陜西省城市化與生態環境耦合協調實證分析

呂寒 王敏 陸佳燁

【摘 要】 本文探索陜西省近些年來由于人口快速集聚和現代產業集聚帶動的城市化與其匹配的生態環境之間的關系。構建城市化與生態環境耦合協調理論模型，選取陜西省11個地市2000年至2016年2大類7個層面31個指標，分析陜西省城市化與生態環境耦合的時序發展特征，研究結果顯示：兩序列耦合協調度并未達到高水平耦合，片面的城市化會對生態環境承載力帶來威脅，因此必須加強生態環境建設，才能確保二者的耦合協調關系得以持續。最后提出促進生態環境建設和城市化協同發展的政策建議，為陜西省走上集約、智能、綠色、低碳的新型城市化發展道路提供了政策參考。

【關鍵詞】 城市化;生態環境;耦合協調度模型;陜西省

20世紀60年代以來，隨著世界經濟的快速發展，城市化水平不斷得以提高，而與此相伴的是全球生態環境的日益退化，極端天氣和自然災害的頻發成為人類面臨的現實威脅。我國正處在迅速城市化階段，強烈的現代化需求、密集的人類活動、快速的結構性增長對城鎮及區域生態環境的脅迫效應以正反饋形式發展。以陜西省為例，在陜西省的城市化發展水平方面，據陜西省統計局發布的2016年人口發展報告顯示，全省的城鎮化率繼續提升，伴隨著城鎮化率的變化，產業集聚、人口集聚同步發展。2016年陜西省的城鎮化率達到55.34%，提升速度位居西部地區前列，高于全國同期1.22%的平均增幅。2016年，全省人口出生率為10.64‰，是2010年以來的最高水平;出生人口達到40.46萬人，其中“二孩”達到14.39萬人，占比達到三分之一。在陜西省的生態環境方面，因為第二產業發展仍占據陜西省經濟的主導地位，在第二產業中，礦產資源相關產業又占據著重要的地位，2017年陜西省能源生產總量為51542萬噸標準煤，其中原煤為40404萬噸，礦產資源開發和加工、運輸等環節，難以避免會帶來一定的環境污染問題，而且這種環境污染隨著城市化的發展將越來越嚴重。

因此，正確認識城市化與生態環境的內在關系，協調兩者的矛盾，是實現陜西省可持續發展的一大難題。

一、生態環境與城市化耦合關系模型的建立

1、指標體系的構建

本文基于陜西省城市化與生態環境的現實情況，遴選符合研究條件的指標，從而確定本文的指標體系。城市化耦合指標體系劃分為經濟城市化、人口城市化及社會城市化三個部分，其中經濟城市化主要采用人均GDP、人均地方財政收入、城鎮人均可支配收入、人均固定資產投資占GDP比重、第三產業產值比重;人口城市化主要采用城鎮化率、城鎮人口密度、每萬人中受高等教育人數;社會城市化主要采用公共財政支出比例、公共財政支出比例、人均城市道路面積、農民人均純入、財政支農資金等。生態環境耦合指標體系劃分為環境水平、污染治理、生態壓力和生態資源四個部分，采用所匹配的二級指標人均公園綠地面積、建成區綠化物覆蓋率、空氣優良率、固體廢棄物綜合利用率、城市污水集中處理率、固體廢棄物綜合利用率、城市污水集中處理率、單位GDP能耗、工業固體廢物產生量、耕地面積、地面積森林面積等指標來判別兩個子系統間的協調耦合關系。

2、城市化與生態環境耦合模型

城市化與生態環境之間的交互耦合關系主要表現在兩個方面：一方面是在城市化發展的進程中，社會經濟發展水平由于人口、產業聚集效應的以快速發展，文化教育以及人口素質會得以提升。與此同時，城市化的發展也會帶來資源消耗快速增長、環境污染、人口遷徙、區域發展不均衡等一系列問題，并會對生態環境造成嚴重的負面影響;另一方面是隨著綠色發展理念的普及，政府對生態環境保護的政策收緊，減少資源消耗、降低能源消費、加強環境治理、嚴格環保執法、提高投資門檻等一系列舉措對于城市化原有的粗獷發展模式形成制約力，生態環境在政府各項政策的落地同時也對城市化的發展速度產生一定的影響。

（1）功效函數

設定本文研究對象為城市化和生態環境兩個子系統。在這兩個子系統中，如果某一指標要素相對于城市—生態環境耦合度越大，則說明其反映的作用也就越好，并將其定義為正功效指標，反之則定義為負功效指標。

城市化與生態環境系統的驅動功效為：

（1）

公式中：為變量對系統功效貢獻的大小，也說明了各指標達到目標滿意程度的反應。

鑒于城市化與生態環境兩個子系統之間是互為影響的，本文采用加權的方法對系統內各個因素的有序程度進行集成，以反映城市—社會—環境系統內各指標要素間的協同作用。

（2）

公式中主要涉及子系統對總系統的貢獻度及各指標因子的權重，本文采用改進后的熵權法確定各指標的權重。

（2）耦合度函數

依據物理學中耦合的概念，借鑒其原理得到城市化與生態環境的耦合度函數。

（3）

因此，可以得到城市化與生態環境兩個子系統的耦合函數為：

（4）

公式中k為調節系數，由于本文中城市化與生態環境兩個子系統重要度相同，因此，k取2。由公式可知0≤c﹤1，當c值趨近于1時，系統的耦合度達到最大，此時，城市化與生態環境兩個子系統之間，以及各指標要素間將會形成新的有序結構;當c值為零時，系統的耦合度達到極小，兩個子系統間及各指標要素間將會處于無序狀態;當 c∈（0，0.3]時，兩個子系統之間處于低水平耦合階段，城市化發展水平較低，而生態環境的狀況良好，能夠提滿足城市化發展所必須的要素，在此階段對于城市化的發展，生態環境具有相應的承載力;當c∈（0.3，0.5]時，兩個子系統間的發展處于拮抗階段，在這一階段城市化發展呈現出快速增長的勢頭，同時會帶來一定的生態環境帶壓力，使其難以承載城市化的可持續發展;當c∈（0.5，0.8]時兩個子系統的發展進入磨合階段，城市化發展進入質量發展的新階段，不僅城市能得以發展，而且會對通過一定的治理措施修復生態環境，使兩個子系統實現良性耦合;當 c∈（0.8，1）時，兩個子系統的發展進入高水平耦合階段，在這一高級階段，城市化發展相當高的水平，生態環境也呈現良好的狀況。這一階段兩個子系統的協同發展在綠色發展下已成為當今人類基本共識和追求。

3、城市化與生態環境的耦合協調度模型

耦合度對于判別城市化和生態環境之間的時序發展及耦合作用強度具有重要作用。但是由于研究序列產生數據的特殊性，會在某些特點情況下耦合度難以反映出兩個子系統之間的整體“功效”和“協同”作用，因而僅僅依據單一的應用耦合度來進行判定，會存在結果不準確的可能。為了解決這一問題，本文通過構造城市化與生態環境耦合協調度模型，并以此來判定兩個子系統之間的交互耦合協調程度，以提高其準確性，其算法為：

（5）

式中：D為耦合協調度;C為耦合度;T為兩個子系統之間的綜合協調指數，反映二者之間的貢獻和整體的協同程度。α，β為待定系數，本文中取α=β=0.5。城市化與生態環境兩各子系統之間的耦合度D可分為以下類型：D的范圍分為0到0.4之間、0.4到0.5之間、0.5到0.8之間、0.8到1，同時根據不同的耦合協調范圍及兩個序列的不同大小關系，耦合協調類型分別為勉強調和、調和及不協調，耦合階段分為低水平耦合、拮抗時期、拮抗時期、高水平耦合。

二、城市化與生態環境耦合協調實證分析

1、數據處理

（1）數據來源

本文以陜西省11個地市為判定對象，數據來源于《陜西省統計年鑒》、各地市的統計年鑒以及有關公開資料，通過篩選、計算、整理得出符合條件的指標值。

（2）指標體系構建

為確定驅動功效系數，要確定各指標的上下限值，依據可持續發展和生態城市的建設標準，本文將陜西省2000年到2016年相關各指標的最小值確定為序參量的下限值，將各指標中的最大值確定為序參量的上限值。

采用改進熵值法，確定了指標層和指標占總指標體系的權重，以及各個準則層占目標層的權重。其中一級指標經濟城市化權重為0.406、人口城鎮化權重為0.240、社會城鎮化權重為0.354;環境水平權重為0.073、污染治理權重為0.799、生態壓力權重為0.112、生態資源權重為0.015。

2、城市化與生態環境耦合的結果分析

陜西省2000-2016年17年間城市化與生態環境兩個子系統的耦合度及耦合協調度值的計算結果見表1。

（1）耦合度分析

從總體來看，兩系統的耦合情況逐漸提高，由低水平逐漸增加至高水平。17年間陜西省耦合度從2000年的0.478到2014年及2015年的0.997及0.963。具體分析可知，2008年以前耦合度處于0.8以下，而之后便處于0.8以上，從2010年開始，其耦合度增加至0.9以上。這表明陜西省始終貫徹發展規劃和綠色發展理念，不斷加強城建規劃和生態環境治理，并取得實效，使城市化與生態環境耦合關系穩定并維持在一定的高水平耦合的階段。

（2）耦合協調度分析

從耦合協調度數值變化來看，其值不斷上升，從2000年的0.3100到增加2016年的0.9438。從具體變化數值來看，2000-2003年耦合協調度在小于0.4，生態環境指數，城市化指數整體呈現增加趨勢有輕微波動，兩序列處于低水平耦合階段。短時期內城市化的發展在生態環境的承載范圍內。2004-2006年耦合協調度維持在0.1的變化范圍內震蕩，兩序列耦合協調度類型為基本調和，可以從數據顯示城市化與生態環境傾向于同步發展，兩者會有相互促進的發展趨勢。2007-2011年耦合協調度變化與0.5至0.8之間，這一階段陜西省的城市化與生態環境發展在進一步調和。2012-2016又是一個變化階段，這個階段兩序列基本屬于調和狀態，數據顯示生態環境發展幾近于落后于城市化建設。兩序列的變化總體而言在逐步發展為協調，但由于陜西省人口落戶政策等相關政策出臺，城市化發展過快，超過了生態環境，二者耦合度又返回了基本調和階段。

三、結論與建議

基于上述分析，可以得出結論：陜西省雖然在耦合度和耦合協調度數值變化都科學合理，但是快速發展的城市化確實帶來了不利于陜西經濟可持續發展的生態環境問題。在近十年的數據變化中也顯現出了陜西省城市化發展和生態環境的變化發展從不匹配到逐步匹配，從不協調到逐步協調，從不能承載到逐步適應承載，從低水平耦合逐步過渡到高水平耦合，但是數據趨勢也可以隱顯出下一步的發展趨勢中又出現周期性的波動變化，這種變化不利于陜西省城市化的發展，也不利于陜西生態環境的宜居可持續發展，更不利于陜西省經濟發展。

為保障城市化與生態環境兩系統的高水平交互耦合狀態得以穩定持續，不使這種耦合狀態周期性反復變化，阻礙陜西省經濟發展，本文提出以下兩方面的建議：第一，在快速推進城市化進程的過程中，政府不應該只考慮城市化帶來的經濟效應而應該從生態環境的承載力方面進行城市的產業結構和空間布局，合理有序的發展城市化，帶動陜西經濟發展;第二，環境保護投資及環保宣傳教育等工作應該加快進行，政府制定相關政策來管控不利于生態環境建設的快速發展城市化的措施，積極促進城市化與生態環境協同發展。

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【作者簡介】

呂 寒（1982—）女，陜西漢中人，博士，西安外國語大學經濟金融學院副教授.

王 敏（1979—）女，甘肅慶陽人，博士，西安外國語大學商學院副教授.

陸佳燁（1999—）女，浙江寧波人，西安外國語大學商學院2017級會計班學生.