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        基于熵權TOPSIS 模型的甘肅省資源環(huán)境承載力評價

        2021-11-10 14:18:44劉淑英吳生瑞
        生產(chǎn)力研究 2021年10期
        關鍵詞:嘉峪關市白銀市酒泉市

        何 嚴,劉淑英,王 平,吳生瑞

        (甘肅農(nóng)業(yè)大學 資源與環(huán)境學院,甘肅 蘭州 730070)

        承載力是描述限制區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展程度的常用指標之一[1],資源環(huán)境承載力是指在自然生態(tài)環(huán)境不受危害并維系生態(tài)系統(tǒng)相對穩(wěn)定的前提下,一定時期內(nèi)一個區(qū)域的資源稟賦和環(huán)境容量所能承載人類及其經(jīng)濟社會活動的最大規(guī)模,即能夠承載工業(yè)化和城鎮(zhèn)化發(fā)展的最大能力[2]。

        資源環(huán)境承載力的研究,目前有國家方面的宏觀研究,省、市的中觀研究,區(qū)縣的微觀研究;平原海岸、山地、丘陵不同地域類型的研究,人口、礦山資源、土地、水、海洋、生態(tài)、經(jīng)濟社會不同對象的研究,研究方法包括模糊評價模型[3]、PS-DR-DP 理論模型[4]、生態(tài)足跡法[2]等。

        甘肅省地處黃土高原、青藏高原和內(nèi)蒙古高原交會處,是西北乃至全國重要的生態(tài)安全屏障,社會經(jīng)濟發(fā)展水平低,第一產(chǎn)業(yè)比重高,是典型欠發(fā)達地區(qū)。保護生態(tài)環(huán)境、增強環(huán)境安全、促進社會經(jīng)濟發(fā)展、提高資源環(huán)境承載力至關重要[1]。

        對于甘肅省資源環(huán)境承載力的研究主要在河西走廊[6]、少數(shù)民族聚集地[5]等中微觀尺度研究上,現(xiàn)實性差,近10 年資源環(huán)境承載力的研究較少,缺少將自然資源,環(huán)境安全、社會經(jīng)濟和人口等指標進行綜合評價。因此本文從自然資源稟賦、生態(tài)環(huán)境安全、經(jīng)濟社會發(fā)展三個方面進行綜合評價,以期為甘肅省社會經(jīng)濟生態(tài)可持續(xù)發(fā)展提供理論參考。

        一、研究區(qū)概況

        甘肅省占地面積42.59 萬平方公里,截至2019年末,全省常住人口2 647.43 萬人,城鎮(zhèn)化率為48.49%,國民生產(chǎn)總值8 718.3 億元,城鎮(zhèn)居民人均可支配收入32 323 元,農(nóng)村居民人均可支配收入9 629 元。主要包括隴東黃土高原、隴西黃土高原,隴南山區(qū),河西走廊、祁連山地、甘南高原。海拔高低起伏較大,生態(tài)系統(tǒng)類型多樣,但敏感性強且抗擾能力較差,屬于典型的生態(tài)脆弱區(qū)。

        二、數(shù)據(jù)來源與方法

        (一)數(shù)據(jù)來源

        研究數(shù)據(jù)主要來源于《甘肅發(fā)展年鑒》(2010—2019)、甘肅省水資源公報(2009—2018)、甘肅省14市(州)統(tǒng)計年鑒及公報等,個別缺失數(shù)據(jù)采用插值法計算獲得。

        (二)指標體系構建

        資源環(huán)境的穩(wěn)定性,建立在資源、環(huán)境、社會和經(jīng)濟之間平衡的基礎上。本研究將資源環(huán)境承載力作為目標層,從自然資源稟賦、生態(tài)環(huán)境安全和社會經(jīng)濟發(fā)展三個方面作為準則層,根據(jù)甘肅省發(fā)展特征,最終選取31 個具體的指標,對甘肅省14 個市(州)的資源環(huán)境承載力進行評價研究。

        表1 甘肅省資源環(huán)境承載力指標體系

        (三)資源環(huán)境承載力指數(shù)分級標準

        根據(jù)統(tǒng)計學原理,參考相關資料[9],結(jié)合甘肅省現(xiàn)狀,將資源環(huán)境承載力劃分為三個等級。

        表2 甘肅省資源環(huán)境承載力分級標準

        (四)評價方法

        熵權法是根據(jù)各項指標原始數(shù)據(jù)的離散程度,利用信息熵來確定指標權重的一種客觀賦權,可有效規(guī)避人為主觀因素的干擾,具有較高的可信度和精確度[7]。

        1.數(shù)據(jù)標準化

        式(1)和式(2)中,x'ij表示標準化后的指標,xij表示原數(shù)據(jù),代表第i 個區(qū)域第j 個指標。

        2.熵權法確定權重

        (1)計算第j 項指標下第i 個樣本占該指標的比重Pij:

        (2)計算得到第j 個指標的熵值ej和冗余值dj:

        (3)計算第j 項指標權重Wj:

        3.TOPSIS 模型

        (1)構造標準化的加權矩陣Z:

        (2)確定正負理想解:

        (3)計算距離:

        (4)計算資源環(huán)境承載力(即評價與理想解的貼近程度):

        三、結(jié)果與分析

        (一)自然資源承載力分析

        由圖1 可知,蘭州市、臨夏州、白銀市、定西市、天水市、武威市、金昌市和平?jīng)鍪械闹笖?shù)在0.16~0.25 之間,處于弱承載力,最低的為蘭州市;嘉峪關市、慶陽市和隴南市的指數(shù)在0.25~0.40 之間,處于中等承載力;高承載力的為張掖市、酒泉市和甘南州。2014 年蘭州市、天水市、平?jīng)鍪?、臨夏州由弱承載力上升為中等承載力,金昌市、武威市承載力呈下降趨勢,白銀市、定西市有所上升,但仍為處于弱承載力。張掖市和酒泉市承載力指數(shù)由高承載力下降至中等承載力,甘南州保持不變。2018 年,白銀市承載力有所下降,武威市和定西市承載力略微上升,仍處于弱承載力范圍。金昌市由弱承載力上升至中等承載力,處于中等承載力的市(州)中蘭州市和隴南市承載力有下降,其余均有小幅度上升。甘南州仍處于高承載力,但指數(shù)下降了0.028 9。

        圖1 2009—2018 年自然資源承載力動態(tài)變化圖

        分析得出,嘉峪關市10 年間承載力指數(shù)基本維持不變,酒泉市、張掖市呈下降趨勢,其余市(州)均有不同幅度的上升。白銀市、臨夏州指數(shù)較低是由于該地區(qū)近些年來人口增多,經(jīng)濟發(fā)展速度加快,資源消耗加??;張掖、酒泉地區(qū)指數(shù)下降是由于河西走廊地區(qū)發(fā)展是以資源和能源的大量消耗為代價的,致使該地區(qū)人口與資源、環(huán)境矛盾突出,資源過度消耗,因此隨著其發(fā)展,2009 年之后自然環(huán)境承載力呈現(xiàn)下降趨勢[6]。甘南州水資源比較豐富,自然資源條件好,承載力長期處于高承載力范圍內(nèi)。

        (二)生態(tài)環(huán)境安全承載力分析

        生態(tài)環(huán)境安全承載力指數(shù)變化由圖2 可得,2009 年嘉峪關市生態(tài)環(huán)境承載力指數(shù)達到0.657 8,處于高承載力,蘭州市、天水市、平?jīng)鍪?、金昌市、張掖市、慶陽市、定西市、隴南市和臨夏州的承載力指數(shù)在0.23~0.31 之間,處于中等承載力;白銀市、武威市、酒泉市和甘南州處于弱承載力,最低的市為白銀市;2014 年處于弱承載力的是白銀市、酒泉市、定西市、臨夏州,其余市(州)處于中等承載力。2018年生態(tài)環(huán)境安全承載力嘉峪關市處于高承載力,武威市、平?jīng)鍪小⒍ㄎ魇?、隴南市、臨夏州處于弱承載力,其余8 個市(州)處于中等承載力。

        圖2 2009—2018 年生態(tài)環(huán)境安全承載力動態(tài)變化圖

        從生態(tài)環(huán)境安全承載力結(jié)果來看,2009—2018年除了嘉峪關市、金昌市和白銀市外,其余9 個市(州)全部下降。其中,平?jīng)鍪邢陆底畲螅陆盗?.088 3,酒泉市下降程度最小,下降了0.003 3。承載力指數(shù)最低的為武威市,森林覆蓋率為18.43%,城市綠化覆蓋面積也不高,土地荒漠化嚴重,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上單位耕地面積化肥負荷量達到24.91%,對生態(tài)環(huán)境造成不良影響。嘉峪關市城市化水平位居甘肅省首位,研究時間內(nèi)自然災害少,2018 年災害指數(shù)為0,綠化覆蓋率在2018 年達到40%,空氣質(zhì)量優(yōu)良率達到94.6%。蘭州市作為省會城市,近些年注重生態(tài)文明建設和城市發(fā)展相協(xié)調(diào),推進清潔能源全覆蓋,加強汽車尾氣治理,促進工業(yè)污染治理等項目改善大氣環(huán)境,2014 年后空氣質(zhì)量有了改善,使其生態(tài)環(huán)境安全承載力比前期有所提升。

        (三)社會經(jīng)濟發(fā)展承載力分析

        經(jīng)濟社會發(fā)展承載力動態(tài)變化由圖3 可知,2009 年天水市、平?jīng)鍪?、慶陽市、隴南市、臨夏州、甘南州和定西市處于弱承載水平,最低的是定西市;白銀市、武威市、張掖市和酒泉市處于中等承載力,嘉峪關市、蘭州市和金昌市處于高承載;2014 年白銀市和武威市由中等承載力降至弱承載力,其余城市仍處于弱承載力;中等承載力的市(州)為張掖市和酒泉市;高承載力地區(qū)無變化;2018 年武威市上升為中等承載力,金昌市下降至中等承載力,其余市(州)承載力等級沒變。

        圖3 2009—2018 年社會經(jīng)濟發(fā)展承載力動態(tài)變化圖

        從2009—2018 年10 年的變化程度來看,蘭州市發(fā)展最好,2018 年綜合承載力超過嘉峪關市,該年蘭州市GDP 總值達到2 732.94 億元。嘉峪關市承載力位居第二,呈現(xiàn)逐年下降趨勢,雖然嘉峪關市2018 年GDP 僅為蘭州市的10.96%,但由于城市建成區(qū)面積比例大,總?cè)丝谏伲寝r(nóng)人口比重高,因此從經(jīng)濟指標上來看人均各指標均排在甘肅省前列。河西走廊地區(qū)總體上除武威市外經(jīng)濟承載力指數(shù)相對較高,由于武威市人口多,人均資源少,兩個縣區(qū)古浪縣和民勤縣處沙漠邊緣,生態(tài)環(huán)境非常脆弱,經(jīng)濟發(fā)展主要以第一產(chǎn)業(yè)為主,在科研投入方面科研經(jīng)費僅占GDP 的0.48%,對當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展造成了極大阻礙,造成武威市承載力低。隴南地區(qū)GDP 總值最低,農(nóng)村人均可支配收入僅為7 012 元,城鎮(zhèn)化水平不高,僅為34%,經(jīng)濟發(fā)展受阻,使其承載力較低[5-10]。定西市生態(tài)脆弱,是國家重點經(jīng)濟扶持地區(qū),自身發(fā)展能力差,以第一產(chǎn)業(yè)為主,其經(jīng)濟承載力是甘肅最低。

        (四)甘肅省資源環(huán)境承載力分析

        由資源、生態(tài)、社會經(jīng)濟三個子系統(tǒng),得到資源環(huán)境綜合承載力動態(tài)變化圖(見圖4)。2009 年,資源環(huán)境承載力由高到低排序依次為嘉峪關市、酒泉市、張掖市、蘭州市、甘南州、金昌市、慶陽市、武威市、平?jīng)鍪小㈦]南市、天水市、白銀市、臨夏州、定西市。其中,慶陽市、武威市、平?jīng)鍪?、隴南市、天水市、白銀市、臨夏州和定西市處于弱承載水平,其中最低的為定西市,蘭州市、金昌市和甘南州處于中等承載水平,嘉峪關市、酒泉市和張掖市處于高承載力水平;2014 年資源環(huán)境綜合承載力慶陽市上升到中等承載力,張掖市、酒泉市下降為中等承載力,金昌市上升為中等承載力,其他市(州)承載力水平?jīng)]有發(fā)生變動。2018 年,慶陽市下降至弱承載力,其余市(州)承載力水平?jīng)]有發(fā)生變動。

        圖4 2009—2018 年資源環(huán)境綜合承載力動態(tài)變化圖

        從10 年分析結(jié)果來看,蘭州市(含新區(qū))資源環(huán)境承載力水平總體上呈現(xiàn)出上升趨勢,蘭州市作為省會城市,城鎮(zhèn)化水平較高,經(jīng)濟發(fā)展水平處于甘肅省前列,在城市環(huán)境污染治理方面排名在甘肅省首位。嘉峪關市地區(qū)人口少,人均指標數(shù)值高,二、三產(chǎn)業(yè)為主,占98.67%,屬于典型的工業(yè)型城市,使其承載力水平呈現(xiàn)基本穩(wěn)定的狀態(tài)。定西市資源承載力處于全省最低水平,是由于其產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局很小,主要以第一產(chǎn)業(yè)為主,生產(chǎn)方式較為粗放,工業(yè)用水量高,生態(tài)環(huán)境用水量低,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件差,能源消耗大,萬元GDP 電耗為2 017.85 千瓦時,森林覆蓋率低等因素造成的。

        四、結(jié)論

        2009—2018 年甘肅省14 個市(州)近10 年的資源環(huán)境承載力變化情況:

        (1)2009—2018 年甘肅省自然資源承載力指數(shù)總體呈平穩(wěn)上升態(tài)勢,其中,承載力最高的為甘南州,酒泉市、張掖市和嘉峪關市為中等承載力水平,白銀市、武威市和定西市屬于弱承載力水平。

        (2)2009—2018 年甘肅省生態(tài)環(huán)境安全承載力指數(shù)處于中等承載力水平,除嘉峪關市承載力指數(shù)達到0.779 2 外,其余市(州)發(fā)展較均衡,指數(shù)均介于0.3~0.4 之間。

        (3)2009—2018 年甘肅省社會經(jīng)濟發(fā)展承載力指數(shù),相對其他2 個子系統(tǒng)環(huán)境承載力指數(shù)各地區(qū)差異顯著,蘭州市是定西市的7.46 倍,可以明顯看出市(州)之間經(jīng)濟發(fā)展不均衡,金昌市、張掖市、酒泉市居中間,其余市(州)發(fā)展較差。

        (4)2009—2018 年甘肅省綜合資源環(huán)境承載力處于中等承載力水平,總體上呈上升趨勢,以中低承載力為主,處于中低承載力的市(州)占71.43%,但地區(qū)間承載力指數(shù)差異較大,高中承載力指數(shù)之間存在明顯差距,中低承載力指數(shù)差距較小,中部地區(qū)(除蘭州市)資源環(huán)境承載力較差,河西走廊地區(qū)(除武威市)資源環(huán)境承載力水平較高。

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