王莉霞，王新民，王國印

（天水師范學院 資源與環(huán)境工程學院，甘肅 天水 741001）

蘭州市城市化與生態(tài)環(huán)境耦合關系的分析

王莉霞，王新民，王國印

（天水師范學院 資源與環(huán)境工程學院，甘肅 天水 741001）

本文在城市化與環(huán)境耦合關系模型的理論基礎上，結合蘭州市實際情況，通過構建城市化綜合指數和生態(tài)環(huán)境綜合指數的指標體系，根據耦合關系模型，對蘭州市城市化與生態(tài)環(huán)境耦合演化的趨勢進行量化分析，依此來反應蘭州市城市化與生態(tài)環(huán)境的問題。耦合結果顯示：蘭州市城市化與生態(tài)環(huán)境耦合程度較低，主要表現為拮抗期，處于中等發(fā)展階段，城市化滯后于環(huán)境發(fā)展，表明蘭州近幾年環(huán)境治理與保護程度提升。

城市化；生態(tài)環(huán)境；耦合關系；蘭州市

城市化也稱為城鎮(zhèn)化，是指人口向城市地區(qū)集中的過程，具體指社會化、經濟化和產業(yè)化的過程。[1]在社會經濟與文化快速發(fā)展的同時，基礎的生態(tài)環(huán)境卻時刻面臨著惡化。城市發(fā)展與生態(tài)環(huán)境狀況必然存在某種耦合，一方面，城市化使城市得以迅速發(fā)展，但對生態(tài)環(huán)境造成了一定危害；另一方面，生態(tài)環(huán)境的承載力限制了城市的無序發(fā)展。因此，做好區(qū)域城市化與生態(tài)環(huán)境的耦合評價，對協(xié)調城市經濟與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

蘭州市位于東經102°35″～104°34″，北緯35° 34″～37°07″之間，地處黃河上游，甘肅省中部，是我國陸域版圖的幾何中心。蘭州市城區(qū)被南北兩山夾峙，地形呈東北高，西南低，相對高度差超過600m.南北最窄處不足5km，是一東西長、南北窄的帶狀河谷盆地城市，封閉的河谷盆地地形使其環(huán)境容量受到很大限制。因此污染難以得到雨水的凈化，城市生態(tài)環(huán)境狀況較差。西部大開發(fā)給蘭州的城市發(fā)展帶來了前所未有的契機，2013年蘭州市全年GDP總值為1776.28億元，比2012年增長了13.40%；蘭州市城市化進程明顯加快，工業(yè)規(guī)模擴張、用地緊張和地形封閉等因素帶來了一系列環(huán)境污染問題，尤其是大氣污染相當嚴重。因此，未來蘭州城市在發(fā)展的同時，生態(tài)環(huán)境的協(xié)調發(fā)展也不容忽視。

表1　蘭州市城市化與生態(tài)環(huán)境指標體系

一、城市化與生態(tài)環(huán)境耦合關系評價指標體系構建

1.指標的選擇

城市化與生態(tài)環(huán)境耦合是一個發(fā)展復雜的系統(tǒng)，反映城市和環(huán)境的要素很多，而且兩個系統(tǒng)中各要素間的關系錯綜復雜，因此指標選取是耦合關系評價中的核心環(huán)節(jié)。

本文在參考相關資料的基礎上，[2-5]結合城市、環(huán)境系統(tǒng)各自的特點，確定指標選定原則。鑒于城市化與環(huán)境系統(tǒng)的復雜性、多功能性等特點，選用的指標要能反映城市化與環(huán)境的主要特征與狀態(tài)；城市化指標選取應充分反映城市人口、經濟發(fā)展狀況等各方面的綜合機制；生態(tài)環(huán)境指標應從城市化對其造成的影響及控制措施來選取；實際評價中，指標選取應易于統(tǒng)計。綜上述原則可得，蘭州市城市化和生態(tài)環(huán)境指標體系關系（見表1）。

2.數據無量綱化處理

由于各指標的單位不一樣，因此要對數據進行無量綱化處理，對不同量綱的數據指標進行轉換，變?yōu)椴缓烤V化的標準值。筆者根據指標的性質及數據情況，選取極差變換法對原始數據進行處理，其中原始正向指標數據按公式（1）處理，原始負向指標數據按公式（2）處理。

3.指標權重值的計算

確定權重的方法有很多種，本文采用客觀賦值的變異系數法來確定，計算方法見表2，計算結果見表1.

4.城市化與生態(tài)環(huán)境綜合指標計算

作者選取城市化評價值（fx）和生態(tài)環(huán)境評價值g（y）的綜合指數，分別作為城市化水平與生態(tài)環(huán)境水平兩個目標層的定量評價指標。

城市化評價值綜合指數（fx），

式中：n為指標個數，wi指第i個指標的權重，xi指第i個指標的標準化值。計算得出的城市化評價值越高，則城市化水平越高；城市化評價值越低，則城市化水平越低。

生態(tài)環(huán)境評價值綜合指數g（y），

式中：n為指標個數，wi指第i個指標的權重，yi指第i個指標的標準化值。計算得出的生態(tài)環(huán)境評價值越高，則生態(tài)環(huán)境越好；生態(tài)環(huán)境評價值越低，則生態(tài)環(huán)境越差。

表2　城市化與環(huán)境系統(tǒng)耦合度劃分標準

表3　蘭州市2009～2013年城市化——環(huán)境綜合指數與耦合度值

5.城市化與生態(tài)環(huán)境耦合度的計算

借助物理學中的耦合概念以及推廣得到多個系統(tǒng)相互作用耦合度模型，可得：

由此可以得到城市化與生態(tài)環(huán)境的耦合度函數，[3-4]可表示為：

式中C表示耦合系統(tǒng)中的耦合度數值，其中C∈[0，1]，（fx）、g（y）分別為城市化系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)各個子系統(tǒng)對總系統(tǒng)的貢獻度，即表示城市化綜合指標序參量和環(huán)境綜合指標序參量。

對城市化——環(huán)境耦合系統(tǒng)來說，耦合度的意義為：定量描述耦合系統(tǒng)協(xié)調形態(tài)隨時間推移而發(fā)生的動態(tài)變化，反映了城市化與環(huán)境在一定的時間、區(qū)域內相互作用的數量關系和調整過程。[4-7]

城市化與環(huán)境系統(tǒng)耦合度C的范圍為[0，1]，[8-9]具體劃分標準見表2.

二、蘭州市城市化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合度分析

將蘭州市的各項指標參數代入公式（3）、公式（4），計算出蘭州城市化與環(huán)境綜合指數f（x）、g（y）。再根據公式（6）計算出其耦合度（見表3）。

圖1　蘭州市2009～2013年城市化——環(huán)境綜合指數變化曲線

從圖1可以得出以下結論：

1.2009～2013年蘭州市城市化綜合指數水平高于生態(tài)環(huán)境綜合指數水平（（fx）＜g（y）），但從2011到2013年兩者綜合指數差值逐漸減小

由于特殊的地形條件，環(huán)境問題是多年來困擾蘭州市發(fā)展較突出的問題。在最近幾年的發(fā)展中，蘭州市政府采取各種措施，不斷優(yōu)化城市生態(tài)環(huán)境，使生態(tài)環(huán)境在2009年到2013年間有了較大改善，但兩者綜合指數相差依然較大，說明在投入生態(tài)環(huán)境建設時，城市化與環(huán)境系統(tǒng)不能同步提升。因此，城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調同步發(fā)展是蘭州市需要進一步發(fā)展的目標和任務。

2.從城市化綜合指數看，2009年到2013年呈整體上升的趨勢

2009到2010年基本保持平緩，但稍有下降；2010到2011年從0.48406提高到0.5763，變化幅度明顯增大，對比生態(tài)環(huán)境則是下降趨勢，此時在指標參數上主要表現為人均GDP的增長、城市非農業(yè)人口比重的增大和城鎮(zhèn)居民人均可支配收入的增多；2011到2012年又表現出緩慢下降的趨勢，此時，相應的環(huán)境綜合指標也是降低趨勢，表明2011年城市化與環(huán)境建設步調一致，符合時代變化需要，但現代化建設卻沒有得到提升，人們生活水平沒有得到改善；2012到2013年，城市化綜合指標有較大幅度的增勢，指標參數表現為人均GDP增長和第三產業(yè)占GDP比重的提升，整個2012年，環(huán)境指標也呈上升趨勢，這符合城市化與環(huán)境耦合的需要。

3.從生態(tài)環(huán)境綜合指標看，雖然整體指標大于城市化水平，但總趨勢卻表現為下降，說明環(huán)境始終是蘭州市城市化建設的主要問題

2009到2012年綜合指標平緩下降，在指標參數上體現在廢水排放量和工業(yè)廢棄物產量方面，NO2排放量先是增大而后又減少，所以蘭州在解決環(huán)境問題方面，應當加強對廢水、廢棄物的控制，加大對城市廢水、工廠廢棄物的管理措施。

對表3中耦合度值分析可以得到以下結論：2009～2013年蘭州市城市化——環(huán)境耦合度值（C）整體在增大，但始終在0.48到0.50之間，按照城市化——環(huán)境耦合度劃分標準，蘭州市在這5年之中處于拮抗期，即蘭州市的環(huán)境承載力下降，城市化過程中的建設和發(fā)展還需要更多的人力、財力來支撐，但在發(fā)展的同時，由于環(huán)境承載能力受到限制，導致不均衡發(fā)展。從2009到2013年，耦合度增長趨勢不明顯，同時，環(huán)境的綜合指數也是呈下降的趨勢，只有合理的動態(tài)變化才是城市化與環(huán)境耦合的正常態(tài)勢，對處于拮抗階段的蘭州市而言，總體發(fā)展水平比較低，處于中等發(fā)展階段。

三、結　語

本文主要運用了耦合度的物理模型對2009～ 2013年蘭州市城市化與環(huán)境耦合系統(tǒng)進行簡單測度與分析，得到如下結論。

其一，建立城市化與生態(tài)環(huán)境的耦合關系，可以從側面直觀反映城市化過程中城市與環(huán)境的融合性，建立好兩者的發(fā)展關系是城市化建設的基礎與前提。耦合度表現了城市與環(huán)境相互作用的協(xié)調程度，正確選取相應的指標，通過其貢獻的大小，來客觀反映協(xié)同程度。

借鑒其他研究者的計算方法，本文選取一般常見的指標來作為參量，指標體系較少，并不能嚴格、準確地描繪蘭州市的城市化與環(huán)境耦合情況，只是對其發(fā)展走勢進行簡單的評價與估計。

其二，2009年以來，蘭州市城市化與環(huán)境耦合處于拮抗階段，2009到2013年之間，城市化與環(huán)境的復合系統(tǒng)耦合度從0.4861增加到0.4979，僅僅增大0.0117，城市化與環(huán)境的協(xié)同程度幾乎沒有改變，并且蘭州市的城市化與環(huán)境的協(xié)調度比較低，處于中低水平。環(huán)境綜合指數高于城市化綜合指數，雖然蘭州市的環(huán)境保護近幾年得到質的提升，但城市化與環(huán)境并沒有達到良好的協(xié)調與共振。

其三，隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的深入，蘭州市經濟和文化必定要加速發(fā)展，這樣會給生態(tài)環(huán)境帶來更大的壓力。要改變這種狀況，蘭州市的政府和人民應當共同響應并實施有效措施。比如提高環(huán)保運用技術、改革市場調節(jié)機制、增強人們環(huán)保意識等，使蘭州市城市化與環(huán)境耦合度得以提升，城市化與環(huán)境協(xié)調有序，最后達到共振，逐步實現蘭州市的可持續(xù)發(fā)展。

[1]許學強,周一星,寧越敏.城市地理學[M].北京:高等教育出版社,1996.

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〔責任編輯王景〕

An Analysis of the Coupling Relationship between Urbanization and Environment of city of Lanzhou

Wang Lixia,Wang Xinmin,Wang Guoyin
(School of Resources and Environmental Engineering,Tianshui Normal University,Tianshui Gansu741001,China)

In this paper,the theoretical basis of the relationship between urbanization and environmental coupling model,combined with the actual Lanzhou,by some indicators,the relative standard configuration values for the vari?ables were standardized,and finally coupling evaluation,in 2009 to 2013 in Lanzhou City Urbanization and Environ?ment coupling a brief analysis,and so to the reaction in Lanzhou city urbanization and ecological Environment.The results show that the coupling:lower degree of urbanization and ecological environment coupled Lanzhou,mainly as antagonistic stage,in the middle stage of development,urbanization lags behind in environmental development,indi?cating Lanzhou environmental management and protection in recent years has been improved.

urbanization;eco-environment;coupling relationship;Lanzhou

K927

A

1671-1351（2016）05-0027-04

2016-05-10

王莉霞（1980-），女，甘肅甘谷人，天水師范學院資源與環(huán)境工程學院講師，碩士。

天水師范學院2015年度中青年教師科研項目（TSA1513）階段性成果