基于熵權-耦合協(xié)調度模型紡織經(jīng)濟-資源-環(huán)境復合系統(tǒng)協(xié)調發(fā)展研究

孟小璐

(福州外語外貿學院，福建 福州 350202)

紡織業(yè)是我國國民經(jīng)濟的傳統(tǒng)支柱型產業(yè)和重要的民生產業(yè)，在繁榮市場、擴大出口、吸納就業(yè)、增加農民收入、促進城鎮(zhèn)化發(fā)展等方面發(fā)揮著重要作用。“十三五”規(guī)劃期間，紡織業(yè)在我國產業(yè)發(fā)展中具有較高質量發(fā)展基礎和能力，規(guī)模以上紡織企業(yè)工業(yè)增加值年均增速達7%左右[1]。但是，產業(yè)在穩(wěn)定發(fā)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(yè)改造升級的需要對研發(fā)投入、技術人員、智能設備需求的增加，都增加了產業(yè)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(tài)環(huán)境方面，我國倡導的生態(tài)文明建設、節(jié)能減排、產業(yè)綠色發(fā)展等要求都給紡織業(yè)帶來了環(huán)保生產的壓力[3]，紡織業(yè)作為高污染行業(yè)之一，平衡好經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境污染之間的關系就變得尤為重要。產業(yè)要做到綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展，就需要平衡與資源、環(huán)境之間的關系，資源和環(huán)境既能促進產業(yè)經(jīng)濟發(fā)展，也能制約產業(yè)經(jīng)濟發(fā)展[4-6]。因此，本文從產業(yè)經(jīng)濟、資源、環(huán)境三個方面入手研究三者之間的耦合關系、協(xié)調發(fā)展情況，以期為產業(yè)持續(xù)發(fā)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(jīng)濟與環(huán)境、資源之間存在緊密關聯(lián)，目前大部分學者主要研究的是區(qū)域經(jīng)濟與資源、環(huán)境之間的耦合關系，王羽和王憲恩[7]基于生態(tài)文明理念，分析了經(jīng)濟社會與資源環(huán)境耦合模式與演化過程，提出區(qū)域經(jīng)濟社會與資源環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調發(fā)展的對策。朱沁夫和鞏慧琴[8]對海南經(jīng)濟、資源和環(huán)境發(fā)展進行耦合分析。張超和楊軍[9]構建區(qū)域經(jīng)濟-社會-資源環(huán)境耦合協(xié)調發(fā)展的評價體系，對重慶市三大系統(tǒng)的發(fā)展水平進行分析。王蕾等[10]基于經(jīng)濟、社會、資源、環(huán)境對北疆主要地區(qū)城市化發(fā)展進行評價，并利用耦合協(xié)調度模型和ARMA模型對北疆地區(qū)的經(jīng)濟、社會、資源、環(huán)境進行耦合協(xié)調度分析和預測。王憲恩等[11]構建圖們江地區(qū)經(jīng)濟社會與資源環(huán)境耦合協(xié)調發(fā)展模型，分析圖們江地區(qū)經(jīng)濟社會和資源環(huán)境的協(xié)調發(fā)展水平，研究該地區(qū)經(jīng)濟社會和資源環(huán)境的協(xié)調發(fā)展趨勢，為促進區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提出對策建議。胡彪等[12]構建天津市經(jīng)濟-資源-環(huán)境系統(tǒng)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(shù)測算三個系統(tǒng)之間的協(xié)調度，分析經(jīng)濟、資源、環(huán)境之間的協(xié)調發(fā)展情況。也有少部分學者研究產業(yè)經(jīng)濟、環(huán)境、資源之間關系，如馬金書和李海江[13]利用灰關聯(lián)法測度云南各產業(yè)與經(jīng)濟增長、資源消耗及污染物排放的關聯(lián)度。張唯佳和饒良懿[14]依據(jù)資源-環(huán)境-經(jīng)濟系統(tǒng)協(xié)調發(fā)展理論和壓力-狀態(tài)-響應框架模型構建了荒漠化治理技術產業(yè)化資源-環(huán)境-經(jīng)濟系統(tǒng)協(xié)調發(fā)展評價指標體系。楊月梅[15]利用綜合相對勢模型從經(jīng)濟、資源和環(huán)境方面對中國2012年產業(yè)結構合理性進行評價。徐升華和吳丹[16]基于系統(tǒng)動力學研究產業(yè)、經(jīng)濟和資源的內在關系。王雪芹和盛武[17]建立煤炭產業(yè)經(jīng)濟-資源-環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調度評價指標體系，分析煤炭產業(yè)經(jīng)濟、資源和環(huán)境之間的協(xié)調關系。

從現(xiàn)有的研究來看，更多的學者是探討區(qū)域經(jīng)濟、環(huán)境和資源的關系，對產業(yè)經(jīng)濟、資源和環(huán)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(yè)經(jīng)濟、資源和環(huán)境三者之間關系的更是缺乏。紡織產業(yè)作為我國重要的民生產業(yè)，其發(fā)展與生態(tài)環(huán)境、資源利用等方面有很大關聯(lián)，討論紡織產業(yè)經(jīng)濟與資源、環(huán)境的關系對促進產業(yè)可持續(xù)發(fā)展有重要的參考作用。因此，本文將構建紡織產業(yè)經(jīng)濟-資源-環(huán)境系統(tǒng)，從多維度研究產業(yè)經(jīng)濟、資源、環(huán)境之間的二元系統(tǒng)耦合關系和三元復合系統(tǒng)耦合關系，深入分析其交互耦合的運行機理，為產業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。

2 耦合協(xié)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(yè)的經(jīng)濟、資源、環(huán)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(tǒng)間的協(xié)調發(fā)展情況。文中用正負性來表示每個指標對系統(tǒng)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(yè)經(jīng)濟-資源-環(huán)境復合系統(tǒng)協(xié)調發(fā)展評價指標體系

2.2 數(shù)據(jù)來源及處理

本文以福建紡織業(yè)為例進行相關數(shù)據(jù)收集，數(shù)據(jù)來源于2008—2019年《福建統(tǒng)計年鑒》《福建經(jīng)濟普查年鑒》《中國勞動統(tǒng)計年鑒》和《中國統(tǒng)計年鑒》。同時對收集的指標數(shù)據(jù)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(shù)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(tǒng)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(tǒng)的指標的權重wj。

(5)

2.4 計算綜合評價指數(shù)

采用綜合評價模型[19]計算紡織業(yè)經(jīng)濟、資源、環(huán)境三個子系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)，通過各子系統(tǒng)綜合評價指數(shù)來說明各子系統(tǒng)的發(fā)展水平。計算公式如下：

(6)

其中，k=1,2,3，uk表示各子系統(tǒng)綜合評價指數(shù)，即u1,u2,u3分別為經(jīng)濟子系統(tǒng)、資源子系統(tǒng)和環(huán)境子系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)，以反映各子系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平。

2.5 耦合協(xié)調度模型構建

2.5.1 耦合度模型

耦合度主要是體現(xiàn)子系統(tǒng)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(tǒng)之間兩兩二元耦合關系及經(jīng)濟-資源-環(huán)境三元復合系統(tǒng)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(tǒng)的耦合度，反映子系統(tǒng)之間耦合程度。耦合度值越大，子系統(tǒng)之間關聯(lián)性越大，系統(tǒng)之間發(fā)展越協(xié)調。

2.5.2 耦合協(xié)調度

為了更好地評價各子系統(tǒng)的耦合協(xié)調程度，引入耦合協(xié)調度函數(shù)：

(9)

T=αu1+βu2+γu3,

(10)

表2 耦合協(xié)調度等級劃分標準

3 結果與分析

3.1 綜合發(fā)展水平分析

基于上述綜合發(fā)展指數(shù)的計算方法，得到不同年份三個子系統(tǒng)的綜合發(fā)展指數(shù)，各子系統(tǒng)綜合發(fā)展指數(shù)變化如圖1所示。

圖1 三個子系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平

根據(jù)圖1可知，三個子系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平總體均呈現(xiàn)上升趨勢，三個子系統(tǒng)間的相互影響，使得復合系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平也在不斷地上升。其中，紡織業(yè)經(jīng)濟子系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平總體呈現(xiàn)不斷上升趨勢。但相較于其他兩個子系統(tǒng)，經(jīng)濟子系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平起點較低，說明了福建省紡織業(yè)資源供應和生態(tài)環(huán)境方面基礎都較好。2012年經(jīng)濟子系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平出現(xiàn)小幅度下降，主要是因為在當年紡織業(yè)的總產值、增加值和利稅總額都出現(xiàn)下降，且這三個指標在經(jīng)濟子系統(tǒng)中的權重較大，導致該子系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平在2012出現(xiàn)下降。資源子系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平在2007—2013年穩(wěn)定增長；在2013—2016年下降幅度較大，主要是經(jīng)濟快速發(fā)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(tǒng)和環(huán)境子系統(tǒng)發(fā)展水平的提升促進經(jīng)濟發(fā)展。環(huán)境子系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平呈現(xiàn)循環(huán)波動，在2007—2012年波動幅度較小，主要是前期生態(tài)環(huán)境基礎較好，但隨著產業(yè)經(jīng)濟發(fā)展，忽略環(huán)境生態(tài)保護，導致發(fā)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(yè)二氧化硫排放量的減少，工業(yè)固體廢物綜合利用率的提高，提升了環(huán)境子系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平。2018年相較于其他兩個子系統(tǒng)，環(huán)境子系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平較低，且還有下降趨勢，說明該子系統(tǒng)發(fā)展勢頭不足，需提高警惕，注意相關因素的影響。

3.2 耦合協(xié)調度分析

3.2.1 二元系統(tǒng)耦合協(xié)調度分析

根據(jù)系統(tǒng)耦合協(xié)調度的計算公式得到二元系統(tǒng)的耦合協(xié)調度(圖2)。

圖2 二元系統(tǒng)的耦合協(xié)調度

3.2.1.1 經(jīng)濟-資源系統(tǒng)

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

3.2.1.2 資源-環(huán)境系統(tǒng)

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

3.2.1.3 經(jīng)濟-環(huán)境系統(tǒng)

2007—2018年，經(jīng)濟-環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調度整體呈現(xiàn)增長趨勢，說明兩者間耦合度較高，呈有序協(xié)調發(fā)展。2018年有小幅度下降，主要是受環(huán)境子系統(tǒng)發(fā)展水平下降的影響，雖然有波動，但總體上兩子系統(tǒng)間耦合度還是比較高，兩者間的協(xié)調發(fā)展良好。

3.2.2 三元復合系統(tǒng)耦合協(xié)調度分析

三元復合系統(tǒng)的耦合協(xié)調度計算結果如表3所示。

表3 三元復合系統(tǒng)耦合協(xié)調度

由表3可知，2007—2018年，經(jīng)濟-資源-環(huán)境復合系統(tǒng)的協(xié)調度不斷提升，復合系統(tǒng)整體上呈現(xiàn)協(xié)調、有序發(fā)展。2007年復合系統(tǒng)的耦合關系水平較低，導致系統(tǒng)間的協(xié)調度不高，處于失調階段；隨著各子系統(tǒng)發(fā)展水平提升，子系統(tǒng)間的耦合關系也在不斷地改善，使得復合系統(tǒng)從原先失調階段發(fā)展到過渡階段。從2010年開始，復合系統(tǒng)就步入?yún)f(xié)調發(fā)展階段，整體耦合發(fā)展呈現(xiàn)良好的勢態(tài)；在這期間2014年出現(xiàn)小幅度的下降，主要是受資源子系統(tǒng)和環(huán)境子系統(tǒng)綜合發(fā)展水平下降的影響，即使經(jīng)濟子系統(tǒng)還是處于上升，但是其他兩個子系統(tǒng)影響較大，導致復合系統(tǒng)協(xié)調度下降。后續(xù)隨著資源子系統(tǒng)和環(huán)境子系統(tǒng)發(fā)展水平提升，復合系統(tǒng)的協(xié)調度也逐步提高。

4 結論

本文以福建紡織經(jīng)濟-資源-環(huán)境為研究對象，研究其在2007—2018年間的綜合發(fā)展水平和耦合協(xié)調發(fā)展情況，研究發(fā)現(xiàn)：三個子系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平整體呈現(xiàn)上升的趨勢，其中經(jīng)濟中子系統(tǒng)雖然起點低，但后續(xù)勢頭發(fā)展更快；通過對二元系統(tǒng)和三元復合系統(tǒng)的耦合協(xié)調度分析可知三個子系統(tǒng)間存在較高的耦合關系，且相互協(xié)調發(fā)展。它們在協(xié)調發(fā)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(tǒng)的綜合發(fā)展水平與耦合度和協(xié)調度相比，都顯得相對低，說明在保持子系統(tǒng)間協(xié)調穩(wěn)定發(fā)展的同時，需要注意提高各子系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平。通過所構建模型的分析結果，為促進紡織產業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)，同時也可為其他產業(yè)的發(fā)展分析提供借鑒。