京津冀產業結構、經濟發展和生態環境耦合協調研究

崔鑫磊 首都經濟貿易大學

京津冀協同發展是為滿足人口、經濟、資源、環境相協調的需要而提出的國家重要區域協調發展戰略。生態整體性和經濟發展延續性等一系列原因使京津冀地區形成一個相互聯系的整體，即“命運共同體”，京津冀協同發展戰略應運而生[1]。

進入21 世紀，我國經濟快速發展，綜合實力大幅度提升，但隨著城市經濟和產業的快速發展，生態破壞和環境污染等問題隨之而來。因此，如何協調經濟、生態與產業之間的關系，是學術界和政府需要關注和解決的難題[2]。

陳睿[3]通過耦合度模型分析研究了西南地區農業生態和經濟系統的協調度并得出結論：兩者處于中度協調階段。程廣斌等[3]采用DEA 模型分析了中國西北地區經濟發展與生態環境的耦合協調度，結果表明它們的耦合協調度處于上升狀態。趙琳琳、張貴祥[4]通過構建區域生態協調度模型對京津冀進行生態協同發展測評，結果表明京津冀區域生態協同度普遍逐年上升。劉柯等人[5]構建經濟—生態環境評價體系和耦合協調度算法，研究了黃河領域2008—2017 年的耦合協調度。

現有文獻多數致力于研究生態環境和經濟發展或者任意兩個系統間的耦合協調度，而三個系統間的耦合協調度鮮有學者研究[6]，本研究利用耦合協調度模型研究京津冀地級市產業、經濟、生態環境系統的耦合度和協調度及其時序演變分析。

一、數據來源

本研究采用的數據來自2010—2018 年《中國統計年鑒》《中國城市統計年鑒》《中國環境統計年鑒》《中國能源統計年鑒》《河北省經濟年鑒》《北京統計年鑒》和《天津統計年鑒》。對于極少數無法獲取的數據，采用平均插值法填補缺失值。

二、研究方法

（一）熵權法

通過計算京津冀地區的產業、經濟和生態環境三個子系統之間的耦合協調度，可以確定其演化路徑和空間分布。本研究采用熵權法確定各個指標的權重，構建耦合協調度模型，通過指標間的相關程度確定各指標的權重[7]。具體步驟如下：

設S1代表產業結構子系統，S2代表經濟發展子系統，S3代表生態環境子系統。設Xij(m*n)的意義是第j個地區的第i項指標的數值，αij和βij分別為各指標的最大值和最小值。令每個系統有m個指標，n個地區樣本。

第一，為消除指標量綱差異，采用極差變換法對指標數值標準化。其中Xij為標準化后的第j個地區的第i個指標值。

第二，計算第i項指標下第j個地區占指標的比重：

第三，計算第i 項指標熵值：其中k=1/ln(n)

第四，計算第i項指標的差異系數。對于第i項指標，指標差異系數越大，則差異越大，對方案評價的決定性越大，熵值越小。其中，

第五，計算各項指標的權重：

利用熵權法得到的各指標權重采用線性加權函數建立各子系統的綜合發展指數評價函數[8]：SZ是某個地區的第z個子系統的綜合發展指數。

（二）耦合度模型

耦合度由整個系統指標共同決定，表示產業、經濟和生態環境三個子系統之間的相互作用與影響的相關聯程度。具體公式如下，C代表耦合度：

借鑒趙磊和潘婷婷等[9]的耦合度劃分標準，見表1。當C=0，子系統關聯度極低，系統無序發展；當C=1，各個子系統的關系特別密切，系統有序發展。

表1 耦合度劃分標準

（三）耦合協調度模型

耦合是截面概念，研究某一時期內子系統相互作用的程度；發展是一個隨著時間無限變化的過程，反映子系統之間的協同演進趨向。

協調度是耦合和發展的綜合，既揭示了產業、經濟和生態環境子系統之間的關聯程度，又展現了子系統的發展水平。為研究子系統在不同階段下的協調程度，需構建協調度模型：

式中，T為三個子系統的綜合發展水平指數，D代表耦合協調度，α、β和γ為待定系數，且α+β+γ=1。文章在研究過程中，認為三個子系統在協同發展中對系統貢獻相同，因此，令α=β=γ=1/3。

借鑒徐維祥、李露等[10]對耦合協調度劃分標準的相關研究，將系統的協調等級劃分為4 個，并歸為協調發展、轉型發展和失調衰退三大類型，見表2。

表2 協調度標準劃分

三、指標的篩選和指標體系的構建

本研究在選取指標時，遵循數據科學性、可獲得性和準確性的原則，同時參考相關領域的評價指標體系，構建了產業—經濟—生態環境耦合協調度模型。產業結構包括第一、二、三產業產值及其各自占比以及三次產業就業人員占比、泰爾指數、產業結構高級化和產業集聚12 個指標。經濟發展包括人口數量、人均GDP、城鎮居民可支配收入、人均固定資產投資額、實際利用外資水平和人均公共財政支出6 個指標。生態環境主要包括能源消費總量、SO2排放量、工業廢水排放總量、工業煙塵排放量、能源消費增長率、單位GDP 能耗和工業固體廢棄物綜合利用率7 個指標。其中泰爾指數、產業結構高級化和產業集聚的計算如下。

（一）泰爾指數

泰爾指數用于測量產業結構合理化程度。

式中，Y、L分別為第一、二、三產業的總產值和總就業人數，i表示第i產業，Yi和Li分別為第i產業的產值和就業人數。分別代表第i產業占比和就業人數占比，代表第i產業的勞動生產率。根據古典經濟學可知：當經濟均衡時，各產業的勞動生產率相等。因此，TL值越接近0，產業結構越合理；反之不合理，即偏離了經濟均衡狀態。

（二）產業結構高級化

產業結構高級化是指一國產業結構重心由第一產業向第二產業和第三產業逐次轉移的過程，標志著國家經濟發展水平的高低和發展方向。其值由第三產業產值與第二產業產值之比表示。

（三）產業集聚

產業集聚是指同一產業在某個特定地理區域內高度集中、產業資本要素在空間范圍內不斷匯聚的一個過程。其值由各市產業總產值占GDP 的比重相對于全國工業總產值占GDP 比重計算得來。

四、耦合協調度分析

（一）耦合度分析

結合三個子系統的綜合發展指數，通過耦合度模型可以計算得到京津冀13 個城市2009—2017 年產業結構—經濟發展—生態環境耦合發展的情況。

分析可知，京津冀13 個城市三元系統的耦合度在2009—2017 年處于上升狀態，但增長幅度較小。天津市、北京市、石家莊市、唐山市和邯鄲市的耦合狀態較穩定，基本處于高度耦合階段；秦皇島市、邢臺市、保定市、張家口市、承德市、滄州市和廊坊市處于良性耦合階段；衡水市前幾年處于頡頏磨合階段，但在2013 年后逐漸進入良性耦合階段。

（二）協調度分析

在耦合度的基礎上，計算京津冀產業結構—經濟結構—生態環境系統協調度，并進行耦合協調階段分類。

根據系統間的耦合協調度及三個子系統之間的關系，識別出京津冀13 個城市的耦合協調類型。首先，根據耦合協調度階段的劃分如下：北京市一直處于高級協調階段，也是唯一一個處于高級協調階段的城市；2009—2010 年的天津市處于中級協調階段，但2011—2017 年的天津市處于高級協調階段，說明天津市已經完成轉型發展；2009—2013 年的廊坊市處于初級協調，但2014—2017 年處于中級協調，表明廊坊市正在轉型發展，努力突破現有狀態；石家莊的耦合協調度在前幾年有所下降，但近幾年有所回升；以2017 年為例，其余城市的協調耦合度都處于0.5 以上，處于初級協調階段。從時間變化上來看，京津冀的三元系統協調度是上升的，正在向著高級協調努力。

五、結論與建議

本研究運用耦合協調度模型分析了京津冀地區產業結構—經濟發展—生態環境耦合協調的時序演變，并基于此對京津冀的協調發展提出建議。從整體上看，京津冀13 個城市三元系統的耦合度和協調度在2009—2017 年處于上升狀態，但增長幅度較小，表明京津冀地區的協調發展逐漸變好。從空間分布上看，北京市和天津市在耦合協調性方面顯著高于其他城市。

第一，北京和天津的產業結構優化效果顯著，向“三二一”產業結構發展的趨勢進一步增強。但河北省的產業結構在2018 年才第一次實現“二三一”向“三二一”的轉變。截至目前，京津冀地區應在產業鏈方面深入研究，確定產業鏈布局，加快高新技術發展，一起建設協同發展產業鏈[11]。

第二，區域生態環境方面的壓力很大。近年來，環境依然是京津冀地區面對的最大難題，需構建區域一體化的“山水林田湖草”格局。根據不同的地貌特征，進一步加強生態修復。在京津地區內建設綠色基礎設施體系和城市郊區生態防護帶，完善綠色生態功能體系[12]。