長江經濟帶產業綠色發展等級評估

郟鵬鑫，楊 博，王紅瑞, ，劉藝欣

(1. 北京師范大學水科學研究院，北京 100875；2. 北京師范大學城市水循環與海綿城市技術北京市重點實驗室，北京100875)

黨的十八大將生態文明建設納入“五位一體”的總體布局中，綠色發展體現了“以人為本”的基本理念，是適應資源環境、促進人與自然和諧相處的發展模式，也成了國家發展戰略之一[1-5]。我國的長江經濟帶包括上海、江蘇、浙江、安徽等11個省和直轄市，面積約205.23萬km2，占全國總面積的21.4%，集聚了全國40%左右的人口，并創造了超過40%的GDP，是我國國民經濟的重要支撐力量，在我國經濟社會發展與生態環境保護方面都占有舉足輕重的地位[6-7]。推動長江經濟帶發展的前提是堅持生態優先[8]，然而多年來，長江經濟帶將經濟建設擺在首位，在本質上還是以傳統的經濟發展方式為主，使生態環境愈發嚴峻，環境狀況不容樂觀[9-11]。

20世紀90年代以后，我國開始有計劃地對長江流域進行綜合規劃，《長江經濟帶發展規劃綱要》提出長江經濟帶發展要堅持生態優先、綠色發展，共抓大保護，不搞大開發，經濟社會的發展過程中更要力求綠色、低碳和循環的發展理念[12-14]。習近平總書記在中央財經領導小組第九次會議提出了“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”十六字治水方針，其中“空間均衡、系統治理”對實現資源區域均衡具有重要的意義[15]。國內眾多學者對長江流域進行了一系列研究，陳進[16]從長江的演變發展進程、水系特點、水資源開發利用現狀等方面進行了分析，對長江的戰略地位進行了詳細闡述；伍新木[17]從不同角度分析后認為長江經濟帶是中國極具發展潛力的區域，有必要也必須上升為國家戰略。由于工業化進程的差異，西方國家早期快速的工業發展具有資源高消耗、高污染的特點，使得環境問題日益嚴重，所以西方國家較早意識到了綠色發展的理念[18]。我國由于長期粗放的發展方式，導致了長江的資源環境承載能力被透支,長江流域帶各區域之間發展不均衡[19]。因此，長江經濟帶的長遠發展需要根據實際情況因地制宜，形成自己的發展特色。近年來，隨著長江經濟帶發展戰略及相關配套政策的逐漸落地，我國生態文明建設的不斷推進，長江經濟帶的發展有了更高的要求，為了更好落實科學發展觀，改變舊理念，亟須實施綠色發展戰略[20]。

本文將熵權法、可變集法和偏聯系數法相結合，構建長江經濟帶的產業綠色發展評估模型，對長江經濟帶產業綠色發展等級進行研究，以期為長江經濟帶的建設和發展提供參考。

1 研究區概況及數據來源

由于長江黃金水道的存在，長江經濟帶已經成為全球開發規模潛力最大、影響范圍最廣的內河經濟帶，也是生態文明建設的先行示范帶[21]。長江經濟帶分為上游、中游和下游3個部分，上游包括重慶、貴州、四川、云南，中游包括湖南、湖北、江西，下游包括上海、浙江、江蘇、安徽[22]。選取2008—2017年為研究時段，所用數據主要來源于《中國統計年鑒》《中國環境統計年鑒》《全國第六次人口普查》《中國城市統計年鑒》《中國水利統計年鑒》以及各省市統計年鑒。

2 研究方法

利用壓力-狀態-響應(pressure-state-response，PSR)模型，結合長江經濟帶產業綠色發展特點，構建出適合長江經濟帶產業綠色發展的評價指標體系。通過將獲取的數據進行標準化處理，利用熵權法評估指標權重，可變集方法計算相對隸屬度，利用偏聯系數方法計算等級支持度，確定產業綠色發展等級，等級評估流程見圖1。

圖1 產業綠色發展等級評估流程Fig.1 Green industry development level evaluation process

2.1 PSR模型

PSR模型的概念為環境壓力多由人類活動造成，通過改變資源的數量和質量即模型中的狀態以及政治、經濟、環境等行動對策即模型中的響應來應對這些變化[23-24]。圖2為PSR模型的框架。壓力指標是指人類的生產活動對自然界施加的壓力，常見指標有資源的使用量、人口數量、污染物的排放量等[25]，與生產和消費方式密切相關，反映排放量或資源使用強度以及給定時期內的相關趨勢和變化。狀態指標旨在概述與環境有關的狀況或在某段特定的時間段內的變化情況，涵蓋了生態系統和自然環境條件以及生活質量等方面，反映了環境政策最終目標，與環境質量及其相關影響以及自然資源的質量和數量有關[26]。響應指標為社會在環境發生變化時，人類有意識對變化環境做出應對，以減輕對環境的影響，實現可持續的發展也是產業綠色發展理念內涵之一。PSR模型借助研究人類活動與生態環境系統具體指標之間的聯系，幫助政府等決策部門做出科學合理的決策[27]。

圖2 PSR模型框架Fig.2 Frame diagram of PSR model

2.2 熵權法

信息熵可用于判斷指標的離散程度，熵值越小，說明指標的差異程度越大，該指標在評價過程中起到的作用就越大，即所占權重越大。熵權法消除了在計算權重的過程中主觀因素所帶來的影響，使指標評價結果與實際更為接近，因此學者們常將熵權法與其他算法相結合，以提高評價結果的準確性[28-29]。

為消除量綱差異的影響，保持計算的一致性，將長江經濟帶11個省市2008—2017年各指標值進行標準化：

(1)

式中：x′ij為標準化結果數值；xij為指標值；xijmax、xijmin分別為指標最大值和最小值。

經過標準化后的數據取值區間為[0，1]，且越大越優。將[0，1]區間投射到[0.001，0.999]，利用熵權法計算指標的權重，信息熵的計算公式為

(2)

其中

式中Ej為信息熵。當pij=0時，lnpij無限接近于0。

2.3 可變集法

陳守煜[30]于20世紀90年代提出了動態相對隸屬度概念，定義了可變集合，進一步建立了可變集工程模糊集理論。可變集法針對研究對象的對立清晰屬性進行研究[31-33]，在向對立面轉化過程中，其隸屬程度可用對立測度值來衡量。對立測度值隨時空條件的變化而變化，其和恒定為1。集對是具有一定聯系的兩個集合所組成的對子，從同、異、反3個角度對兩個集合的特性進行定量分析，得到兩個集合的聯系度。集對分析理論和聯系數方法常應用于風險評估、成績預測、工程安全等評價，通過建立與規則或理想方案之間的聯系數來評價所研究的系統，對不確定問題進行客觀的定性、定量評價[34-37]。

設方案集為U={uj}(j=1,2,…,n)，Xij為第j個方案指標i的取值。指標i分為c個等級，則c個等級的指標值區間矩陣為[aih,bih](h=1,2,…,c)。根據可變集對立統一定理，在級別h值區間中必定存在指標i的級別h與級別h+1的漸變式質變點kih，kih兩側對應兩級別相對對立[38]，進而可得到：

(3)

式中aih、bih分別為指標i在h級別標準值區間的上下限。

由式(3)與[aih,bih]得[kih,bih]，若指標值Xij在矩陣區間[kih,bih]相鄰兩級h與h+1區間，則Xij對h級相對隸屬度計算公式為

(4)

式中μih為指標i在h級別標準下所對應的方案構成的函數關系。對于小于h級、大于h+1級的指標的相對隸屬度均為0。

2.4 偏聯系數法

聯系數是集對分析中的重要概念，用于統一處理模糊、隨機、中介和信息不完全所導致的不確定性的系統理論和方法[39-40]。聯系數的一般表達式為u=a+bi+cj。聯系數u中，可對bi部分進行剖析和展開，增加聯系數的元數，一般形式為u=a+b1i1+b2i2+…+bnin+cj。結合產業綠色發展評估的實際，本文選取n=3，即用五元聯系數u=a+bi+cj+dk+el表示產業綠色聯系度。將產業綠色發展水平等級與五元聯系數進行結合，a表示等級Ⅰ的決策信息分量，b表示等級Ⅱ的決策信息分量，c表示等級Ⅲ的決策信息分量，d表示等級Ⅳ的決策信息分量，e表示等級Ⅴ的決策信息分量。決策分量的大小直接決定了系統所處的等級，即最大分量所對應的等級。偏聯系數是聯系數的伴隨函數，反映了不確定狀態下的系統發展趨勢，實現了對內在演化程度的量化描述，可為融合動態信息的等級確定提供支持[41]。對于五元聯系數u=a+bi+cj+dk+el，其一階偏正聯系數?+u為

?+u=?+a+i?+b+j?+c+k?+d

(5)

其中

其一階偏負聯系數?-u為

?-u=i?-b+j?-c+k?-d+l?-e

(6)

以等級Ⅰ為例，分量a對等級Ⅰ的支持率為1；分量b存在著向層次a的演化，且演化率為?+a，因此分量b對等級Ⅰ的支持率為?+a，支持度為b·?+a；分量c、d、e對等級Ⅰ的支持率記為0。計算等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ的支持度SⅠ、SⅡ、SⅢ、SⅣ、SⅤ，根據支持度最大原則確定等級，進而對系統所處等級及其演化態勢進行綜合評估。SⅠ、SⅡ、SⅢ、SⅣ、SⅤ的計算公式為

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

3 結果與分析

3.1 長江經濟帶產業綠色發展整體情況

表1為2008—2017年長江經濟帶11個省市產業綠色發展等級。2008年長江經濟帶整體級別范圍為Ⅱ～Ⅴ級，2017年為Ⅰ～Ⅲ級，且Ⅱ級及以上省市超過了長江經濟帶總體的70%。可見，2008—2017年長江經濟帶產業綠色發展情況呈現整體好轉，Ⅰ級、Ⅱ級水平城市逐漸增多。其中，作為國務院批復確定的中國國際經濟、金融、貿易、航運、科技創新中心，上海市的產業綠色發展等級一直處于良好的狀態；江蘇和浙江的發展水平緊跟上海的步伐；云南貴州的產業綠色發展水平取得了一定的進步；安徽省作為長江下游的城市整體發展水平長期處于較低的水平。

表1 2008—2017年長江經濟帶11個省市產業綠色發展等級Table 1 2008—2017 green development level of 11 provinces and cities in Yangtze River Economic Belt

由表1可見，整個長江經濟帶的產業呈現出明顯的由點到面發展的特點。2008年，只有上海發展等級為Ⅱ級，安徽、江西、重慶、云南、貴州發展等級都為Ⅴ級，湖北、湖南、四川發展等級為Ⅳ級。2012年，共有9個地區發生了轉型，其中，江蘇和浙江加入了Ⅱ級行列；安徽、江西、重慶、云南、貴州5省除了貴州依舊停留在Ⅴ級外，其余4個地區已經升級為Ⅳ級；湖北、湖南、四川升級到III級。2013年，3個地區完成升級，其中上海和江蘇從Ⅱ級升級為Ⅰ級，貴州首次從Ⅴ級升級為Ⅳ級。2014年，共有4個地區轉型成功，其中安徽、江西、重慶從Ⅳ級升級為Ⅲ級，四川從Ⅲ級升級為Ⅱ級。2017年，所有11個地區的發展等級范圍均為Ⅰ～Ⅲ級，可見長江經濟帶產業綠色發展總體出現了較大的飛躍。

3.2 發展節點的長江經濟帶產業綠色發展水平

選擇2008年、2012年和2017年作為研究時段內的發展節點進行分析。2008年，整個長江經濟帶沒有產業綠色發展水平處于最優級別(Ⅰ級)的省市，只有上海為Ⅱ級，浙江處于適中級別(Ⅲ級)。而江蘇、湖北、湖南、四川處于發展較差的級別(Ⅳ級)，其余5省都處在最差級別(Ⅴ級)；說明在2008年整個長江經濟帶產業綠色發展水平整體偏低，具有較大的提升空間。2012年，長江經濟帶大部分省市的產業綠色發展水平都有了一定的提升，除上海處于高水平，貴州處于低水平沒有變化，江蘇由2008年的較低水平提升至較高水平外，長江經濟帶的產業綠色發展水平均提升了1個等級；說明2012年上海、江蘇和浙江的產業綠色發展處于較高水平，湖北、湖南和四川處于一般水平，安徽、江西、重慶、云南處于較低水平，貴州處于低水平。2017年，長江經濟帶各省產業綠色發展水平均有了顯著提升，長江經濟帶產業綠色發展已經沒有了Ⅳ級和Ⅴ級兩個等級，上海、江蘇、浙江均由2012年的產業綠色發展較高水平提升至高水平，安徽和重慶連續提高2個等級至較高水平，湖北、湖南、四川也提升至較高水平，江西、云南提升了1個等級，貴州提升2個等級后3省均處于發展的一般水平。

總體來看，上海、江蘇、浙江產業綠色發展位于前列，其中，江蘇發展速度最快且幅度最大，5年內，從2008年的Ⅳ級發展到2012年的Ⅰ級，并且一直持續Ⅰ級水平。江西、云南、貴州的發展水平較為緩慢，其中，貴州在2012年的發展節點依舊停留在2008年的Ⅴ級發展水平，成了2012年唯一1個Ⅴ級地區，直到2017年才升級至III級水平。

3.3 長江經濟帶上、中、下游省市產業綠色發展水平

長江經濟帶上、中、下游呈現出明顯的由點及面的發展特征，2008年上中下游分別以四川、湖北、湖南和上海為發展先鋒，2013年可以看出整個長江經濟帶呈現出了較為均衡的發展水平，到了2016年，四川、湖北、湖南的發展水平再次提高。

長江經濟帶上游地區在2008年產業綠色發展水平較低，除四川省處于為Ⅳ級外，重慶、云南、貴州均為Ⅴ級，2017年重慶的產業綠色發展水平提高了3級，其余3個省均提高了2個等級，分別處于Ⅱ級和Ⅲ級。貴州發展最為落后，2008到2012年產業綠色發展水平處于Ⅴ級無變化，重慶和云南次之，分別于1年后提升1個等級，但處于Ⅳ級4年左右沒有改善。可見上游地區每次產業綠色發展水平提升后均會有3～5a的保持蓄力期，為下一次發展水平的提升做準備。

長江經濟帶中游地區各省產業綠色發展水平近似，且時空變化較為同步。江西、湖北、湖南產業綠色發展水平提升較為緩慢。2008—2014年，湖北和湖南變化過程一致，此后湖南先于湖北1年提升為Ⅱ級；江西省稍落后于湖北省和湖南省，從2008年的Ⅴ級提升至2013年的Ⅲ級，并一直保持到2017年。由此可見中游地區產業綠色發展水平每次提升后，會有3～4a的平臺期，略短于上游地區。

長江經濟帶下游地區產業綠色發展水平較高。一方面，下游地區從研究時段開始時產業綠色發展水平就較高；另一方面，下游地區產業綠色發展水平提升速度較快，如2008—2009年江蘇省由Ⅳ級升至Ⅱ級。至2017年，除安徽省的發展水平為Ⅱ級外，上海市、江蘇省和浙江省均提升至Ⅰ級。但下游地區的平臺期相較于上游和中游地區來說更長，平均為3～7a，可見產業綠色發展水平越高，提升就越困難。

從動態發展進程來看，長江經濟帶各省市的產業綠色發展水平并不是一蹴而就，也不是完全同步的，而是各個省市逐漸提升的過程。在研究時段，變化幅度最小的為貴州。貴州位于我國西南地區，資源豐富，但工業發展不發達，教育發展較為滯后，科技與人力資源水平普遍不高，第一、第二產業占比較高，發展需要消耗大量的勞動力，相對應的技術密集型產業發展較為緩慢，工業大多數為重工業，僅為簡單的粗加工，并未進行深度開發。可以看出，貴州第一產業占比過高，第二產業發展滯后，第三產業發展不充分。

2017年，國家發布實施了一系列與長江經濟帶發展密切相關的政策，使各省長江經濟帶產業綠色發展水平均有顯著提升。《關于依托黃金水道推動長江經濟帶發展的指導意見》指出了包括提升黃金水道通航能力、建設綠色生態走廊等7項重點任務，由此創建我國綠色發展、生態建設的示范先行區域；《長江經濟帶發展規劃綱要》繪制了長江經濟帶長期發展的藍圖，將環境保護擺在了極其重要的位置。

4 結 論

a.從時空變化角度而言，長江經濟帶產業綠色發展水平呈現向好趨勢。2008年，上海、浙江分別處于Ⅱ、Ⅲ級，江蘇、湖北、湖南、四川處于Ⅳ級，其余5省都處于Ⅴ級；2017年，上海、江蘇、浙江提升至Ⅰ級，安徽、湖北、湖南、重慶、四川提升至Ⅱ級，江西、云南、貴州也提升至Ⅲ級，無處于Ⅳ、Ⅴ級的省市。

b.從各省發展的空間動態過程看，在不同的流域范圍內部也存在著較為明顯的差異。如上游的四川、中游的湖北、湖南發展水平一直處于同地區先列，下游安徽省的產業綠色發展水平與同地區其他省市仍存在明顯差距。

c.從地區劃分來看，長江上游的產業綠色發展水平整體較低，長江中游處于中間狀態，長江下游的產業綠色發展水平最好，這也與長江經濟帶的整體發展相匹配。