成渝城市群城鎮化與生態環境協調發展時空演變

肖月潔， 唐 宏，2， 楊中牮

(1.四川農業大學管理學院，四川成都 611130； 2.四川省農村發展研究中心，四川成都 611130)

改革開放以來，我國城鎮化得到快速發展，城鎮化率從1980年的19.5%增至2015年的56.1%，快速城鎮化引發的資源約束趨緊、環境污染嚴重、生態系統退化等問題已成為我國經濟社會可持續發展的重大瓶頸制約[1-2]。對此，《國家新型城鎮化規劃(2014—2020)》和《“十三五”規劃綱要》等連續提出要走綠色低碳、高效集約、生態環境容量與資源環境承載力相適應的新型城鎮化發展道路[3]。城鎮化與生態環境的協調關系逐漸成為學術界研究的熱點課題之一。國外研究主要涉及理性規劃、實踐推動及二者的演變規律，Raymond提出的“衛星城鎮理論”，試圖用有效的規劃來實現城鎮化與生態環境的協調[4]，Rosenbaum指出合理利用資源要素、提升資源利用效率有助于協調城鎮發展與生態環境的關系[5]，Grossman等揭示出隨著城鎮經濟的逐步發展，城鎮化與生態環境之間呈倒“U”字形內在規律[6]。國內相關研究開展較晚，但發展迅速，主要集中在現象與表征、格局與機制、趨勢與規律、協調關系評價等[7]，研究方法包括圖譜分析、數學模型、SD模型等[8-9]，對城鎮發展與生態環境協調關系的研究大多集中在干旱區和省級層面，極少有學者關注城市群內部二者間耦合協調關系[10-13]。特大城市群是國家經濟發展的戰略核心區和新型城鎮化的主體區，擔當著世界經濟重心轉移承載地的重任[14]。成渝城市群作為西部最具競爭力的城市群，對推進西部大開發和長江經濟帶建設等重大戰略契合互動、釋放中西部巨大內需潛力具有重要意義。然而在快速城鎮化進程中，城市群生態環境受到不同程度的破壞，城市化與生態環境間出現了不協調發展的畫面。基于以上認識，本研究以成渝城市群為研究區域，深入研究成渝城市群城鎮化與生態環境的協調發展時空演變特征，以期為成渝城鎮群城鎮化與生態環境的協調和可持續發展提供借鑒。

1 研究區概況

成渝城市群位于我國西南部，是我國重要的人口、城鎮、產業集聚區，是引領西部地區加快發展、提升內陸開放水平、強化對“一帶一路”建設與長江經濟帶發展的重要支撐。根據2016年《成渝城市群發展規劃》，成渝城市群具體范圍包括重慶市的渝中區、萬州區、黔江區、涪陵區等27個區(縣)及開縣、云陽縣的部分地區，四川省的成都市、自貢市、瀘州市、德陽市等15個市，面積18.5萬km2，占全國面積的 2.49%(圖1)。成渝城市群地形復雜，地貌類型多樣，是四川盆地的核心地帶，地貌以丘陵為主，中間為成都平原，四周中低山環繞，獨特的盆地地形使成渝城市群氣候相比同緯度其他地區偏暖濕，年平均氣溫在15 ℃左右[15]。2015年，成渝城市群常住人口9 819萬人，地區生產總值為4.82萬億元，經濟增長速度為21.81%，高于全國平均水平16.46%；2006—2015年，城鎮化率從34.46%增至47.04%，年均增長 1.26%，高于全國0.81%的平均增速[16]。伴隨著成渝城市群經濟的快速發展，區域內部資源環境約束日趨加劇，生態系統退化嚴重[9]。對成渝地區的城鎮化與生態環境協調性時空演變特征進行分析，有利于構建綠色化的生產生活方式和城市建設運營模式，推動成渝地區綠色持續發展。

2 數據來源與研究方法

2.1 指標體系的構建與數據來源

本研究在借鑒相關研究成果[17-20]的基礎上，遵循科學性、可操作性和綜合性原則，根據成渝地區城鎮化與生態環境的特點及數據可獲取性， 構建成渝城市群城鎮化與生態環境綜合水平測度指標體系(表1)。城鎮化綜合水平測度指標體系包括人口城鎮化、經濟城鎮化、社會城鎮化和空間城鎮化4個一級指標，城鎮人口比重、建成區經濟密度、城鎮居民人均可支配收入等12個二級指標；生態環境綜合水平測度體系包括資源要素、生態壓力、生態狀態和生態響應4個一級指標，人均耕地面積、建成區綠化覆蓋率、工業固體廢棄物綜合利用率等11個二級指標(表1)。正向指標表示其對城鎮化、生態環境綜合發展水平起正向促進作用，值越大越好，反之，逆向指標則表示其對綜合發展水平起抑制作用，值越小越好。以成渝城市群16個地級市為研究對象，指標數據主要來源于2006—2015年《中國城市統計年鑒》《中國統計年鑒》《四川省統計年鑒》《重慶市統計年鑒》《四川省水資源公報》《重慶市水資源公報》。為消除價格變動因素帶來的影響，本研究中的經濟指標數據均折算為2000年可比價[21]。

表1 城鎮化與生態環境綜合評價指標及權重

2.2 研究方法

2.2.1 信息熵值法 熵值法是根據指標觀測值所提供的信息來確定各項指標權重的一種客觀賦權法[22]。熵值賦權法根據來源于客觀環境的原始信息，通過分析各指標所提供的信息量來決定指標的權重，在一定程度上避免了主觀因素帶來的偏差，能夠得到更加科學合理的評判結果[23-24]。其計算步驟如下：

(1)首先運用極差法對原始數據進行無量綱化處理，如式(1)、式(2)所示，分別為正向和負向指標標準化公式。式中：Xij為第i年(地區)第j項指標的原始數據；max(Xij)和min(Xij)分別為第i年(地區)指標的最大值和最小值。

(1)

(2)

(2)計算各年(地區)第j項指標的信息熵Ej，如式(3)、式(4)所示。式中：Pij為第i年(地區)第j項指標值的比重，Rij為標準化值。

(3)

其中：

(4)

(3)計算單項指標權重值Wj。

(5)

(4)根據權重值，構建評價體系的評價函數。

(6)

式中：Wj為第j個指標的權重；Rij為第i年第j個指標的標準化數據值。

2.2.2 耦合度模型 耦合指2個或2個以上的系統或運動形式通過相互作用而產生相互影響的現象，耦合度是表示系統或要素之間相互影響的程度[25]。2個系統的耦合度一般采用如下模型：

(7)

式中：Ui(i=1，2)表示各子系統的綜合發展水平，U1、U2分別為城鎮化系統和生態環境系統的綜合發展水平；k為調節系數，k=2。顯然，C∈[0，1]，C越接近1，說明系統間的耦合度越強，反之，則越弱。當C=1時，耦合度達到最大，表明系統間的相關性極強；當C=0時，耦合度最小，表明系統間互不相關，彼此互不影響。

2.2.3 耦合協調發展模型 耦合度只能說明系統間相互作用、相互影響的程度，而無法真實反映城鎮化與生態環境的協調發展水平，為減少只依靠耦合度程度分析所產生的誤差，建立如下耦合協調發展模型：

(8)

T=αU1+βU2。

(9)

式中：D為協調發展度；T為反映城鎮化與生態環境的綜合協調指數；α、β為待定系數，是城鎮化和生態環境對城市發展的貢獻程度，考慮到二者貢獻度不分彼此，此處取α=β=0.5。在實際應用中，一般使T∈(0，1)，以確保D∈(0，1)[26]。依據廖重斌提出的協調度等級劃分原則，結合相關研究將城鎮化與生態環境協調度重新進行劃分[27-28](表2)。

表2 協調發展度等級劃分

3 結果與分析

3.1 城鎮化與生態環境協調發展的時間演變

3.1.1 城鎮化與生態環境綜合指數分析 成渝地區城鎮化綜合指數在2006—2008年、2012—2013年、2014—2015年發展速度較緩，整體呈波動上升態勢，這與該地區的發展現狀相吻合。這表明成渝地區在研究時段內保持了經濟較快增長，社會生活水平逐步提高，城鎮的區域范圍相應增大，但瓶頸制約依然存在。生態環境綜合指數逐年上升，自2010年開始進入快速通道，到2012年達到頂峰，此后發展速度呈小幅度下降。2006—2008年生態環境綜合指數提升速度較快，且在2008年超過城鎮化綜合指數，城鎮生活污水處理率上升至48.37%，提高了25.77%，而萬人擁有醫生數僅增長3.528 3人/萬人，低于研究期年均增長率63.89%，同時2008年金融危機對城鎮發展產生了一定負面影響，人均GDP增長率較往年降低4.28%。2013年交通運輸網密度為7.00 km/萬km2，低于上年增長率3.93%；2015年非農產值比重為85.71%，較上年僅增長0.19%。這嚴重制約著城鎮化綜合指數的進一步提高，在下一階段的城鎮化進程中，繼續實行醫療、醫保、醫藥聯動，深化醫藥衛生體制改革，加快提升醫療衛生服務水平。同時全面暢通成渝交通大通道，連通京津冀、長三角、珠三角三大經濟圈，積極融入“一帶一路”國際運輸大通道的鐵路運輸干線網絡。

2011—2015年，生態環境綜合指數曲線趨近城鎮化綜合指數曲線，其發展速度基本趨于一致，但不穩定波動仍然存在。今后要繼續增加對節能環保的資金投入，全面推行循環型生產和服務方式，推進工業廢氣、廢水、廢物的綜合治理和回收再利用，積極做好城鎮生活垃圾分類收集和無害化處理工作以及加大城市綠化工程建設，促進城鎮化綜合指數和生態環境綜合指數同步上升(圖2)。

3.1.2 城鎮化與生態環境協調發展度分析 成渝地區城鎮化與生態環境系統耦合度自2007年起均高于0.9，處于高度耦合期，意味著2個系統有著較強的相互耦合作用，任何子系統的劇烈變化均會造成系統整體的不穩定。在協調發展度方面，城鎮化與生態環境的整體協調程度呈持續上升趨勢，由2006年的0.130 5發展到2015年的0.955 1， 表明2個系統協調關系不斷得到改善，分析期內協調發展類型由失調逐漸轉變為良好協調。

具體分析，可將成渝地區的協調發展進程劃分為3個發展階段。第一階段，城鎮化與生態環境的協調發展度從2006年0.130 5提高到2008年0.480 3，介于失調和頻臨失調等級之間，原因在于雖然各子系統在這一階段發展指數都有所提升，但是由于經濟發展方式較為粗放，經濟發展效率較低，人地矛盾較為突出，河流湖泊水質惡化、垃圾圍城、霧霾鎖城等的生態環境問題頻發，導致這一階段協調度較低。第二階段，城鎮化與生態環境協調發展度從2009年0.583 6提高到2010年0.665 3，介于勉強協調與初級協調等級之間，協調等級不高，這一階段表明成渝地區的經濟發展以高耗能發展模式為主，產業結構以第二產業為主，資源消耗過快，但仍在資源環境承載力范圍之內。同時政府開始采取各種措施對重化工以及污染性比較大的產業進行綜合治理，減少人為活動對自然環境的損害，減緩環境惡化趨勢，治理成效初步顯現。第三階段，城鎮化與生態環境協調發展度水平從2011年 0.771 6 提高到2015年0.955 1，介于中級協調和良好協調等級之間，這一階段協調度有所好轉且持續增加。成渝地區積極轉變城市發展方式，推進“創新、綠色、智慧、人文”城市建設，隨著長江上游生態屏障、美麗成渝的建設，生產方式和生活方式逐步向低碳、綠色轉變。資源綜合利用水平提高，能源和水資源消耗、建設用地得到有效控制，主要污染物排放總量減少，生態環境質量持續改善。城鎮化綜合指數、生態環境綜合指數均呈現大幅度增加，且兩者發展指數更為接近，相互耦合作用較好，所以協調發展度呈良好發展趨勢(圖3)。

3.2 城鎮化與生態環境協調發展空間格局演變

3.2.1 城鎮化與生態環境發展水平空間格局演變 2006—2015年成渝城市群各市城鎮化與生態環境綜合指數呈現不均衡的特點，差異較大，城鎮化綜合指數小幅度波動上升，生態環境綜合指數直線上升，均值從2006年的0.473 8上升至2015年的0.539 4，上升了13.85%。

成渝發展主軸的中心城市、成德綿樂城市帶的城鎮化具有顯著的領先優勢，成都市的城鎮化綜合指數均值最高，為0.882 4；而川南城鎮密集區、南遂廣城鎮密集區的城鎮化發展指數相對較低，其中南充市僅為0.137 4。成都市作為國家中心城市，在提高發展平衡性、包容性、可持續性的基礎上，經濟保持中高速增長，逐步建立起中西部先進制造業領軍城市、現代化國際化服務業區域核心城市，非農產業從業人員數由2006年的469.4萬人增加至2015年的724.85萬人。同時成都市積極發揮“一帶一路”和長江經濟帶建設的戰略支點城市作用，產業、企業、科技、人才、資本與國際市場實現深度融合。2015年建成區經濟密度為169 285.876 6萬元/km2，較2006年提高了近2倍。

生態環境綜合指數均值較高的地區主要有成渝發展主軸的中心城市、南遂廣城鎮密集區，川南城鎮密集區的生態環境綜合指數較低，其中內江市僅為0.271 3。內江市是成渝經濟區重要的經濟帶，國家重要的資源深加工和現代制造業基地，但其可利用土地資源缺乏，適宜開發區域較少，人均可利用土地資源僅0.015 hm2/人，且其屬川中丘陵低水值區，境內水質狀況較差，水質污染嚴重，是典型的水質性、工程性缺水地區，全市多年人均水資源量僅351 m3，是全國108個最嚴重缺水城市之一。近年來，內江市積極降低能源資源消耗、控制污染物排放總量，走新型工業化道路，生態環境有一定的改善，但總體水平依然不高，如工業SO2排放量由2006年的 0.170 7 t/人 降低至2015年的0.063 9 t/人，減少了 62.57%，但仍居成渝地區高端(表3)。

3.2.2 協調發展度空間格局演變 2006年成都市城鎮化與生態環境協調發展度為良好協調等級，重慶市為中級協調等級，德陽、綿陽2個市為初級協調等級，遂寧、內江、廣安和達州4個市處于瀕臨失調狀態，南充市處于失調狀態，其他城市處于勉強協調狀態。2009年成渝大部分地區協調發展度較2006年出現了不同程度的下降，綿陽市由初級協調降為勉強協調，眉山、雅安、資陽3個市協調度等級由勉強協調降至瀕臨失調，廣安市由瀕臨失調變為失調狀態。2012年協調發展度等級有所回升，協調度等級達到勉強協調的城市由6個擴展到8個；自貢市協調度等級由勉強協調提升到初級協調。2015年協調發展度等級大幅度上升，自貢、德陽、綿陽3市已達到初級協調等級，僅南充、廣安2個市處于瀕臨失調等級(圖4)。

整體來看，達到協調等級以上的地區有：成渝發展主軸的中心城市成都、重慶和成德綿樂城市帶的德陽、綿陽市，而不協調和協調等級不高的地市則主要集中在南充、廣安等南遂廣城鎮密集區以及宜賓、瀘州等沿江城市帶。成都、重慶、德陽、綿陽4個市經濟基礎較好，交通、信息、區位等基礎條件優越，城市發展以提高質量和效益為中心，積極發揮自然因素在城市風貌特色塑造中的基礎作用，因此城鎮化以及生態環境綜合指數較高，協調發展度也相對較高。南遂廣城鎮密集區、沿江城市帶地區產業發展落后，部分傳統產業產能過剩、不斷萎縮，新興產業競爭力和發展規模不足，供給側結構不優，經濟社會發展不夠協調；生態本底優勢未得到凸顯，生態發展體系和綠色經濟體系仍需完善。城鎮化與生態環境水平發展指數本身不高，綜合評價指數較小且差異較大，導致系統間相互作用程度減弱，耦合度下降，故協調發展度低。

表3 2006—2015年成渝城市群各市城鎮化綜合指數f(a)、生態環境綜合指數f(b)

4 結論和討論

快速城鎮化進程需要以大量的勞動力轉移及資源供給為基礎，勢必給生態環境造成一定的負面壓力，對城鎮化與生態環境之間的相互作用關系進行定量測度有助于制定可持續發展的城鎮化戰略。本研究構建了城鎮化和生態環境的評價指標體系，以成渝城市群為研究對象進行定量測度，并進行了城鎮化與生態環境的耦合協調度時空演變分析，得到結論如下：

(1)成渝地區城鎮化綜合指數在2006—2008年、2012—2013年、2014—2015年發展速度較緩，整體呈波動上升態勢，這與該地區的發展現狀相吻合。2006—2008年萬人擁有醫生數僅增長3.528 3人/萬人，低于研究期年均增長率 63.89%。生態環境綜合指數逐年上升，自2010年開始進入快速通道，到2012年達到頂峰，此后發展速度呈小幅度下降。因此，在下一階段的城鎮化進程中，政府相關部門要繼續堅持以經濟發展為核心，同時注重社會保障與民生服務的供給，加大對綠色生態環境保育及恢復方面的資金投入與政策傾斜，促進城鎮化的綠色可持續發展。

(2)成渝地區城鎮化與生態環境系統耦合度自2007年起均高于0.9，處于高度耦合期，說明任何子系統的劇烈變化均會造成系統整體的不穩定。城鎮化與生態環境的整體協調程度呈持續上升趨勢，由2006年的0.130 5發展到2015年的0.955 1，協調發展類型由失調逐漸轉變為良好協調。2008、2009、2011年，前后變化明顯，說明成渝地區轉變城市發展方式，推進“創新、綠色、智慧、人文”城市建設初具成效，生產方式和生活方式逐步向低碳、綠色轉變。今后，應進一步提高資源利用水平，減少污染物的排放，實現經濟發展和生態環境改善共贏。

(3)2006—2015年，成渝城市群各市城鎮化與生態環境指數呈現不均衡特點，差異較大，城鎮化指數小幅度波動上升，生態環境指數直線上升，從2006年的0.473 8上升至2015年的0.539 4，上升了13.85%。生態環境發展指數均值較高的地區主要有成渝發展主軸的中心城市、南遂廣城鎮密集區，川南城鎮密集區的生態環境水平較低，其中內江市僅為0.271 3。協調發展度能反映區域之間城鎮化與生態環境之間是否同步協調發展，協調等級以上的地區有：成渝發展主軸的中心城市成都、重慶和成德綿樂城市帶的德陽、綿陽市，不協調和協調等級不高的地市則主要集中在南充、廣安等南遂廣城鎮密集區以及宜賓、瀘州等沿江城市帶。說明該地區產業結構分布尚未達到理性狀態，仍有較大的進步空間，須要積極優化供給側結構，提倡清潔生產，淘汰一些“三高”產業，積極引進綠色產業，創建綠色產業鏈，保障經濟發展與生態環境良性協調發展。