城市化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)關(guān)系研究
——以山西省為例

●丁利春

一、研究背景及意義

城市化是整個(gè)社會發(fā)展、經(jīng)濟(jì)、社會、文化全面發(fā)展的必然產(chǎn)物，是衡量一個(gè)國家或地域經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展程度的主要標(biāo)志。中國自1978 年后始終保持經(jīng)濟(jì)和城市化的迅速發(fā)展。我國城市化率從17.92%增至60.60%。城市的發(fā)展大大提高了生活水平，但對生態(tài)環(huán)境的危害日益突出，如：城市中農(nóng)村人口迅速增多，公共交通壓力增大，交通擁堵，空氣污染加劇等。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017 年以來山西經(jīng)濟(jì)增速已連續(xù)3 年高于全國平均水準(zhǔn)。目前，山西以煉焦煤、冶金、電力為主，是經(jīng)濟(jì)增長的重要組成部分，也是大氣污染的主要原因。山西作為我國煤炭大省，發(fā)展迅速的同時(shí)，生態(tài)環(huán)境的破壞日益嚴(yán)重。為此，有必要更加重視城市化與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，力求推動山西省在保護(hù)中開發(fā)、開發(fā)中保護(hù)。

二、研究區(qū)域概況

(一)山西省城市化發(fā)展現(xiàn)狀

近些年來，山西省城市化進(jìn)程因其優(yōu)勢區(qū)位得以快速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)雖與其他省份存在差距但也有了較為明顯的改善。近11 年來，山西省城鎮(zhèn)人口占比從2009 年的45.99%提升到2019 年的59.55%。隨著山西省地區(qū)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)步增長（圖1）。

圖1 山西地區(qū)生產(chǎn)總值及其增長速度（2009—2019）

(二)山西省生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

1.大氣環(huán)境。2019 年，11 個(gè)地級市平均監(jiān)測達(dá)標(biāo)232 天，有效監(jiān)測達(dá)標(biāo)天數(shù)占全省全年的63.6%，比2018 年下降2.9個(gè)百分點(diǎn)（圖2）。SO2、CO 和PM10年均濃度分別同比下降20%、4.3%和2.1%。在全省大氣污染秋冬季綜合防治試點(diǎn)階段，每次重污染空氣減少程度都比預(yù)測結(jié)果好，全省累計(jì)減少重污染空氣天數(shù)17 個(gè)，增加優(yōu)良空氣天數(shù)59 個(gè)。高于全省平均水平的有大同、呂梁、朔州、忻州，占地級市的36.4%（資料來源：2020 年《山西省環(huán)境狀況公報(bào)》）。

圖2 2018—2019 年山西省11 個(gè)地級市達(dá)標(biāo)天數(shù)

2.水環(huán)境。總體來說，山西省水環(huán)境質(zhì)量穩(wěn)步改善。2019年全省地表水水質(zhì)屬于輕度污染。水質(zhì)優(yōu)良（Ⅰ～Ⅲ類）的流域斷面比重占57.0%，同比下降1 個(gè)百分點(diǎn)；重污染（劣Ⅴ類）的流域斷面比重占16.0%，同比大幅下降7 個(gè)百分點(diǎn)（圖3）。

圖3 2019 年山西省地表水水質(zhì)類別比例

2019 年山西省共布設(shè)地下水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測井269 眼，實(shí)際檢測261 眼，其中Ⅱ類水質(zhì)井占17.2%；Ⅲ類占54.8%；Ⅳ類占20.7%；Ⅴ類占7.3%。

3.主要污染物。2019 年，主要污染物的排放量急劇下降。與2015 年相比，SO2指標(biāo)排放總量、COD、氮氧化物和氨氮排放總量指標(biāo)分別降至25.8%、20.9%、17.9%和17.6%，提前完成二氧化硫總量減排目標(biāo)和年度減排目標(biāo)任務(wù)。雖然山西在著重發(fā)展生態(tài)環(huán)境，但仍面臨問題。山西省嚴(yán)重的環(huán)境污染問題沒有得到根本上的逆轉(zhuǎn)。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)不合理、區(qū)域環(huán)境承載力嚴(yán)重超載等情況短期內(nèi)不會發(fā)生根本改變。

三、城市化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)關(guān)系模型構(gòu)建

(一)指標(biāo)篩選與評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

1.數(shù)據(jù)來源。本文對于城市化與生態(tài)環(huán)境指標(biāo)的分析選取工作堅(jiān)持遵循科學(xué)性、代表性、全面性的基本原則，指標(biāo)中的數(shù)據(jù)均來源于：山西省統(tǒng)計(jì)年鑒（2009—2019 年）、中國統(tǒng)計(jì)年鑒（2009—2019 年）、中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒（2009—2019 年）、山西省政府網(wǎng)站、山西省生態(tài)環(huán)境廳。

2.評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建。城市化評價(jià)指標(biāo)體系中構(gòu)建了人口、經(jīng)濟(jì)、空間、社會城市化四個(gè)評價(jià)方面，選取了13 個(gè)評價(jià)指標(biāo)，見表1。

表1 城市化評價(jià)指標(biāo)體系

生態(tài)環(huán)境評價(jià)指標(biāo)體系中構(gòu)建了壓力、響應(yīng)、效率三個(gè)評價(jià)方面，選取了10 個(gè)評價(jià)指標(biāo)，見表2。

表2 生態(tài)環(huán)境評價(jià)指標(biāo)體系

(二)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

采用極差標(biāo)準(zhǔn)化的方法對每個(gè)指標(biāo)值進(jìn)行處理，消除指標(biāo)之間量綱的差異。標(biāo)準(zhǔn)化公式如下：

其中Xij指山西省第i年第j項(xiàng)指標(biāo)原始值，X`ij為指標(biāo)歸一化后的值。min（Xj）則是指第j項(xiàng)指標(biāo)中最小值，max（Xj）則是指第j項(xiàng)各個(gè)指標(biāo)中最大值，最后使標(biāo)準(zhǔn)化后的每項(xiàng)指標(biāo)值都增加0.01。

(三)權(quán)重確定方法

表3 山西省城市化系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)指標(biāo)權(quán)重

(四)綜合評價(jià)模型構(gòu)建

城市化綜合評價(jià)模型公式：

生態(tài)環(huán)境綜合評價(jià)模型公式：

其中Ui、Ei值越大，城市化和生態(tài)環(huán)境發(fā)展?fàn)顟B(tài)越好。

(五)耦合度模型和耦合協(xié)調(diào)度關(guān)系模型的構(gòu)建

1.耦合度模型。耦合度是指兩個(gè)或兩個(gè)以上系統(tǒng)之間的相互作用力的影響，公式如下：

Ci∈[0，1]，當(dāng)Ci=0 時(shí)，系統(tǒng)無序發(fā)展；當(dāng)Ci=1 時(shí)，系統(tǒng)高度耦合，有序發(fā)展。耦合階段劃分如表4 所示：

表4 耦合階段劃分表

2.耦合協(xié)調(diào)度模型。耦合協(xié)調(diào)度指模型用于分析事物的協(xié)調(diào)發(fā)展水平，體現(xiàn)協(xié)調(diào)狀況的好壞，模型如下：

Di、Ti分別表示城市化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度、城市化與生態(tài)環(huán)境綜合協(xié)調(diào)系數(shù)。a、b分別表示待定系數(shù)，代表對兩個(gè)子系統(tǒng)的貢獻(xiàn)度，本文中取a=b=0.5，意為城市化和生態(tài)系統(tǒng)同等重要。Di∈[0，1]，Di越接近0，兩系統(tǒng)越不協(xié)調(diào)；Di越接近1，兩系統(tǒng)協(xié)調(diào)狀態(tài)越好。將城市化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)類型分為以下幾類（注：當(dāng)│Ui-Ei≤0.01 時(shí)，認(rèn)為Ui=Ei），見表5。

表5 城市化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)類型劃分表

四、山西省城市化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)關(guān)系研究

(一)山西省城市化與生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平結(jié)果及評價(jià)

2009—2019 年山西省城市化綜合評價(jià)指數(shù)、生態(tài)環(huán)境綜合評價(jià)指數(shù)以及綜合協(xié)調(diào)指數(shù)如圖4 所示。

1.城市化發(fā)展水平結(jié)果及評價(jià)。由圖4 可知，山西省2009—2019 年城市化綜合指數(shù)逐漸上升，城市化指數(shù)從0.1100 上升至0.8381，無下降過程，波動較小，其中2016—2017 年城市化水平漲勢最明顯。由表6 可知，城市化進(jìn)程綜合評價(jià)各個(gè)指標(biāo)中權(quán)重排名前五的是：參加基本居民醫(yī)療保險(xiǎn)人數(shù)、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占比、城市人口密度、每千人擁有醫(yī)院衛(wèi)生床位數(shù)、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占比?？梢钥闯觯鐣鞘谢徒?jīng)濟(jì)城市化是推動山西省城市化發(fā)展的主要原因，隨著城市人口增加，經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施不斷改善，教育、衛(wèi)生、醫(yī)療推動了社會城市化的發(fā)展，從而帶動了山西省城市化的發(fā)展。

圖4 2009—2019 年山西省城市化綜合評價(jià)指數(shù)、生態(tài)環(huán)境綜合評價(jià)指數(shù)以及綜合協(xié)調(diào)指數(shù)趨勢圖

表6 山西省城市化發(fā)展水平結(jié)果

生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平結(jié)果及評價(jià)。由圖4 可知，山西省2009—2019 年生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)總體呈上升趨勢，生態(tài)環(huán)境指數(shù)從0.4520 上升至0.6594，其中2015—2016 年生態(tài)環(huán)境水平漲勢最明顯。

2.由表7 可知，生態(tài)環(huán)境綜合評價(jià)各個(gè)指標(biāo)中權(quán)重排名前五的是：工業(yè)廢水排放總量、工業(yè)SO2排放量、工業(yè)廢氣排放量、人均日生活用水量、工業(yè)固廢綜合利用率?？梢钥闯?，山西省生態(tài)環(huán)境整體發(fā)展不平衡，生態(tài)環(huán)境壓力和生態(tài)環(huán)境響應(yīng)對山西省生態(tài)環(huán)境影響較大，特別是工業(yè)廢水、SO2、廢氣的排放，不得到有效的整治會阻礙生態(tài)環(huán)境發(fā)展，其次，生態(tài)環(huán)境狀態(tài)和響應(yīng)對生態(tài)環(huán)境整體發(fā)展也有至關(guān)重要的作用。

表7 山西省生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平結(jié)果

(二)城市化與生態(tài)環(huán)境耦合度和耦合協(xié)調(diào)度結(jié)果及評價(jià)

1.城市化與生態(tài)環(huán)境耦合度和耦合協(xié)調(diào)度結(jié)果（見表8）。

表8 山西省城市化與生態(tài)環(huán)境耦合度和耦合協(xié)調(diào)度結(jié)果

2.城市化與生態(tài)環(huán)境耦合度和耦合協(xié)調(diào)度評價(jià)。

2009—2019 年山西省城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展趨勢圖如圖5 所示。

圖5 2009—2019 年山西省城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展趨勢圖

山西省城市化和生態(tài)環(huán)境耦合度在2010—2019 年間平穩(wěn)且有波動，11 年間城市化和生態(tài)環(huán)境在持續(xù)拮抗發(fā)展，這充分表明山西省城市化與生態(tài)環(huán)境仍在耦合均衡發(fā)展，但耦合度相對較低，說明在城市化發(fā)展推進(jìn)過程中城市化和生態(tài)環(huán)境相互制約。

五、研究結(jié)論及對策建議

(一)研究結(jié)論

1.山西省城市化綜合指數(shù)逐漸上升，城市化指數(shù)從0.1100上升至0.8381，其中2016—2017 年城市化水平漲勢最明顯。社會城市化和經(jīng)濟(jì)城市化是推動山西省城市化發(fā)展的主要原因。山西省2009—2019 年生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)總體呈上升趨勢，山西省生態(tài)環(huán)境整體發(fā)展不平衡，生態(tài)環(huán)境壓力和生態(tài)環(huán)境響應(yīng)對山西省生態(tài)環(huán)境影響較大，特別是工業(yè)廢水、SO2、廢氣的排放。

2.山西省11 年間城市化和生態(tài)環(huán)境在相互拮抗發(fā)展，在山西省城市化發(fā)展過程中，會對生態(tài)環(huán)境造成負(fù)面影響，而不良的生態(tài)環(huán)境也會反過來嚴(yán)重制約城市化的健康發(fā)展。

(二)對策建議

1.優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加速轉(zhuǎn)型升級。第二產(chǎn)業(yè)的快速化發(fā)展是山西城市化發(fā)展的重要原因之一，山西省以煤礦資源作為主要經(jīng)濟(jì)支柱，長期勘探嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境，造成城市化和生態(tài)環(huán)境發(fā)展的不平衡。在生態(tài)環(huán)境綜合評價(jià)指標(biāo)權(quán)重排名前五中，工業(yè)指標(biāo)達(dá)到3 個(gè)。在保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，不能放棄生態(tài)環(huán)境，所以要優(yōu)化第二產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推動第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

在優(yōu)化方面，以創(chuàng)新驅(qū)動為核心，創(chuàng)建高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展機(jī)制。創(chuàng)建新興產(chǎn)業(yè)集群，將半導(dǎo)體、大數(shù)據(jù)等產(chǎn)業(yè)作為新的支柱產(chǎn)業(yè)；提高人才引進(jìn)福利，吸引人才落戶；提升煤炭綠色智能安全開采技術(shù)水平，加強(qiáng)工業(yè)廢氣、廢水、固廢處理率，減少“三廢”排放量。

在推動方面，以文旅融合發(fā)展作為資源型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的新引擎。注重推動山西文旅發(fā)展，提升文化軟實(shí)力，深化歷史文化和紅色文化的影響力，提高城市公共環(huán)境服務(wù)水平。

2.發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，高效利用資源。推廣清潔能源的使用，加強(qiáng)企業(yè)管理，提高可持續(xù)發(fā)展水平。以碳達(dá)峰為目標(biāo)，制定相關(guān)方案，推進(jìn)煤礦綠色、智能開采，促進(jìn)新能源的開發(fā)利用。加大固體廢物資源利用率，合理配置綠色產(chǎn)業(yè)鏈上下游相關(guān)業(yè)務(wù)。

3.加大治污力度，加強(qiáng)生態(tài)修復(fù)。山西省工業(yè)三廢的排放量遠(yuǎn)高于處理量，不可避免會對生態(tài)環(huán)境帶來污染，應(yīng)消除“先污染后治理”的傳統(tǒng)思想，從源頭開始處理污染問題，修復(fù)生態(tài)環(huán)境，改善山西省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

建立治污獎(jiǎng)懲政策。創(chuàng)建區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)紅線綜合監(jiān)測管理體系，優(yōu)化實(shí)施生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償優(yōu)惠政策；建立完善主體功能區(qū)制度，嚴(yán)格貫徹落實(shí)“三線一單”分區(qū)管控體系；完善生態(tài)環(huán)境保護(hù)評估體系、生態(tài)價(jià)值評估測算評價(jià)管理體系及綠色發(fā)展體制改革機(jī)制。

加大對煤鐵企業(yè)等的治理投入。以加快改善城市大氣環(huán)境綜合質(zhì)量工作為整治核心，建立健全大氣污染聯(lián)防聯(lián)控共治機(jī)制，實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)境質(zhì)量狀況；提升水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，加強(qiáng)固廢綜合管理規(guī)劃，以減量化、資源化、無害化為原則控制固廢的源頭，對已產(chǎn)生的固廢進(jìn)行無害化處理。

4.維持協(xié)同發(fā)展，提升協(xié)調(diào)水平。在推進(jìn)城市化發(fā)展方面，提高三產(chǎn)產(chǎn)業(yè)占比，繼續(xù)提高土地資源集約綜合利用率，提升城市內(nèi)部及周邊城市空間綜合利用率；按照“一主、三副、六市域中心”布局，促進(jìn)周邊城市一體化協(xié)調(diào)發(fā)展；加強(qiáng)老舊住宅小區(qū)等改造治理力度，完善教育、醫(yī)療、社會保障服務(wù)體系，完善城市居民基礎(chǔ)公共服務(wù)體系建設(shè)，提高城市人民群眾生活幸福程度指數(shù)。

在生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面，以城市化發(fā)展和居民生活質(zhì)量為依托，提高生態(tài)環(huán)境水平。轉(zhuǎn)變現(xiàn)代城市產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略模式，加強(qiáng)污染防控管理，提高能源利用效率，減少對生態(tài)環(huán)境的直接危害；以碳中和為目標(biāo)提升城區(qū)綠化面積，加強(qiáng)居民可持續(xù)發(fā)展意識，推廣生態(tài)旅游、綠色出行，從日常生活中減輕對生態(tài)環(huán)境的壓力。