鞠小玉，劉俊豪，馬春愛

（1.中國石油大學（北京） 經(jīng)濟管理學院，北京 102249；2.南京大學 環(huán)境學院，南京 210023）

城市脆弱性主要是用來評價一座城市的可持續(xù)健康發(fā)展水平，是評估城市安全的一項重要指標。[1-3]全球環(huán)境變化人文因素計劃（IHDP）已經(jīng)把城市的脆弱性研究作為一項重點的研究內(nèi)容并提出了許多具有指導意義的觀點：對典型的城市進行脆弱性綜合研究與評價，具有非常重要的理論和現(xiàn)實意義。[4]脆弱性研究最早是出現(xiàn)在自然災害等問題的研究當中，隨著經(jīng)濟社會發(fā)展和認知的拓寬，脆弱性研究也逐漸從自然科學領域發(fā)展到了社會科學領域。[5]White、Timmernan、Dow等早期學者先后對脆弱性的概念進行了界定。[6-8]進入21世紀以來，對脆弱性的研究呈現(xiàn)百花齊放的特征，形成了一批標志性成果。城市是資源、環(huán)境、經(jīng)濟、社會的耦合系統(tǒng)，方創(chuàng)琳、王巖結(jié)合以往學者對城市脆弱性的探討，指出城市脆弱性是指城市抵抗生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展、社會發(fā)展和資源開發(fā)利用等要素干擾的能力，當這四種指標低于某一臨界值時，城市便進入脆弱狀態(tài)。[9]對城市脆弱性的研究是可持續(xù)發(fā)展研究的重要內(nèi)容之一，而資源型城市作為重要的城市類型，有著資源主導經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的鮮明特征，所以資源型城市的脆弱性普遍較高。[10-14]到現(xiàn)在為止，國內(nèi)對資源型城市脆弱性的研究也有不少，但是絕大部分都是探究煤炭資源型城市的脆弱性，而對石油資源型城市的研究相對較少，并且研究內(nèi)容大部分是涉及資源城市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和城市轉(zhuǎn)型發(fā)展方面。[15]克拉瑪依市作為典型的因油而生的資源型城市，城市發(fā)展對油氣資源高度依賴，單一的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)使克拉瑪依市發(fā)展形成諸多脆弱性問題，轉(zhuǎn)型與可持續(xù)發(fā)展任重道遠。

本文結(jié)合石油資源型城市克拉瑪依市的特點，在指標體系中加入了原油產(chǎn)量、能源自給率、資源綜合開發(fā)利用技術創(chuàng)新能力等資源型城市實際相關指標，用熵權-TOPSIS模型進行資源型城市評價研究，并通過客觀賦權的熵權法確定指標權重，結(jié)合TOPSIS模型進行綜合評價，避免了人為主觀因素的影響，使評價結(jié)果更加客觀、科學，并力圖通過科學的指標體系、合理的評價方法對克拉瑪依市近 10年的發(fā)展情況進行綜合評價，助力克拉瑪依城市轉(zhuǎn)型和健康發(fā)展，也為我國其他類似的資源型城市的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展提供借鑒。

一、數(shù)據(jù)與方法

（一）數(shù)據(jù)來源

本文全部數(shù)據(jù)來自《克拉瑪依市統(tǒng)計年鑒（2008—2017）》《克拉瑪依市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報（2008—2017）》《中國能源統(tǒng)計年鑒》以及克拉瑪依市政府官網(wǎng)所公示的政府工作報告、公開信息等。對于缺失的個別年份數(shù)據(jù)則采用滑動平滑法或者趨勢外推法獲得。共搜集整理近10年的36個評價指標，利用熵權-TOPSIS模型進行實證分析與研究，根據(jù)分析結(jié)果對克拉瑪依市的和諧可持續(xù)發(fā)展之路提供建議。

（二）研究方法

C.L.Hwang 等人于 1981 年提出 TOPSIS 模型，可理解為優(yōu)劣解距離法。TOPSIS模型是較為常用的評價類模型，它能較為充分地利用原始數(shù)據(jù)信息，對原始數(shù)據(jù)的要求不高，并且評價結(jié)果也可以精確地反映各評價指標之間的差距，形成較為客觀的評價結(jié)果。

TOPSIS法的基本過程是：先將原始數(shù)據(jù)矩陣進行一般正向化處理，得到新的正向化矩陣，再對該矩陣進行標準化處理，得到標準化矩陣。通過一定的方法從標準化矩陣中找到有限方案中的最優(yōu)方案和最劣方案，最后分別計算各評價指標與最優(yōu)方案和最劣方案之間的距離大小，獲得各評價指標與最優(yōu)方案的接近程度，并以此作為評價優(yōu)劣的依據(jù)。具體步驟如下：

首先，標準化評價矩陣的構(gòu)建。設資源型城市脆弱性的原始評價矩陣為：

式（1）中，T為原始評價矩陣，Xij為第i個指標第j年的原始數(shù)值，m為評價指標，n為評價年份。

針對選取指標的不同性質(zhì)，進行不同的標準化處理。指標主要分為正向指標、負向指標和居中指標三大類，公式分別如下：

式（4）中，yij為指標的標準值，Xij為指標的初始值，p代表居中指標在評價區(qū)域內(nèi)的最優(yōu)值，max1≤i≤n(Xij)、min1≤i≤n(Xij)分別為指標評價區(qū)域內(nèi)的最大值和最小值。n代表被評價的年份。

處理后的標準化矩陣為：

式子中，Yij為標準化后的評價矩陣，βij表示第i個指標第j年的數(shù)據(jù)標準值。

其次，根據(jù)所確定的熵權構(gòu)建評價矩陣：

再次，利用TOPSIS模型確定正負理想解的距離。

到正理想解的距離：

到負理想解的距離：

最后，計算城市脆弱性評價得分mj（評價指數(shù)）。

mj代表第j年克拉瑪依市城市脆弱性的評價得分，取值區(qū)間為(0,1)，越接近于0代表評價得分越低，城市越脆弱；越接近于1表示評價得分越高，城市越健康。計算公式為：

二、構(gòu)建評價體系與模型

（一）評價指標構(gòu)建的理論依據(jù)

石油城市的經(jīng)濟發(fā)展對石油資源的儲量具有很高的依賴性，可采資源的儲量變化是影響城市經(jīng)濟發(fā)展的主擾動因子?？死斠朗械馁Y源型特色十分明顯，石油和天然氣是克拉瑪依最重要的礦產(chǎn)資源，為了確切地反映克拉瑪依這座石油城市經(jīng)濟系統(tǒng)脆弱性的特征，從可持續(xù)發(fā)展和經(jīng)濟系統(tǒng)脆弱性的視角出發(fā)，結(jié)合城市對石油儲量的敏感性和資源日趨枯竭的應對力，嘗試從克拉瑪依市在生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展、社會發(fā)展和抵抗資源開發(fā)利用等四個方面的應對能力，構(gòu)建城市脆弱性的評價指標，進而探討克拉瑪依市城市脆弱性特征，為降低和應對城市脆弱性、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供保障。

（二）評價指標體系的構(gòu)建

根據(jù)克拉瑪依市的實際情況和特色，遵循評價指標的可行性、可比性、代表性、科學性和系統(tǒng)性原則，本文構(gòu)建了以生態(tài)環(huán)境建設脆弱性、社會發(fā)展脆弱性、經(jīng)濟發(fā)展脆弱性、資源開發(fā)利用脆弱性等4個一級指標和36個二級指標為基礎的評價指標體系（見表 1），為克拉瑪依市打造世界石油城、文明和諧可持續(xù)的新型工業(yè)化城市提供重要的參考。其中：克拉瑪依市城市脆弱性評價為一級指標（目標層），生態(tài)環(huán)境建設脆弱性、社會發(fā)展脆弱性、經(jīng)濟發(fā)展脆弱性、資源開發(fā)利用脆弱性為二級指標（準則層），所涵蓋的36個具體指標包括萬元工業(yè)增加值廢水排放強度、二氧化硫排放強度、建成區(qū)綠化覆蓋率等為三級指標（指標層）。

表1 克拉瑪依市城市脆弱性評價指標體系

C.E.Shannon 在 1984 年提出了信息熵的概念，并在其《通信的數(shù)學理論》一書中詳細介紹了信息熵的基本原理。通過計算各指標的信息熵來反映不同指標在評價體系中的重要性，信息熵的值與該指標所含信息量的大小成反比，進而與該指標的權重成反比。也就是說，一個指標的信息熵越大，其所含的信息量越小，在評價體系中所占的權重也就越小。熵權法為指標賦予權重，其優(yōu)勢在于熵權法是一種客觀的賦權方法，可以減少人為主觀因素在賦權過程中的影響，且計算過程相對簡潔，對數(shù)據(jù)也無特殊的要求。

具體過程如下：

第一步：數(shù)據(jù)標準化。假設給定了i個指標的j年的數(shù)據(jù)，計為Xij。假設對各指標標準化后對值為Yij，那么有：

第二步：求各指標的信息熵。確定第i個指標第j年的數(shù)值權數(shù)：

確定第j個指標的信息熵：

蕭飛羽悵然若失，他含糊呢喃：“不僅僅是蕭家人把光復家園的希望寄托在孩兒身上。孩兒去了，希望能有機會再承慈愛?！彼鹕硐蚝笸耍说脨澣?，退得苦澀。

第三步：確定各指標權重。根據(jù)信息熵的計算公式，計算出各指標的信息熵E1，E2，…，Ej。

通過信息熵計算各指標權重：

（三）TOPSIS評價模型的構(gòu)建

1.數(shù)據(jù)標準化與指標權重的確定

通過對原始數(shù)據(jù)的收集與整理并進行標準化處理后，利用熵權法確定各指標的信息熵，并由此確定各指標的客觀權重（見表 1），二者相結(jié)合得到基于熵權法的克拉瑪依城市脆弱性評價指標體系標準化結(jié)果（見表2）。

表2 熵權法下克拉瑪依城市脆弱性評價指標體系標準化結(jié)果

2.正負理想解與距離計算

利用上述標準化矩陣及熵權-TOPSIS相關模型方法，計算得出克拉瑪依2008—2017年城市綜合脆弱性評價得分到正理想解和負理想解的距離及其各子系統(tǒng)的脆弱性評價得分（見圖1）。

圖1 2008—2017年克拉瑪依市脆弱性評價結(jié)果

總體上克拉瑪依市城市脆弱性評價得分穩(wěn)中有升，升中有降，總體偏低。評價得分介于0～0.2的區(qū)間，均處于較低水平，表明克拉瑪依市目前的城市脆弱性依然處于高度預警階段?？死斠莱鞘锌傮w脆弱性得分在 2008—2015年間處于不斷上升的趨勢，2016—2017年有輕微下降。其中，2008—2010年城市脆弱性水平較低，2011—2015年城市脆弱性水平增速較緩，但保持穩(wěn)步提升，從2015年之后城市脆弱性出現(xiàn)下行的趨勢。

三、結(jié)果分析

（一）生態(tài)環(huán)境建設脆弱性

克拉瑪依市生態(tài)得分總體呈上升趨勢（見圖2），其中2008—2009年上升幅度較大，2011年增長放緩，到2013年呈現(xiàn)下降態(tài)勢，在2014年又出現(xiàn)大幅度提升，之后到2017年都處于一個十分穩(wěn)定的狀態(tài)。從生態(tài)脆弱性評價的相關指標來看，綠化覆蓋率、生活垃圾無害化處理率、污水集中處理率、工業(yè)危險廢物處置率、工業(yè)固體廢物綜合利用率這五個指標一直處于優(yōu)化提升的狀態(tài)，對生態(tài)脆弱性的縱向水平起著重要的貢獻作用，萬元工業(yè)增加值廢水排放強度、二氧化硫排放強度這兩者的逆向指標，對生態(tài)脆弱性的橫向波動起著不利影響。

圖2 2008—2017年克拉瑪依市生態(tài)建設脆弱性評價結(jié)果

每年克拉瑪依市政府均將生態(tài)環(huán)境建設作為年度重點工作并投入大量的人力、物力、財力提升城市生態(tài)環(huán)境水平，并且獲得了“國家園林城市”榮譽稱號。但是從評價結(jié)果可以看出雖然克拉瑪依市的生態(tài)環(huán)境脆弱性在不斷改善，但是總體脆弱性指數(shù)依然處于較低水平，且存在著市區(qū)生態(tài)環(huán)境建設良好、郊區(qū)及其他區(qū)域生態(tài)環(huán)境極其脆弱的強烈對比?？死斠朗性谏鷳B(tài)環(huán)境建設方面依然需要進一步提質(zhì)增效、主攻薄弱環(huán)節(jié)，生態(tài)環(huán)境改善之路依然任重道遠。

（二）社會發(fā)展脆弱性

克拉瑪依市社會得分總體上呈上升態(tài)勢（見圖3）。2008—2013年呈遞增趨勢，2014年經(jīng)歷了一個短暫的下行，主要是因為本階段城鎮(zhèn)登記失業(yè)率、城鎮(zhèn)居民恩格爾系數(shù)的不利表現(xiàn)拉低了社會得分。此后2015—2017年平穩(wěn)上升。通過對具體評價指標數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，過去10年克拉瑪依市的城鎮(zhèn)人均可支配收入、城市人均居住面積、城市人均道路面積等指標數(shù)據(jù)均穩(wěn)步提升，其中變化最大的是城鎮(zhèn)人均可支配收入，從2008年的14 026.7元增長到了 2017年的39 000元，增長迅速，可見克拉瑪依市居民的生活水平不斷改善、幸福度穩(wěn)步提升。而與總評分比較可得克拉瑪依市社會發(fā)展評價指標對于城市整體的脆弱性評價貢獻巨大，說明克拉瑪依市對社會發(fā)展的高度重視，基礎設施建設得到有效提升，保障和改善民生的各項措施得到具體落實。

圖3 2008—2017年克拉瑪依市社會發(fā)展脆弱性評價結(jié)果

（三）經(jīng)濟發(fā)展脆弱性

克拉瑪依市經(jīng)濟發(fā)展得分起伏較大，且整體上呈現(xiàn)下降趨勢（見圖4）：2008—2009 年經(jīng)歷了較大幅度下跌，隨后出現(xiàn)大幅度上漲，說明城市經(jīng)濟過度依賴石油產(chǎn)業(yè)。經(jīng)濟得分隨 2008—2009年金融危機期間國際油價暴跌而下降，又隨2010—2013年油價恢復性回升而逐步恢復上行態(tài)勢，由于2014年6月下旬開始的新一輪油價持續(xù)下跌，經(jīng)濟得分再次受到不利影響，直到2017年各產(chǎn)油國減產(chǎn)使油價回到每桶50美元以上，經(jīng)濟得分才得到恢復性上漲。由此可以看出克拉瑪依市的經(jīng)濟發(fā)展對于石油產(chǎn)業(yè)的高度依賴，單一的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)使得克拉瑪依市經(jīng)濟始終保持極高的脆弱性。國際油價的輕微變動就足以挑動克拉瑪依城市經(jīng)濟的敏感神經(jīng)。2010年克拉瑪依城市脆弱性得分達到最高點，通過對評價指標數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)影響該年度脆弱性評價得分的最重要指標是 GDP增速。2010年克拉瑪依市 GDP增速為17.4%，而 2009年為-1.2%?？死斠朗薪?jīng)濟增速的巨大波動使得該指標在熵權法下的評價權重較高，成為影響克拉瑪依經(jīng)濟脆弱性評價結(jié)果的最重要指標，克拉瑪依市經(jīng)濟轉(zhuǎn)型迫在眉睫。

圖4 2008—2017年克拉瑪依市經(jīng)濟建設脆弱性評價結(jié)果

（四）資源開發(fā)利用脆弱性

克拉瑪依市資源得分總體上呈現(xiàn)下降態(tài)勢（見圖5）。在2008—2015 年間緩慢遞減，隨后經(jīng)歷了兩次較大幅度下跌，并且逐漸成為影響克拉瑪依市脆弱性評價的最大不利子系統(tǒng)。根據(jù)資源脆弱性的內(nèi)部指標來看，城市人均生活用水量、單位GDP能耗、單位GDP水耗、工業(yè)增加值能耗等關鍵指標均呈現(xiàn)大幅度的下降態(tài)勢。其中單位GDP能耗從2008年的1.61噸標準煤/萬元上升到了2017年的2.05噸標準煤/萬元，單位GDP水耗從2008年的16.81噸/萬元急劇上升到了2017年的61.77噸/萬元。雖然克拉瑪依市在培育發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)能力、資源綜合利用技術創(chuàng)新能力等方面呈現(xiàn)穩(wěn)步上升態(tài)勢，但是速度緩慢。整體的城市資源得分處于一個不斷下探的過程，給城市的穩(wěn)健發(fā)展和石油石化資源的戰(zhàn)略開發(fā)的效益性敲響警鐘，石油石化資源利用效率以及可持續(xù)性問題亟待得到政府更多的關注和戰(zhàn)略重視。

圖5 2008—2017年克拉瑪依市資源開發(fā)利用脆弱性評價結(jié)果

四、結(jié)論與建議

近年來克拉瑪依市在加快經(jīng)濟建設的同時，注重打造文明美麗城市，強化減排、深化防治，促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整趨向合理化，逐步改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，提升了資源利用效率，加大環(huán)境保護力度，但是克拉瑪依市的城市脆弱性依舊處于高度預警階段?？死斠朗谐鞘写嗳跣詫?jīng)濟發(fā)展子系統(tǒng)的依賴性明顯，隨著經(jīng)濟發(fā)展脆弱性的波動而起伏?？死斠朗猩鐣到y(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)脆弱性得分均呈上升趨勢，經(jīng)濟系統(tǒng)脆弱性得分波動幅度較大、整體呈上升態(tài)勢，資源系統(tǒng)脆弱性得分呈下降態(tài)勢。主要源于克拉瑪依市為實現(xiàn)“打造世界石油城”發(fā)展戰(zhàn)略目標，制定了具體的“632”工程，以加快產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型為主線，各子系統(tǒng)均有不同程度的促進或減弱，但整體發(fā)展穩(wěn)中向好?？死斠朗谐鞘写嗳跣缘闹饕系K因素為：GDP增速、資源綜合利用技術創(chuàng)新能力和固定資產(chǎn)投資密度。目前阻礙克拉瑪依市協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的因素主要在經(jīng)濟和資源兩個方面，表現(xiàn)為克拉瑪依市經(jīng)濟和資源的高度不穩(wěn)定性和敏感性。

建議克拉瑪依市積極探索城市轉(zhuǎn)型，堅持既重視石油石化產(chǎn)業(yè)發(fā)展，又重視綜合發(fā)展和多元發(fā)展；加強資源利用新型科技創(chuàng)新和石油資源勘探；促進區(qū)域統(tǒng)籌發(fā)展，降低社會脆弱性；落實污染物總量控制制度，優(yōu)化城市環(huán)?；A設施；促進生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展、資源開發(fā)與利用、社會發(fā)展四個子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展。