山西省城市化與生態(tài)環(huán)境綜合水平協(xié)調(diào)度分析

嚴(yán)俊霞，馮璇，薛占金，李洪建

（山西大學(xué) 黃土高原研究所，山西 太原 030006）

城市化是人類社會(huì)發(fā)展的必然趨勢，也是一個(gè)國家走向現(xiàn)代化的必經(jīng)階段［1］.城市化在給人類帶來經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的同時(shí)，也帶來了一系列的生態(tài)環(huán)境問題，例如空氣質(zhì)量問題、水環(huán)境問題、固體廢棄物污染問題、噪聲問題等等.這些問題自城市化發(fā)展以來無不困擾著人類發(fā)展，對人類的生產(chǎn)生活產(chǎn)生巨大的影響.因此，如何協(xié)調(diào)發(fā)展城市化與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系已成為國內(nèi)外許多學(xué)者廣泛關(guān)注的問題.Grossman和Krueger用計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)的方法，以42個(gè)發(fā)達(dá)國家的面板數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)政研究，揭示了隨著城市經(jīng)濟(jì)的提高，城市生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量呈現(xiàn)倒U型的演變規(guī)律，提出了著名的環(huán)境庫茲涅茨曲線假設(shè)［2-3］.劉耀斌等根據(jù)城市化與生態(tài)環(huán)境交互作用的時(shí)空規(guī)律，基于協(xié)同論的觀點(diǎn)指出城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)的評判標(biāo)準(zhǔn)并構(gòu)建了二者之間的協(xié)調(diào)度模型［4］.方創(chuàng)琳等提出了城市化與城市生態(tài)環(huán)境交互耦合系統(tǒng)的基本定律［5］，喬標(biāo)和方創(chuàng)琳［6］、喬標(biāo)［7］等運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)理論實(shí)證研究干旱區(qū)城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的動(dòng)態(tài)耦合規(guī)律.山西是資源型省份，近年來城市化進(jìn)程發(fā)展迅速，但是生態(tài)環(huán)境問題也相對突出，因此對山西進(jìn)行城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度研究非常必要.鑒于此，本文以山西省為例，構(gòu)建城市化與生態(tài)環(huán)境評價(jià)指標(biāo)體系，對山西省2000-2009年間的城市化與生態(tài)環(huán)境是否協(xié)調(diào)發(fā)展進(jìn)行研究，以期能正確了解山西省的城市化與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系，為山西省城市化的發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的治理提供借鑒.

1 研究區(qū)概況

山西省地處黃土高原東部，地理坐標(biāo) E110°14′～114°33′，N34°34′～40°43′.全省總面積15.63×104km2.境內(nèi)地形復(fù)雜，地貌類型多樣.年平均氣溫3～14℃，晝夜溫差大，南北溫差也大.

據(jù)2010年《山西省統(tǒng)計(jì)年鑒》［8］到2009年底，全省共有11個(gè)地級市，85個(gè)縣，11個(gè)縣級市，23個(gè)市轄區(qū).非農(nóng)業(yè)人口1124.16×104人.人均地區(qū)生產(chǎn)總值21544元，城鎮(zhèn)居民人均可支配收入13996元，人均消費(fèi)9355元，農(nóng)民人均純收入為4244元，人均消費(fèi)3304元.

2 指標(biāo)體系與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)主要來源于中國統(tǒng)計(jì)出版社出版的2000-2009年的《山西省統(tǒng)計(jì)年鑒》［8］、中國統(tǒng)計(jì)出版社出版的2009年《山西環(huán)境統(tǒng)計(jì)概要》［9］和中國統(tǒng)計(jì)信息網(wǎng)（http：／／www.tjcn.org／）下載的2000-2009年山西省國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào).

2.2 指標(biāo)體系的建立

城市化是一個(gè)城市形成以及人口向城市集聚的過程，是城市工業(yè)發(fā)展現(xiàn)代化、社會(huì)化的結(jié)果和外在表現(xiàn)，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的歷史過程［10］.因此，城市化評價(jià)指標(biāo)體系不僅要能夠全面反映城市化的實(shí)質(zhì)與內(nèi)涵，而且要反映城市化的動(dòng)態(tài)演化過程，體現(xiàn)城市化發(fā)展目標(biāo).生態(tài)環(huán)境是指由各種自然要素構(gòu)成的自然系統(tǒng)［11］，包括生態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合體，由自然環(huán)境和人為環(huán)境兩大系統(tǒng)構(gòu)成，是一個(gè)典型的受自然-經(jīng)濟(jì)-社會(huì)因素共同作用的地域綜合體.因此在設(shè)計(jì)這兩個(gè)體系評價(jià)指標(biāo)時(shí)要以層次性、整體性、相對獨(dú)立性、科學(xué)性、可比性、可獲得性、簡單性和可度量性為原則.以上述原則為指導(dǎo)，構(gòu)建出城市化評價(jià)指標(biāo)體系［12-13］和生態(tài)環(huán)境評價(jià)指標(biāo)體系［14-15］（見表1）.

表1 城市化和生態(tài)環(huán)境評價(jià)指標(biāo)體系Table 1 Urbanization and the ecological environment evaluation index system

2.3 指標(biāo)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化

在所構(gòu)建的指標(biāo)體系中，由于各指標(biāo)的單位不同，量級不同，在進(jìn)行綜合評價(jià)時(shí)會(huì)帶來一定的影響，因此，我們需對指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理.標(biāo)準(zhǔn)化處理公式［16］如下：

其中，Uj為第j項(xiàng)指標(biāo)值，Umax為第j項(xiàng)指標(biāo)的最大值，Umin為第j項(xiàng)指標(biāo)的最小值，Uij為標(biāo)準(zhǔn)化值.若所用的指標(biāo)是正指標(biāo)，也就說所用的指標(biāo)值越大越好，則選用公式（1）；若所用的指標(biāo)是逆指標(biāo)即所用的指標(biāo)值越小越好，則選用公式（2）.

2.4 研究方法

2.4.1 權(quán)重的計(jì)算方法

采用熵值法計(jì)算權(quán)重ωj（見表1），具體步驟［17］如下：

2.4.2 綜合發(fā)展水平的計(jì)算方法

根據(jù)權(quán)重值和標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)計(jì)算城市化與生態(tài)環(huán)境綜合評價(jià)值［18］，即：

式中f（x）與g（y）分別為城市化與生態(tài)環(huán)境綜合評價(jià)值.

2.4.3 協(xié)調(diào)度發(fā)展函數(shù)及其計(jì)算方法

測算城市化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)二者協(xié)調(diào)度的計(jì)算公式［19］如下：

其中C為協(xié)調(diào)度，反映了在城市化與生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平一定的情況下，兩個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展程度，取值在［0，1］之間，數(shù)值越大，兩系統(tǒng)發(fā)展越協(xié)調(diào).K為調(diào)節(jié)系數(shù)，用來調(diào)節(jié)評價(jià)結(jié)果的區(qū)分度，一般取值在［2，5］之間；α和β為待定系數(shù)，因?yàn)槌鞘谢陌l(fā)展與生態(tài)環(huán)境對于一個(gè)城市來說同等重要，所以α和β取值相同，α＝β＝0.5［19］.

盡管協(xié)調(diào)度能較好地反映城市化發(fā)展與生態(tài)環(huán)境兩個(gè)系統(tǒng)的相互協(xié)調(diào)程度，但卻較難反映出兩系統(tǒng)的整體發(fā)展水平高低，為此，必須構(gòu)建協(xié)調(diào)發(fā)展度模型［20］來反映兩個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展水平高低：

其中E為協(xié)調(diào)發(fā)展度，C為協(xié)調(diào)度，Q為城市化與生態(tài)環(huán)境綜合評價(jià)指數(shù).E與Q的取值范圍均在［0，1］之間.E越大，表示兩系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展程度越高.根據(jù)協(xié)調(diào)發(fā)展度E的大小，將城市化與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r劃分為4大類型12小類型（見表2）.

表2 城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展類型劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Urbanization and ecological environment harmonious development classification standards

續(xù)表2 城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展類型劃分標(biāo)準(zhǔn)Continue Table 2 Urbanization and ecological environment harmonious development classification standards

3 結(jié)果分析

3.1 山西省城市化和生態(tài)環(huán)境綜合評價(jià)分析

根據(jù)綜合發(fā)展水平計(jì)算公式得到城市化與生態(tài)環(huán)境綜合評價(jià)值（表3和圖1）結(jié)果表明，城市化綜合評價(jià)值在評價(jià)時(shí)段范圍內(nèi)呈增長趨勢.這主要是由于近10a來，城市化由低水平發(fā)展階段進(jìn)入快速發(fā)展階段，經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，城鎮(zhèn)人口逐年增多，人均純收入增多，各項(xiàng)城市基礎(chǔ)設(shè)施基本完善，科教衛(wèi)生事業(yè)等體系逐漸發(fā)達(dá).從生態(tài)環(huán)境綜合評價(jià)值分析，生態(tài)環(huán)境綜合評價(jià)值呈波動(dòng)性變化，其值在0.25～0.65間波動(dòng).2000-2003年山西省生態(tài)環(huán)境評價(jià)值呈現(xiàn)上升趨勢，說明生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變好，這主要是由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展遏制了生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變壞的趨勢，城市空氣質(zhì)量好轉(zhuǎn)，水污染還是比較嚴(yán)重，依然面臨著很大的環(huán)境問題；從2003-2006年，生態(tài)環(huán)境評價(jià)值呈下降趨勢，表明生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變差.2006年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量最差，這主要是由于這一時(shí)期城市化發(fā)展水平加快，經(jīng)濟(jì)趨于發(fā)達(dá)，大量的人口、工業(yè)向城市集中，活動(dòng)密集，生產(chǎn)生活造成的污染物的排放量大量增加，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了生態(tài)環(huán)境自身的凈化能力.與此同時(shí)人們對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)淡薄，在城市化發(fā)展的過程中只注重經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而忽略了生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，致使造成了一系列的生態(tài)環(huán)境問題；2006-2009年生態(tài)環(huán)境綜合評價(jià)值呈上升的趨勢，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變好，這主要是由于在這一時(shí)期人們在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的過程中也深刻地注意到環(huán)境問題的重要性，開始注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù).在2006-2009年期間政府提倡各種環(huán)境保護(hù)措施，加大環(huán)境保護(hù)資金的投入和綜合治理力度，使得生態(tài)環(huán)境得到逐步改善.

圖1 評價(jià)指數(shù)發(fā)展水平柱狀圖Fig.1 Index level of development trend of change

表3 城市化與生態(tài)環(huán)境綜合評價(jià)值Table 3 Urbanization and ecological environment comprehensive evaluation value

3.2 山西省城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度結(jié)果分析

3.2.1 城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度分析

根據(jù)協(xié)調(diào)度計(jì)算結(jié)果可得到2000-2009年山西省城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度值（表4和圖1）.可以看出，協(xié)調(diào)度在評價(jià)時(shí)段內(nèi)呈波動(dòng)性變化，其值為0.3～0.9，可分為3個(gè)階段.第一階段：2000-2004年，協(xié)調(diào)發(fā)展度呈上升趨勢.這主要是由于該時(shí)期城市化還處于低水平發(fā)展階段，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況相對來說一年比一年要好，協(xié)調(diào)度逐年上升；第二階段：2004-2006年，協(xié)調(diào)度呈下降趨勢；第三階段：2006-2009年，協(xié)調(diào)發(fā)展度呈明顯上升趨勢.這主要是由于在此階段，城市化快速發(fā)展，人們注重經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，加之由于政府加大了環(huán)保投入和治理保護(hù)力度，城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量得到明顯提高，協(xié)調(diào)度逐年上升.

表4 2000-2009年城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展類型Table 4 Urbanization and ecological environment harmonious development type from2000 to 2009

3.2.2 城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r分析

根據(jù)城市化與生態(tài)環(huán)境綜合評價(jià)值和城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展分類標(biāo)準(zhǔn)得出山西省2000-2009年期間城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展類型（表4）.由表4和圖1可知：自2000-2009年以來，山西省的城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展大致可以分為三種類型：第一種是失調(diào)衰退型，主要是在2000和2001年期間，這一類型的特點(diǎn)是城市化與生態(tài)環(huán)境發(fā)展不協(xié)調(diào)，城市化發(fā)展水平滯后，生態(tài)環(huán)境遭到破壞，但相對來說在該時(shí)期生態(tài)環(huán)境質(zhì)量呈變好趨勢.第二種類型是基本協(xié)調(diào)型，又可以細(xì)分為兩種小類型：第一種小類型為基本協(xié)調(diào)城市化滯后型，第二種小類型為基本協(xié)調(diào)環(huán)境滯后型.基本協(xié)調(diào)城市化滯后型的年份為2002年和2003年，這一類型的特點(diǎn)是城市化與生態(tài)環(huán)境發(fā)展基本協(xié)調(diào)，城市化發(fā)展相對落后，各項(xiàng)污染物雖然對環(huán)境造成了破壞但還在生態(tài)環(huán)境的承載力范圍內(nèi).基本協(xié)調(diào)環(huán)境滯后型的年份為2005年和2006年，特點(diǎn)是城市化與生態(tài)環(huán)境發(fā)展基本協(xié)調(diào)，城市化發(fā)展水平相對較快，城市化發(fā)展帶來的各種污染超出了生態(tài)環(huán)境的承載能力范圍.第三種類型為協(xié)調(diào)發(fā)展型，分為兩種小類型：一種為協(xié)調(diào)發(fā)展城市化滯后型，一種為協(xié)調(diào)發(fā)展環(huán)境滯后型.協(xié)調(diào)發(fā)展城市化滯后型年份主要為2004年，特點(diǎn)是城市化與生態(tài)環(huán)境發(fā)展協(xié)調(diào)，城市化發(fā)展滯后，各項(xiàng)污染仍在生態(tài)環(huán)境承載能力的范圍內(nèi).協(xié)調(diào)發(fā)展環(huán)境滯后型的年份主要在2007、2008和2009年，城市化發(fā)展超前，生態(tài)環(huán)境相對滯后，城市化發(fā)展帶來的各種污染超出了生態(tài)環(huán)境的承載能力范圍.

4 小結(jié)

從城市化綜合評價(jià)值發(fā)展趨勢來看，山西省2000-2009年城市化綜合評價(jià)值呈增長趨勢.從生態(tài)環(huán)境綜合評價(jià)值發(fā)展趨勢來看，生態(tài)環(huán)境具有明顯的波動(dòng)性，山西省生態(tài)環(huán)境評價(jià)值呈現(xiàn)上升趨勢，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變好；2003-2006年，生態(tài)環(huán)境評價(jià)值呈下降趨勢，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變差；2006-2009年生態(tài)環(huán)境綜合評價(jià)值呈先上升趨勢，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變好.從協(xié)調(diào)發(fā)展度來看，城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度呈波動(dòng)性上升趨勢.從協(xié)調(diào)度發(fā)展類型來看，山西省城市化與生態(tài)環(huán)境在2000-2009年間1a失調(diào)，1a接近失調(diào)，4a基本協(xié)調(diào)，4a協(xié)調(diào)發(fā)展.

總的來說，山西省的城市化與生態(tài)環(huán)境較為協(xié)調(diào)，處于協(xié)調(diào)階段，但如果不加強(qiáng)對生態(tài)環(huán)境的建設(shè)，其與城市化的協(xié)調(diào)狀況有惡化趨勢.所以，山西省在今后的發(fā)展過程中，要注重城市化與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，不僅要加快推動(dòng)城市化的步伐，也要注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和治理，使生態(tài)環(huán)境與城市化同步、均衡地發(fā)展，協(xié)調(diào)好城市化與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系，以確保山西省經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展.

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