楊 亮,劉書源,楊勝利
(1邢臺學(xué)院 資源與環(huán)境學(xué)院,河北 邢臺 054001;2邢臺學(xué)院 初等教育學(xué)院,河北 邢臺 054001;3 河北大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院, 河北 保定 071002)
當(dāng)前,統(tǒng)籌處理經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系是政府和學(xué)術(shù)界關(guān)注的重大理論和現(xiàn)實問題。2018年召開的全國生態(tài)環(huán)境保護(hù)大會明確提出“堅持統(tǒng)籌兼顧,協(xié)同推動經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)環(huán)境高水平保護(hù)”。經(jīng)濟(jì)社會與生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)同發(fā)展是實施生態(tài)文明建設(shè)的戰(zhàn)略要求。隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài),如何實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展已成為政府和學(xué)術(shù)界關(guān)心的熱點問題。作為衡量一個地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要指標(biāo),城市化是人口、非農(nóng)產(chǎn)業(yè)向城市集聚的過程[1],能夠較好地反映一個地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展?fàn)顩r。城市化一方面給人類帶來經(jīng)濟(jì)和社會效益,另一方面也對人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境帶來了深刻的影響。
邢臺市,地處河北省南部,是全國重要的煤炭鋼鐵能源基地,屬于典型的資源型城市。近年來,邢臺市城市化水平有了較大提高,由2010年的40.93%上升到2017年的51.57%,2025年將達(dá)到62.5%左右[2]。隨著城市化進(jìn)程的加快,邢臺市區(qū)建設(shè)用地面積已由2010年的70km2擴(kuò)展到2017年的103km2,到2030年,中心城區(qū)城市建設(shè)用地規(guī)模將控制在170km2以內(nèi)[3]??焖俪鞘谢^程導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的矛盾日益突出,生態(tài)環(huán)境問題已成為城市可持續(xù)發(fā)展的制約因素[4]。隨著經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài),協(xié)調(diào)好城市化與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系,實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)的雙贏目標(biāo),已成為城市發(fā)展面臨的迫切任務(wù)。本文在借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上,構(gòu)建城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展評價指標(biāo)體系,對邢臺市城市化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調(diào)狀況和脫鉤狀態(tài)進(jìn)行定量分析,以期為地方政府制定生態(tài)環(huán)境與城市化協(xié)調(diào)發(fā)展政策,為實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展提供決策參考。
筆者從城市化與生態(tài)環(huán)境相互作用的機(jī)理出發(fā),基于協(xié)同學(xué)系統(tǒng)分析視角,結(jié)合邢臺實際情況,同時考慮指標(biāo)體系的完整性、數(shù)據(jù)的可獲取性等原則,并在借鑒眾多學(xué)者研究的基礎(chǔ)上[5-9],建立指標(biāo)體系。
城市化過程伴隨著農(nóng)村人口向城市轉(zhuǎn)移,第二、第三產(chǎn)業(yè)向城市集中,同時還伴隨著城市物質(zhì)文明、生活方式等向農(nóng)村擴(kuò)散。可見,城市化具有多維涵義,主要包括城鎮(zhèn)人口增長、非農(nóng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、地域空間擴(kuò)張和生活水平提高相互聯(lián)系的4個方面[5]。因此本文從人口、經(jīng)濟(jì),空間、社會等4個層面來刻畫城市化綜合發(fā)展水平。生態(tài)環(huán)境包括資源環(huán)境在內(nèi)的眾多因素,從生態(tài)環(huán)境水平、壓力和治理3個層面來反映生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平。通過以上兩大評價系統(tǒng),共同構(gòu)建邢臺市城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展評價指標(biāo)體系(表1)。
表1 城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展評價指標(biāo)體系
研究數(shù)據(jù)主要來源于邢臺市統(tǒng)計年鑒(2009—2018)、邢臺市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報(2008—2017)和邢臺市環(huán)境狀況公報(2008—2017)。為了消除數(shù)據(jù)量綱不同造成的影響,采用極差法進(jìn)行無量綱化處理,公式如下[10]:
Xij′=[Xij-Min(Xi)]/[Max(Xi)-Min(Xi)]
(1)
Xij′=[Max(Xi)-Xij]/[Max(Xi)-Min(Xi)]
(2)
式中:Xij′為標(biāo)準(zhǔn)化值,Xij為實際值,Max(Xi)、Min(Xi)分別代表不同年份第i個指標(biāo)屬性值的最大值與最小值。式(1)為正向指標(biāo)計算公式,式(2)為負(fù)向指標(biāo)計算公式。
為了增加各指標(biāo)權(quán)重的科學(xué)性,遵循主觀判斷和客觀分析相結(jié)合的原則,采用層次分析法和熵值法綜合確定權(quán)重。層次分析法是通過“兩兩比較法”建立各層因子之間相對重要性的判斷矩陣,計算特征向量和特征根并進(jìn)行一致性檢驗得到[10]。
熵值法確定指標(biāo)權(quán)重不依賴人的主觀判斷,客觀性較強,其計算過程如下:
(3)
gi=1-ei(i=1,2,…,m)
(4)
(5)
式中:ei為第i個指標(biāo)的熵值,gi為第i個指標(biāo)的差異性系數(shù),wi為第i個指標(biāo)的權(quán)重,其中pij=Xij′/∑Xij′,k=1/lnn,j代表不同年份。
結(jié)合層次分析法和熵值法確定的權(quán)重,最終通過以下公式計算評價指標(biāo)的綜合權(quán)重[11]:
(6)
式中:λi為評價指標(biāo)的綜合權(quán)重;μi為層次分析法確定的主觀權(quán)重;ωi為熵值法確定的客觀權(quán)重;n為指標(biāo)個數(shù)。各指標(biāo)的綜合權(quán)重計算結(jié)果見表1。
根據(jù)各指標(biāo)的權(quán)重及標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù),通過線性加權(quán)求和計算城市化與生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù),計算公式為:
(7)
(8)
式中:UI、EI分別為城市化、生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù);xi、xj分別為表征城市化水平、生態(tài)環(huán)境水平各項指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)(i=1,2,…,10;j=1,2,…,10);λi、λj分別為表征城市化水平、生態(tài)環(huán)境水平各項指標(biāo)綜合權(quán)重。
城市化與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展是指城市化與城市生態(tài)環(huán)境兩個系統(tǒng)通過各自的子系統(tǒng)相互作用、有效運轉(zhuǎn),實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的總體目標(biāo)[6]。為了揭示出邢臺市城市化與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系,本文借鑒耦合協(xié)調(diào)度模型來計算邢臺市城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展情況,模型如下[8]:
(9)
(10)
(11)
式中:C為城市化與生態(tài)環(huán)境的耦合度,C∈[0,1],C越大,說明系統(tǒng)間相互作用、相互影響越強,系統(tǒng)向有序結(jié)構(gòu)發(fā)展,反之則越弱,系統(tǒng)向無序發(fā)展;T為反映城市化與生態(tài)環(huán)境的綜合評價指數(shù);α、β為待定系數(shù),是城市化和生態(tài)環(huán)境對城市發(fā)展的貢獻(xiàn)程度,考慮到二者貢獻(xiàn)度不分彼此,取α=β=0.5;D為城市化與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)度,D越大,表明城市與生態(tài)環(huán)境之間的耦合關(guān)系越和諧。
為更直觀反映協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r,借鑒相關(guān)研究將協(xié)調(diào)度進(jìn)行等級劃分[9],見表2。
表2 協(xié)調(diào)度等級劃分標(biāo)準(zhǔn)
脫鉤是指兩個或多個物理量間的響應(yīng)關(guān)系不再存在,被廣泛用于經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境變化等領(lǐng)域研究[12]。本文借鑒相關(guān)研究分析邢臺市生態(tài)環(huán)境與城市化的脫鉤狀態(tài),其計算公式為[13-14]:
(12)
式中:DIt為脫鉤指數(shù),表示t時期生態(tài)環(huán)境對城市化的脫鉤程度;ΔEIt、ΔUIt分別表示t時期生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)和城市化綜合發(fā)展指數(shù)的變化率;UIs、UIe分別表示t時期起始年與末年的城市化綜合發(fā)展指數(shù),EIs、EIe分別表示t時期起始年與末年的生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)。
在此基礎(chǔ)上構(gòu)建城市化與生態(tài)環(huán)境脫鉤程度坐標(biāo)圖(圖1),其中橫軸為城市化指標(biāo),縱軸為生態(tài)環(huán)境指標(biāo)。城市化與生態(tài)環(huán)境脫鉤程度衡量標(biāo)準(zhǔn),見表3。
圖1 脫鉤程度坐標(biāo)圖
表3 城市化與生態(tài)環(huán)境脫鉤類型與解釋
運用公式(7)、(8),分別計算2008—2017年邢臺市城市化和生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)(表4),同時,繪制出邢臺市城市化與生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平變化曲線圖(圖2)。
表4 2008—2017年邢臺市城市化和生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)
圖2 邢臺市城市化和生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平變化趨勢圖
由表4可知,2008年邢臺市城市化綜合發(fā)展指數(shù)為0.034,2017年為0.883,增幅近25倍,表明這10年邢臺市城市化綜合發(fā)展水平快速增長趨勢非常明顯。從各指標(biāo)來看,人均GDP、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重對邢臺市城市化綜合發(fā)展水平增長的貢獻(xiàn)率達(dá)六成,表明經(jīng)濟(jì)城市化對提升邢臺市城市化綜合發(fā)展水平具有很大的促進(jìn)作用。
邢臺市生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)從2008年的0.208上升到2010年的0.454,2011、2012年略有下降,然后一直上升到2017年的0.863,增幅達(dá)3倍,表明這10年邢臺市生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平處于波動上升趨勢。從各指標(biāo)來看,城市污水集中處理率、萬元GDP能耗對邢臺市生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平增長的貢獻(xiàn)率達(dá)六成,說明邢臺市通過實施加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式,萬元GDP能耗大幅度下降,加之政府各項環(huán)保政策以及一系列造林綠化工程的實施,如環(huán)市區(qū)防護(hù)林、河渠綠化、山丘區(qū)綠化等,極大促進(jìn)生態(tài)環(huán)境改善。
從圖2可以看出,2008—2013年,邢臺市城市化發(fā)展水平滯后于生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平;2014—2017年,生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平滯后于城市化發(fā)展水平。從增長速度來看,2008—2017年邢臺市城市化水平的增長速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平。邢臺市城市化水平總體呈現(xiàn)“S”型變化趨勢,增長速度先快后慢;而生態(tài)環(huán)境水平呈現(xiàn)反“S”型變化趨勢,增長速度先慢后快。2008—2012年邢臺市城市化水平的年均增長率是2013—2017年的2.8倍,2013—2017年邢臺市生態(tài)環(huán)境水平的年均增長率是2008—2012年的1.2倍。此外,這10年邢臺市城市化和生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平差距波動起伏,呈現(xiàn)“增大—縮小—增大—縮小”的“M”型變化趨勢,但總體在縮小,表明邢臺市政府在生態(tài)環(huán)境建設(shè)的投入力度持續(xù)加大,以保證與城市化發(fā)展水平相適應(yīng)的生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平。
利用公式(9)—(11)計算得出邢臺市2008—2017年城市化和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)度指數(shù),同時畫出協(xié)調(diào)度變化曲線圖,如表5和圖3所示。
表5 2008—2017年邢臺市城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度指數(shù)及協(xié)調(diào)等級
圖3 邢臺市城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度變化曲線
由表5可知,邢臺市城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度指數(shù)呈現(xiàn)逐年上升趨勢,由2008年的0.21上升到2017年的0.66,表明2008—2017年邢臺市城市化與生態(tài)環(huán)境由失調(diào)向協(xié)調(diào)發(fā)展,兩大系統(tǒng)逐漸處于協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。根據(jù)表2,將2008—2017年邢臺市城市化與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)變化趨勢劃分為5個階段(圖3)。
第一階段是中度失調(diào)階段(2008年),這一階段的城市化和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度指數(shù)是研究時段內(nèi)最低,且城市化綜合發(fā)展水平和生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平也最低。相對城市化水平,生態(tài)環(huán)境水平稍好,這一時期城市發(fā)展對生態(tài)環(huán)境還沒有產(chǎn)生較大壓力。第二階段是輕度失調(diào)階段(2009—2012年),城市化和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度指數(shù)逐年增加,從2009年的0.30上升到2012年的0.39,結(jié)合圖2可以看出,邢臺市城市化發(fā)展滯后于生態(tài)環(huán)境建設(shè),是這一時期城市化和生態(tài)環(huán)境輕度失調(diào)的主要原因。第三階段是瀕臨失調(diào)階段(2013年),隨著城市建設(shè)投入,城市基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善,城市化水平與生態(tài)環(huán)境水平兩者差距逐漸縮小,邢臺市城市化與生態(tài)環(huán)境開始由失調(diào)向協(xié)調(diào)發(fā)展轉(zhuǎn)折。第四階段是勉強協(xié)調(diào)階段(2014—2015年),由于城鎮(zhèn)人口增多、經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展以及城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施逐漸完善,城市化水平不斷提高。2014年,城市化發(fā)展水平首次超過生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平,兩者關(guān)系開始處于協(xié)調(diào)發(fā)展。第五階段是初級協(xié)調(diào)階段(2016—2017年),隨著政府對生態(tài)環(huán)境建設(shè)投入持續(xù)加大,生態(tài)環(huán)境水平呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢,生態(tài)環(huán)境與城市化發(fā)展水平差距逐步縮小,推動兩者協(xié)調(diào)關(guān)系不斷發(fā)展。
為了進(jìn)一步揭示邢臺市城市化與生態(tài)環(huán)境的相互作用關(guān)系,采用公式(12)分別計算出2008—2017年城市化指數(shù)和生態(tài)環(huán)境指數(shù)較上一年的變化率ΔUI、ΔEI以及脫鉤指數(shù)DI,并根據(jù)脫鉤狀態(tài)評判標(biāo)準(zhǔn),確定城市化與生態(tài)環(huán)境的脫鉤狀態(tài)(表6)。
表6 2008—2017年邢臺市城市化與生態(tài)環(huán)境的脫鉤狀態(tài)
圖4 2008—2017年邢臺市城市化與生態(tài)環(huán)境脫鉤狀態(tài)演變趨勢
2008—2017年邢臺市城市化與生態(tài)環(huán)境的脫鉤狀態(tài)存在較大差異,脫鉤與連接狀態(tài)并存,但以脫鉤為主(表2、圖4)。其中,2008—2009年、2009—2010年以及2012—2013年、2013—2014年城市化與生態(tài)環(huán)境呈弱脫鉤關(guān)系,城市化水平增長速度明顯高于生態(tài)環(huán)境水平增長速度,表明城市化發(fā)展的同時對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定壓力,生態(tài)環(huán)境水平增長較慢;2010—2011年二者呈強脫鉤關(guān)系,城市化水平增長,而生態(tài)環(huán)境水平下降,城市化發(fā)展對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生較大影響,生態(tài)環(huán)境壓力增大,生態(tài)環(huán)境水平呈現(xiàn)負(fù)增長;2011—2012年、2014—2015年以及2015—2016年城市化與生態(tài)環(huán)境呈擴(kuò)張連接關(guān)系,城市化發(fā)展的同時生態(tài)環(huán)境水平上升,二者上升的速率基本持平,說明城市化與生態(tài)環(huán)境存在相互作用、相互影響的關(guān)系,二者相關(guān)性較強;2016—2017年城市化與生態(tài)環(huán)境呈擴(kuò)張負(fù)脫鉤狀態(tài),城市化水平與生態(tài)環(huán)境水平均呈增長狀態(tài),但生態(tài)環(huán)境水平增速明顯高于城市化的增速。此外,由于研究期間城市化水平一直保持上升趨勢,因此邢臺市城市化與生態(tài)環(huán)境不存在強負(fù)脫鉤、弱負(fù)脫鉤、衰退連接和衰退脫鉤這四種關(guān)系。
綜合來看,邢臺市城市化與生態(tài)環(huán)境的脫鉤狀態(tài)出現(xiàn)反復(fù),呈現(xiàn)“弱脫鉤→強脫鉤→擴(kuò)張連接→弱脫鉤→擴(kuò)張連接→擴(kuò)張負(fù)脫鉤”特征,由脫鉤到連接,再由連接到脫鉤,這種反復(fù)直觀體現(xiàn)了邢臺市城市化發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的影響具有動態(tài)性的特點。
(1)綜合發(fā)展水平,2008—2017年邢臺市城市化和生態(tài)環(huán)境水平總體呈現(xiàn)上升趨勢,但城市化發(fā)展水平的速度要高于生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平的速度。近10年邢臺市城市化和生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平差距波動起伏,呈現(xiàn)“增大—縮小—增大—縮小”的“M”型變化趨勢,但總體在縮小,表明邢臺市政府在生態(tài)環(huán)境建設(shè)的投入力度持續(xù)加大,以保證與城市化發(fā)展水平相適應(yīng)的生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平。
(2)協(xié)調(diào)度分析可知,2008—2017年邢臺市城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度指數(shù)呈現(xiàn)逐年上升趨勢,邢臺市城市化與生態(tài)環(huán)境由失調(diào)向協(xié)調(diào)發(fā)展,兩大系統(tǒng)逐漸處于協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。近年來邢臺市堅持生態(tài)發(fā)展理念,努力打造綠色城市、生態(tài)城市。隨著生態(tài)宜居城市建設(shè)的深入推進(jìn),未來邢臺市生態(tài)環(huán)境建設(shè)將會呈現(xiàn)更高水平的發(fā)展,邢臺市城市化與生態(tài)環(huán)境將會沿著更高層次的協(xié)調(diào)狀態(tài)演變。
(3)脫鉤分析可知,2008—2017年邢臺市城市化與生態(tài)環(huán)境經(jīng)歷了“弱脫鉤→強脫鉤→擴(kuò)張連接→弱脫鉤→擴(kuò)張連接→擴(kuò)張負(fù)脫鉤”的演變過程,兩者的脫鉤狀態(tài)呈現(xiàn)“由脫鉤到連接,再由連接到脫鉤”反復(fù)特征,這種反復(fù)體現(xiàn)了城市化發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間復(fù)雜關(guān)系及其動態(tài)演化特征。
我國經(jīng)濟(jì)已經(jīng)進(jìn)入新常態(tài),生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會協(xié)調(diào)發(fā)展對城市高質(zhì)量發(fā)展的影響尤為重要。從資源型城市生態(tài)環(huán)境與城市化的協(xié)調(diào)關(guān)系看,生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會呈現(xiàn)出“發(fā)展—響應(yīng)—轉(zhuǎn)變”的關(guān)系過程。目前邢臺市仍處于“發(fā)展—響應(yīng)”的階段,以資源型經(jīng)濟(jì)增長帶動人口增長和市場化帶來的投資驅(qū)動城鎮(zhèn)化模式并未得到本質(zhì)上的改變,加之城市化發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間復(fù)雜關(guān)系及其動態(tài)演化特征,使得資源型城市的生態(tài)環(huán)境與城市化發(fā)展向高層次的協(xié)調(diào)關(guān)系演進(jìn)任重而道遠(yuǎn)。
根據(jù)環(huán)境庫茲涅茨曲線可知,生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的倒“U”型軌跡規(guī)律顯示在一定發(fā)展階段,環(huán)境質(zhì)量的下降難以避免。資源型城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展要追求的是生態(tài)環(huán)境下降幅度不能超過生態(tài)環(huán)境承受底線,只要越過拐點,生態(tài)環(huán)境隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展趨向良好方向。已有學(xué)者對通化、鞍山等資源型城市生態(tài)環(huán)境與城市化發(fā)展進(jìn)行研究,結(jié)果表明資源型城市的生態(tài)環(huán)境壓力在可控范圍內(nèi),經(jīng)濟(jì)發(fā)展可以擺脫資源型經(jīng)濟(jì)動力,實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展良好轉(zhuǎn)型[12]。通化、鞍山等經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)、共生發(fā)展為新常態(tài)下資源型城市發(fā)展提供了新的模式,而這種發(fā)展模式也值得更多資源型城市加以驗證,以揭示資源型城市生態(tài)環(huán)境與城市化相互作用的深層次的客觀規(guī)律。