廣東沿海經濟帶城市生態環境承載力綜合評價及障礙度測算

裴振鴻 葉蔚

摘要：進入21世紀以來，海岸帶城市經濟規模和社會水平得到顯著提升，但其生態環境也面臨著較大承受壓力。本文通過使用PSR模型構建海岸帶城市生態環境承載力評價指標體系，經熵值法客觀賦權后，采用TOPSIS模型和障礙度模型，橫向分析2010、2015、2018年廣東沿海經濟帶14座城市生態環境承載力水平，縱向分析2009-2018年4座典型城市生態環境承載力變化趨勢和障礙因素。研究表明，珠三角地區承載力基本處于良好水平，粵東粵西地區處于中等水平；深圳、珠海、汕頭、湛江4座城市的生態環境承載力在研究期內呈現波動變化，2015年后承載力逐步恢復；從障礙度測算結果來看，主要單項障礙指標包括自然保護區個數、人均耕地面積、森林覆蓋率等，主要分類障礙系統是響應子系統。基于評價結論，提出相關的決策措施。

關鍵詞：廣東沿海經濟帶城市；生態環境承載力；PSR-TOPSIS模型；障礙度

中圖分類號：F2文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2022.22.015

0引言

廣東沿海經濟帶是廣東省人民政府于2017年提出規劃建設的經濟發展區域，其范圍包括廣東省沿海陸域及相關海域，總面積約為12.09萬平方公里，以珠三角區域為核心，連接東西兩翼。由于具備區位優勢突出、資源儲量豐富、經濟實力雄厚、基礎設施較完善等特點，廣東沿海經濟帶發展前景廣闊。沿海城市群是作為廣東省經濟發展的活力引擎，但隨著工業化進程和經濟發展的加快，粵東粵西地區因產業基礎薄弱，內生發展動力不足等原因，與珠三角地區的發展差距日益明顯，一體化格局尚未真正形成，導致廣東沿海經濟帶城市群在經濟增長、生態環境治理和資源開發保護等方面存在較突出問題，生態環境承載力壓力不斷加大，廣東沿海經濟帶的發展仍面臨一系列的挑戰。

國內學者針對生態環境承載力的研究成果頗豐，例如熊永柱、楊靜對海岸帶環境承載力的概念、指標體系和評價概念模型進行探討，豐富和發展海岸帶環境承載力的研究理論；葉蔚等在研究粵港澳大灣區海洋污染防治機制中提出構建沿海城市綜合生態承載力評價指標體系的建議；張緒良等、崔昊天等運用PSR模型對局部區域的海岸帶生態環境承載力進行綜合評價。因此，本文基于PSR模型構建海岸帶生態環境承載力綜合評價體系，運用熵值法客觀賦權，結合TOPSIS模型和障礙度模型，對2009-2018年廣東沿海經濟帶生態環境承載力進行量化評價，掌握廣東沿海經濟帶城市近十年的生態安全演變趨勢，探討沿海城市可持續發展的方式，為廣東沿海經濟帶的進一步開發建設和生態環境治理與保護提供科學依據與決策建議。

1生態環境承載力評價指標體系構建

1.1評價模型機理

PSR模型是由國際經合組合（OECD）與聯合國環境規劃署（UNEP）提出的，被廣泛應用到環境、生態、資源等領域的問題研究。P代表“壓力”：主要是指人類生產活動和需求獲取對資源的消耗及污染物排放對環境造成的破壞；S代表“狀態”：是指在海岸帶城市社會、資源消耗和污染物排放壓力之下所呈現出的各種狀況；R代表“響應”：是指海岸帶城市面對環境壓力、狀態問題而采取的有效措施和對策。該模型較好地貼近海岸帶城市的發展特點以及經濟-資源-環境的相互關系，具體的作用機制見圖1。

1.2評價指標體系構建

本文在選取評價指標時，根據海岸帶城市的環境壓力、資源供給及經濟發展特點，結合人類經濟社會活動與生態環境變化的關聯效果，按照科學全面、層次鮮明、獨立客觀、動態演化、可操作性等原則，從“壓力（P）-狀態（S）-響應（R）”三個維度構建海岸帶城市生態環境承載力評價指標體系如表1所示。

2生態環境承載力評價及障礙度測算

2.1指標權重確定

熵值法在一定程度上消除人為因素的影響，是一種按照各個指標之間數值差異程度進行客觀賦權的方法。本文運用熵值法來確定廣東省沿海經濟帶城市生態環境承載力評價指標的權重。

（1）數據標準化處理。為便于指標之間分析比較，采用極值法對正向指標和負向指標的原始數據進行標準化處理。

構建指標原始數據矩陣：

X=［Xij］n×m（1）

正向指標標準化計算見式（2）：

X′ij=（Xij-Ximin）（Ximax-Ximin）（2）

負向指標標準化計算見式（3）：

X′ij=（Ximax-Xij）（Ximax-Ximin）（3）

式中：評價指標數i=1，2，…，n，評價年份數j=1，2，…，m，Ximax、Ximin分別表示原始數據中的評價指標i所有年份的最大值和最小值，為防止標準化處理結果為零，X′ij需進一步處理：

Rij=X′ij+0.01（4）

通過上述公式計算得到標準化結果，得到標準化矩陣：

R=［Rij］n×m（5）

（2）熵值法賦權。將各項指標進行同度量化，計算第i項指標在第j年的樣本值的比重：

pij=Rij∑mj=1Rij（6）

計算第i項指標的熵值ei：

ei=-k∑mj=1pijlnpij（7）

式中：ei>0，k>0，令

k=1lnm（8）

則此時的ei為極大值：

ei=-1lnm∑mj=1pijlnpij（9）

計算評價指標權重：

wi=1-ei∑ni=11-ei（10）

2.2基于TOPSIS模型的評價方法

TOPSIS模型是Yoon和Hwang于1981提出的一種適用于多項指標、多個方案進行比較選擇分析的模型。TOPSIS模型通過計算評價對象與正、負理想值之間的距離，以此作為評價優劣的依據。

（1）構建加權規范化矩陣。

Z=［zij］n×m=Rij×wi（11）

（2）確認正負理想解。

z+=max1≤i≤nzij∣i=1，2，…，n=z+1，z+2，…，z+n（12）

z-=min1≤i≤nzij∣i=1，2，…，n=z-1，z-2，…，z-n（13）

（3）計算指標與正負理想解的距離。

D+j=∑ni=1（z+i-zij）2（14）

D-j=∑ni=1（z-i-zij）2（15）

（4）根據式（14）、（15）計算綜合評價指數。

Tj=D-jD+j+D-j，Tj∈（0，1］（16）

2.3基于障礙度模型的評價方法

為識別出制約評價結果的障礙因素，運用障礙度模型計算各指標障礙度。因子貢獻度Fi是指單項指標對總目標的影響程度，指標偏離度Iij則是指單項指標與目標100%的差距，而障礙度Pij和pij是指第j年分類指標和單項指標的對生態環境承載力的影響程度。

Fi=Wi×wi（17）

Iij=1-Rij（18）

pij=Fi×Iij∑ni=1（Fi×Iij）×100%（19）

Pij=∑pij（20）

式中：wi是第i個指標的權重，Wi為第i個指標所在的分類準則層的權重，Rij為單項指標的標準值。

2.4數據來源

本文研究數據主要來源于2010-2019年《中國城市統計年鑒》《廣東省統計年鑒》《廣東農村統計年鑒》《廣東省生態環境狀況公報》《廣東省水資源公報》和各城市統計年鑒、環境公報、國民經濟和社會發展統計公報等資料，個別指標數據通過公式計算生成。

3實證結果分析

3.1生態環境承載力評價結果

（1）選取代表年份橫向評價分析沿海14座城市生態環境承載力，測算結果見表2。

由于目前未有統一的評價標準，本文在參考相關文獻，結合廣東沿海經濟帶城市現狀，將生態環境承載力等級分為［0，0.3）差、［0.3，0.4）較差、［0.4，0.5）中等、［05，0.6）良好、［0.6，1）優。

2010年，深圳、惠州、汕頭、茂名生態環境承載力表現較差，其余10座城市表現均為中等。2015年，變化最顯著的是汕頭從較差上升至優，深圳、珠海、汕尾、潮州均上升至良好，其余8座城市維持在中等水平，變化不大。2018年，14座城市生態環境承載力均達到中等以上，茂名環境狀況有所改善，躍升至等級優，汕頭、汕尾、揭陽、湛江和陽江均下降至中等水平。

（2）縱向評價分析2009-2018年典型城市生態環境承載力變化趨勢，測算結果見圖2。

整體而言，4座典型城市生態環境承載力呈現波動式上升趨勢。2009-2015年間，汕頭、湛江出現明顯的波動，從0.4～0.5區間下降至0.3～0.4區間，最低值為2011年降至0.3水平。2015-2018年間，各市生態環境承載力逐步提升，總體維持在0.4～0.6區間。

2011年，《廣東省國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要（2011-2015）》的發布，具體地說明廣東省未來五年的發展規劃。2015年全省實現地區生產總值7.28萬億，珠三角地區占全省比重79.2%，粵東西地區合計占13.1%，然而在社會經濟快速提升的同時，全省也面臨著較大的下行壓力，經濟發展方式總體粗放，資源環境約束趨緊，造成沿海經濟帶城市的生態環境承載力出現較大波動。

“十三五”開局之年，按照省“十三五”綱要精神和工作部署加強生態文明建設，強化能源消費總量和強度的雙控力度，節約集約利用資源，重視環境治理和環境基礎設施投入資金等，因此在2015-2018年廣東省沿海經濟帶城市生態環境承載力得以恢復，并呈現出穩步上升的趨勢。

（3）子系統生態環境承載力評價分析。結合海岸帶城市實際狀況，深入探討典型城市生態環境承載力子系統的評價結果。

壓力子系統：2009-2018年深圳生態環境壓力子系統評價值總體呈現上升趨勢，增幅較大，深圳在節能減排方面工作成效顯著，極大提升其環境承載力；珠海在2009-2018年總體呈現下降趨勢，原因在于其單位地區生產總值電耗、萬元生產總值工業廢氣排放量和萬元生產總值工業廢水排放量均處于較高水平；汕頭總體保持穩定，2011-2012年出現較大幅度下降，單位地區生產總值電耗、萬元生產總值工業廢氣排放量達到十年中最高值，同時出現較高物價消費水平，均已超過103%。湛江在2009-2015年間大幅上升，得益于能源消耗和污染物排放的管控，人口自然增長率也逐年下降；2016-2020年出現下降趨勢，尤為突出的是萬元生產總值工業廢氣排放量連續3年超1.45萬標立方米。總體而言，社會、資源和環境壓力仍會給海岸帶城市生態環境承載力帶來較大的挑戰。

狀態子系統：2009-2018年深圳生態環境響應子系統評價表現為先升后降，作為經濟開放特區，深圳人口數逐年激增，這勢必會導致人均資源占有量的減少，如人均耕地面積和人均海域面積，深圳作為城市化進程飛速發展的代表之一，其環境質量也面臨著巨大挑戰，空氣質量和海水水質成為其最突出的問題。珠海在2009-2018年間呈現出雙峰式增長態勢，轉折點出現2013年和2017年，主要原因與深圳相似。汕頭在2009-2018年間呈現穩定上升趨勢，得益于森林覆蓋率和公共綠地的增加，人均資源占有量變化幅度較小。湛江在2009-2018年間呈現出“W”形態勢，由于經濟發展相對欠發達的原因，森林經營狀態重經濟輕生態，相關的管理機制不完善，導致森林覆蓋率變化不穩定，對其生態承載力提升存在限制。總體而言，海岸帶城市環境質量和資源狀態仍需要進一步改善。

響應子系統：在壓力子系統和狀態子系統的雙重影響下，各市響應效果有所不同。2009-2018年深圳的生態環境響應子系統評價值呈現快幅增長態勢，深圳政府加大環境保護和城市環境基礎設施的投資數量，取得了較好的治理成效。珠海在資源恢復方面，通過建設自然保護區，加強水土流失治理工作，促使評價結果的提高。汕頭的響應子系統評價值集中于03～05區間，采取的環境治理措施持續改善響應因素，城鎮污水處理率從5770%提高至9640%，城市生活垃圾無害化處理率從6413%提高至9800%，雖然評價結果存在變化波動，但其響應措施能有效緩和總體承載力下降的趨勢。湛江實施的環境治理政策與措施，對于生態環境響應子系統所取得的效果不佳，湛江近些年的經濟實力正在穩步提升，經濟效益增長的同時應更注重生態效益的協同發展，政府在節能環保、環境治理基礎設施建設等方面的投入仍需加強。

3.2典型城市障礙因素診斷

（1）單項指標障礙因素分析。通過障礙度模型測算結果，選取2018年4座典型城市生態環境承載力單項指標障礙度，如表3。綜合4座典型沿海經濟帶城市生態環境承載力的變化情況來看，雖然沿海經濟帶城市注重落實各項生態環境治理和保護的措施，但隨著城市化和工業化進程的加快使得現有措施取得的效果有限。為適應廣東沿海經濟帶城市經濟發展和社會進步的需要，通過對陸海的科學統籌規劃，調整區域產業結構，整治海岸帶開發無序和利用方式粗放的問題，合理利用生態資源，嚴格管控能耗和污染物排放，增強海岸帶城市環境治理能力等方法，緩解海岸帶城市生態環境承載壓力。

（2）分類指標障礙因素分析。進一步測算出2018年4座典型海岸帶城市生態環境承載力的分類指標障礙度，結果見表4。

從總體來看，研究期內廣東沿海經濟帶城市生態環境承載力的主要分類障礙因素是響應子，其次是壓力子系統、狀態子系統。因此，在城市經濟快速發展、環境壓力不斷加大的現狀下，政府應注重從響應子系統進行決策調整，同時兼顧壓力子系統和狀態子系統，加大資源恢復力度，同時確保污水的集中處理、生活垃圾的無害化處理、固體廢物綜合利用等，加大環境保護的一般性公共支出，完善城市環境基礎設施建設，從而實現沿海經濟帶城市的可持續發展和生態環境承載力的提高。

4結論

廣東沿海經濟帶城市的發展模式是我國眾多海岸帶城市的典型代表之一，其研究具有一定的參考價值。根據評價結果來看，研究期內沿海經濟帶各市生態環境承載力都存在一定的波動，2010年深圳、惠州、汕頭、茂名4座城市生態環境承載力表現較差，進入到2015年后，生態環境問題引起全社會的共同關注，各市積極響應國家號召，按照省“十三五規劃”工作部署加強生態文明建設，資源節約型和環境友好型社會建設取得突破性進展，生態環境承載力總體保持在中等以上水平，珠三角地區基本處于良好水平，而粵東、粵西地區多處于中等水平，這也表明經濟發展水平與生態文明建設是相輔相成的。從4座典型城市的障礙度測算結果來看，主要的單項障礙指標為：自然保護區個數、人均耕地面積、森林覆蓋率、建成區綠化率、人均海域面積等。分類指標的障礙排序情況為：響應＞壓力＞狀態。可見，為進一步提高廣東沿海經濟帶城市生態環境承載力應重點從響應子系統入手，兼顧壓力子系統和狀態子系統，實現沿海經濟帶城市的可持續發展和城市效益最大化。

參考文獻

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基金項目：廣東海洋大學2019年人文社科項目（C19072）；湛江市非資助科技攻關專題項目（2020B01488）。

作者簡介：葉蔚，女，博士研究生，廣東海洋大學講師，研究方向：海洋生態系統的評價與核算。