宋成舜,崔薛華,柯新利,黃莉敏
(湖北科技學(xué)院 資源環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,湖北 咸寧437100)
隨著我國城市化水平的不斷提高,城市土地利用問題日益突出,城市土地利用效益引起了廣泛的關(guān)注。土地利用效益是指在土地利用過程中,單位面積土地投入與消耗在區(qū)域發(fā)展的社會、經(jīng)濟、生態(tài)與環(huán)境等方面所實現(xiàn)的物質(zhì)產(chǎn)出或有效成果[1]。開展城市土地利用效益評價研究有助于衡量城市土地利用水平,實現(xiàn)城市土地高效協(xié)調(diào)利用。在城市快速發(fā)展取得巨大社會經(jīng)濟效益的同時,也出現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化、人地矛盾突出等一系列問題,正確處理社會經(jīng)濟效益和生態(tài)環(huán)境效益的關(guān)系,對促進經(jīng)濟持續(xù)、穩(wěn)定和協(xié)調(diào)發(fā)展尤為重要。
國內(nèi)對城市土地利用效益的研究主要集中在東部和西部的大城市[2-8],而對中小城市的研究還較少,特別是中部地區(qū)小城市。選取中部地區(qū)典型小城市——湖北省咸寧市進行城市土地集約利用效益評價,其實證分析將在一定程度上豐富中國城市土地利用效益評價的研究,對于指導(dǎo)土地利用規(guī)劃、監(jiān)控城市生態(tài)環(huán)境、促進土地資源的可持續(xù)利用具有一定的實踐意義。因此,本文以咸寧市建成區(qū)為研究對象,在分析城市土地集約利用效益的基礎(chǔ)上,建立城市土地集約利用效益協(xié)調(diào)度模型,分析社會經(jīng)濟效益和生態(tài)環(huán)境效益的協(xié)調(diào)關(guān)系,以期為實現(xiàn)中小城市可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和現(xiàn)實參考。
咸寧市位于湖北省東南部,長江中游南岸,湘鄂贛三省交界處,地跨東經(jīng)113°32′—114°58′,北緯29°02′—30°19′。咸寧市地理位置優(yōu)越,西南與湖南接壤,東與江西為鄰,北靠華中重鎮(zhèn)武漢,系“1+8”武漢城市經(jīng)濟圈之一,境內(nèi)交通發(fā)達,106國道、107國道、京珠高速公路、京廣鐵路、武廣客運專線貫穿南北。咸寧市國土面積10 019km2,下轄赤壁市、咸安區(qū)、通山縣、通城縣、崇陽縣和嘉魚縣,共63個鄉(xiāng)鎮(zhèn)和4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)級辦事處。咸寧市地勢高低懸殊,最高點為通山縣九宮山鎮(zhèn)老鴉尖(1 656.7m),最低點為嘉魚縣斧頭湖(10m)。全境地形以低山丘陵為主,兼有沿江沖積平原、盆地、湖泊、崗地、高山等。境內(nèi)山脈主要有幕阜山、大幕山,其間有九宮山、太陰山等。全市除長江外,有流經(jīng)較大的陸水、富水、淦河等207條河流,102個湖泊。該區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候,無霜期約265d,年均氣溫l6.7℃,年日照時數(shù)為1 567h,年降水量1 747mm。
2008年全市國民生產(chǎn)總值369.88億元,總?cè)丝?88.21萬人。近年來,隨著咸寧市經(jīng)濟的快速發(fā)展,咸寧市城市化進程明顯加快,環(huán)境壓力也日益增大。
評價指標(biāo)體系應(yīng)能全面反映城市土地利用效益的總體狀況,體現(xiàn)出城市土地利用社會、經(jīng)濟、生態(tài)和環(huán)境效益的多功能性。為了準(zhǔn)確、科學(xué)地評價城市土地集約利用效益,本文在遵循綜合性、層次性、系統(tǒng)性、獨立性和可操作等原則的基礎(chǔ)上進行指標(biāo)選取,同時,參考其他學(xué)者的研究成果[9-10],結(jié)合研究區(qū)域的社會經(jīng)濟發(fā)展水平和生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀,建立的評價指標(biāo)體系見表1。
本研究采用熵值法[11]來確定城市土地利用效益評價指標(biāo)體系中各項指標(biāo)的權(quán)重值,具體步驟如下:
首先,進行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理。為了使各項指標(biāo)數(shù)據(jù)具有可比性,需采用比重法對實際指標(biāo)數(shù)值進行無量綱標(biāo)準(zhǔn)化處理。設(shè)有m個定量指標(biāo),且已取得n個年份的上述指標(biāo)的數(shù)據(jù)Xij(i=1,2,3,…,n;j=1,2,3,…,m)為原始數(shù)據(jù)矩陣。在同一指標(biāo)下,計算某一年份的指標(biāo)取值占全部年份指標(biāo)取值之和的比重作為其標(biāo)準(zhǔn)化值,公式為:
式中:Xij——第i個年份第j個指標(biāo)的原始值;Pij——第i個年份第j個指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的值;m——指標(biāo)的個數(shù),取值范圍為1~20;n——年份的個數(shù)(1999—2008年),相應(yīng)取值為1~10。將選取的指標(biāo)代入上式計算得到m行n列的標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Pij。
其次,計算指標(biāo)的熵值。所選指標(biāo)的熵值計算公式為:
式中:k——調(diào)節(jié)系數(shù),k=1/lnn;Pij——第i個年份第j個指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。
最后,將指標(biāo)熵值轉(zhuǎn)化為權(quán)重值。計算指標(biāo)的差異系數(shù),第j個指標(biāo)的差異系數(shù)為:
則j項指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)為:
某項指標(biāo)的熵值越大,其權(quán)重值越小,反之亦然。利用熵值法只確定了二級指標(biāo)的權(quán)重及量化值,根據(jù)熵的可加性,可通過各類二級指標(biāo)權(quán)重之和依次獲得上一級指標(biāo)的權(quán)重,按照上述方法,計算出咸寧市城市土地集約利用效益評價各級指標(biāo)的權(quán)重值(表1)。
為了使評價指標(biāo)具有可比性,需要對指標(biāo)數(shù)據(jù)進行無量綱處理,以消除指標(biāo)量綱或指標(biāo)測度量級不同而造成的影響,正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)的處理方法分別如下[6]:
正向指標(biāo):yij=(xij-mi)/(Mi-mi)
負(fù)向指標(biāo):yij=(Mi-xij)/(Mi-mi)
式中:xij——指標(biāo)實際值;yij——指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的值;i——指標(biāo)個數(shù),取值范圍為1~20;j——年份(1999—2008年),相應(yīng)取值為1~10;Mi,mi——第i個指標(biāo)的上限和下限。人口密度、恩格爾系數(shù)、單位面積廢水排放量、單位面積廢氣排放量、單位面積工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量屬于負(fù)向指標(biāo),其余的均為正向指標(biāo)。
城市土地集約利用效益是一種綜合效益,在評價城市用地效益時,必須結(jié)合多方面的因素,對城市社會經(jīng)濟、文化活動的影響和對城市環(huán)境的影響進行綜合評價。考慮到城市土地集約利用綜合效益影響因素的復(fù)雜性及參評指標(biāo)的多樣性,為了使評價具有較強的可操作性和指導(dǎo)性,本研究采用綜合效益指數(shù)和協(xié)調(diào)度指數(shù),來描述和評價城市土地集約利用的社會、經(jīng)濟、生態(tài)和環(huán)境效益水平及4個子系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)狀況。
土地利用綜合效益的計算方法是將無量綱化后的指標(biāo)值乘以相應(yīng)的指標(biāo)權(quán)重后再累積相加,計算公式為:
式中:Hi——第i個樣本的土地利用綜合效益值;Wj——第j個指標(biāo)的權(quán)重;Fij——第i個樣本中第j個指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化分值;n——所包含的指標(biāo)數(shù)目。Hi值越大,表示區(qū)域土地利用的綜合效益越好。
城市土地集約利用效益評價的核心不僅在于土地利用效益具體指標(biāo)值及綜合評價值的高低,還在于土地利用各效益子系統(tǒng)之間相互協(xié)調(diào)程度的高低。依照系統(tǒng)論的觀點,土地利用效益的協(xié)調(diào)度指支持系統(tǒng)的各子系統(tǒng)在區(qū)域土地利用過程中彼此和諧一致的程度[1]。一般而言,區(qū)域土地利用效益的社會、經(jīng)濟、生態(tài)和環(huán)境4大子系統(tǒng)的評價值越接近,說明土地集約利用過程越協(xié)調(diào)。因此,定義第i個地區(qū)土地利用效益的協(xié)調(diào)度為:
式中:Ci——樣本i的協(xié)調(diào)度;Si——樣本i的經(jīng)濟效益、社會效益、生態(tài)效益和環(huán)境效益評分的標(biāo)準(zhǔn)差;Xi——樣本i的經(jīng)濟效益、社會效益、生態(tài)效益和環(huán)境效益評分的平均值。
根據(jù)已有研究[12],協(xié)調(diào)度Ci介于0~1之間,其值越大,表明土地利用各子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)程度越高。一般而言,當(dāng)Ci≥0.8時,土地利用系統(tǒng)高度協(xié)調(diào);當(dāng)0.6≤Ci<0.8時,土地利用系統(tǒng)比較協(xié)調(diào);當(dāng)0.4≤Ci<0.6時,土地利用系統(tǒng)基本協(xié)調(diào);當(dāng)0.2≤Ci<0.4時,土地利用系統(tǒng)不協(xié)調(diào);當(dāng)Ci<0.2時,土地利用系統(tǒng)極不協(xié)調(diào)。
咸寧市1999—2008年城市土地集約利用效益及其協(xié)調(diào)度變化結(jié)果見圖1。(1)1999—2008年,咸寧市城市土地集約利用社會效益呈現(xiàn)出在波動中穩(wěn)定增加的趨勢,其效益值由1999年的0.369 4提高到2008年的0.720 0,增加了94.90%,年均增長速度為7.70%。社會效益的變化情況具有明顯的周期性規(guī)律,其演化軌跡近似于由3個相連的U形組成的曲線,1999—2002年、2002—2004年和2004—2008年三個短周期內(nèi)分別經(jīng)歷了2000年、2003年和2006年的低谷與2002年、2004年和2008年的高峰。咸寧市社會效益波動較為明顯,這與社會效益所涉及的城市社會生活息息相關(guān),其變化反映了城市社會生活的復(fù)雜多變性對城市土地利用效益的影響。近年來,咸寧市國民經(jīng)濟高速發(fā)展,經(jīng)濟實力顯著增強,政府為改善民生,加大了對城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入,城市面貌煥然一新,公共交通日益便捷,醫(yī)療水平逐步提高。此外,隨著城鎮(zhèn)居民收入水平的大幅增加,基尼系數(shù)下降,住房條件得到改善,人民生活水平顯著提高,這都導(dǎo)致了咸寧市土地集約利用社會效益的不斷提升。(2)同期,咸寧市城市土地集約利用經(jīng)濟效益呈快速上升的態(tài)勢,增長趨勢顯著,其值由1999年的0.032 2提高到2008年的0.910 5,年均增長速度為44.97%。從經(jīng)濟效益變化幅度來看,2004—2008年的經(jīng)濟效益增幅比1999—2004年的經(jīng)濟效益增幅更大,2004—2008 年 經(jīng) 濟 效 益 值 增加了 59.95,而1999—2004年的經(jīng)濟效益只增加27.88,前5a的增幅還不到后4a增幅的一半。從城市土地集約利用經(jīng)濟效益的年增幅來看,2004年的增幅最小,僅為0.004 9,2005年的增幅最大,達到19.77。土地利用經(jīng)濟效益快速上升主要歸功于城市居民人均可支配收入、地均國內(nèi)生產(chǎn)總值和人均國內(nèi)生產(chǎn)總值的顯著提高。尤其是2004年以來,咸寧市的經(jīng)濟建設(shè)取得了重大成就,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在調(diào)整中不斷優(yōu)化和升級,城市土地利用基礎(chǔ)條件逐步改善,土地利用投入程度持續(xù)提升,經(jīng)濟總量大幅度提高,城市土地利用的經(jīng)濟效益進入快速增長時期。(3)從整體上看,10a間,咸寧市土地利用生態(tài)效益除2008年急劇增加外,其他時間始終在較低水平上徘徊,生態(tài)效益值穩(wěn)定在0.209 4~0.284 6,波動不足0.08,生態(tài)效益較低,但在波動中緩慢增長,表明生態(tài)子系統(tǒng)在近10a間呈逐步好轉(zhuǎn)趨勢。隨著“中部崛起”和“兩圈一帶”戰(zhàn)略的實施,咸寧作為“兩圈一帶”唯一的一座城市和武漢城市圈“兩型社會”建設(shè)綜合配套改革試驗的核心城市,為創(chuàng)建園林城市、文明城市、衛(wèi)生城市和優(yōu)秀旅游城市,堅持生態(tài)興市,深人開展“藍(lán)天、碧水、綠地、寧靜、清潔”行動,大力推進省級環(huán)保模范城市創(chuàng)建。與城市土地取得的社會經(jīng)濟效益相比,生態(tài)環(huán)境效益綜合值除2008年增幅達0.698 0外,其余時間增幅較小。為了把咸寧建設(shè)成香城泉都,迎接每年一屆的國際溫泉文化旅游節(jié),從2008年開始,咸寧市生態(tài)城市建設(shè)步伐加快,城市綠地面積、城市綠地率等呈快速上升趨勢,城市品位和形象不斷提升,導(dǎo)致2008年咸寧市生態(tài)效益急劇增加。(4)1999—2008年,咸寧市城市土地集約利用環(huán)境效益呈現(xiàn)快速下滑的趨勢,其效益值由1999年的0.881 4下降到2008年的0.123 2,減少了0.758 2,年均下降速度為24.44%。與城市社會效益、經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的增加相比,環(huán)境效益值在波動中持續(xù)下滑,除2002年短暫回升外,在研究時間段,環(huán)境效益均呈下降的態(tài)勢。說明咸寧市城市土地開發(fā)利用帶來明顯的社會效益、經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的同時,環(huán)境質(zhì)量大幅下降。這一時期,由于生產(chǎn)力迅速獲得解放,咸寧市經(jīng)濟高速發(fā)展,城市化、工業(yè)化進程不斷加快,城市土地利用強度加大,與此同時,城市廢氣排放量、城市廢水排放量和城市固體廢物產(chǎn)生量都有所增加。土地在獲得社會經(jīng)濟效益的同時,因為技術(shù)條件和認(rèn)識水平的限制,加上對環(huán)境投入的不足,“三廢”處理率和綜合利用率下降,致使環(huán)境污染和破壞,土地利用的環(huán)境效益不僅沒能及時跟上社會、經(jīng)濟和生態(tài)效益增長的步伐,反而大幅下滑。(5)在研究時段內(nèi),咸寧市城市土地集約利用綜合效益呈穩(wěn)步上升態(tài)勢,其效益值由1999年的0.312 7提高到2008 年的0.712 2,增幅為0.399 5,增加了127.76%。從近10a城市土地集約利用綜合效益的變化軌跡來看,1999—2005年綜合效益增速較慢,而2005—2008年綜合效益增速明顯加快。土地集約利用綜合效益逐年上升的發(fā)展態(tài)勢與社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境發(fā)展的實際基本相符,一方面得益于國家宏觀政策大力支持,另一方面也受到咸寧市生態(tài)效益提升的強烈影響。全市土地利用正經(jīng)歷由外延擴張向內(nèi)涵挖潛轉(zhuǎn)變,咸寧市城市土地利用趨向合理,對土地這一稀缺資源的配置逐漸優(yōu)化,從2005年開始,伴隨著咸寧市國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展,咸寧市城市土地集約利用社會、經(jīng)濟、生態(tài)和環(huán)境效益增長加快,土地集約利用的綜合效益進入持續(xù)增長階段。
從總體上看,1999—2008年10a間,咸寧市城市土地集約利用效益處于基本協(xié)調(diào)或比較協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。1999—2000年,城市土地集約利用協(xié)調(diào)度從極不協(xié)調(diào)狀態(tài)向不協(xié)調(diào)狀態(tài)轉(zhuǎn)化,協(xié)調(diào)度從0.150 9上升到0.289 7。長期以來,咸寧市城市土地利用較粗放,社會經(jīng)濟效益低,對生態(tài)環(huán)境破壞較小,城市用地效益各子系統(tǒng)之間缺乏協(xié)調(diào)性,協(xié)調(diào)度很低;2001—2006年:城市土地集約利用效益協(xié)調(diào)度從基本協(xié)調(diào)向比較協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)化,協(xié)調(diào)度為0.465 5~0.748 4,其中2005年的協(xié)調(diào)度最高,表明土地利用效益最接近高度協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。這一階段,咸寧市生產(chǎn)力充分釋放,經(jīng)濟發(fā)展開始提速,土地利用結(jié)構(gòu)和強度趨于合理,生態(tài)效益下降趨勢得到遏制,土地利用過程中社會、經(jīng)濟、生態(tài)與環(huán)境4大效益子系統(tǒng)的發(fā)展得到了足夠重視,城市社會經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系逐步向著更協(xié)調(diào)的方向轉(zhuǎn)化;2007—2008年:城市土地集約利用效益協(xié)調(diào)度處于基本協(xié)調(diào)狀態(tài),協(xié)調(diào)度從0.562 5下降到0.509 2,在獲得社會經(jīng)濟效益的同時,也導(dǎo)致了環(huán)境的破壞與污染。進入“十一五”后,土地利用需求強度有所加大,忽視了生態(tài)環(huán)境建設(shè),造成土地資源承載能力下降,社會經(jīng)濟子系統(tǒng)開始顯現(xiàn)出對生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的脅迫作用,使得協(xié)調(diào)度倒退到基本協(xié)調(diào)狀態(tài)。
圖1 咸寧市城市土地集約利用效益與協(xié)調(diào)度演化曲線
本文通過建立咸寧市城市土地集約利用效益指標(biāo)體系,采用協(xié)調(diào)度模型,分析和測算了1999—2008年咸寧市城市土地集約利用效益的演化特征與協(xié)調(diào)度,得出的主要研究結(jié)論為:
(1)1999—2008年,咸寧市城市土地集約利用綜合效益呈穩(wěn)步上升趨勢,其中社會效益、經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的增加對綜合效益增長起到推動作用,而環(huán)境效益的快速下降對綜合效益的增長起到抑制作用。表明咸寧市城市土地利用促進社會經(jīng)濟發(fā)展的同時也對生態(tài)環(huán)境造成了一定的影響。
(2)從城市土地集約利用效益協(xié)調(diào)度來看,10a間,咸寧市城市土地集約利用效益的協(xié)調(diào)度經(jīng)歷了極不協(xié)調(diào)、不協(xié)調(diào)、基本協(xié)調(diào)、比較協(xié)調(diào)到基本協(xié)調(diào)的發(fā)展過程,除最初2a處于極不協(xié)調(diào)和不協(xié)調(diào)狀態(tài)外,其余8a都處于基本協(xié)調(diào)或比較協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。
為了實現(xiàn)咸寧市社會經(jīng)濟效益和生態(tài)環(huán)境效益的協(xié)調(diào)發(fā)展,必需按照“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”的建設(shè)要求,以創(chuàng)建園林城市、文明城市、衛(wèi)生城市和優(yōu)秀旅游城市為目標(biāo),促進土地資源的可持續(xù)利用。
(1)加大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,促進經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。大力發(fā)展科技型、集約型、節(jié)能環(huán)保型等新型產(chǎn)業(yè),精心培育一批戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè);加強引導(dǎo),加快發(fā)展與工業(yè)園區(qū)和大企業(yè)相配套的特色中小企業(yè);實現(xiàn)資源的綜合開發(fā)和有效配置,實現(xiàn)咸寧經(jīng)濟的全面協(xié)調(diào)健康發(fā)展。
(2)提高城市土地集約利用程度,釋放土地經(jīng)濟產(chǎn)出能力??茖W(xué)制定規(guī)劃,優(yōu)化城市土地利用結(jié)構(gòu),提高土地利用效率;積極開展城市土地整理,盤活城市存量土地,深化土地內(nèi)涵挖潛;強化市場機制,有效配置土地,促進土地節(jié)約集約利用。
(3)加強生態(tài)環(huán)境保護,提高土地利用生態(tài)環(huán)境效益。大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,通過科技創(chuàng)新,降低能耗,加大生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護的投入力度,全面實施淦河生態(tài)整治和潛山森林公園三期建設(shè),優(yōu)化城市空間布局,不斷提高土地對可持續(xù)發(fā)展的保障能力。
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