)境質(zhì)量公報等，部分指標數(shù)據(jù)來源于與指標相關(guān)的文獻[5-18]以及資源環(huán)境和人口經(jīng)濟研究領(lǐng)域的文獻資料等。

目前對人口-經(jīng)濟-環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)分析尚無統(tǒng)一的指標體系。為了科學(xué)量化烏魯木齊市人口、經(jīng)濟、環(huán)境發(fā)展水平，分析三系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，在查閱大量相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，初選了69項三級指標，運用頻次分析法[13]，初選指標層指標。再運用SPSS 20.0軟件對各系統(tǒng)指標進行因子分析，根據(jù)KMO值大于0.6的條件篩選出適合因子分析的指標。依照數(shù)據(jù)的全面性、科學(xué)性、合理性和可獲得性等原則[14]，并結(jié)合烏魯木齊市人口、經(jīng)濟、環(huán)境發(fā)展的實際情況[19-24]對指標進行第三次篩選和補充，最后確定了具有代表性、使用頻率較高的19項指標，構(gòu)建了烏魯木齊市人口-經(jīng)濟-環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展評價指標體系（表1）。

1.3 數(shù)據(jù)標準化處理

運用極差標準化方法對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理。設(shè)Xi、Yj、和Zk分別為人口系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)按照極差標準化方法處理后的數(shù)據(jù)，計算公式為：

正向指標：X′i=（xi-min{xi}）/（max{xi}-min{xi}），i=1，2，…，7 （1）

負向指標：X′i=（max{xi}-min{xi}）/（max{xi}-min{xi}），i=1，2，…，7 （2）

Yj、Zk的原始數(shù)據(jù)遵照上述方法處理，其中j=1，2，…，7；k=1，2，…，5。

1.4 指標權(quán)重計算

熵權(quán)法是用客觀信息量的大小來確定權(quán)重，該方法在很大程度上規(guī)避了評價指標權(quán)重計算的主觀因素，評價結(jié)果更貼近實際，具有客觀性和科學(xué)性[25，26]。本研究運用此方法來計算各指標的權(quán)重。

1）計算第j個指標下第i項目的指標值比重Sij。

Sij=■ （i=1，2，…，m；j=1，2，…，n） （3）

式中，Xij為標準化處理后所有的各元素值。

2）計算第j個指標的熵值ej：

ej=-（1/lnm）lnSij （4）

3）計算第j個指標的權(quán)重？棕j：

？棕j=■ （5）

1.5 耦合協(xié)調(diào)度模型

計算烏魯木齊市近11年各年經(jīng)濟-人口-生態(tài)環(huán)境綜合評價指數(shù)，分析這11年變化情況，確定協(xié)調(diào)程度，計算步驟如下。

1）確定經(jīng)濟、人口、生態(tài)環(huán)境綜合評價函數(shù)分別為f（x）、g（y）、h（z）[27，28]。

f（x）=∑■■aix′i （6）

式中，ai為權(quán)重；g（y）、h（z）的計算方法遵照上述公式。

2）借鑒廖重斌[29]物理學(xué)中的容量耦合模型：

Cn={u1，u2，…，um}/[∏（ui+uj）]1/n，Ui（i=1，2，3，…，m） （7）

因為本研究中n=3，所以得到三大系統(tǒng)的耦合度計算公式為：

C=■ ■ （8）

耦合協(xié)調(diào)度模型為：

D=■ （9）

T=？琢f（x）+？茁g（y）+？酌h（z） （10）

式中，D為耦合協(xié)調(diào)度，C為耦合度，T為經(jīng)濟-人口-生態(tài)環(huán)境綜合評價指數(shù)，？琢、？茁、？酌均為待定系數(shù)。本研究根據(jù)烏魯木齊市近年經(jīng)濟發(fā)展速度、生態(tài)環(huán)境等實際情況及專家意見，將f（x）、g（y）和h（z）3個待定系數(shù)？琢、？茁、？酌擬定為0.2、0.4、0.4。

1.6 耦合協(xié)調(diào)度評判標準

將f（x）、g（y）和h（z）的值分別代表人口系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)的綜合得分。通過3項值的對比分析，值大代表該系統(tǒng)發(fā)展相對較快；反之，發(fā)展緩慢。按照最終所求耦合協(xié)調(diào)度D的大小，在借鑒已有研究[28，30]的基礎(chǔ)上，將區(qū)域人口-經(jīng)濟-環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展現(xiàn)狀標準劃分為3大類10亞類。并將每個亞類的發(fā)展協(xié)調(diào)類型根據(jù)其3大因素的比重，劃分為人口滯后型、經(jīng)濟滯后型、環(huán)境滯后型和同步發(fā)展型，耦合協(xié)調(diào)度等級劃分標準見表2。

1.7 障礙度模型

在城市人口-經(jīng)濟-生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度評判的基礎(chǔ)上引入障礙度模型[31]，進一步對烏魯木齊市協(xié)調(diào)發(fā)展的障礙因子進行診斷。第i個指標對應(yīng)的障礙度為：

Oi=■×100% （11）

式中，F(xiàn)i為因子貢獻度，F(xiàn)i=Wi×？棕ij，Ii=1-Xi；Ii為指標偏離度；Wi為第i個準則層指標權(quán)重；？棕ij為第i個準則層指標所屬的第j個單項指標的權(quán)重；Xi為標準化值。

2 結(jié)果與分析

2.1 烏魯木齊市人口-經(jīng)濟-生態(tài)環(huán)境耦合結(jié)果

利用公式（1）～（11）以及各項指標的權(quán)重，在EXCEL 2010中建立3大系統(tǒng)綜合評價函數(shù)模型以及人口經(jīng)濟生態(tài)耦合度、綜合評價指數(shù)和耦合協(xié)調(diào)度的計算模型，根據(jù)該模型計算出烏魯木齊市2005—2015年人口、經(jīng)濟、生態(tài)綜合評價函數(shù)f（x）、g（y）和h（z），以及人口-經(jīng)濟-生態(tài)環(huán)境耦合度（C）、綜合評價指數(shù)（T）和耦合協(xié)調(diào)度（D）（表3）。

2.2 烏魯木齊市人口-經(jīng)濟-環(huán)境耦合結(jié)果分析

2.2.1 耦合度及耦合協(xié)調(diào)度時間序列分析 2005—2015年烏魯木齊市人口-經(jīng)濟-環(huán)境系統(tǒng)耦合度處于0.32左右，耦合協(xié)調(diào)度總體上呈緩慢增長態(tài)勢（圖1）。耦合協(xié)調(diào)類別由中度失調(diào)衰退類逐漸過渡到勉強耦合協(xié)調(diào)類；耦合協(xié)調(diào)類型由最初的經(jīng)濟滯后型發(fā)展為環(huán)境滯后型，最后發(fā)展到人口滯后型。2005—2006年耦合協(xié)調(diào)類型經(jīng)濟滯后，此段時間由于烏魯木齊市地區(qū)生產(chǎn)總值較低、人口基數(shù)較大，可供利用的能源資源有限，導(dǎo)致經(jīng)濟發(fā)展處于被動狀態(tài)。2007—2010年耦合協(xié)調(diào)類型為環(huán)境滯后型，這與烏魯木齊市經(jīng)濟發(fā)展模式有關(guān)，以環(huán)境為代價的發(fā)展模式在經(jīng)濟得到快速發(fā)展的同時勢必會給環(huán)境帶來巨大壓力。從2011年開始為人口滯后型，這與烏魯木齊市非農(nóng)業(yè)人口比重不斷增加、城鎮(zhèn)化進程加快密切相關(guān)，雖然人口城鎮(zhèn)化在一定程度上增加了城市勞動力，有利于集中化生產(chǎn)，促進了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，但卻增加了烏魯木齊市的人口規(guī)模，降低了人均資源擁有量，從而不利于人口的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2.2.2 三大系統(tǒng)綜合評價時間序列分析 烏魯木齊市的人口、經(jīng)濟與環(huán)境綜合發(fā)展評價指數(shù)從2005年的0.285 2到2015年的0.827 1，總體呈現(xiàn)快速上升趨勢（圖2）。其中，經(jīng)濟、環(huán)境綜合評價指數(shù)與綜合評價指數(shù)的發(fā)展趨勢基本相當，但人口綜合評價指數(shù)在2010年后明顯低于綜合評價指數(shù)。

由圖2可知，人口綜合評價指數(shù)以2014年為界，整體呈現(xiàn)波動中先緩慢下降后快速上升的態(tài)勢，綜合得分由2005年的0.406 7上升至2015年的0.681 0，人口發(fā)展速度較快。人口素質(zhì)的提高增加了城市的吸引力，優(yōu)化了城市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，對城市社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展起到了顯著作用；但隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，城市人口規(guī)模的不斷增加勢必會給城市的基礎(chǔ)設(shè)施、交通、環(huán)境等方面帶來巨大壓力。

由經(jīng)濟綜合評價指數(shù)可以看出，烏魯木齊的經(jīng)濟發(fā)展呈現(xiàn)指數(shù)式增長，說明工業(yè)化和城市化進程在不斷加快，三大產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值也在不斷提升，各個產(chǎn)業(yè)都得到了較快的發(fā)展。2007年之前三大系統(tǒng)中經(jīng)濟系統(tǒng)和人口、環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展差異較大，人口和環(huán)境綜合評價指數(shù)均大于經(jīng)濟綜合評價指數(shù)，但這種差異在逐步縮小。經(jīng)濟綜合評價指數(shù)與綜合評價指數(shù)發(fā)展趨勢相近，這說明該時期經(jīng)濟發(fā)展有較好的人口和生態(tài)基礎(chǔ)，但經(jīng)濟發(fā)展不是該時期社會發(fā)展的重要推動力。2007年后，經(jīng)濟綜合評價指數(shù)與環(huán)境綜合評價指數(shù)發(fā)展態(tài)勢一致，但2013年之后，環(huán)境綜合評價指數(shù)高于經(jīng)濟綜合評價指數(shù)，說明烏魯木齊市在經(jīng)濟快速發(fā)展的大趨勢下，城市環(huán)境也得到了改善。

生態(tài)環(huán)境綜合評價指數(shù)呈現(xiàn)“三波段”變化特征。2005—2008年緩慢下降，2008—2011年快速增長，2011—2015年緩慢增長。特別是2008年烏魯木齊市環(huán)境綜合評價指數(shù)達到了近10年的最低值，而后呈現(xiàn)大幅度上升趨勢。自2010年始，烏魯木齊堅持把治理大氣污染作為最大的民生工程，5年來累計投入400多億元實施了126個重點大氣污染治理項目，大氣污染治理取得了歷史性突破。截至2015年，烏魯木齊的“藍天目標”已基本達成，烏魯木齊全年空氣質(zhì)量優(yōu)良率達85%以上。

2.3 障礙度診斷結(jié)果

根據(jù)障礙度模型計算烏魯木齊市指標的障礙度值，本研究只列出了每年障礙度值排序前3位的因子（表4）。由表4可知，2005—2015年障礙度排序前3位的指標均有環(huán)境空氣質(zhì)量優(yōu)良率，烏魯木齊市的平均環(huán)境空氣質(zhì)量優(yōu)良率僅為73%，低于全新疆平均水平（82%），但2012年后烏魯木齊市環(huán)境空氣質(zhì)量優(yōu)良率均高于全新疆的平均水平。2008—2014年（2011年除外），障礙度排序第一位的均為工業(yè)廢水排放量，經(jīng)濟的發(fā)展使工業(yè)廢水排放量處于持續(xù)增長趨勢。從2005—2015年障礙度排序前3位的指標種類的變化趨勢來看，由最初的環(huán)境因子變?yōu)榻?jīng)濟因子和人口因子，這說明隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，烏魯木齊市的環(huán)境質(zhì)量在改善，環(huán)境指標對障礙度的影響力不再具有持續(xù)性，但人口和經(jīng)濟發(fā)展問題成為影響其可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的新因素。總的來說，經(jīng)濟子系統(tǒng)和環(huán)境子系統(tǒng)障礙度較大，并且經(jīng)濟子系統(tǒng)與環(huán)境子系統(tǒng)中的分項指標，如環(huán)境空氣質(zhì)量優(yōu)良率、工業(yè)廢水排放量、城鎮(zhèn)污水集中處理率、第三產(chǎn)業(yè)比重、社會消費品零售總額、進出口總額等對烏魯木齊市人口-經(jīng)濟-環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展程度的障礙度影響較大也較為持續(xù)。在此期間，經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境成為制約烏魯木齊人口-經(jīng)濟-環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的最大因素。

3 結(jié)論

1）2005—2015年烏魯木齊市人口-經(jīng)濟-環(huán)境的耦合狀態(tài)呈現(xiàn)持續(xù)好轉(zhuǎn)態(tài)勢，3大系統(tǒng)已由無序逐步向有序發(fā)展，耦合協(xié)調(diào)類別依次為輕度失調(diào)衰退類、中度失調(diào)衰退類、輕度失調(diào)衰退類、瀕臨耦合協(xié)調(diào)類和勉強耦合協(xié)調(diào)類。

2）2005—2015年烏魯木齊市人口-經(jīng)濟-環(huán)境系統(tǒng)中各準則層指標的綜合評價指數(shù)均呈上升趨勢，但經(jīng)濟綜合評價指數(shù)增長速度明顯高于人口和環(huán)境綜合評價指數(shù)增長速度，耦合協(xié)調(diào)類型由最初的經(jīng)濟滯后型發(fā)展為環(huán)境滯后型，最后發(fā)展到人口滯后型。

3）由障礙度分析可知，2005—2015年，3大系統(tǒng)的障礙度對烏魯木齊市人口、經(jīng)濟、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的影響程度各不相同，其中人口、經(jīng)濟子系統(tǒng)的障礙度呈上升趨勢，經(jīng)濟子系統(tǒng)的障礙度呈下降趨勢；從長遠來看，人口發(fā)展和環(huán)境保護是制約烏魯木齊市未來可持續(xù)發(fā)展的主要因素。由障礙度排序可知，影響烏魯木齊人口-經(jīng)濟-環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的主要因子為環(huán)境空氣質(zhì)量優(yōu)良率、工業(yè)廢水排放量、城鎮(zhèn)污水集中處理率、第三產(chǎn)業(yè)比重、社會消費品零售總額和進出口總額。

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