甘肅省經濟發展與生態環境保護耦合協調關系研究

薛婧，白璐，武琛昊*，滿賀誠，孫啟宏，謝明輝

1.中國環境科學研究院

2.蘭州大學經濟學院

黨的十八大以來，生態文明建設上升為國家戰 略，綠色低碳發展理念逐漸形成，統籌社會經濟與生態環境協調發展成為高質量發展的基本要求。

當前對經濟與環境協調發展的研究主要集中在以下方面：1）評價模型研究。Han等[1]運用障礙度模型和耦合協調評價模型分析經濟-資源-環境系統的協調關系；Liu等[2]運用耦合協調評價模型、剪刀差模型和投影尋蹤模型研究了社會經濟與水環境系統耦合協調機制；徐建偉等[3]運用環境庫茲涅茨模型分析經濟增長與資源和環境的協調性；嚴雨男等[4]運用灰色預測模型和距離協調度模型分析能源-環境-經濟系統的耦合協調程度；王凌青等[5-6]分別使用脫鉤模型和引力模型對區域環境與經濟耦合協調水平展開分析。2）差異化經濟體與環境要素耦合研究。如漁業經濟[7]、綠色經濟[8]、城市經濟體[9]與環境系統的耦合協調研究；經濟發展與水環境質量[10]、海洋生態[11]的耦合協調研究。3）研究區域的精細化。Shen等[12]研究了國家層面經濟發展與碳排放的耦合協調關系；Zhang等[13]分析了東北地區經濟發展轉型與環境質量之間的耦合關系；Xu等[14-16]分別對省級、市級和縣級的生態環境與社會經濟協調發展程度進行了研究，此外，還有對一些特殊區域的研究，如“兩山”基地[17]、云南巖溶地區[18]、青海省湟水谷地[19]、熱帶亞熱帶地區[20]等。

筆者在現有研究的基礎上，選取甘肅省為案例，運用綜合發展評價模型和耦合協調度模型對經濟發展與生態環境耦合協調關系進行研究，以期為甘肅省經濟發展與生態環境保護提供政策建議。

1 研究方法

1.1 經濟發展與生態環境保護耦合協調評價指標體系

本著系統性、科學性、可行性、全面性原則，構建經濟發展與生態環境保護耦合協調評價指標體系，其中經濟系統考慮經濟增長速度、效率和質量等方面，由經濟規模、消費潛力、發展效率和科技投入4個子系統共計13項指標構成；環境系統在考慮環境質量、治理體系與治理能力等基礎上，結合“十四五”時期生態文明建設以降碳為重點戰略方向，以及促進經濟社會發展全面綠色轉型等方面，由環境質量、環境污染、綠色低碳和環境治理4個子系統共計15項指標構成（表1）。

表1 經濟發展與生態環境保護耦合協調評價指標體系Table 1 Evaluation index system of coupling coordination between economic development and ecological environment protection

1.2 綜合發展評價模型

綜合發展評價模型用于評價經濟和環境系統綜合發展水平的高低，具體方法如下。

1.2.1 標準化處理

采用極差法進行標準化處理，以消除量綱影響。計算公式如下：

當xij為正向指標時

當xij為負向指標時

式中：Xij為標準化值；xij為第j項指標第i年的原始值；max(xj)和min(xj)分別為第j項指標的最大值和最小值。

1.2.2 確定指標權重

采用熵值法來確定指標權重，主要是因為熵值法能有效避免主觀因素導致的誤差。計算公式如下：

式中：Ej為指標j的信息熵；Wj為指標j的綜合權重；i表示年份；j表示指標序號。

1.2.3 綜合發展指數

綜合發展指數用于表征經濟和環境系統綜合發展水平，指數越大，說明發展水平越好。計算公式如下：

式中：F(x)和G(y)分別為經濟指數和環境指數；aj和bj分別為經濟系統和環境系統第j項指標的權重，本文認為經濟發展和環境保護同等重要，因此取a=b=0.5；Xj和Yj分別為經濟系統和環境系統第j項指標標準化值；n1和n2分別為經濟系統和環境系統的指標數量；T為綜合發展指數。

1.3 耦合協調度模型

1.3.1 耦合度

采用耦合度(C)對經濟系統和環境系統的相互作用關系進行度量。計算公式如下：

式中：k為調節系數。

1.3.2 耦合協調度

耦合度雖然可以對經濟系統與環境系統間的影響程度做出定量分析，但不能對其是良性耦合還是惡性耦合做出判斷。因此，需進一步采用耦合協調度模型對耦合的優劣程度做出評估。計算公式如下：

式中：D為耦合協調度，耦合協調度越高，表明經濟系統和環境系統協調發展越好。

1.3.3 協同發展系數

采用協同發展系數（U）對經濟與環境的相對滯后程度進行分析。計算公式如下：

當0＜U≤0.8時，表明經濟發展相對滯后；當0.8＜U≤1.2時，表明經濟環境同步發展；當U＞1.2時，表明環境質量相對滯后[21-22]。

1.3.4 判別標準

本文的耦合類型和耦合協調狀態判別標準如表 2、表 3 所示[23-24]。

表2 經濟系統與環境系統耦合類型Table 2 Coupling types of economic and environmental systems

表3 經濟系統與環境系統耦合協調區間及狀態Table 3 Coupling coordination interval and state of economic and environmental systems

2 研究區域概況及數據來源

2.1 研究區域概況

甘肅省位于中國西北地區，總面積為42.58萬km2，下轄12個地級市、2個自治州。2020年全省地區生產總值和人均地區生產總值分別為8 718.30億元和3.30萬元/人，10年間年均增長率分別為7.76%、6.78%；主要污染物排放量明顯下降，COD、氨氮、SO2和氮氧化物排放量年均降幅分別為12.31%、11.27%、9.15%和15.06%；生態環境狀況改善明顯。

2.2 數據來源

數據來源于《中國統計年鑒》《中國城鄉建設統計年鑒》《甘肅省發展年鑒》《甘肅省生態環境狀況公報》《甘肅省國民經濟和社會發展公報》，以及甘肅省14市（州）的生態環境狀況公報、國民經濟和社會發展公報，對于個別缺失數據，采用插值法進行完善。

3 結果與討論

3.1 甘肅省經濟發展與生態環境保護耦合協調分析

3.1.1 綜合發展水平分析

甘肅省2011—2019年經濟指數、環境指數和綜合發展指數如圖1所示。由圖1可以看出，甘肅省經濟與環境綜合發展水平總體呈上升趨勢，綜合發展指數由2011年的0.067 0升至2019年的0.865 4。其中，經濟系統發展較為平穩，城鎮化率、人均消費支出、在崗平均工資、勞動生產率等逐年上升，人均工業增加值、研發經費投入強度等存在波動；環境保護水平整體處于上升趨勢但存在階段性，如2016—2017年上升明顯，得益于該階段COD、氨氮等污染物排放降幅明顯，能源消耗強度、水資源消耗強度和碳排放強度降低，綠色低碳成效顯著，但生活垃圾無害化處理率等環境治理指標波動較為明顯，環境治理水平還需進一步提升。

圖1 甘肅省經濟與環境綜合發展指數變化趨勢Fig.1 Changing trend of comprehensive development indexes of economy and environment in Gansu Province

3.1.2 耦合協調水平分析

甘肅省2011—2019年經濟系統與環境系統耦合度、耦合協調度及協同發展系數如表4所示。

表4 甘肅省經濟與環境耦合協調程度Table 4 Coupling and coordination degree of economy and environment in Gansu Province

由表4可知，甘肅省經濟與環境系統的耦合協調度總體呈上升趨勢。2016年前，甘肅省經濟與環境耦合協調水平較低，且耦合類型和協同發展類型不穩定；2016年后，耦合度全部處于高水平耦合類，且經濟與環境同步發展。這得益于甘肅省不斷優化經濟發展模式，通過調整產業結構、優化營商模式、引進高新技術等手段不斷提升發展成效，逐步向高質量發展邁進；同時，將生態環境保護放到優先位置，狠抓生態環境保護工作，大幅降低污染物排放水平。

3.2 甘肅省14市（州）經濟發展與生態環境保護耦合協調分析

3.2.1 綜合發展水平分析

甘肅省14市（州）2011—2019年綜合發展指數如表5所示。由表5可知，2011—2019年間14市（州）的綜合發展指數總體呈上升趨勢，表明14市（州）的綜合發展水平不斷提升且總體向好。從時間維度來看，大部分市（州）的綜合發展水平在2016年前后出現明顯提升，特別是嘉峪關、張掖、金昌、武威等市（州），其綜合發展指數在2016年同比提升達50%以上，這主要是因為在2016年該類市（州）環境系統指數提升明顯，2016年環境系統指數分別增至2015年的2.42、2.70、2.45、2.45倍。從空間維度來看，綜合發展水平較高的市（州）為酒泉和蘭州；較低的市（州）為甘南和定西，但其總體發展水平呈上升趨勢。

表5 甘肅省14市（州）經濟與環境綜合發展指數Table 5 Economic and environmental comprehensive development indexes in 14 cities (prefectures) in Gansu Province

3.2.2 耦合協調水平分析

采用ArcGIS軟件繪制甘肅省14市（州）2011—2019年經濟發展與生態環境保護耦合協調類型空間演變圖，結果如圖2所示。

由圖2可知，在時間維度上，14個市（州）耦合協調水平總體可分為3個階段：第一階段（2011年），14市（州）耦合協調水平較低，全省整體處于失調衰退期，各市（州）經濟發展水平相對較低且發展形式較為粗放，綠色低碳水平較低，環境治理能力不足，未實現良性耦合。第二階段（2012—2015年），14市（州）耦合協調度總體向好，耦合協調類型從失調衰退向耦合協調逐漸轉變，耦合協調區間逐步進入過渡調和，白銀、天水等市通過加大城市大氣污染防治力度、提高城鎮污水處理率和垃圾無害化處理率等措施，突出環境問題得到改善，但這一時期各市（州）經濟發展與環境保護各有側重且步調不一致。第三階段（2016—2019年），14市（州）全部進入耦合協調期，到2019年，各市（州）的耦合協調狀態均已達到中級耦合協調以上。這主要是因為“十三五”時期，各市（州）統籌經濟發展與環境保護，一方面推進質量強省戰略，優化產業結構、推動產業集聚、發展并壯大戰略性新興產業，人均GDP、城鎮和農村居民可支配收入分別提升24.53%、20.41%和29.48%；另一方面以國家生態安全屏障綜合試驗區和循環經濟示范區為平臺，推進生態保護和修復工程，推進環境治理現代化，環境質量、環境污染和綠色低碳指數分別提升34.58%、23.22%和44.81%，經濟與環境實現良性促進[25]。

圖2 甘肅省14市（州）耦合協調類型空間演變Fig.2 Spatial evolution diagram of coupling coordination types of 14 cities (prefectures) in Gansu Province

在空間維度上，14市（州）耦合協調水平總體呈現中部最優、北部次之、南部略差的規律。中部市（州）以蘭州、白銀為代表，該類城市依托國家級高新區、循環經濟區等平臺，積極引導裝備制造、生物制藥、太陽能等產業高效高質量發展，經濟發展與環境保護雙管齊下，推動該類城市耦合協調水平位于全省前列。北部市（州）以張掖、武威、金昌為代表，該類城市依托自身優勢，大力推進生態農業、新能源等產業發展；同時依托綠色生態工業園區、祁連山生態補償試驗區建設，污染物排放量、能源消耗強度、碳排放強度等均明顯下降，環境治理能力得到提升，耦合協調發展處于中等水平。南部市（州）以甘南、隴南、定西為代表，其經濟體量較小，GDP之和僅占全省的1/5左右，工業發展占比不高，三產占比均超50%，經濟發展重視程度高于環境保護，2015年以來，隴南和甘南均為環境滯后型，出現了隴南尾礦污染事故等問題，該類城市耦合協調水平位于全省靠后位置。

4 結論與建議

（1）2011—2019年，甘肅省經濟與環境綜合發展水平不斷提升且勢頭向好，經濟指數提升較為平穩，環境指數存在階段性變動；耦合協調度總體處于上升趨勢，由極度失調衰退類轉變為優質耦合協調類；協同發展類型達到經濟環境同步型。

（2）甘肅省14市（州）耦合協調水平在時間維度可分為3個階段：2011年，失調衰退時期；2012—2015年，失調衰退向耦合協調過渡期；2016—2019年，耦合協調期。

（3）甘肅省14市（州）耦合協調水平在空間維度呈中部優于北部和南部的特點，其中中部以蘭州、白銀代表高質量耦合協調類，北部以張掖、武威、金昌代表中耦合協調類；南部以甘南、定西、隴南代表低耦合協調類。

（4）甘肅省應按照因地制宜、分類施策的原則實施差異化的環境經濟政策。對高質量耦合協調類市（州）在充分發揮其引領示范作用帶動輻射周邊城市的發展的同時，進一步壯大經濟增長級，促進經濟由高速向高質、高效轉變；對低耦合協調類市（州），要加大生態環境保護力度，提升污染治理能力，摒棄粗放型發展模式，積極探索生態發展新路徑，打造經濟發展新動能，加快發展生態產業、特色產業，鞏固壯大實體經濟根基。