基于灰色關聯模型的天津市區域經濟與生態環境協調發展實證研究

□李 瑾

（天津理工大學中環信息學院經濟與管理系，天津 300380）

天津市作為中國四大直轄市之一、環渤海地區的經濟中心，對其發展水平的研究至關重要。天津市近10 年來經濟一直處于增長趨勢。第三產業的增長速度較快，第三產業的增加值在2014 年已經超過第一產業的增加值。在區域經濟發展的同時，城鄉環境也進一步優化，但仍然存在經濟與生態環境不協調的問題，環境污染問題仍然比較嚴重。通過相關數據可知，2002 年天津市可吸入顆粒物年均值為0.138 mg/m3，比2001 年下降17.4%，但仍超國家二級標準38%；二氧化硫年均值為0.069 mg/m3，超國家二級標準15%，工業粉塵排放量為2.57 萬t，比2001 年增加8.9%。2014 年，天津市二氧化硫年平均濃度值低于國家年平均濃度標準；可吸入顆粒物年平均濃度值超過國家年均濃度標準的1.1 倍。研究區域經濟與生態環境的協調關系具有重要的現實意義以及政策指導價值。文章基于天津市近10 年來的經濟發展與生態環境的各項指標數值，通過灰色關聯法分析各指標的相互影響關系，以及天津市經濟與生態環境協調發展的耦合關聯性，深入探討了影響系統發展的因素以及有效的解決方案，以促進區域經濟與生態環境協調可持續發展。

1 相關研究評述

關于區域經濟與環境的協調發展理論的研究，Stiglitz J（1974）[1]指出，影響區域經濟以及環境失調的首要原因是市場失靈，即價格不能夠反映經濟活動的質量以及效益，反而傳遞著資源稀缺型的錯誤信息。K F Jala（1993）[2]強調協調發展的重要性，認為其是處理區域經濟與環境保護之間關系的最優選擇，是實現國家可持續發展的必經之路。鄭度（1994）[3]從區域環境視角指出協調經濟、自然資源以及生態環境的關系來實現可持續發展。蔡寧等（1995）[4]認為，僅依靠政府和市場的調節不可能促進經濟與環境的協調發展，還要借助于技術進步、調整工業結構、環境投資等手段。

國內外的學者對區域經濟的協調發展進行了大量實證研究。彭橋等（2021）[5]以核心—邊緣結構理論為基礎，探討了市場一體化對我國區域經濟協調發展的影響機制，揭示了區域經濟差異的階段效應；許培源和程欽良（2021）[6]基于向西開放的經濟地理意涵，構建了一個初始稟賦不對稱的兩國三地區LS 模型，從貿易和產業經濟地理的視角研究向西開放促進東西部經濟協調發展的理論機制，并進行了實證檢驗；陳炳堯等（2021）[7]基于空間杜賓模型分析了ppp 對臨近地區的發展具有積極的正向溢出效應，帶動鄰近地區發展。楊永芳和王秦（2020）[8]基于鮑爾丁系統學原理構建協調度模型，對2018 年我國31 個地區的生態環境與區域經濟高質量發展的協調性進行了實證分析，分析了各地區的協調發展程度。

已有的研究焦點多是經濟與環境的協同關系，忽視了經濟環境系統內部的影響因素。因此，文章運用灰色關聯模型，分析天津市區域經濟與環境的協調發展，探究對某一系統影響的主要脅迫因素，并在此基礎上為政府和企業提出改進措施。

2 天津市區域經濟與環境的灰色關聯模型構建

灰色關聯模型通過客觀統一的計算公式可以求得系統內各因素之間的相互影響程度，計算結果具有客觀性，通過相關數值的分析可以得出對系統影響的協調因素以及脅迫因素，但是利用灰色關聯方法進行協調等級的劃分時不具備統一標準，多是人為設定，具有主觀性。

由于區域經濟和環境的協調發展關系是完全不確定的，其發展受內外因素的影響而不斷變化，所以這種關系是一種灰色關系，采用數理統計的方法難以奏效。對系統進行分析的方法很多，包括回歸分析、方差分析、主成分分析等，這些方法的有效實施依賴大量真實有效的數據，較少的數據量不具有普遍性，會使結果具有偶然性，并且難以發現統計規律。這類方法存在一個缺點，所取的樣本必須相關并且服從某種概率分布，對樣本的要求較高。

灰色關聯方法雖然也有不足，但是對于以上的數理統計方法具有天然的優勢，其對樣本的要求低，不管對于相關性還是數量的多少都同樣適用，避免了量化后和系統分析結果不符的情況發生。

2.1 區域經濟與環境關聯度計算過程

5）排關聯序，列關聯矩陣。

2.2 區域經濟與環境耦合度計算過程

為了分析天津市區域經濟發展與環境兩個系統的耦合度，在灰色關聯系數公式的基礎上分別按照行或列求均值，進一步建立區域經濟與環境的耦合度模型，計算公式如下。

式中：r為耦合度，n、l分別表示區域經濟與環境的指標個數。

當r=1 時，為最大耦合度，系統趨向新的有序結構。r=0，為最小耦合度，系統將無序發展。0＜r＜0.3，為低水平耦合，經濟發展水平低，環境承載力強。0.3＜r＜0.5，為拮抗時期，經濟快速發展，環境承載力下降。0.5＜r＜0.8，為磨合時期，經濟發展已經把資金注入環境的修復中，系統開始良性耦合。0.8＜r＜1，為高水平耦合，經濟與環境高水平促進，相互發展。

3 測度指標的構建與數據來源

在區域經濟與生態環境的關聯度分析中，先涉及的是區域經濟與生態環境衡量指標的選擇。文章選取對經濟影響大的第二和第三產業的相關指標，同時還選取了反映人民實際消費水平的指標。選取的測量環境指標都是對環境造成影響的指標。所選取的具體測度指標如表1 所示。

表1 區域經濟與生態環境測度指標

區域經濟發展的測度指標共5 個，環境測度指標共3 個，分析過程中采用2013—2020 年《中國統計年鑒》的數據，見表2。

表2 天津市經濟與生態環境測度指標2013—2020 年統計數據

4 模型應用及結果分析

4.1 天津市區域經濟發展與環境的關聯度

關聯度反映的是天津市區域經濟指標與生態環境指標的相關程度，數值越大，表示兩者之間的關聯性越大，通過所有樣本關聯系數的平均值求得。由于數據規模較大，本研究省略計算過程。依據公式可得區域經濟與環境各指標的關聯矩陣，見表3。

表3 中，區域經濟的5 個指標與生態環境的3 個指標之間的關聯度值介于0.442 6～0.889 8。天津市區域經濟與生態環境基本處于中等協調狀態，經濟與生態環境的矛盾依然較突出，這一問題仍是社會的熱點問題。對于廢水排放總量，區域經濟各指標與其關聯度均強關聯，其中第二產業增加值與廢水排放總量的關聯性最強。對于二氧化硫排放量和生活垃圾無害化處理量，各指標中居民消費水平和第三產業增加值與其關聯性最弱，第二產業增加值與其關聯最強。就平均值而言，區域經濟各衡量指標與環境污染的關聯度均值分別為0.613 4、0.596 1、0.744 6、0.524 2、0.480 0。第二產業增加值（0.744 6）＞地區GDP（0.613 4）＞第一產業增加值（0.596 1）＞第三產業增加值（0.524 2）＞居民消費水平（0.480 0）。因此，得出以下結論。

區域經濟對環境影響的主要脅迫因素為第二產業增加值。從表3 可以看出，第二產業增加值與環境污染關聯程度最強，說明第二產業的發展對環境的影響最大，天津市第二產業主要依托重工業的發展。重工業的發展對環境的影響很大。天津工業化水平低于發達國家的工業水準，資源的利用率偏小，相關技術還不完善，產生的廢棄物、污染物較多，處理效度偏低，工業三廢處理設備能力偏弱。

區域經濟對環境影響的主要協同因素為第三產業，第三產業的發展理論上對環境具有保護作用，說明天津第三產業的發展與環境的協同性很強，第三產業經濟與環境協調性很好，在發展經濟的同時，注意保護環境，實現可持續發展，這與天津第三產業從1990—2020 年持續發展是相符合的。

表3 中，對于地區GDP 指標，環境各指標與其關聯度中，廢水排放總量與其關聯度最強，二氧化硫排放量與其關聯度最弱，第三產業增加值和居民消費水平與二氧化硫排放量的關聯性弱，與廢水排放總量的關聯性極強，生活垃圾無害化處理量在兩者之間。就平均值而言，環境各衡量指標與區域經濟的關聯度均值分別為0.653 3、0.558 2、0.563 5?？梢姡瑥U水排放總量（0.653 3）＞生活垃圾無害化處理量（0.563 5）＞二氧化硫排放量（0.558 2）。因此，得出以下結論。

表3 天津市區域經濟與生態環境關聯度

生態環境對區域經濟發展的主要脅迫因素包括廢氣、廢水排放量和生活垃圾無害化處理量。區域經濟與二氧化硫排放量的關聯性較弱，區域經濟發展水平受環境衡量指標二氧化硫排放量的約束性較強，受廢水排放總量和生活垃圾無害化處理量的約束性小。說明工業廢氣污染仍然是制約經濟發展的重要因素。企業應該采取改進措施，減少大氣污染。如果減少工業廢氣的排放量，經濟下行，工業化增速不能保證；減少二氧化硫排放量意味著放慢經濟，只能看做是奢談保護環境。因此，天津市當務之急是大力發展第三產業，以第三產業引領經濟發展，提高第三產業對天津經濟的貢獻水平，增加天津地區實際GDP。

4.2 天津市區域經濟發展與環境的耦合度

為揭示天津市區域經濟與環境關系的階段性特征，采用2013—2020 年區域經濟與生態環境相關數據，根據耦合度計算公式，得出經濟與環境的耦合度變化曲線，如圖1 所示。

圖1 天津市經濟與環境的耦合度

由天津市經濟與環境的耦合度變化曲線可以看出，不同年份的耦合度有很大差異，這與每年的環境發展政策相關，2013—2014 年，天津市區域經濟與環境的耦合度均低于0.6。其中2013 年最為明顯，為最低。進入“十二五”之后，天津市區域經濟保持持續增長，隨之而來的卻是環境的惡化，導致其惡化趨勢大于經濟增長趨勢，使耦合度下降。2013—2020 年天津市區域經濟發展與生態環境呈現先增長后降低又增長的局面，在區域經濟發展初期經濟的增長很大程度依賴于環境的破壞，但隨著時間推移和相關政策的實施，經濟與環境協調發展。天津市經濟與環境未達到完全耦合，耦合度有升有降，說明天津市處于工業化發展初期，應制訂相關環境政策，采取必要的發展措施，提升經濟與環境的耦合度，實現二者的協調發展。

5 結束語

經濟與環境的發展問題已經成為當今社會的熱點問題。文章以天津市為例，利用灰色關聯模型，計算關聯矩陣，以2013—2020 年的經濟與環境的指標數據為基礎，對天津市經濟與生態環境發展的關聯度及耦合度進行分析，得到以下結論。

一是天津市區域經濟與生態環境發展的關聯度處于中等狀態，整體協調度水平不高，基本屬于中等協調。其中，天津市第三產業比重對生態環境的約束小，應重視第三產業的發展。

二是天津市從2013—2020 年8 年間，發展重工業的同時注重環境的保護，貫徹落實可持續發展。但在此期間，第二產業增加值與環境污染的關聯性強，說明天津市僅重視重工業對環境造成的影響，忽略了其他工業行業對環境造成的污染?？傮w來說，這段期間工業和環境的協同程度下降，工業的發展對環境的影響較大。

三是環境問題也影響區域經濟的發展。天津是典型的能源輸入型城市，能源利用率偏低，天津市的能源消費種類以煤炭為主，煤炭在一次性能源消費中占60%以上，但是如果減少“工業三廢”的排放量，經濟下行，工業化增速不能保證。

四是天津市區域經濟與環境耦合性有高有低，沒有完全協調發展，天津仍處于工業化發展前期。

本研究結論的啟示包括以下幾方面。

一是推行綠色GDP 核算體系。綠色GDP 核算是將自然資源損耗和環境污染損失扣除之后的GDP 核算方式，該核算體系去除了由于破壞環境而獲得的生產總值增長，有利于改善人們的發展觀念，轉換了過去“唯GDP 數據論英雄”的時代。綠色GDP 核算體系為經濟發展與環境保護構建了橋梁，能夠科學地評估發展中的生態價值問題。

二是構建完善的靜脈產業發展模式。資源的可回收利用是靜脈產業的根本，發展靜脈產業既要有資源再生利用的技術，也要有政府的主導作用。政府要為靜脈產業提供必要的政策激勵、產業扶持，引進先進的綠色企業，大力促進關鍵性技術的研發，加快靜脈產業規?；季帧?/p>

三是優化產業結構，轉移淘汰低端制造業，優先發展現代服務業。要引進發展高技術含量、環境友好型產業，促進本地區第三產業發展。對高污染、高能耗產業進行改革甚至轉移。做大做強本地金融業、旅游業、環境服務業等，提高第三產業的整體競爭力。