石家莊市經(jīng)濟-交通-環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)研究

韓瑞玲,楊 光,張曉燕，路 紫

(1.河北師范大學資源與環(huán)境科學學院,河北 石家莊 050024;2.河北師范大學旅游系,河北 石家莊 050024；3.國家開發(fā)銀行河北省分行，河北 石家莊 050051)

中國經(jīng)濟高速發(fā)展,但傳統(tǒng)粗放型發(fā)展模式影響區(qū)域環(huán)境質(zhì)量,表現(xiàn)為水資源污染、空氣污染、資源浪費等。2012年以來,華北地區(qū)主要城市的空氣污染指數(shù)高居不下,京津冀地區(qū)空氣污染較為嚴重,已成為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重大制約瓶頸[1]。2015年4月,國務院發(fā)布《中共中央國務院關于加快推進生態(tài)文明建設的意見》,強調(diào)要加大自然生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境保護力度,切實改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。與經(jīng)濟相匹配的城市公共交通系統(tǒng)發(fā)展是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要推動器之一,其不僅能有效帶動經(jīng)濟要素的加速流動、減少浪費,而且對區(qū)域環(huán)境質(zhì)量改善有巨大幫助。目前中國15個大城市每天因交通擁堵浪費約20億元,隨著機動車保有量的逐年增長,近年來二、三線城市高峰期交通擁堵成為常態(tài)[2]。機動車會加重空氣污染,增加城市光化學煙霧污染的概率[3]。如汽車尾氣排放的HC、CO、NOx等是主要空氣污染源,約50%的大氣污染來自交通運輸,北京市輕型汽車的CO排放量占CO總排放量的65%[4]。京津冀地區(qū)出現(xiàn)重污染天氣,在區(qū)域特有的偏中性環(huán)境下,SO2和NO2可溶于空氣中的顆粒物結合水迅速反應生成硫酸鹽,其中NO2主要來自電廠和機動車排放等[5]。公共交通運力突出,有節(jié)能減排優(yōu)勢,且經(jīng)濟效能突出。如地鐵每小時單向運輸能力為3萬～7萬人,輕軌為2萬～2.5萬人,公共汽車為0.2萬～0.5萬人,小轎車為0.1萬～0.2萬人[6]。從每人每公里單位能耗來看,城市軌道交通、公共汽車與小汽車能耗比例為1∶1.5∶8.8。

基于可持續(xù)發(fā)展理論與協(xié)同學理論,城市內(nèi)經(jīng)濟、交通、環(huán)境等各系統(tǒng)或系統(tǒng)內(nèi)諸要素間在操作、運行過程中應該是相互合作、協(xié)調(diào)同步的。協(xié)同有助于整個系統(tǒng)的穩(wěn)定和有序,能從質(zhì)和量2個方面放大系統(tǒng)功能,創(chuàng)造出局部所沒有的整體功能。目前,關于經(jīng)濟、交通、環(huán)境3個系統(tǒng)之間的關系研究較少。已有研究主要涉及交通與環(huán)境的關系,如軌道交通對建筑的環(huán)境影響與融合分析[7],或從承載力的角度研究交通與環(huán)境的關系[8],也有研究針對經(jīng)濟與環(huán)境的關系進行協(xié)調(diào)分析[9]。協(xié)調(diào)是2個或2個以上系統(tǒng)之間關系的表現(xiàn)形式之一,其在城市化、環(huán)境、產(chǎn)業(yè)、資源等領域應用研究較為廣泛,如已有研究關注了城市化與大氣環(huán)境[10-11]、城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境[12-13]、人口城市化與土地城市化[11]、低碳發(fā)展與城市化[14]、資源與環(huán)境承載力[15]、生產(chǎn)型服務業(yè)與裝備制造業(yè)[16]、旅游產(chǎn)業(yè)與環(huán)境[17]等系統(tǒng)間的關系。由于系統(tǒng)之間固有的復雜交互作用機制,近年來越來越多的學者關注多系統(tǒng)之間的關聯(lián),如從耦合角度研究生態(tài)環(huán)境-經(jīng)濟-新型城鎮(zhèn)化的關系[18]、人口-土地-經(jīng)濟城鎮(zhèn)化空間集聚及協(xié)調(diào)狀態(tài)[19],以及經(jīng)濟-能源-環(huán)境[20]、城市化-資源-環(huán)境[21]、人口-社會-環(huán)境[22]、技術創(chuàng)新-產(chǎn)業(yè)結構-生態(tài)環(huán)境[16]等系統(tǒng)的耦合狀態(tài),還有學者關注了人口-經(jīng)濟-土地-社會-生態(tài)之間的關系[23]。目前,雖然多系統(tǒng)關系的文獻數(shù)量不多,但由于系統(tǒng)間存在緊密、必然的關聯(lián),其研究將會成為未來趨勢。經(jīng)濟、交通、環(huán)境系統(tǒng)各自運行會增加3個系統(tǒng)之間關系的復雜性與不穩(wěn)定性,系統(tǒng)間在向更高層次演進變化中將逐步趨于適應與穩(wěn)定,達到協(xié)調(diào)發(fā)展狀態(tài)。因此,該研究以交通發(fā)展水平的評測為基本點,以石家莊城市環(huán)境質(zhì)量的改進為立足點,從整體宏觀角度對2000—2016年石家莊經(jīng)濟發(fā)展、交通改進與環(huán)境保護3個系統(tǒng)間的耦合協(xié)同關系以及演化速率差異予以研究。通過構建3個系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)模型,分析系統(tǒng)之間的作用程度和彼此協(xié)調(diào)的一致性程度，利用剪刀差模型對系統(tǒng)之間的演化方向及演化速率的差異性予以判定，進而分析影響經(jīng)濟、交通、環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的因素并給出建議,以期為促進區(qū)域各系統(tǒng)高質(zhì)量融合發(fā)展提供理論指導和政策建議。

1 研究區(qū)域

石家莊是河北乃至全國重要的交通樞紐。石家莊重工業(yè)發(fā)展較為突出,裝備制造、醫(yī)藥、石化、鋼鐵、建材、食品工業(yè)與紡織服裝業(yè)是其支柱產(chǎn)業(yè)。近年來,隨著環(huán)境治理壓力的逐年增長,城市產(chǎn)業(yè)逐步轉(zhuǎn)型,高耗能行業(yè)進一步減少,電子信息、高端裝備制造和新材料等新技術領域產(chǎn)業(yè)增加值逐年增長。石家莊地處太行山東麓,地勢西高東低,呈“避風港”式地形;冬季盛行西北風,受西部山脈屏障影響,冬季大風次數(shù)少、風速低,全年靜風頻次多,逆溫頻率高,加之近地面空氣濕度大,不利于空氣擴散;能源消費以燃煤為主,機動車尾氣、建筑揚塵以及工業(yè)污染排放較為突出,導致該區(qū)域形成了污染物不斷循環(huán)的“城市污染谷”。自2013年1月1日起,中國74個重點城市開始執(zhí)行GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》,按HJ 633—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術規(guī)定(試行)》發(fā)布環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)并排名,該指數(shù)綜合考慮了細顆粒物(PM2.5)、可吸入顆粒物(PM10)、SO2、NO2、O3、CO的污染程度[6],石家莊一直位列74個城市空氣質(zhì)量排名的后10位(表1)。2016年底石家莊機動車保有量為248.3萬輛,較2000年的年均增長率約為19.78%,高于同期中國汽車保有量平均增長率5.48%,而同期石家莊人口年均增長率僅為1.24%。石家莊屬于“2+26”京津冀大氣污染傳輸通道城市,空氣治理壓力異常艱巨,如此高速的汽車保有量增長更不利于區(qū)域大氣環(huán)境治理。基于此,進行該城市經(jīng)濟-交通-環(huán)境系統(tǒng)的耦合研究具有理論上的典型性和實踐上的指導性。

表1 2013—2016年石家莊空氣質(zhì)量達標天數(shù)及全國排名

Table 1 Air quality standards and national rankings of Shijiazhuang City during 2013-2016

年份達標天數(shù)1)/d全國排名 20134973 20149773 201518067 201617269

1)指空氣質(zhì)量達到及好于二級的天數(shù)。

2 研究方法

2.1 耦合協(xié)調(diào)模型

耦合是指2個或2個以上的體系或運動形式之間通過各種相互作用而彼此影響的現(xiàn)象,反映各子系統(tǒng)或要素之間相互作用或影響,以促使系統(tǒng)或要素之間進行由低級到高級、由簡單到復雜、由無序到有序的總體演化過程[24]。筆者利用耦合協(xié)調(diào)度模型對石家莊經(jīng)濟發(fā)展、交通建設及環(huán)境表現(xiàn)3個系統(tǒng)之間的關系進行評估。其中,耦合度主要衡量各個系統(tǒng)之間相互作用的程度,耦合協(xié)調(diào)度則主要分析各個系統(tǒng)彼此協(xié)調(diào)的一致性程度[25]。

第一,分別建立經(jīng)濟、交通、環(huán)境3個系統(tǒng)的評價指數(shù):

(1)

(2)

(3)

式(1)～(3)中,F(x)、F(y)、F(z)分別為經(jīng)濟、交通、環(huán)境協(xié)調(diào)度的評價指數(shù);xm、yn、zk分別為經(jīng)濟、交通、環(huán)境3個系統(tǒng)的無量綱化指標值;ai、bi、ci分別為3個系統(tǒng)中各指標的權重。

第二,構建耦合度模型,模型方程為

(4)

式(4)中,C為耦合度,C∈[0,1],C值越接近于1,表明3個系統(tǒng)的耦合狀態(tài)越好。

以上論述表明：隱轉(zhuǎn)喻是一種隱喻套轉(zhuǎn)喻的認知方式，體現(xiàn)為隱喻和轉(zhuǎn)喻這兩種運行機制的密切互動。下文我們將根據(jù)這一認知方式來具體分析《鄉(xiāng)愁》主題的建構。

第三,構建耦合協(xié)調(diào)度模型,模型方程為

D=C×T,

(5)

T=αF(x)+βF(y)+δF(z)。

(6)

式(5)～(6)中,D為耦合協(xié)調(diào)度,D∈(0,1),D值越接近1,表明系統(tǒng)耦合效果越好;T為3個系統(tǒng)的綜合評價指數(shù);α、β、δ為待定系數(shù),采用德爾菲法求得其值分別為0.4、0.3和0.3。耦合協(xié)調(diào)度劃分標準見表2。

表2 耦合協(xié)調(diào)度等級分類[26]

Table 2 The classification criteria of coupling coordinative degree

類別耦合協(xié)調(diào)度等級 協(xié)調(diào)發(fā)展類(A)>0.9～1.0優(yōu)質(zhì)耦合協(xié)調(diào)>0.8～0.9良好耦合協(xié)調(diào)>0.7～0.8中級耦合協(xié)調(diào)>0.6～0.7初級耦合協(xié)調(diào) 過渡類(B)>0.5～0.6勉強耦合協(xié)調(diào) 失調(diào)衰退類(C)>0.4～0.5瀕臨失調(diào) >0.3～0.4輕度失調(diào)>0.2～0.3中度失調(diào)>0.1～0.2嚴重失調(diào) 0～0.1極度失調(diào)

2.2 剪刀差方法

剪刀差方法主要用來反映2種變化趨勢之間的差異性,該研究采用剪刀差分析來反映研究期內(nèi)經(jīng)濟與環(huán)境、交通與環(huán)境、經(jīng)濟與交通系統(tǒng)之間的發(fā)展趨勢差異,以深入解析影響經(jīng)濟、交通、環(huán)境3個系統(tǒng)之間耦合發(fā)展的因素。根據(jù)經(jīng)濟、交通、環(huán)境的系統(tǒng)方程分別構建3對曲線,通過給定時刻t0的切線夾角α1、α2、α3來表示發(fā)展趨勢差異,其值越大,表示2條曲線變化趨勢之間的差異越大。曲線的變化速率V(x)、V(y)與V(z)通過其曲線的切線斜率F′(x)、F′(y)與F′(z)來表示,如經(jīng)濟與環(huán)境、交通與環(huán)境、經(jīng)濟與交通系統(tǒng)之間的發(fā)展趨勢α1、α2、α3計算公式為

V(x)=F′(x)=dx/dt,

(7)

V(y)=F′(y)=dy/dt,

(8)

V(z)=F′(z)=dz/dt,

(9)

(10)

(11)

(12)

2.3 指標體系

分別采用頻度統(tǒng)計(針對經(jīng)濟發(fā)展水平、經(jīng)濟發(fā)展?jié)摿χ笜恕⒔煌ń?jīng)濟狀況、交通基礎設施狀況等指標)、理論分析(針對交通基礎設施狀況、公共交通水平、交通運載能力、空氣質(zhì)量等指標)和專家咨詢(針對交通經(jīng)濟狀況、環(huán)境質(zhì)量、環(huán)境污染等指標)方法對3個系統(tǒng)的各類指標進行了構建和篩選(表3),多選用相對指標,并對原始指標體系進行相關性分析,最終確定34個指標參與評價。

表3 2000—2016年石家莊經(jīng)濟-交通-環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度評價指標體系

Table 3 The coupling coordinative degree index of economic-transportation-environment system in Shijiazhuang City during 2000-2016

系統(tǒng)功能評價指標屬性 經(jīng)濟發(fā)展水平人均GDP+人均財政收入+人均第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值+人均社會零售品消費額+發(fā)展?jié)摿θ司鐣潭ㄙY產(chǎn)投資額+實際利用外資額+城市總?cè)丝谧兓笖?shù)+交通經(jīng)濟狀況沿線土地平均出讓價格變化指數(shù)+商貿(mào)業(yè)投資額+交通運輸業(yè)投資額+交通產(chǎn)業(yè)就業(yè)人數(shù)+ 交通基礎設施狀況人均道路面積+交通基礎設施用地面積增長率+每萬人擁有公交車數(shù)量+公共交通水平公共交通年總運量增長率+公路公交運量比重變化率+公交覆蓋度+公交線網(wǎng)密度+交通運載能力公路貨運量增長率+出租車年平均日交通量+民航吞吐量增長率+機動車保有量年增長率-環(huán)境環(huán)境質(zhì)量人均公共綠地面積+人均造林面積+建成區(qū)綠化率+環(huán)境污染能源消耗量-機動車碳排放量-公交車碳排放量-出租車碳排放量-工業(yè)SO2排放量-空氣質(zhì)量可吸入顆粒物(PM10)濃度-SO2濃度-NO2濃度-全年空氣質(zhì)量達到二級以上天數(shù)比例+

“+”表示正向指標；“-”表示負向指標。

選擇多指標分析能夠有效提高指標評價的客觀性、全面性與分析準確性,還可保證評價結果的唯一性。所有涉及價格的指標按2000年不變價格進行處理。采用極差法進行數(shù)據(jù)標準化處理[21],并使用熵權法進行指標權重賦值。數(shù)據(jù)來源包括2000—2017年《石家莊統(tǒng)計年鑒》、1999—2016年《石家莊市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》、2000—2017年《中國城市統(tǒng)計年鑒》、2000—2017年《中國房地產(chǎn)統(tǒng)計年鑒》、2000—2017年《中國交通統(tǒng)計年鑒》和《河北省機動車污染防治年報(2016)》。

對于指標構建需要說明3點:(1)公交覆蓋度表征公交的覆蓋廣度,用公交實際覆蓋域與建成區(qū)面積的比值表示,比值越大說明公交覆蓋范圍越大,公交的公平性越大。(2)公交線網(wǎng)密度表征公交的空間覆蓋力度,用公交緩沖區(qū)內(nèi)公交線路長度與緩沖區(qū)面積的比值表示,線網(wǎng)密度越大說明區(qū)域內(nèi)公交線路越多,居民出行效率越高。(3)對于機動車污染物年排放總量,借助統(tǒng)計資料獲取2000—2016年石家莊機動車數(shù)量,并根據(jù)廖瀚博等[27]得出的機動車綜合排放因子,按照下式計算：

QE,jw=Pj×Mj×FE,jw×10-6,

(13)

(14)

式(13)～(14)中,QE，jw為j種車型w種污染物的年排放總量,t·a-1;FE，jw為j種車型w種污染物的排放因子(表4);Pj為統(tǒng)計年份j種車型的機動車保有量,輛;Mj為j種車型的機動車年平均行駛里程,km·a-1;QE，w為w種污染物的年排放總量,t·a-1。根據(jù)《機動車強制報廢標準規(guī)定》中機動車使用年限及行駛里程參考值,使用年限按出租車8 a、家用小汽車10 a、公交車15 a計,以行駛里程/使用年限的方式推算3類車型的年平均行駛里程。

表4 機動車綜合排放因子[27]

Table 4 Emission facors of motor vehiclesg·km-1·輛-1

氣體小客車大客車 CO2.652.14 NOx0.519.39 VOC1.140.74 PM0.0040.37

3 石家莊經(jīng)濟-交通-環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度測度

3.1 石家莊經(jīng)濟、交通、環(huán)境各系統(tǒng)發(fā)展水平

2000—2016年,石家莊經(jīng)濟、交通、環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展水平曲線走勢各不相同,經(jīng)濟系統(tǒng)持續(xù)上升,交通系統(tǒng)達到峰值后下降,環(huán)境系統(tǒng)則經(jīng)歷了波動上升后劇烈下降而后強烈反彈的態(tài)勢(圖3)。

圖3 石家莊經(jīng)濟、交通與環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展水平演化趨勢

經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展水平指數(shù)在17 a間保持持續(xù)增長,由0.05增至0.86,年均增速20.94%。其中,2006和2010年增速較為突出,分別較上年增長89%和68%。2006年人均GDP和土地平均出讓價格變化指數(shù)增幅最大。主要是因為當年石家莊第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度和效益提升明顯,第三產(chǎn)業(yè)增加值增長14.2%;民營經(jīng)濟增加值占全市GDP的56.7%。土地開發(fā)投資經(jīng)歷了2004和2005年2個較低迷年份后,在2006年迅猛增長,且房地產(chǎn)也逐步發(fā)展,導致土地平均出讓價格變化指數(shù)出現(xiàn)較大增幅。2010年城市總?cè)丝谧兓笖?shù)和商貿(mào)業(yè)投資額2個指標增幅突出,主要是因為石家莊市2000—2010年人口年平均增長率為1.38%,2010年人口增長速度在研究期內(nèi)為最高(4.11%),這與當年實行第六次全國人口普查,對遺漏人員進行補登有關。2010年經(jīng)貿(mào)發(fā)展制約因素(國際金融危機和雪災、風災等中特大自然災害)很多,但石家莊堅持優(yōu)先發(fā)展第三產(chǎn)業(yè),使得社會消費品零售總額增長18.4%,服務業(yè)增加值占GDP的比重達40.2%,所以2010年商貿(mào)業(yè)投資額指標增幅突出。

2000—2003年交通系統(tǒng)發(fā)展水平指數(shù)由0.27下降至0.16,公交總運量增長率、人均道路面積增長率、公路貨運量增長率、交通基礎設施用地面積增長率4個指標下降趨勢明顯,增長率指標低表明增長速度慢,2003年公交總運量增長率、公路貨運量增長率甚至出現(xiàn)負增長。2004—2013年交通系統(tǒng)發(fā)展水平指數(shù)由0.21增至0.67,11個指標均有不同程度增長,10 a間年均增速最快的指標是公路貨運量增長率(1.36%),其次分別為交通基礎設施用地面積增長率(1.32%)、公交年運量增長率(1.30%)、公交覆蓋度增長率(1.23%),公交線網(wǎng)密度增長率最低(0.56%)。此期間石家莊交通建設的重點主要有以下幾個方面:促使交通基礎設施總量增加和交通運輸結構優(yōu)化,構建現(xiàn)代化綜合交通運輸體系;2013年4月,石家莊軌道交通建設工程全面開工。2014—2016年交通系統(tǒng)發(fā)展水平指數(shù)由0.68降至0.51。公交總運量增長率、公路公交運量比重變化率、公交線網(wǎng)密度、出租車年平均日交通量、交通基礎設施用地面積增長率5個指標總體呈下降趨勢,主要是因為2014年城市區(qū)劃發(fā)生改變,撤銷縣級藁城市、縣級鹿泉市和欒城縣,同時分別設立石家莊市藁城區(qū)、鹿泉區(qū)和欒城區(qū),城區(qū)面積增加1 700 km2,所以公共交通指標值有所降低,而且私家車數(shù)量持續(xù)高速增長,導致2014—2016年大部分交通指標值呈現(xiàn)下降趨勢。

17 a間環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展水平指數(shù)走勢最為復雜,呈不標準的“W”型，2000—2002年短期上升后2003年出現(xiàn)下降趨勢,2004—2009年保持總體增長態(tài)勢,指數(shù)由0.42增長至0.74,但2010—2014年指數(shù)由0.70波動下降至0.10,2016年反彈至0.42,這主要是受空氣質(zhì)量指標變化影響所致。2012年前石家莊曾多次入選“中國最具幸福感城市”前10位,但石家莊大氣污染嚴重,當城市評價體系中環(huán)境指標分量增加時,石家莊的處境顯得尤為尷尬?？傮w上,雖然城市人均公共綠地面積、人均造林面積、建成區(qū)綠化率指標均不同程度增長,但是能源消耗量、各類汽車碳排放量、工業(yè)SO2排放量呈現(xiàn)上升趨勢。2012年以來,中國各主要城市開始對空氣中污染物濃度進行嚴格監(jiān)測,所以石家莊2012—2014年環(huán)境系統(tǒng)指數(shù)迅速下滑。為治理空氣污染狀況,政府出臺《石家莊市大氣污染防治攻堅行動方案(2013—2017年)》,2015和2016年分別出臺《石家莊市大氣污染防治攻堅行動工作方案》,開展了“春雷”“利劍斬污”“環(huán)保大檢查”等一系列專項執(zhí)法檢查行動,推進“壓煤、降塵、控車、遷企、減排、增綠”六大治理措施,其中加強機動車污染管控是重要內(nèi)容,加大對機動車特別是重型柴油車的抽檢和治理力度,實行冬季采暖期機動車限行常態(tài)化,徹底淘汰黃標車,在公共服務領域推廣應用新能源汽車且比例不低于50%等;推廣高效利用清潔能源,高污染產(chǎn)業(yè)逐步退出城市或采取節(jié)能減排措施,使得石家莊2016年環(huán)境系統(tǒng)指數(shù)有所反彈。但石家莊2016年空氣質(zhì)量較2015年有所下降,除SO2外的其他5項污染物年均濃度普遍不降反升,冬季出現(xiàn)多次污染“爆表”天氣。大氣污染物排放總量目前仍然超出地區(qū)環(huán)境容量,產(chǎn)業(yè)結構和能源結構調(diào)整仍需加力。

3.2 石家莊經(jīng)濟-交通-環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度

2000—2016年,石家莊經(jīng)濟-交通-環(huán)境系統(tǒng)的耦合度C由0.69增至0.95,說明研究區(qū)內(nèi)各系統(tǒng)的相互作用逐步增強。綜合評價指數(shù)T由0.25增至0.62,耦合協(xié)調(diào)度指數(shù)D由0.42增至0.77,雖然T值相對較低,但是由于3條曲線的總體走勢一致,也促進了D值持續(xù)走高,使得3個系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度總體上經(jīng)歷了失調(diào)衰退類、過渡類向協(xié)調(diào)發(fā)展類的轉(zhuǎn)變,表明研究期間該區(qū)域3個系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)關系逐步改善(圖4)。

圖4 石家莊經(jīng)濟與環(huán)境系統(tǒng)耦合度、綜合評價指數(shù)及耦合協(xié)調(diào)度

具體而言,耦合協(xié)調(diào)度指數(shù)D在2000—2001年短暫下降后,2001—2013年期間呈現(xiàn)逐步上升趨勢,D值由0.34升至0.79，2014年降至0.62,2016年又反彈至0.77。研究期內(nèi),各年份不同類別耦合協(xié)調(diào)度的發(fā)生概率分別為協(xié)調(diào)發(fā)展類52.94%(中級耦合協(xié)調(diào)35.29%，初級耦合協(xié)調(diào)17.65%)、過渡類29.41%(勉強耦合協(xié)調(diào)11.76%，瀕臨失調(diào)17.65%)、失調(diào)衰退類17.65%(輕度失調(diào)17.65%)(表5)。其中,協(xié)調(diào)發(fā)展類(中級耦合協(xié)調(diào)狀態(tài))出現(xiàn)頻次最高,且主要在2010年之后。根據(jù)研究期內(nèi)經(jīng)濟系統(tǒng)和交通系統(tǒng)的得分狀況,可將失調(diào)狀態(tài)歸結為經(jīng)濟滯后型(經(jīng)濟系統(tǒng)指數(shù)較低)和交通滯后型(交通系統(tǒng)指數(shù)較低)2種類型。2000—2012年主要為經(jīng)濟滯后型,2013—2016年主要為交通滯后型。2000—2016年3個系統(tǒng)按平均得分由高到低依次為環(huán)境(0.53)>交通(0.39)>經(jīng)濟(0.35),經(jīng)濟系統(tǒng)一直處于得分相對較低的狀態(tài),導致經(jīng)濟系統(tǒng)與交通、環(huán)境系統(tǒng)的匹配度低,使得在2008年之前經(jīng)濟-交通-環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度多次表現(xiàn)為過渡類、失調(diào)衰退類。2013—2016年,由于區(qū)劃調(diào)整等原因,石家莊交通系統(tǒng)的供給水平低于需求,這也表明交通系統(tǒng)仍需有效發(fā)展[16]。

表5 2000—2016年石家莊經(jīng)濟-交通-環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度及其類型劃分

Table 5 The coupling coordinative degree and its classification of economy-transportation-environment system in Shijiazhuang City during 2000-2016

年份耦合協(xié)調(diào)度等級類型劃分 20000.42瀕臨失調(diào)經(jīng)濟滯后型 20010.34輕度失調(diào)經(jīng)濟滯后型 20020.39輕度失調(diào)經(jīng)濟滯后型 20030.39輕度失調(diào)經(jīng)濟滯后型 20040.44瀕臨失調(diào)經(jīng)濟滯后型 20050.48瀕臨失調(diào)經(jīng)濟滯后型 20060.57勉強耦合協(xié)調(diào)經(jīng)濟滯后型 20070.57勉強耦合協(xié)調(diào)經(jīng)濟滯后型 20080.61初級耦合協(xié)調(diào)經(jīng)濟滯后型20090.64初級耦合協(xié)調(diào)經(jīng)濟滯后型 20100.74中級耦合協(xié)調(diào)經(jīng)濟滯后型 20110.74中級耦合協(xié)調(diào)經(jīng)濟滯后型 20120.77中級耦合協(xié)調(diào)經(jīng)濟滯后型 20130.79中級耦合協(xié)調(diào)交通滯后型 20140.62初級耦合協(xié)調(diào)交通滯后型 20150.72中級耦合協(xié)調(diào)交通滯后型20160.77中級耦合協(xié)調(diào)交通滯后型

3.3 石家莊經(jīng)濟-交通-環(huán)境系統(tǒng)之間的剪刀差分析

2000—2016年,石家莊經(jīng)濟系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)之間的剪刀差呈現(xiàn)增大趨勢,由2.56°升至3.23°,而交通與環(huán)境系統(tǒng)、經(jīng)濟與交通系統(tǒng)之間的剪刀差均呈現(xiàn)下降趨勢,分別由7.49°降至4.90°、4.94°降至3.67°。從演化方向看,經(jīng)濟與環(huán)境系統(tǒng)之間的差異呈現(xiàn)逐步增大的發(fā)展趨勢,但交通與環(huán)境、經(jīng)濟與交通系統(tǒng)間的差異則呈現(xiàn)逐步縮小的發(fā)展趨勢(圖6),3條曲線變異系數(shù)分別為0.08、0.06和0.15?？傮w而言,各系統(tǒng)間差異的變化幅度較小,但交通與環(huán)境、經(jīng)濟與交通系統(tǒng)在向逐步協(xié)調(diào)的方向邁進。

從演化速率看,經(jīng)濟系統(tǒng)較大幅度減小,環(huán)境系統(tǒng)小幅度減小,交通系統(tǒng)小幅度增加(圖7)。17 a間石家莊3個系統(tǒng)平均演化速率由高到低排列為環(huán)境(0.01)>經(jīng)濟(-0.04)>交通(-0.11)。具體表現(xiàn)為:第一,經(jīng)濟發(fā)展增速放緩。自2012年以來,石家莊一直位列全國74個重點城市空氣污染最嚴重的10個城市之列,尤其是冬季采暖期。各級政府環(huán)保壓力極大,群眾也因此產(chǎn)生恐慌心理。為了摘掉“霧都”的帽子,石家莊大力度地實施了公交免費、機動車單雙號限行、污染企業(yè)全面關停等措施,經(jīng)濟發(fā)展也不同程度受損,但秉承著“綠水青山就是金山銀山”的科學理念,將生態(tài)環(huán)境視為重要的生產(chǎn)力,寧愿犧牲經(jīng)濟增長也要力爭還回綠水藍天。但由于氣候、地形等難以改變的原因,大氣污染現(xiàn)象短期內(nèi)難以大幅度改善。第二,石家莊大力整治環(huán)境質(zhì)量,環(huán)境系統(tǒng)演化速率保持增長趨勢,環(huán)境質(zhì)量加速改進,主要表現(xiàn)為綠地面積增加,污染物排放逐步減少,空氣質(zhì)量年達標天數(shù)近年來逐步增加。第三,交通建設速度發(fā)展緩慢確實制約了城市發(fā)展。據(jù)高德地圖發(fā)行的《2016年中國主要城市交通分析報告》,石家莊2016年高峰擁堵延時指數(shù)為1.78,較2015年降低了4.83%,每小時擁堵時間為26.29 min,年擁堵成本為5 964元,擁堵排名為全國第22位,較2015年下降4個位次。雖然擁堵程度降低,但由于地鐵開發(fā)運行時間晚,2017年開通運營的1號線一期工程及3號線一期首開段總長為30.3 km,低于同期全國地鐵、輕軌平均運營里程，地面公共交通配套也相對不足,導致城市公共交通系統(tǒng)發(fā)展相對滯后。

圖6 石家莊經(jīng)濟、交通與環(huán)境系統(tǒng)演變速率的剪刀差

圖7 石家莊經(jīng)濟、交通與環(huán)境系統(tǒng)演化速率

4 結論與建議

4.1 結論

采用耦合協(xié)調(diào)度模型與剪刀差方法對石家莊經(jīng)濟-交通-環(huán)境系統(tǒng)的關系進行了分析。耦合協(xié)調(diào)模型主要判定系統(tǒng)之間的作用程度和彼此協(xié)調(diào)的一致性程度。剪刀差方法則用來判定系統(tǒng)之間演化方向及演化速率的差異性。2個方法結合使用,更有利于對系統(tǒng)間協(xié)調(diào)關系進行深入剖析。研究表明,2000—2016年石家莊經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展水平指數(shù)持續(xù)上升,指數(shù)值由0.05增至0.86;交通系統(tǒng)達到峰值后下降,指數(shù)值由0.27曲折變化至0.51;環(huán)境系統(tǒng)則經(jīng)歷了波動上升后劇烈下降、而后強烈反彈的態(tài)勢(不規(guī)則的“W”型),指數(shù)值由0.49波動變化至0.42。2000—2016度石家莊經(jīng)濟-交通-環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度D由0.42增至0.77,表明研究期間該區(qū)域3個系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)關系逐步改善。從發(fā)展水平看,環(huán)境系統(tǒng)(0.53)>交通系統(tǒng)(0.39)>經(jīng)濟系統(tǒng)(0.35)。從演化方向看,經(jīng)濟與環(huán)境系統(tǒng)間的差異呈現(xiàn)逐步增大的發(fā)展趨勢,但交通與環(huán)境、經(jīng)濟與交通系統(tǒng)間的差異則呈現(xiàn)逐步縮小的發(fā)展趨勢。從演化速率看,環(huán)境系統(tǒng)(0.01)>經(jīng)濟系統(tǒng)(-0.04)>交通系統(tǒng)(-0.11)。研究結果表明，石家莊環(huán)境質(zhì)量加速改進,經(jīng)濟發(fā)展與交通建設進展緩慢。雖然從發(fā)展水平和演化速率2個角度看，環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展都是最快的,但是由于石家莊城市大氣環(huán)境基礎差,近年來城市的發(fā)展重點主要定位在環(huán)境系統(tǒng)改善上,城市環(huán)境形勢仍十分嚴峻,環(huán)境治理仍然任重而道遠。經(jīng)濟系統(tǒng)受環(huán)境、區(qū)位因素影響,近年來發(fā)展緩慢,但在京津冀一體化、雄安新區(qū)建設的歷史機遇時期，經(jīng)濟發(fā)展還有極大潛力和提升空間。交通系統(tǒng)的進展雖然緩慢,但城市軌道交通正在緊鑼密鼓建設中,完工后將極大緩解城市擁堵并滿足民眾出行需求。

4.2 建議

石家莊地處京津冀區(qū)域,該區(qū)域的空氣污染一直備受關注,其中污染排放是主因,區(qū)域傳輸是重要影響因素。京津冀區(qū)域煤炭等能源消耗量巨大,主要源于鋼鐵、電力、化工、建材等高耗能產(chǎn)業(yè);污染物排放強度全國最大,京津冀及周邊地區(qū)的SO2排放強度是全國平均值的3.6倍,NOx和煙粉塵排放晅是全國平均值的4～6倍[28]。京津冀區(qū)域PM2.5主要污染物質(zhì)——有機物來自散煤燃燒、機動車尾氣等一次排放和揮發(fā)性有機物的二次轉(zhuǎn)化,區(qū)域運輸結構以公路為主,大宗物料80%依靠柴油貨車運輸,機動車NOx排放占比達32%。大氣污染是區(qū)域性問題,京津冀區(qū)域內(nèi)各城市在同一空氣流場內(nèi),各城市污染物相互影響,大氣污染變化過程呈現(xiàn)明顯的同步性。區(qū)域傳輸影響對區(qū)域內(nèi)各城市污染程度的全年平均貢獻約為20%～30%,重污染期間還會再提升約15%～20%。

綜上,京津冀區(qū)域環(huán)境質(zhì)量一榮俱榮、一損俱損。石家莊作為京津冀區(qū)域的重要城市,其工業(yè)結構特征、能源消耗結構、機動車排放、地形條件、氣象條件等均不利于短期內(nèi)空氣質(zhì)量改善。所以,石家莊市經(jīng)濟、交通與環(huán)境高質(zhì)量的協(xié)調(diào)發(fā)展對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展至關重要。基于此提出3點建議:(1)未來石家莊仍需以環(huán)境質(zhì)量改善為本,樹立區(qū)域治霾“一盤棋”意識,首先做好本地大氣污染防治,通過“散亂污”企業(yè)治理、燃煤鍋爐拆除、劣質(zhì)煤管控、強化督查執(zhí)法等措施,堅持聯(lián)防聯(lián)治,堅定不移走綠色、循環(huán)、低碳、可持續(xù)發(fā)展之路。(2)在積極治理環(huán)境的前提下,應有效促進區(qū)域經(jīng)濟真正意義上的轉(zhuǎn)型、升級,促進工業(yè)企業(yè)提質(zhì)增效,優(yōu)先發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè)、服務產(chǎn)業(yè)、高新技術產(chǎn)業(yè),降低因環(huán)境治理帶來的經(jīng)濟損失。(3)促進公共交通行業(yè)的快速建設,提高公交結構性供給能力,通過調(diào)控等手段降低高排放機動車的使用頻率,促進汽車能源的加速升級,提高新能源汽車的使用覆蓋率,強化車輛環(huán)保監(jiān)管。