貴州省城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展評價(jià)研究

劉曉恒　唐紹紅　林榮清

摘要：為推進(jìn)山地新型城鎮(zhèn)化及生態(tài)型城鎮(zhèn)化的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化可持續(xù)發(fā)展，文章基于耗散結(jié)構(gòu)理論，通過構(gòu)建城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境指標(biāo)體系，運(yùn)用熵值法分別計(jì)算出其各自的指標(biāo)熵值、效用值和權(quán)重及綜合得分，最后運(yùn)用熵變理論對貴州省2001～2014年的城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展水平進(jìn)行評價(jià)研究，測度貴州省城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展耦合模式。

關(guān)鍵詞：貴州省;新型城鎮(zhèn)化;生態(tài)環(huán)境;耦合模型;熵變理論

城鎮(zhèn)化的發(fā)展水平在一定程度上決定國家和區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高低，城鎮(zhèn)化與經(jīng)濟(jì)水平呈正相關(guān)，但隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間的矛盾日益凸顯。貴州省是一個以高原山地居多的省份，喀斯特地貌面積占全省面積的61.9%，喀斯特地區(qū)特有的生態(tài)脆弱性迫使貴州省在推進(jìn)城鎮(zhèn)化過程中必須因地制宜，將生態(tài)環(huán)境保護(hù)納入城鎮(zhèn)化工作重點(diǎn)中。2016年貴州省城鎮(zhèn)化率為44.15%，遠(yuǎn)低于全國平均水平，表明其城鎮(zhèn)化發(fā)展?jié)摿€可以進(jìn)一步挖掘。然而由于缺乏合理規(guī)劃與布局或者規(guī)劃方案執(zhí)行力度欠缺，使得城鎮(zhèn)化進(jìn)程中出現(xiàn)了內(nèi)部利用結(jié)構(gòu)不合理，空間布局凌亂分散，土地粗放利用等問題，這種粗放式的城鎮(zhèn)化發(fā)展方式也帶來了如水土流失、土地石漠化等不同程度的生態(tài)環(huán)境惡化問題，成為嚴(yán)重制約城鎮(zhèn)化可持續(xù)發(fā)展的一個關(guān)鍵因素。“十三五”期間貴州省提出了要實(shí)施山地新型城鎮(zhèn)化，指出城鎮(zhèn)化、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境三者之間并非是矛盾沖突關(guān)系，城鎮(zhèn)化發(fā)展要與生態(tài)環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)，用城鎮(zhèn)化推動生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，走生態(tài)型城鎮(zhèn)化的道路，生態(tài)型城鎮(zhèn)化也將帶動區(qū)域經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康的發(fā)展。

在城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境問題方面的研究，國外學(xué)者研究成果較多，從學(xué)說角度來看可以概括為以下三個方面：環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)角度，指出城鎮(zhèn)的生態(tài)環(huán)境與城鎮(zhèn)化經(jīng)濟(jì)水平之間存在一種倒“U”關(guān)系。環(huán)境和衛(wèi)生科學(xué)角度，主要側(cè)重于從城鎮(zhèn)化引起環(huán)境污染和生態(tài)退化問題方面著手研究。生態(tài)學(xué)角度，主要為城市化和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展提供理念指導(dǎo)。國內(nèi)的研究可以分為以下幾個階段：20世紀(jì)80年代以前主要是以環(huán)境保護(hù)為視角，多研究城市環(huán)境污染等問題。20世紀(jì)80年代定性分析階段，以馬傳棟、李廣臣等學(xué)者為代表，主要研究城市經(jīng)濟(jì)、社會與生態(tài)之間關(guān)系。20世紀(jì)90年代定量分析階段，多使用回歸量化等定量方法研究城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境兩者間存在的關(guān)系。耦合機(jī)制研究階段，以黃金川、劉耀彬、陳冬勤為代表，對特定城市的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的交互耦合關(guān)系曲線和模型進(jìn)行研究。然而現(xiàn)有研究的理論支持較為薄弱，評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建尚未成熟，提出相應(yīng)的對策和建議還需進(jìn)一步的考證。因此，本文通過以貴州省為樣本單元，通過測度其城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展耦合模式，并對模式成因進(jìn)行分析，得出相應(yīng)的調(diào)控對策和建議，以期為貴州省的城鎮(zhèn)化及生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展提供理論及現(xiàn)實(shí)參考。

一、研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

（一）研究區(qū)概況

貴州省位于中國西南地區(qū)，分別與湖南、廣西、云南、四川省和重慶相接壤，介于東經(jīng)103°36′至109°35′、北緯24°37′至29°13′之間。全省總面積為17.6萬平方公里，截至2010年，全省人口規(guī)模達(dá)到3475萬人。其地形以山地、丘陵、山間平壩區(qū)為主，分別占全省土地總面積的61.70%、30.80%、7.50%，喀斯特出露面積達(dá)10.9萬km2，占總面積的61.9%，是喀斯特山區(qū)典型的代表之一。貴州省是重要的陸路交通樞紐，是“兩江”上游重要的生態(tài)安全區(qū)域，但同時也是石漠化重點(diǎn)治理區(qū)域之一。

（二）數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)主要來源于2002～2015年《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒》、《貴州統(tǒng)計(jì)年鑒》。

二、研究方法

（一）指標(biāo)體系的建立

城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境兩者之間存在著一種約束機(jī)制，呈一個動態(tài)函數(shù)關(guān)系，這條函數(shù)曲線具體表現(xiàn)為一條倒“U”型曲線，表示城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境兩者是先相互制約后共贏。在城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境發(fā)展協(xié)調(diào)性的定量研究中，關(guān)于二者評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建要體現(xiàn)它們之間的內(nèi)生關(guān)系，既存在相互脅迫性又存在相互促進(jìn)性，同時還應(yīng)體現(xiàn)二者的外在表征及動態(tài)變化性。本文遵循指標(biāo)選取的相關(guān)原則，結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H和數(shù)據(jù)的可獲取性，參考相關(guān)文獻(xiàn)，從人口城鎮(zhèn)化、空間城鎮(zhèn)化、經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化3個方面構(gòu)建貴州城鎮(zhèn)化評價(jià)指標(biāo)體系，從壓力、敏感、彈性3個方面構(gòu)建貴州生態(tài)環(huán)境發(fā)展指標(biāo)體系（表1）。

（二）研究方法

3. 協(xié)調(diào)發(fā)展耦合模型

城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境二者之間的演變模式遵循熱力學(xué)第二定律，其實(shí)質(zhì)是城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間物質(zhì)交換與能量傳遞的過程，且二者的子系統(tǒng)都是耗散結(jié)構(gòu)體，故其演變模式必須遵循以下熵變方程：

Ds=Dis+Des（9）

方程中Ds表示特定時期城鎮(zhèn)化（或生態(tài)環(huán)境）子系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的正熵流值Dis和這個子系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相互作用的外熵Des，其中Des或正或負(fù)，Dis和Des相互作用最終得到總的熵變值Ds。依據(jù)城鎮(zhèn)化系統(tǒng)（D城s）與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)（D生s）總熵變之和的大小和方向，可以將城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間的耦合關(guān)系分為以下七種類型。

（1）協(xié)調(diào)型：D城s<0且D生s<0，城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)相互作用產(chǎn)生的負(fù)熵流大于系統(tǒng)自身產(chǎn)生的正熵流，此時二者發(fā)展呈一條上升曲線，系統(tǒng)有序度都在上升，呈現(xiàn)出協(xié)調(diào)共贏共進(jìn)的特征，往良好的趨勢發(fā)展。

（2）臨界協(xié)調(diào)型：D城s<0且D生s=0或D生s<0且D城s=0，此時城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中，一個子系統(tǒng)處于良性發(fā)展?fàn)顟B(tài)，而另一個子系統(tǒng)則呈現(xiàn)出一條平穩(wěn)曲線，整體都朝良性方向發(fā)展。

（3）磨合型：D城s>0、D生s<0且|D城s|<|D生|或D城s<0、D生s>0且|D城s|>|D生|。此時城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中，一個子系統(tǒng)處于良性發(fā)展?fàn)顟B(tài)，而另一個則呈現(xiàn)有序度下降狀態(tài)，但是總體還是朝良性方向發(fā)展。

（4）磨合拮抗性：D城s>0、D生s<0且|D城s|=|D生|或D城s<0、D生s>0且|D城s|=|D生|。此時是一個系統(tǒng)處于良性發(fā)展?fàn)顟B(tài)，而另一個則處于有序度下降狀態(tài)，整體相互抵消使得最終結(jié)果呈一個平穩(wěn)的曲線。

（5）拮抗性：D城s>0、D生s<0且|D城s|>|D生|或D城s<0、D生s>0且|D城s|<|D生|。此時的系統(tǒng)模型，一個子系統(tǒng)朝良性發(fā)展?fàn)顟B(tài)，另一個子系統(tǒng)表現(xiàn)為一個下降曲線，此時整體呈現(xiàn)一條下降曲線。

（6）臨界衰退型：D城s>0且D生s=0或D城s=0且D生s>0。此時，復(fù)合系統(tǒng)中，一個子系統(tǒng)呈現(xiàn)出一個下降曲線，另一個子系統(tǒng)表現(xiàn)為一條平穩(wěn)的曲線，系統(tǒng)總體朝非良性狀態(tài)發(fā)展，表現(xiàn)為下降曲線。

（7）衰退型：D城s>0且D生s>0。此時整個復(fù)合系統(tǒng)都呈現(xiàn)出有序度下降狀態(tài)，整體表現(xiàn)個一條下降曲線。

以上七種模型，總結(jié)如圖1所示。

根據(jù)上述城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合模式分類或劃分標(biāo)準(zhǔn)，在此設(shè)定以下判別方法，其中X（t）為城鎮(zhèn)化系統(tǒng)在時間t的綜合發(fā)展能力，Y（t）為生態(tài)環(huán)境在時間的綜合能力，則有以下公式：

ΔX（t）=X（t）-X（t-1）（10）

ΔY（t）=Y（t）-Y（t-1）（11）

ΔX表示城鎮(zhèn)化子系統(tǒng)發(fā)展水平，ΔY表示生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)發(fā)展水平。

當(dāng)ΔX>0時，說明D城s<0，城鎮(zhèn)化子系統(tǒng)呈一條上升曲線;當(dāng)ΔX=0時，說明D城s=0，城鎮(zhèn)化子系統(tǒng)表現(xiàn)一條平穩(wěn)曲線;當(dāng)ΔX<0時，城鎮(zhèn)化發(fā)展水平后退，這時D城s>0，城鎮(zhèn)化子系統(tǒng)呈現(xiàn)出一條下降曲線。同理可推出生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)。

當(dāng)（10）+（11）>0時，說明城鎮(zhèn)化子系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)耦合有序度增加，而此時D城s+D生s<0，彼此之間的負(fù)熵流值大于系統(tǒng)的下熵流值，整體呈一條上升曲線;當(dāng)（10）+（11）=0時，說明二者之間耦合系統(tǒng)有系度平穩(wěn)不變，此時D城s+D生s=0，呈一條平穩(wěn)曲線;當(dāng)（10）+（11）<0時，說明二者發(fā)展水平都呈下降狀態(tài)，此時D城s+D生s>0，整體朝非良性方向發(fā)展，為一條下降曲線，以此來確定城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合作用的不同模式。

三、結(jié)果及分析

（一）城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平主要影響因素

基于上述公式（1～8）對城鎮(zhèn)化發(fā)展和生態(tài)環(huán)境發(fā)展進(jìn)行評價(jià)，得到各指標(biāo)信息熵值、效用值和權(quán)重以及最后綜合得分，結(jié)果如表2所示。

從表2中可看出對城鎮(zhèn)化發(fā)展水平影響較強(qiáng)的因素主要是人均GDP、社會資產(chǎn)固定投資和房屋建筑面積等，作用較弱的是城市園林面積、人均公園綠地面積和人均道路面積等。對生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平影響較強(qiáng)的因素主要是廢水排放量、污染資金投入量和能耗總量，作用較弱的是用水總量、固體廢棄物總量和空氣污染排放量等。從城鎮(zhèn)化及生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平上來看，城鎮(zhèn)化綜合水平度是在上升的，表現(xiàn)為一條上升曲線，其中2001～2008年上升較均衡，到2009年到2014年上升明顯，由2009年的0.0716增長到2014年0.1936，年均上升幅度為34.08%。生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平曲線有明顯階段性變化，表明貴州省生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平基本上處于大幅度上升狀態(tài)，中間波動性較大，結(jié)合壓力、敏感和彈性分析，開始階段壓力、敏感指數(shù)在彈性指數(shù)之上，所以綜合水平發(fā)展較緩慢，說明開始階段對生態(tài)環(huán)境的重視度不夠高，而后一階段，彈性指數(shù)在壓力和敏感之上，說明生態(tài)環(huán)境得到了高度重視（如圖2～3）。

（二）貴州省城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合模式判別

根據(jù)協(xié)調(diào)發(fā)展耦合模型測度貴州省城鎮(zhèn)化子系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的總熵變及耦合模式，其結(jié)果如表3所示。

從城鎮(zhèn)化子系統(tǒng)發(fā)展水平來看，2001～2014年間貴州省城鎮(zhèn)化發(fā)展水平ΔX（t）除了2005年出現(xiàn)負(fù)值之外，其余年份都為正，表明其總熵變D城s除了2005年外一直小于0，即2005年，城鎮(zhèn)化子系統(tǒng)自身產(chǎn)生的正熵超過了與外界物質(zhì)交換能量轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生負(fù)外熵值，此間系統(tǒng)表現(xiàn)為下降趨勢，而在除了2005年之外，其余都表現(xiàn)為上升趨勢，說明系統(tǒng)有序度得到提升。

從生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)來看，2001～2014年間貴州省生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平ΔY（t）既有正值也有負(fù)值，說明其熵變值D城s有大于0也有小于0的時候，曲線波動較大，總體呈一條不平穩(wěn)的曲線，可分為幾段明顯特征：2006、2007、2013年表現(xiàn)為下降趨勢，其余年份都表現(xiàn)為上升趨勢，也就是說生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)自身產(chǎn)生的正熵值與外界物質(zhì)能量進(jìn)行交換過程中產(chǎn)生的負(fù)外熵時大時小，總體來看生態(tài)環(huán)境是呈有序上升的狀態(tài)。

從表3城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境互耦結(jié)果來看，2001～2014年間貴州省城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合發(fā)展水平（ΔX（t）+ΔY（t））也有正也有負(fù)，其熵變值（D城s+D生s）也是時正時負(fù)，同樣表現(xiàn)為一條波動曲線，時上時下，起伏不定。由圖4可以看出，城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境相互耦合曲線走勢與生態(tài)環(huán)境子系變化趨勢和統(tǒng)演變特征很相似，說明兩者耦合的相關(guān)性分析很大程度受生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的影響，且生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)作用最大。2001～2014年間貴州省城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境二者耦合作用表現(xiàn)為三個模式：協(xié)調(diào)型、磨合型和拮抗型，其中2005年為磨合型，2013年為拮抗型，其它年份都為協(xié)調(diào)型，說明城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展得到高度重視，才會出現(xiàn)大部分年份都是協(xié)調(diào)型發(fā)展。

（三）貴州省城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合模式的成因分析

貴州省2001～2014年城鎮(zhèn)化綜合發(fā)展水處于上升的狀態(tài)，且年均增長幅度ΔX（t）都大于0，從城鎮(zhèn)化統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，與經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化和空間城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)有很大的聯(lián)系，從原始數(shù)據(jù)來可以看出：人均GDP從2001年的3000元增長到2014年的26437元，增度達(dá)到了781.23%，GDP、工業(yè)總產(chǎn)值等其余經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化指標(biāo)同樣也出現(xiàn)了快速增長幅度，而在空間經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化指標(biāo)中的房屋建筑面積、人均道路面積等也表現(xiàn)出很大的增長幅度。城鎮(zhèn)化的推進(jìn)與經(jīng)濟(jì)的增長及城鎮(zhèn)的經(jīng)營建設(shè)是密不可分的，特別是城鎮(zhèn)建設(shè)用地的投入量。

在生態(tài)環(huán)境研究時間段內(nèi)，其壓力指標(biāo)和敏感指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)指數(shù)都表現(xiàn)了明顯的階段性特征，這也導(dǎo)致了生態(tài)環(huán)境的綜合指標(biāo)出現(xiàn)了明顯的階段特征。在壓力指標(biāo)中，用水總量整體經(jīng)歷先增加后減少過程，且其是占壓力指標(biāo)中權(quán)重最大;在敏感指標(biāo)中，空氣污染排放量逐年降低，從2001年的187.64萬噸下降到2014年的130.37萬噸，廢水排放量、固體廢棄物總量兩者則都呈上升趨勢，其中污水排放量所占權(quán)重是最大的，將近是空氣污染排放量和固體廢棄物總量的2倍，貴州省水資源和煤炭資源相對較為豐富，可以滿足城鎮(zhèn)化發(fā)展規(guī)模所需的用水總是和用電總量，但也容易給生態(tài)環(huán)境帶來污染及破壞。在彈性指標(biāo)中，污染資金投入量的權(quán)重比其余兩項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重大，森林覆蓋率從2001年的30.83%上升到2014年的49%，固體廢棄物處理量也處于增長狀態(tài)，三者綜合做功使得彈性性指數(shù)一直在增強(qiáng)。壓力、敏感和彈性共同作用，導(dǎo)致了生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平的階段性特征。

城鎮(zhèn)化水平的不斷發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的演變引發(fā)了二者耦合模式的變化，但是總體可以看出來貴州省城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合模式是協(xié)調(diào)型的，也就是在城鎮(zhèn)化的同時，其生態(tài)環(huán)境也在同步改善。

四、結(jié)語

影響城鎮(zhèn)化及生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平的主要因素有人均GDP、社會資產(chǎn)固定投資、房屋建筑面積、城市園林面積、人均公園綠地面積、人均道路面積、廢水排放量（0.2199）、污染資金投入量和能耗總量（0.1280）等。從城鎮(zhèn)化及生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平上來看，城鎮(zhèn)化綜合水平是呈明顯上升趨勢，生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平則有明顯階段性變化，說明生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平在不同時期由于重視度的變化與采取的不同發(fā)展措施隨之發(fā)生變化。通過貴州省與生態(tài)環(huán)境的耦合判別模型得到三種結(jié)果，協(xié)調(diào)型、磨合型和拮抗型，其中除了2005年為磨合型和2013年為拮抗型之外，其余年份都為協(xié)調(diào)型，說明城鎮(zhèn)化子系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)耦合有序度增加，整體朝良性方向發(fā)展。雖然城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境是發(fā)展速度不一樣，但是發(fā)展水平是此消彼長的，總體來說，生態(tài)環(huán)境平均發(fā)展速度高于城鎮(zhèn)化發(fā)展水平，說明貴州省城鎮(zhèn)與生態(tài)環(huán)境是處于協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合水平高低取決于生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的發(fā)展，而城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。要實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，需要通過規(guī)劃合理的城鎮(zhèn)規(guī)模、密度，節(jié)能減排，加快周邊農(nóng)村地域的生活生產(chǎn)城鎮(zhèn)化，重視城市的綠化，倡導(dǎo)低碳城市生活、生產(chǎn)和強(qiáng)調(diào)綠色文明城市理念，加強(qiáng)城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，增強(qiáng)城市生態(tài)環(huán)境的承載能力及處理能力等措施來減少生態(tài)環(huán)境的壓力指數(shù)和敏感性指數(shù)，增強(qiáng)彈性指數(shù)強(qiáng)度。同時城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)，不能只考慮經(jīng)濟(jì)和空間的城鎮(zhèn)化，更應(yīng)該通過提高居民生活質(zhì)量，戶籍制度改革等措施實(shí)現(xiàn)人口城鎮(zhèn)化。

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（作者單位：劉曉恒、林榮清，興義市自然資源局;唐紹紅，貴州維尤土地整理工程咨詢有限公司）