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        沿黃城市生態(tài)保護與高質(zhì)量發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)性分析與預測

        2022-10-08 10:47:16康艷青劉羽晴朱永明
        生態(tài)經(jīng)濟 2022年10期
        關鍵詞:耦合度黃河流域耦合

        康艷青,劉羽晴,朱永明

        (鄭州大學 管理工程學院,河南 鄭州 450001)

        黃河流域是我國重要的生態(tài)屏障和經(jīng)濟地帶,在國家高質(zhì)量發(fā)展格局中有著舉足輕重的地位[1]。2021年3月,“十四五規(guī)劃”提出要扎實推動各區(qū)域發(fā)展建設,加快建設黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展先行區(qū)。黃河在迎來重大發(fā)展機遇的同時,仍面臨著生態(tài)本底脆弱、水資源匱乏、環(huán)境超載等亟待解決的問題,存在著經(jīng)濟發(fā)展規(guī)模和資源環(huán)境承載力不匹配等矛盾。為解決瓶頸問題,必須立足整體,從經(jīng)濟—生態(tài)保護系統(tǒng)的協(xié)同性出發(fā),實現(xiàn)黃河流域經(jīng)濟與生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展,這是流域可持續(xù)發(fā)展的根本目標和必然選擇[2]。

        研究生態(tài)保護和經(jīng)濟發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)度,可以對二者的協(xié)調(diào)程度做出定量的判斷,進而科學的評判區(qū)域發(fā)展模式是否合理,為實現(xiàn)當?shù)乜沙掷m(xù)發(fā)展提供政策建議。學術界對此做了很多相關研究,Grossman & Krueger[3]提出了環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)理論,經(jīng)濟合作與開發(fā)組織(OECD)將脫鉤理論的概念擴展到生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟上面,闡釋了經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境消耗的內(nèi)在聯(lián)系[4]。黃金川和方創(chuàng)琳[5]先后提出城市化與生態(tài)環(huán)境交互耦合機制、耦合效應解析的理論框架及技術路徑[6]與“耦合魔方”概念[7]等,極大地豐富和推進了該領域的理論研究。從研究方法來看,生態(tài)足跡[8-9]、系統(tǒng)動力學模型[10]、共生模型[11]和障礙度模型[12]等被廣泛運用到耦合分析中。具體到黃河流域,在其生態(tài)保護與高質(zhì)量發(fā)展上升為國家戰(zhàn)略后,引起了不少學者的研究與關注。薛瀾等[13]從國家和區(qū)域層面闡述了此戰(zhàn)略實施的必要性和重要性,從系統(tǒng)整體性、協(xié)同適應性出發(fā),提出了實施此戰(zhàn)略的立法策略,任保平和張倩[14]剖析了其時代內(nèi)涵和主要特征,構建了戰(zhàn)略支撐體系,楊永春等[15]論述了戰(zhàn)略實施的基本條件和核心策略。也有學者對黃河流域的高質(zhì)量發(fā)展進行了路徑探討[16]、動態(tài)演進及趨勢預測研究[17]。在研究尺度上,學者們分別從不同河段、區(qū)域與支流進行論證,例如宗鑫等[18]運用博弈模型對流域上游進行生態(tài)補償主客體的復制動態(tài)研究,并分析了其進化穩(wěn)定策略,趙雪雁等[19]分析了中游地區(qū)的城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務的耦合關系,劉建華等[20]評估了下游的經(jīng)濟、人口、資源和環(huán)境的和諧發(fā)展水平,岳強和翟鵬芳[21]、徐瑞璠等[22]分別對汾河、渭河等支流及沿線地區(qū)進行實證研究。少數(shù)學者也對黃河流域的水資源利用效率[23]以及環(huán)境—經(jīng)濟—人口系統(tǒng)耦合的協(xié)調(diào)度[24]進行了綜合評價。

        總體而言,上述關于黃河流域高質(zhì)量發(fā)展的研究大多是從省域、城市群或其他特殊區(qū)域展開,對沿黃地級市的探討涉及較少,且對協(xié)調(diào)發(fā)展的影響因素研究較為薄弱?;诖?,本文以沿黃46個地級市為研究對象,利用耦合協(xié)調(diào)度模型,對2011—2018年黃河流域沿線城市的經(jīng)濟與生態(tài)發(fā)展的耦合關系進行研究。其次,運用地理探測器分析影響耦合協(xié)調(diào)水平的多重因素和作用程度,最后利用灰色GM(1, 1)模型對耦合協(xié)調(diào)度進行預測,以期客觀反映黃河流域高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展的影響機制與發(fā)展趨勢,從而深入剖析其高質(zhì)量發(fā)展中存在的主要問題,為黃河流域的高質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展提供參考。

        1 研究區(qū)域概況

        黃河是中華民族的母親河,西起巴顏喀拉山,東臨渤海,橫跨東中西共九省份,流域總面積79.5萬平方千米。流域內(nèi)包含草原、荒漠、湖泊、濕地等多種生態(tài)類型,煤炭、石油、天然氣等能源資源豐富,是我國重要的能源與化工原料基地。這些構成了流域經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)平衡的重要基礎,使得黃河流域在我國生態(tài)安全、能源保障和經(jīng)濟發(fā)展格局中占據(jù)關鍵地位。但是由于歷史與自然條件以及工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展,使得流域內(nèi)人地矛盾較為突出,嚴重制約了黃河流域的高質(zhì)量發(fā)展。流域內(nèi)的生態(tài)問題具有區(qū)域差異性,復雜的自然資源條件塑造了黃河流域社會經(jīng)濟發(fā)展的基本特征。流域上下游之間的經(jīng)濟發(fā)展差異也較大,發(fā)展不平衡不充分,下游地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平較高,上游的產(chǎn)業(yè)結構轉型升級速度遲緩,內(nèi)生動力不足。為了實現(xiàn)黃河安瀾與高質(zhì)量發(fā)展,黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展上升成國家重大戰(zhàn)略。

        2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

        2.1 指標體系構建與數(shù)據(jù)來源

        遵循指標選取的可靠性、科學性等原則,借鑒前人研究經(jīng)驗,本文構建了一個關于經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的綜合評價體系(表1)。參考張軍擴等[25]提出的高效、公平和可持續(xù)的高質(zhì)量發(fā)展的目標要求,從經(jīng)濟和社會發(fā)展可持續(xù)的兩個維度出發(fā),構建了涵蓋五大新發(fā)展理念的共九個指標來評價經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展水平。其中:人均地區(qū)生產(chǎn)總值反映的是城市自身經(jīng)濟發(fā)展水平及發(fā)達程度,是經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的基礎支撐;非農(nóng)業(yè)產(chǎn)值占比反映的是結構優(yōu)化情況;科技支出占GDP比重是指科技投入與創(chuàng)新水平,為發(fā)展提供動力;進出口總額占GDP比重反映對外貿(mào)易的情況,是高質(zhì)量發(fā)展的外部支撐;城鄉(xiāng)收入差距衡量的是經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的協(xié)調(diào)性;建成區(qū)綠化覆蓋率、人均公園綠地面積反映城市綠化水平以及環(huán)境保護的基本水平;城鎮(zhèn)基本養(yǎng)老參保人數(shù)、城鎮(zhèn)醫(yī)療參保人數(shù)反映了社會的基本保障能力。其次,參考石濤[26]、崔盼盼[27]等的生態(tài)環(huán)境保護指標,結合本文研究內(nèi)容,從污染綜合治理和水資源可持續(xù)的兩個維度共五個指標來評價生態(tài)環(huán)境保護水平。其中,工業(yè)廢水與二氧化硫排放量反映資源消耗和污染排放對環(huán)境的影響程度,生活垃圾無害化處理率、污水處理廠集中處理率和人均居民生活用水量是衡量的是資源環(huán)境保護能力。依據(jù)指標數(shù)據(jù)的可得性、連續(xù)性原則,以及黃河流域流經(jīng)地區(qū)現(xiàn)狀,本文選擇黃河流域沿線46個城市為研究對象,文中分析數(shù)據(jù)均來自2012—2019年的《中國城市統(tǒng)計年鑒》以及相應省份統(tǒng)計年鑒。

        表1 沿黃地區(qū)生態(tài)保護與高質(zhì)量發(fā)展指標體系

        2.2 研究方法

        2.2.1 耦合協(xié)調(diào)度模型

        熵可以反映指標的離散程度,從而確定指標在綜合評價系統(tǒng)中的影響權重。可以減少主觀賦權的隨意性,提高精確性。因此采用此方法對沿黃地區(qū)經(jīng)濟與生態(tài)兩個子系統(tǒng)做出綜合評價。耦合度反映的是多個系統(tǒng)的相互依賴與制約程度,耦合協(xié)調(diào)度是對系統(tǒng)及要素之間良性耦合程度進行測算,是耦合與協(xié)調(diào)性的綜合反映,本文用其來衡量生態(tài)與經(jīng)濟的耦合關系。方法具體步驟如下:

        ①數(shù)據(jù)標準化:

        指標xi為正向指標時:

        式中:xi為指標的初始值。

        指標xi為負向指標時:

        ②熵值法確定權重:計算第j項指標在第i個評價對象上的指標權重pi:

        計算第j項指標的熵值ej:

        計算第j個指標的差異系數(shù)dj:

        計算第j項指標的權重wj:

        ③基于熵值法測算沿黃地區(qū)經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展綜合指數(shù)EDi和生態(tài)環(huán)境保護綜合指數(shù)EPi:

        ④根據(jù)公式(1)得出經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展綜合指數(shù)EDi和生態(tài)環(huán)境保護綜合指數(shù)EPi,可以計算出耦合度C(0≤C≤1。C≤0.3,低水平耦合;0.3<C≤0.5,拮抗狀態(tài);0.5<C≤0.8,磨合狀態(tài);0.8<C≤1,高水平耦合):

        ⑤計算兩者的協(xié)同度D(0≤D≤1。D≤0.3為低度協(xié)調(diào);0.3<D≤0.5為中度協(xié)調(diào);0.5<D≤1為高度協(xié)調(diào))、綜合評價指數(shù)T:

        式中:α、β代表兩個子系統(tǒng)的權重系數(shù),綜合考慮,本文取α=β=0.5。

        2.2.2 地理探測器模型

        地理探測器(GeoDetector)模型是探測空間分異性,并揭示其背后驅動因子的一種統(tǒng)計學方法[28],主要被用來分析各種社會和自然現(xiàn)象的驅動力和影響因子以及多因子交互作用。本文運用地理探測器中的因子探測模塊,識別沿黃城市生態(tài)保護與高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展的驅動因素,揭示其演化機理。地理探測器的因子影響力用q值度量,其計算公式如下:

        式中:h=1, 2, …,L,為因子X的分層;Nh和N分別為層h和全區(qū)的單元數(shù);和σ2是其對應的Y值的方差;q為因子的影響力值,值域為[0, 1],q值越大代表該因子對黃河流域不同區(qū)域耦合協(xié)調(diào)關系的解釋力越強,反之則弱。

        3 結果與分析

        3.1 沿黃城市生態(tài)保護與經(jīng)濟高質(zhì)量耦合協(xié)調(diào)結果分析

        3.1.1 生態(tài)環(huán)境保護和經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展水平時空分異特征

        依據(jù)前述研究方法,測算出沿黃城市經(jīng)濟與生態(tài)保護綜合指數(shù)(表2),從其演變趨勢來看,經(jīng)濟綜合指數(shù)呈現(xiàn)波動式增長狀態(tài)(圖1),由2011年的0.138 6增長到2018年的0.305 8,其中2013—2015年有下降趨勢,之后才穩(wěn)步上升。從區(qū)域上來看,總體呈現(xiàn)東高西低的空間格局特征,前八位主要是區(qū)域中心城市、東部中心城市和部分省會城市,且在空間上呈趨同趨勢。以2018年的綜合評價指數(shù)為例,排名靠前的主要有:鄭州、西安、太原、濟南、東營、銀川、烏海、淄博。其中銀川、烏海屬于上游地區(qū),西安、太原均是中游地區(qū)的省會城市,其余四地均屬于黃河下游地區(qū)。上游的烏海位于前列,主要是由于烏海市能源資源十分豐富,同時還是“寧蒙陜甘”和“黃河沿岸”兩個經(jīng)濟區(qū)的核心成員,發(fā)展?jié)摿薮?。排名后八位的有:咸陽、渭南、天水、商洛、定西、平?jīng)?,還有山西的臨汾、運城。這八個城市均屬于黃河中上游地區(qū)。這一結果表明,流域下游城市經(jīng)濟發(fā)展水平最高,中游地區(qū)省會城市經(jīng)濟發(fā)展也較好,西部地區(qū)多數(shù)城市指數(shù)相對較低,由于現(xiàn)實和自身條件限制,有進一步提升空間。

        表2 2011—2018年沿黃城市耦合協(xié)調(diào)指標

        圖1 經(jīng)濟與生態(tài)綜合演變趨勢圖

        3.1.2 沿黃城市耦合度的時空分異特征

        總體而言,2011—2018年間,兩者的耦合度呈現(xiàn)出先上升后下降的波動趨勢(圖2),2012年是耦合度最高的年份,且大多數(shù)年份主要處于磨合狀態(tài)。分年度看,2011—2012年耦合度急速上升,2011年處于一個經(jīng)濟周期的谷底重整時期,2012年是新的經(jīng)濟周期的開始年,經(jīng)濟綜合指數(shù)增速較快,因此耦合度較高。2011年耦合度較高的地區(qū)主要分布在內(nèi)蒙古和山東,總體耦合度較低,大多城市都處于低水平耦合狀態(tài)。2012年低水平耦合的城市大大減少,高水平耦合的城市從1個增加到了13個,且主要是內(nèi)蒙古、山東的城市和一些省會城市。在2012年耦合度達到最高的情況下,山西和甘肅的部分城市仍一直處于低水平耦合狀態(tài),說明這兩省在經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的過程中對生態(tài)環(huán)境施加的壓力過大。2012—2015年,總體耦合度有所下降,山東的濟寧、泰安、濱州、聊城,河南省的洛陽、焦作等城市耦合度有所下降,從高水平耦合逐步下降到拮抗狀態(tài)。2015—2016年耦合度一直處于上升狀態(tài),從17年開始耦合度又有所下降。綜合所有年份來看,呂梁、濮陽、商洛、渭南,和甘肅省的天水、平?jīng)?、定西,這些城市一直處于低水平耦合狀態(tài),表明這些地區(qū)經(jīng)濟和生態(tài)的相互作用程度低,發(fā)展不均衡。

        圖2 經(jīng)濟與生態(tài)耦合度、耦合協(xié)調(diào)度演變趨勢圖

        3.1.3 沿黃城市耦合協(xié)調(diào)度的時空分異特征

        除了2011年耦合協(xié)調(diào)度為0.322 3之外,其余年份的耦合協(xié)調(diào)度都在0.5左右,整體上黃河流域經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護的耦合協(xié)調(diào)度處于中度協(xié)調(diào)狀態(tài)(圖3),耦合協(xié)調(diào)度從2015年由下降狀態(tài)變?yōu)樵鲩L狀態(tài),正在向高度協(xié)調(diào)方向發(fā)展,2018年達到最高。上游和下游部分城市一直處于高度協(xié)調(diào)水平,但中游大部分是由低度協(xié)調(diào)轉為高度協(xié)調(diào)狀態(tài)。2011—2012年,高度協(xié)調(diào)的城市由6個增加到25個,主要集中在內(nèi)蒙古和山東,還有太原、鄭州、西安這些省會城市。因為這些城市的經(jīng)濟發(fā)展水平較高,當?shù)卣畬ζ渖鷳B(tài)環(huán)境保護力度也更大,再加上這些地區(qū)屬于黃河流域的中心城市,其發(fā)展對黃河流域也有極大的支撐作用。2015—2018年,高度協(xié)調(diào)和中度協(xié)調(diào)的城市都有所增加,低度協(xié)調(diào)城市減少到了4個,說明黃河流域沿線城市的耦合協(xié)調(diào)水平在不斷提高,經(jīng)濟與生態(tài)雙方能夠相互促進,共同發(fā)展。沿線城市中也有很多城市處于發(fā)展的停滯階段,2011—2018年,甘肅省的天水、平?jīng)?、定西和陜西的商洛一直處于低度協(xié)調(diào)的狀態(tài),經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境承載力之間差距較大,導致耦合協(xié)調(diào)度一直處于低水平。因此,黃河流域沿線城市耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平等級對應程度較弱,且存在空間上的差異性,尚未實現(xiàn)區(qū)域間的優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。

        圖3 沿黃城市經(jīng)濟與生態(tài)耦合協(xié)調(diào)度時空格局

        3.2 沿黃城市生態(tài)保護與經(jīng)濟高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展的影響因素分析

        3.2.1 地理探測器指標選取

        根據(jù)上文的測算結果,黃河流域的經(jīng)濟與生態(tài)耦合協(xié)調(diào)度存在地區(qū)上的差異,且受到多種因素影響。為探究不同因素對沿黃城市耦合協(xié)調(diào)水平的影響,利用地理探測器法分別對黃河流域整體、黃河上游城市和中下游城市耦合協(xié)調(diào)時空分異的形成機理進行探測分析。參考已有研究[30-32],從貿(mào)易開放程度(X1)、經(jīng)濟發(fā)展水平(X2)、產(chǎn)業(yè)結構(X3)和科技發(fā)展水平(X4)四個維度,并結合實際情況從水資源消耗(X5)、工業(yè)廢水污染度(X6)共六個維度進行因素分析(表3)。

        表3 地理探測器因子分析結果

        3.2.2 核心影響因子分析

        沿黃城市生態(tài)保護與經(jīng)濟高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展時空分異受多個影響因子共同作用,對年均因子解釋力q均值分析發(fā)現(xiàn):無論是對于黃河流域整體,還是上游和中下游,經(jīng)濟發(fā)展水平和水資源消耗程度都是兩個影響其協(xié)調(diào)發(fā)展的主要因素。說明城市經(jīng)濟增長是推動流域高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在驅動因素,同時經(jīng)濟發(fā)展使得人們生活水平不斷提高,也成為流域生態(tài)環(huán)境保護的重要推力。黃河流域的經(jīng)濟發(fā)展速度與質(zhì)量,在我國北方經(jīng)濟中有至關重要的地位。經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展涉及發(fā)展方式、發(fā)展規(guī)模、發(fā)展速度、發(fā)展的協(xié)調(diào)性等多個方面,因此,應統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各方力量,促進黃河流域的經(jīng)濟發(fā)展,促進耦合協(xié)調(diào)水平的提高。關于水資源消耗的因素,隨著流域經(jīng)濟發(fā)展水平的提高與城鎮(zhèn)化率的提高,黃河流域地區(qū)對生態(tài)用水與日常生活用水的剛性需求不斷增長。要提高用水效率,保護當?shù)厮Y源,提高經(jīng)濟發(fā)展效率與生態(tài)環(huán)境保護水平。因此,應該加大對全流域的水資源保護與利用水平,調(diào)整水資源需求的空間分布結構。以水資源的合理利用為約束,減少水資源供需矛盾,促進高質(zhì)量發(fā)展。

        影響上游耦合協(xié)調(diào)度的直接驅動力還有產(chǎn)業(yè)結構與科技發(fā)展水平,流域上游地區(qū)以傳統(tǒng)動能為核心支撐,工業(yè)結構重化工特征明顯,急需加快轉變經(jīng)濟發(fā)展方式,加快培育新技術、新產(chǎn)業(yè)??萍嫉倪M步與發(fā)展不僅會促進上游產(chǎn)業(yè)結構改善、促進創(chuàng)新驅動發(fā)展,也能提高資源能源利用率。因此,上游地區(qū)應加強建設創(chuàng)新平臺載體,增強與水資源或者生態(tài)技術相關的研發(fā)投入,提高創(chuàng)新產(chǎn)出水平,促進上游的高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展。

        除了經(jīng)濟發(fā)展和水資源消耗程度這兩個因素,貿(mào)易開放程度也是中下游地區(qū)耦合協(xié)調(diào)關系的外在驅動力。貿(mào)易開放可以吸收外來資金與技術,擴大對外開放和引進外資,提高貿(mào)易開放程度,可以使下游的經(jīng)濟社會生產(chǎn)和資本流動加快,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構、提升創(chuàng)新能力,有利于黃河流域的協(xié)調(diào)發(fā)展,為耦合協(xié)調(diào)發(fā)展注入強大動力。因此,黃河流域需要提高外資利用水平,提高貿(mào)易開放程度,積極融入“東西雙向互濟”的區(qū)域開放新格局,才能抓住更多的發(fā)展機遇,為流域的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展貢獻力量。

        3.2.3 不同階段主要影響因子的作用強度與特征分析

        對同一發(fā)展階段不同分區(qū)以及不同發(fā)展階段同一區(qū)域來說驅動力的作用方式與程度不同,呈現(xiàn)出流域生態(tài)保護與高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展的時空演變格局。(1)對黃河流域整體來說(圖4a),經(jīng)濟發(fā)展水平和水資源消耗程度依舊是主要因素,作用程度在2015年達到了最大,2015—2017年作用程度呈下降趨勢,在2018年由下降轉為升高,并且有繼續(xù)增強的趨勢。貿(mào)易開放的作用程度中等,與其他兩項強影響因素相反,在2015年作用值達到最低,但近兩年也呈上升趨勢,應該是新一輪高水平對外開放的良好趨勢。(2)對上游地區(qū)來說(圖4b),各影響因子的作用程度差別不大,在2016—2017年,除了科技發(fā)展水平的作用力呈上升趨勢其他因素都是下降趨勢,說明在這一年間科技的發(fā)展給上游地區(qū)的協(xié)調(diào)發(fā)展注入了強大的動力。其他影響因子的作用大都都呈上升趨勢,說明近些年來上游地區(qū)的發(fā)展較為均衡,各方面共同影響,齊頭并進。(3)對中下游地區(qū)來說(圖4c),各影響因子作用力較強,但波動程度較大。貿(mào)易開放程度在中下游地區(qū)影響程度要高于其他地區(qū),所以應該利用好自身區(qū)位優(yōu)勢,增強全方位、高水平的對外開放。產(chǎn)業(yè)結構的作用程度較弱,且有持續(xù)削弱的趨勢,因為中下游地區(qū)河南和山東產(chǎn)業(yè)結構相對合理,對中下游地區(qū)的高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展的影響波動不大??傮w而言,影響因子的作用程度呈波動上升趨勢,經(jīng)濟發(fā)展水平和水資源仍是核心影響因素,其他對于上、中下游起推動作用的直接因素或間接因素要充分利用,發(fā)揮好其協(xié)同作用,共同促進沿黃地區(qū)的高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展。

        圖4 不同流域各時段耦合協(xié)調(diào)發(fā)展時空分異影響因子q值

        4 耦合協(xié)調(diào)度預測

        基于以上分析,為更好把握未來流域耦合協(xié)同發(fā)展趨勢,基于GM(1, 1)灰色預測法對未來五年46個沿黃地級市的耦合協(xié)調(diào)度進行預測與分析。針對有限樣本下有一定指數(shù)增長趨勢的數(shù)據(jù),GM(1, 1)灰色預測法對于中短期預測能達到較高的精度,預測步驟如下:

        (1)設原序列X0={x0(1),x0(2), …,x0(n)},一階累加生成新序列X1={x1(1),x1(2), …,x1(n)},則GM(1, 1)對應的微分方程為:

        (3)對灰色預測進行精確度檢驗(表4),若P(后驗差比值)和C(殘差方差)都在允許的范圍之內(nèi),則可計算出該項指標的預測值。

        表4 灰色預測精確度檢驗等級標準

        基于GM(1, 1)灰色預測模型,以2011—2018年沿黃46個地級市的耦合協(xié)調(diào)度為基礎,對未來五年沿黃地區(qū)城市的耦合協(xié)調(diào)度進行預測。對預測模型進行精確度檢驗,C=0.312 9,P=1.000 0,說明該預測模型具有較高的精度,對原數(shù)據(jù)的擬合程度較好。由圖5可知,預測結果顯示2019—2023年的耦合協(xié)調(diào)度將分別達到0.518 6、0.523 5、0.528 4、0.533 3、0.538 3,基本穩(wěn)定在0.5~0.55之間。說明預測期內(nèi)的協(xié)調(diào)發(fā)展水平逐年改善,但增長幅度較小,整體保持由中級協(xié)調(diào)到高級協(xié)調(diào)過渡的發(fā)展狀態(tài)。隨著國家對黃河生態(tài)保護的重視,以及沿黃地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展向好趨勢,其耦合協(xié)調(diào)度整體上升,協(xié)同發(fā)展呈現(xiàn)良好演進態(tài)勢。但短期內(nèi)仍然無法達到全流域的全面協(xié)同發(fā)展,這就要求沿黃地區(qū)在未來發(fā)展中,要充分把握生態(tài)保護與高質(zhì)量發(fā)展的階段性特征以及時空演變規(guī)律,盡量規(guī)避與改進協(xié)調(diào)發(fā)展中的制約因素,加大生態(tài)保護力度,把經(jīng)濟發(fā)展控制在生態(tài)環(huán)境的承載范圍之內(nèi),以實現(xiàn)生態(tài)保護與高質(zhì)量發(fā)展協(xié)調(diào)互促、整體提升。

        圖5 沿黃地區(qū)2019—2023年耦合協(xié)調(diào)度預測

        5 結論與建議

        (1)在時間格局上,2011—2018年黃河流域生態(tài)保護與經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展水平呈增長趨勢,在空間格局上,下游地區(qū)經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展水平最高,上游比較低,而上游的生態(tài)保護水平良好,中下游較為落后,這與崔盼盼等的研究結果一致[27]。

        (2)流域整體處于中度協(xié)調(diào)狀態(tài),耦合協(xié)調(diào)度呈先上升后下降的趨勢,這與長江流域較為類似[33],兩者的發(fā)展水平等級對應程度較弱,且存在空間上的差異性,尚未實現(xiàn)區(qū)域間的優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。

        (3)經(jīng)濟發(fā)展水平和水資源是影響全流域耦合協(xié)調(diào)水平的關鍵因子,其余因素在不同地區(qū)表現(xiàn)出一定的地域性和差異性,產(chǎn)業(yè)結構與科技發(fā)展水平對于上游地區(qū)的協(xié)調(diào)發(fā)展起到推動作用,貿(mào)易開放是中下游地區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展的外在驅動力,這與長三角地區(qū)較為一致[34]。

        (4)從預測結果來看,黃河流域耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平在短期內(nèi)保持平穩(wěn)上升趨勢,但總體提升與演進的速度較為緩慢,處于中、高度協(xié)調(diào)過渡階段,如何更加有效推進全流域高質(zhì)量發(fā)展仍需進一步研究。

        黃河流域的高質(zhì)量發(fā)展涉及多個方面,需要開展多角度的協(xié)同研究,既需要各區(qū)域內(nèi)部的協(xié)同也需要整個流域城市間的整體協(xié)同,使得區(qū)域之間互相貫通,形成一條相互聯(lián)動的生態(tài)經(jīng)濟帶。基于上述研究結論,具體建議如下:

        第一,針對上游和中下游采取差異化戰(zhàn)略,進行分區(qū)、分片、分類治理。上游地區(qū)在做好生態(tài)保護工作的同時要注重經(jīng)濟高質(zhì)量的發(fā)展,創(chuàng)新流域經(jīng)濟與產(chǎn)業(yè)聯(lián)合方式,培育生態(tài)友好型的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系。中游地區(qū)要進行水土保持和水污染綜合治理,下游地區(qū)應根據(jù)污染防治和濕地保護來建設新的生態(tài)工程,確保黃河防洪安全。

        第二,提高黃河流域經(jīng)濟與生態(tài)的發(fā)展對應程度,建立跨區(qū)域聯(lián)動協(xié)同和協(xié)調(diào)治理機制。打破各種區(qū)域壁壘,整合集成優(yōu)勢資源。參考長江流域的“河長制”、協(xié)同共治模式[35],形成生態(tài)環(huán)境聯(lián)合保護與治理的協(xié)同機制,在統(tǒng)一規(guī)劃建設的基礎上,完善生態(tài)保護補償機制按地域差異進行差別施策;推進產(chǎn)業(yè)協(xié)作,建立多種形式的產(chǎn)業(yè)分工與合作。圍繞區(qū)域優(yōu)勢產(chǎn)業(yè),構建產(chǎn)業(yè)聯(lián)動機制,共同打造城市群中的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)集群。

        第三,根據(jù)驅動因子發(fā)揮地區(qū)比較優(yōu)勢,建立差異性空間發(fā)展規(guī)劃。在黃河流域中心城市,培育流域經(jīng)濟發(fā)展新動力,對水資源進行合理配置。上游地區(qū)要提高研發(fā)投入,注重技術創(chuàng)新,積極應用先進技術促進能源、化工和原材料生產(chǎn)基地轉型升級。將資本、技術以及資源進行集約配置,促進三大產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。加快優(yōu)化能源結構,鞏固流域能源基地的安全功能。中下游地區(qū)要加大對外開放,加強基礎設施互聯(lián)互通,充分利用外部市場與資源。

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