遼寧省社會經濟發展和水生態環境耦合協調度評價

欒 城

(北票市水務事務服務中心,遼寧 北票 122100)

社會經濟系統是以人類為主體產生旅游休閑、工業貿易等活動的復雜系統,水資源系統是將區域內各種非工程和水利工程措施利用水循環連接構成的統一整體,而生態環境系統是由環境與生物組成的動態平衡單位。社會經濟與水生態環境之間時刻發生著能量、信息、物質的交換、輸入和輸出,隨著空間無序開發與區域發展失衡問題的日益嚴峻,社會經濟與水生態環境之間的矛盾更加突出,逐漸成為制約可持續發展的瓶頸。遼寧省是我國東北地區協調發展的核心,區域可持續發展面臨著生態環境、社會經濟與水資源相互制約的重大問題,研究其水生態環境與社會經濟耦合協調發展規律,對促進區域社會經濟高質量發展極具現實意義[1-2]。

對于社會經濟、水資源和生態環境系統之間的關系國內外學者進行了廣泛研究,如Holling等研究認為面對復雜多變的經濟與生態發展態勢,必須充分考慮其發展規律構建更加全面的生態-經濟系統;Yan等探討分析了生態-經濟-水系統之間的內在機制及匹配度,突出強調協調發展的重要作用[3]。而耦合協調度模型主要是定量描述系統間要素的正向作用或相互配合程度,通過反映不同系統的相對高低發展水平,從而準確識別所存在的問題,一般適用于系統間互饋關系的研究。劉耀彬等將協同學原理引入協調度模型定性分析了生態與經濟的交互作用;王會芝等利用耦合協調度模型定量評價了區域生態環境、社會和經濟的協調發展水平;Choi等通過改進現有模型建立投影尋蹤模型,利用河流耗竭潛力指數揭示系統間的動態演化規律。許多學者廣泛探討了社會經濟與水生態間的協調關系,并取得豐碩的成果,但從時空分異的角度上研究水環境與經濟社會耦合協調度的還較少[3-4]。在區域尺度上,主要集中于單個區域生態環境受社會經濟發展的影響分析,對于區域差異性的關注較少,尤其是全面定量分析整個區域的還不足;在評價方法上,定量評價少而相關性和定性分析較多;在時空維度上,主要探討社會經濟發展與水生態環境協調度的時間變化特征,研究區域變化規律的較少,系統分析不同區域均衡發展水平的也比較缺乏。

因此,本研究結合2016—2020年遼寧省水生態環境和社會經濟發展調查統計數據,采用熵值法和耦合協調度模型計算評價水生態環境與社會經濟系統的協調度,從時空角度上揭示14個地市及全省水生態環境與社會經濟的協調發展規律,以期為實現區域均衡發展及縮小區域差距提供一定參考。

1 研究區概況

遼寧省位于我國東北地區南部,下轄14個地市,總面積14.8萬km2。境內地跨大凌河、繞陽河、太子河、渾河、遼河、鴨綠江六大水系,地貌形態由山地、丘陵和平原構成,其中山地、平地、水域面積比例為58%、33%和9%。由于水面坡度小大部分河道水體流動性差,河湖自凈功能下降,水生態承載力低,水體交換周期長使水生態系統較為脆弱。隨著城鎮化與工業化進程的加快,有的河湖被過渡開發利用超出了其生態承載能力,生態功能衰減或退化、水污染、環境混亂和水域被侵占等問題突出。近年來,遼東、遼中和遼西地區經濟快速發展,由于傳統區位優勢最初幾年遼南發展速度較快,但2010年以后遼西、遼中地區經濟增長速度也明顯提高,但三大區域經濟發展依然存在絕對差距較大的情況。因此,探討遼寧省水生態環境與區域經濟的協調發展規律,這是促進區域協調發展及全面推行河長制的必然要求,對于建設美麗遼寧、推動遼寧省經濟轉型以及貫徹落實相關決策部署等具有重要意義。

2 研究方法

2.1 數據來源

本研究所涉及的經濟發展和水生態環境相關數據來源于2016—2020年遼寧省國民經濟統計公報、統計年鑒、中國統計信息網及水資源公報等資料,利用數理統計法補全個別缺失數據。

2.2 權重計算

為了消除各指標之間的不可通透性,考慮利用極差法無量綱化處理各正向和負向指標,具體如下:

(1)

式中:rij*、rij為第i個地市第j項指標標準化后和初始的數值;max(rj)、min(rj)為所有地市中第j個指標的最大值和最小值。

系統中信息的不確定性可以利用熵值來度量,即信息熵越小則其不確定性越高,相應的效應值也就越大,反之則效用值越小[5-7]。若參評指標的信息熵越小說明該指標的“無序”狀態越明顯,對系統評價的貢獻作用越高;信息熵越大則說明系統具有該屬性的信息量越大,即不確定性越大,從而反映屬性的總體特征。采用公式(2)～(4)計算數據的貢獻度Pij、信息熵Ej和各指標權重Wi,即:

(2)

(3)

(4)

式中:m、n為指標總數和城市個數。經上述計算,可以保證Ej值處于0～1之間,其最大值取1。

2.3 耦合協調度計算

耦合度反映了良性互動情況下各子系統相互促進、協調的變化關系,主要是指多個系統相互協調的發展程度[8-10]。根據耦合度和協調程度計算結果,可評定兩個系統間的相互影響作用及其協調狀態,故文章通過構建耦合協調度模型計算分析區域水生態環境與經濟發展的協調水平,利用下式計算協調度D:

(5)

式中:D、C、T為水生態環境與經濟發展的耦合協調度、耦合度及綜合評價指數;u(x)、v(y)為經濟發展和水生態環境的綜合評價值;α、β為待定系數,按照經濟發展與水生態環境同等重要的原則賦予α=β=0.5。

根據相關研究成果及地方、行業規范,將水生態環境與社會經濟發展的耦合協調度劃分成高度、中度、低度協調和不協調4個等級,所對應的協調度取值區間分別為0.85≤D≤1、0.70≤D<0.85、0.50≤D<0.70、0≤D<0.50。針對失調和低度、中度協調3種類型,將其劃分成經濟滯后型(即水生態環境治理水平高于社會經濟發展水平)和生態滯后型(即水生態環境治理水平低于社會經濟發展水平)兩種類型,可以表示成v(y)>u(x)和v(y)

3 經濟與水生態耦合協調度評價

3.1 評價指標體系

水生態環境評價涉及因素多,覆蓋范圍廣,在構建多層次結構評價體系時應選擇代表性指標,從而體現系統整體特征。文章充分考慮相關指標的可量化性以及數據獲取的難易程度,遵循最小均方差原則、極大不相關和專家評分原則,從水生態、水環境、水污染、水安全和水資源的角度選擇15個指標構建多層次水生態環境評價體系。然后結合PSR概念模型以及區域經濟發展情況,從居民生活、城市建設和經濟發展水平的角度選擇10個指標構建經濟發展評價體系。最后遵循統一性、系統性、實用性和科學性原則,構建遼寧省社會經濟發展和水生態環境評價體系,如表1所示。

表1 社會經濟發展與水生態環境評價體系

3.2 評價結果與分析

將研究區按照地理位置劃分成遼南(含大連、營口、鞍山、遼陽),遼東(含本溪、丹東),遼西(含盤錦、錦州、朝陽、阜新、葫蘆島)和遼北(含鐵嶺、沈陽、撫順)4個分區,各分區2016—2020年水生態環境與社會經濟發展的綜合評價指數及其耦合協調度變化趨勢,如圖1所示。

(a)社會經濟評價指數

由圖1可知,2016—2020年遼寧省水生態環境狀況和社會經濟發展水平均明顯提升,說明在經濟發展過程中遼寧省各分區并未忽視對水生態環境的保護。圖1(c)表明,截至2020年4個分區的水生態環境與社會經濟協調發展度均達到高度或中度協調水平,說明在水生態環境保護和經濟發展之間遼寧省處于較高協調階段,二者具有較高的耦合程度。

遼南地區的協調發展水平較高,2016—2017年為中度協調階段,2018—2020年為高度協調階段,除遼陽地區以外滯后類型均為生態滯后型,說明大連、營口和鞍山市的水生態環境治理水平整體低于社會經濟發展水平;遼東地區的協調發展水平略高于遼西、遼北地區,2016—2020年達到中度協調水平,滯后類型均為生態滯后型,說明本溪和丹東市水生態環境治理水平低于社會經濟發展水平;遼西地區的協調發展水平最低,2016—2019年為低度協調階段,2020年為中度協調階段,滯后類型為經濟滯后型,說明盤錦、錦州、朝陽、阜新和葫蘆島市的水生態環境治理水平高于社會經濟發展水平;遼北地區的協調發展水平較低,2016—2018年為低度協調階段,2019—2020年為中度協調階段,除沈陽市以外滯后類型均為經濟滯后型,說明鐵嶺、撫順市的水生態環境治理水平高于社會經濟發展水平。

2016—2020年遼寧省水生態環境和社會經濟綜合評價指數如圖2所示,結果顯示2016—2020年遼寧省水生態環境與社會經濟發展間的耦合協調度表現出逐年上升的變化趨勢。其中,水生態環境與社會經濟發展的綜合評價指數均逐年上升,社會經濟發展水平總體高于水生態環境水平,社會經濟發展較為平緩而水生態環境狀況明顯改善,社會經濟發展提升幅度明顯小于水生態環境。因此,2016—2020年在大力發展經濟的同時,遼寧省顯著提高了水生態環境治理水平,這也是遼寧省高度重視水生態環境的重要體現。

圖2 2016—2020年全省耦合協調度變化趨勢

4 結 論

1)文章采用耦合協調度模型研究2016—2020年遼寧省水生態環境與社會經濟發展耦合協調度的發展趨勢,相較于傳統的評價方法能夠更加全面、多維地反映區域均衡發展臺式。通過分析各分區水生態環境與社會經濟發展之間的協調關系,對促進區域水資源、生態環境與經濟社會協調發展具有積極作用。

2)2016—2020遼寧省水生態環境與社會經濟發展的耦合協調度表現出逐年上升的趨勢,從最初的0.678逐漸提高到0.795,兩者的耦合水平不斷提升。從空間上,遼寧省水生態環境與經濟發展耦合度呈現出遼南最高,其次是遼東和遼北地區,不同地區的耦合度具有較大差異。雖然遼寧省協調發展水平整體呈逐年上升趨勢,但與高度協調水平還存在一定差距,仍需采取相應的措施和政策,有效治理和調整當地水生態、水污染及產業結構,以實現水環境、水資源與經濟社會的協調可持續發展。