基于熵權-耦合協調度模型紡織經濟-資源-環境復合系統協調發展研究

孟小璐

(福州外語外貿學院，福建 福州 350202)

紡織業是我國國民經濟的傳統支柱型產業和重要的民生產業，在繁榮市場、擴大出口、吸納就業、增加農民收入、促進城鎮化發展等方面發揮著重要作用。“十三五”規劃期間，紡織業在我國產業發展中具有較高質量發展基礎和能力，規模以上紡織企業工業增加值年均增速達7%左右[1]。但是，產業在穩定發展的同時也面臨著諸多壓力。近年來，在資源需求方面，不管是勞動力、生產原料的價格的提高，還是因產業改造升級的需要對研發投入、技術人員、智能設備需求的增加，都增加了產業對資金、技術、人力、能源等各項資源需求的投入和能源的消耗[2]。在生態環境方面，我國倡導的生態文明建設、節能減排、產業綠色發展等要求都給紡織業帶來了環保生產的壓力[3]，紡織業作為高污染行業之一，平衡好經濟發展和環境污染之間的關系就變得尤為重要。產業要做到綠色發展、可持續發展，就需要平衡與資源、環境之間的關系，資源和環境既能促進產業經濟發展，也能制約產業經濟發展[4-6]。因此，本文從產業經濟、資源、環境三個方面入手研究三者之間的耦合關系、協調發展情況，以期為產業持續發展提供參考。

1 文獻研究

段文平[4]、朱芬華[5]、李國柱等[6]都提出經濟與環境、資源之間存在緊密關聯，目前大部分學者主要研究的是區域經濟與資源、環境之間的耦合關系，王羽和王憲恩[7]基于生態文明理念，分析了經濟社會與資源環境耦合模式與演化過程，提出區域經濟社會與資源環境系統耦合協調發展的對策。朱沁夫和鞏慧琴[8]對海南經濟、資源和環境發展進行耦合分析。張超和楊軍[9]構建區域經濟-社會-資源環境耦合協調發展的評價體系，對重慶市三大系統的發展水平進行分析。王蕾等[10]基于經濟、社會、資源、環境對北疆主要地區城市化發展進行評價，并利用耦合協調度模型和ARMA模型對北疆地區的經濟、社會、資源、環境進行耦合協調度分析和預測。王憲恩等[11]構建圖們江地區經濟社會與資源環境耦合協調發展模型，分析圖們江地區經濟社會和資源環境的協調發展水平，研究該地區經濟社會和資源環境的協調發展趨勢，為促進區域可持續發展提出對策建議。胡彪等[12]構建天津市經濟-資源-環境系統評價指標體系，并采用主成分分析法、回歸分析法和隸屬度函數測算三個系統之間的協調度，分析經濟、資源、環境之間的協調發展情況。也有少部分學者研究產業經濟、環境、資源之間關系，如馬金書和李海江[13]利用灰關聯法測度云南各產業與經濟增長、資源消耗及污染物排放的關聯度。張唯佳和饒良懿[14]依據資源-環境-經濟系統協調發展理論和壓力-狀態-響應框架模型構建了荒漠化治理技術產業化資源-環境-經濟系統協調發展評價指標體系。楊月梅[15]利用綜合相對勢模型從經濟、資源和環境方面對中國2012年產業結構合理性進行評價。徐升華和吳丹[16]基于系統動力學研究產業、經濟和資源的內在關系。王雪芹和盛武[17]建立煤炭產業經濟-資源-環境系統耦合協調度評價指標體系，分析煤炭產業經濟、資源和環境之間的協調關系。

從現有的研究來看，更多的學者是探討區域經濟、環境和資源的關系，對產業經濟、資源和環境之間的關系研究還是比較少，且研究維度也相對單一。而且，研究紡織產業經濟、資源和環境三者之間關系的更是缺乏。紡織產業作為我國重要的民生產業，其發展與生態環境、資源利用等方面有很大關聯，討論紡織產業經濟與資源、環境的關系對促進產業可持續發展有重要的參考作用。因此，本文將構建紡織產業經濟-資源-環境系統，從多維度研究產業經濟、資源、環境之間的二元系統耦合關系和三元復合系統耦合關系，深入分析其交互耦合的運行機理，為產業可持續發展提供參考依據。

2 耦合協調度模型構建

2.1 構建指標體系

本文借鑒已有的研究成果[4,18]，并遵循指標體系構建原則和方法，從紡織業的經濟、資源、環境三個方面選取具有代表性且易獲取的16個指標，用來評價系統間的協調發展情況。文中用正負性來表示每個指標對系統的影響，“+”表示正向影響，“-”表示反向影響，如下表1所示。

表1 紡織業經濟-資源-環境復合系統協調發展評價指標體系

2.2 數據來源及處理

本文以福建紡織業為例進行相關數據收集，數據來源于2008—2019年《福建統計年鑒》《福建經濟普查年鑒》《中國勞動統計年鑒》和《中國統計年鑒》。同時對收集的指標數據進行標準化處理，以消除因量綱不同造成的影響。指標處理方式如下：

正向影響指標參照如下公式計算：

(1)

反向影響指標參照如下公式計算：

(2)

其中，xij是第i年第j個指標的實際值，x′ij是處理后的指標數值。

2.3 采用熵權法計算指標權重

本文采用熵權法來計算指標權重，以避免因人為主觀判斷而產生的干擾。計算步驟如下：

第一，對各系統指標進行同度量化，計算第j個指標每一年的比重Rij。

(3)

第二，計算各指標的熵值ej。

(4)

第三，計算各系統的指標的權重wj。

(5)

2.4 計算綜合評價指數

采用綜合評價模型[19]計算紡織業經濟、資源、環境三個子系統的綜合評價指數，通過各子系統綜合評價指數來說明各子系統的發展水平。計算公式如下：

(6)

其中，k=1,2,3，uk表示各子系統綜合評價指數，即u1,u2,u3分別為經濟子系統、資源子系統和環境子系統的綜合評價指數，以反映各子系統的綜合發展水平。

2.5 耦合協調度模型構建

2.5.1 耦合度模型

耦合度主要是體現子系統間的相互作用、相互影響的強度。本文借鑒張翔等[20]采用的耦合度模型研究子系統之間兩兩二元耦合關系及經濟-資源-環境三元復合系統的耦合關系。下面為二元耦合度和三元耦合度計算公式：

(7)

(8)

其中，C和C′分別為二元和三元系統的耦合度，反映子系統之間耦合程度。耦合度值越大，子系統之間關聯性越大，系統之間發展越協調。

2.5.2 耦合協調度

為了更好地評價各子系統的耦合協調程度，引入耦合協調度函數：

(9)

T=αu1+βu2+γu3,

(10)

表2 耦合協調度等級劃分標準

3 結果與分析

3.1 綜合發展水平分析

基于上述綜合發展指數的計算方法，得到不同年份三個子系統的綜合發展指數，各子系統綜合發展指數變化如圖1所示。

圖1 三個子系統的綜合發展水平

根據圖1可知，三個子系統的綜合發展水平總體均呈現上升趨勢，三個子系統間的相互影響，使得復合系統的綜合發展水平也在不斷地上升。其中，紡織業經濟子系統的綜合發展水平總體呈現不斷上升趨勢。但相較于其他兩個子系統，經濟子系統的綜合發展水平起點較低，說明了福建省紡織業資源供應和生態環境方面基礎都較好。2012年經濟子系統的綜合發展水平出現小幅度下降，主要是因為在當年紡織業的總產值、增加值和利稅總額都出現下降，且這三個指標在經濟子系統中的權重較大，導致該子系統的綜合發展水平在2012出現下降。資源子系統的綜合發展水平在2007—2013年穩定增長；在2013—2016年下降幅度較大，主要是經濟快速發展，增加了對資源的消耗，如能源消耗、科技投入、固定資產投資等；2016—2018年呈大幅度上升，是由于資源子系統和環境子系統發展水平的提升促進經濟發展。環境子系統的綜合發展水平呈現循環波動，在2007—2012年波動幅度較小，主要是前期生態環境基礎較好，但隨著產業經濟發展，忽略環境生態保護，導致發展水平有小幅度的下降；在2013—2018年雖然有波動，但整體是上升的，主要是因為污染治理投入的增加，工業二氧化硫排放量的減少，工業固體廢物綜合利用率的提高，提升了環境子系統的綜合發展水平。2018年相較于其他兩個子系統，環境子系統的綜合發展水平較低，且還有下降趨勢，說明該子系統發展勢頭不足，需提高警惕，注意相關因素的影響。

3.2 耦合協調度分析

3.2.1 二元系統耦合協調度分析

根據系統耦合協調度的計算公式得到二元系統的耦合協調度(圖2)。

圖2 二元系統的耦合協調度

3.2.1.1 經濟-資源系統

2007—2018年，經濟-資源系統的耦合協調度呈持續增長趨勢，說明兩者間耦合度較高，呈有序協調發展。2007—2009年由失調階段發展到過渡階段，主要是經濟增加帶動資源的發展，2010—2011年由過渡階段發展到協調階段，主要是在此期間，經濟子系統和資源子系統的發展水平同時在不斷提升，減小了兩系統間的差距，整體協調發展。

3.2.1.2 資源-環境系統

2007—2018年，資源-環境系統的耦合協調度呈波動性增長，增長幅度不大，主要是因為資源子系統和環境子系統的綜合發展水平在這期間都產生波動，且他們的發展水平差距不大導致的。在2010年有所下降是受環境子系統影響。2014—2016年下降的主要是因為兩子系統間的耦合關系變化導致的，但后期隨著兩子系統綜合發展水平的回升，帶動兩子系統耦合協調度的提升，使得協調有序發展。

3.2.1.3 經濟-環境系統

2007—2018年，經濟-環境系統的耦合協調度整體呈現增長趨勢，說明兩者間耦合度較高，呈有序協調發展。2018年有小幅度下降，主要是受環境子系統發展水平下降的影響，雖然有波動，但總體上兩子系統間耦合度還是比較高，兩者間的協調發展良好。

3.2.2 三元復合系統耦合協調度分析

三元復合系統的耦合協調度計算結果如表3所示。

表3 三元復合系統耦合協調度

由表3可知，2007—2018年，經濟-資源-環境復合系統的協調度不斷提升，復合系統整體上呈現協調、有序發展。2007年復合系統的耦合關系水平較低，導致系統間的協調度不高，處于失調階段；隨著各子系統發展水平提升，子系統間的耦合關系也在不斷地改善，使得復合系統從原先失調階段發展到過渡階段。從2010年開始，復合系統就步入協調發展階段，整體耦合發展呈現良好的勢態；在這期間2014年出現小幅度的下降，主要是受資源子系統和環境子系統綜合發展水平下降的影響，即使經濟子系統還是處于上升，但是其他兩個子系統影響較大，導致復合系統協調度下降。后續隨著資源子系統和環境子系統發展水平提升，復合系統的協調度也逐步提高。

4 結論

本文以福建紡織經濟-資源-環境為研究對象，研究其在2007—2018年間的綜合發展水平和耦合協調發展情況，研究發現：三個子系統的綜合發展水平整體呈現上升的趨勢，其中經濟中子系統雖然起點低，但后續勢頭發展更快；通過對二元系統和三元復合系統的耦合協調度分析可知三個子系統間存在較高的耦合關系，且相互協調發展。它們在協調發展過程中存在一定的互相促進、相互制約的關系；同時，在這期間復合系統的綜合發展水平與耦合度和協調度相比，都顯得相對低，說明在保持子系統間協調穩定發展的同時，需要注意提高各子系統的綜合發展水平。通過所構建模型的分析結果，為促進紡織產業可持續發展提供參考依據，同時也可為其他產業的發展分析提供借鑒。