陳 飛,喬國(guó)通,張旦旦,王 娜
(1.安徽理工大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院 安徽 淮南 232001;2.安徽理工大學(xué)教務(wù)處 安徽 淮南 232001;3.安徽理工大學(xué)創(chuàng)新學(xué)院 安徽 淮南 232001)
從改革開放伊始到2019年,我國(guó)城鎮(zhèn)化率從17.92%提高到60.6%,其增長(zhǎng)速度與規(guī)模,堪稱世界城鎮(zhèn)化奇跡[1]。然而,隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的快速發(fā)展,城鎮(zhèn)化與工業(yè)化水平不斷提高,區(qū)域生態(tài)資源緊缺、生態(tài)環(huán)境污染等生態(tài)安全問題也隨之而來[2]?!吨腥A人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》強(qiáng)調(diào)要推動(dòng)綠色、高質(zhì)量發(fā)展,要求持續(xù)加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù),將生態(tài)環(huán)境保護(hù)貫穿到高質(zhì)量發(fā)展的各個(gè)方面,推動(dòng)城鎮(zhèn)化綠色、高質(zhì)量發(fā)展。而客觀認(rèn)識(shí)與評(píng)價(jià)城市的生態(tài)質(zhì)量,對(duì)正確制定經(jīng)濟(jì)與環(huán)境發(fā)展戰(zhàn)略及城市的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展都至關(guān)重要[3]。
生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)是基于區(qū)域生態(tài)環(huán)境特點(diǎn),選取具有代表性、可操作性的指標(biāo)與數(shù)學(xué)方法,對(duì)區(qū)域生態(tài)質(zhì)量的優(yōu)劣進(jìn)行分析判別[4]。我國(guó)對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的研究自20世紀(jì)80年代開始系統(tǒng)地進(jìn)行,起步較晚,近幾年發(fā)展較快[5]。目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)在于基于生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的指標(biāo)選取與方法構(gòu)建,如Rapport[6]提出了“壓力(Pressure)-狀態(tài)(State)-響應(yīng)(Response)”即PSR模型,建立生態(tài)城市評(píng)價(jià)框架;后由經(jīng)濟(jì)合作與開發(fā)組織(OECD)與聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)共同發(fā)展PSR模型,用于環(huán)境問題研究[7];歐洲環(huán)境署在此基礎(chǔ)上,添加了“驅(qū)動(dòng)力”指標(biāo)(Driving force)和“影響”指標(biāo)(Impact),構(gòu)建DPSIR模型[8]。
而國(guó)內(nèi)研究者葉亞平等[9]認(rèn)為可以從生態(tài)環(huán)境質(zhì)量背景、人類影響程度和人類適宜度需求3部分構(gòu)建指標(biāo)體系,并選取13個(gè)具體指標(biāo)和12個(gè)輔助或替代指標(biāo),對(duì)省域生態(tài)質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。李萬(wàn)鈺等[10]運(yùn)用主成分分析法集成分量指標(biāo),利用遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)對(duì)贛江新區(qū)生態(tài)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。岳思妤等[11]通過構(gòu)建PSR模型,運(yùn)用熵值法與綜合指數(shù)法評(píng)價(jià)甘肅省涇河流域農(nóng)村的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平,并采用灰色GM(1,1)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。熊尚彥等[12]基于熵權(quán)物元模型,對(duì)長(zhǎng)江中游經(jīng)濟(jì)區(qū)4省份進(jìn)行生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)。高玉琴等[13]運(yùn)用正態(tài)云-模糊可變?cè)u(píng)價(jià)耦合模型對(duì)秦淮河流域的水環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià),并將其評(píng)價(jià)結(jié)果與單因子指數(shù)評(píng)價(jià)法、模糊綜合法等進(jìn)行對(duì)比。這些從省域到農(nóng)村范圍內(nèi)的研究都取得一定成果,但是這些研究評(píng)價(jià)的范圍主要是以省域、大城市、地方經(jīng)濟(jì)核心區(qū)段以及流域?yàn)橹?,針?duì)中小城市的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)存在一定的空缺。而在生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中運(yùn)用熵權(quán)-物元模型能獲得更準(zhǔn)確、更可靠的結(jié)論[12],同時(shí)引入障礙度模型能進(jìn)一步量化診斷制約區(qū)域生態(tài)質(zhì)量提升的關(guān)鍵因子,為區(qū)域生態(tài)治理提供合理依據(jù)。
宿州市作為皖北地區(qū)的重要城市,是淮海經(jīng)濟(jì)協(xié)作區(qū)的核心城市之一,自2004年起,宿州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展保持高速增長(zhǎng),其發(fā)展歷程也是中國(guó)眾多中小城市發(fā)展?fàn)顩r的縮影[14]。尤其是2019年宿州市加入長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)圈,對(duì)接蘇滬浙,融入世界級(jí)城市群,宿州市迎來了重大歷史發(fā)展機(jī)遇[15]。但是隨著宿州市經(jīng)濟(jì)連續(xù)高速增長(zhǎng),城市化建設(shè)加快,其城市化所帶來的環(huán)境問題也隨之而來[16]。為此,本文選取宿州市為研究對(duì)象,參考相關(guān)文獻(xiàn)[12,17,18],選用其2014—2020年的相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù),構(gòu)建PSR指標(biāo)評(píng)價(jià)體系,結(jié)合熵權(quán)-物元模型對(duì)宿州市進(jìn)行生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià),以期為宿州市推進(jìn)生態(tài)化城市提供建議,依據(jù)物元模型指標(biāo)關(guān)聯(lián)函數(shù)探究階段障礙因素,運(yùn)用障礙因子診斷模型,綜合分析影響宿州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的障礙因子,以便更準(zhǔn)確、有針對(duì)性地采取措施提高宿州市的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,為正處于發(fā)展機(jī)遇期的宿州市推進(jìn)高質(zhì)量城市化進(jìn)程提供參考與借鑒。
宿州市位于淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)走廊,地處魯蘇豫皖四省交界處,年平均降水量在774~896.3 mm之間,其地理分布東南多,西北少。年降水總量雖較充沛,但各季降水分布極不均勻,易出現(xiàn)春旱夏澇的情況。近年來宿州市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展迅速,截止到2020年底,宿州市常住人口約為532.65萬(wàn),城鎮(zhèn)人口的比重達(dá)43.76%,國(guó)民生產(chǎn)總值為2044.99億元,其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比為15.2:35.2:49.6。建成區(qū)綠化面積覆蓋率達(dá)39.67%,年造林面積3311公頃,環(huán)保建設(shè)投資達(dá)1547萬(wàn)元。
考慮到生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)、資源等都有交涉,因此選用PSR模型,借助該模型的邏輯體系來反映人與環(huán)境的相互作用關(guān)系。綜合考慮生態(tài)環(huán)境的復(fù)雜性以及遵循各指標(biāo)數(shù)據(jù)的可獲性、代表性,參考熊尚彥的PSR模型指標(biāo)體系[12],構(gòu)建宿州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(見表1)。
表1 宿州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
2.2.1 熵權(quán)法
由于指標(biāo)數(shù)據(jù)都有特定的量綱,直接計(jì)算與比較無法進(jìn)行,因此需要在評(píng)價(jià)前對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化預(yù)處理。同時(shí)為了避免主觀誤差,本文采用客觀的賦權(quán)方法——熵權(quán)法進(jìn)行權(quán)重確定[19]。具體步驟如下。
1)數(shù)據(jù)無量綱化
(1)
式中,假定評(píng)價(jià)對(duì)象有m個(gè),評(píng)價(jià)指標(biāo)有n個(gè),則gij表示第i個(gè)對(duì)象的第j項(xiàng)指標(biāo)。
2)計(jì)算第i個(gè)指標(biāo)下第j個(gè)樣本指標(biāo)值所占比重Pij
(2)
且當(dāng)Pij=0時(shí),令Pij×lnPij=0。
3)確定熵值ei
(3)
4)計(jì)算第i個(gè)指標(biāo)的熵值權(quán)重
(4)
2.2.2 物元模型
物元模型可以將不相容問題轉(zhuǎn)化為相容,是基于多指標(biāo)的評(píng)價(jià)方法。計(jì)算指標(biāo)與所設(shè)立指標(biāo)等級(jí)區(qū)間的距離得出關(guān)聯(lián)度,對(duì)指標(biāo)關(guān)聯(lián)度進(jìn)行賦權(quán)相加得出綜合關(guān)聯(lián)度,即可判定其生態(tài)水平[20]。具體計(jì)算步驟與方法如下。
1)構(gòu)造物元矩陣R,其基本元包含3要素:事物N,特征γ以及特征量值V。將矩陣R表示為式(5)。
(5)
其中,事物N為評(píng)價(jià)對(duì)象即宿州市,特征γ為宿州市生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo),生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)對(duì)象N關(guān)于評(píng)價(jià)指標(biāo)γ對(duì)應(yīng)量值即為V。
2)經(jīng)典域與節(jié)域的確定,參考熊尚彥[12]、魏巍[21]等學(xué)者的研究,確定生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)各等級(jí)的量值范圍、經(jīng)典域和節(jié)域,并設(shè)立優(yōu)、良、中、差、劣共5個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí),并以Nh1、Nh2、Nh3、Nh4、Nh5表示等級(jí)。5種評(píng)價(jià)等級(jí)構(gòu)成經(jīng)典物元矩陣Rhij,事物N的j種評(píng)價(jià)等級(jí)及i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)分別為Nhj與γi。代表指標(biāo)i對(duì)應(yīng)的j評(píng)價(jià)等級(jí)的量值范圍即為經(jīng)典域,表示形式為vhij=〈ahij,bhij〉,而節(jié)域表示為vqi(aqi,bqi),物元矩陣為
Rhij=(Nhj,γi,Vhij)
(6)
3)計(jì)算關(guān)聯(lián)函數(shù)kj(vi),即第i個(gè)指標(biāo)關(guān)于第j評(píng)價(jià)等級(jí)之間相關(guān)程度所構(gòu)成的函數(shù),見式(7)。
(7)
式中,|vij|為各評(píng)價(jià)等級(jí)的長(zhǎng)度,ρ(vi,vij)為經(jīng)典物元的距,即vi與vhij之間的距離;ρ(vi,vqi)為待測(cè)物元的距,即vi與vqi之間的距離。其計(jì)算公式為
|vij|=|aij-bij|,(i=1,2,…,m,j=1,2,…,n)
(8)
(9)
(10)
4)變量特征值l*與評(píng)價(jià)等級(jí)的確定。本文參考熊尚彥[12]的變量特征值l*以及kj=maxkj(Nh)即最大綜合關(guān)聯(lián)度來判斷事物的評(píng)價(jià)等級(jí)。kj能判斷事物所屬的評(píng)價(jià)等級(jí),而變量特征值具備評(píng)價(jià)等級(jí)的動(dòng)態(tài)偏向。以本文為例,通過最大關(guān)聯(lián)度確定了原評(píng)價(jià)等級(jí)l0,但其變量特征值l*=2.953,表明當(dāng)年宿州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量具備由{中→良}變好的趨向。具體計(jì)算公式為
(11)
(12)
障礙度模型起初用于土地資源可持續(xù)利用[22],用以判別單項(xiàng)因素對(duì)可持續(xù)利用綜合水平的影響程度,后來還被應(yīng)用到水資源生態(tài)安全評(píng)價(jià)[23]、農(nóng)業(yè)科技園區(qū)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)[24]以及生態(tài)文明建設(shè)績(jī)效評(píng)價(jià)[25]等研究中。計(jì)算見式(13)。
(13)
式中,Oi為指標(biāo)對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的障礙程度,指標(biāo)偏度di=1-xij為指標(biāo)與最優(yōu)值之間的差值。權(quán)重ωi見式(4)。
各指標(biāo)數(shù)據(jù)主要來源于2014—2020年《安徽省統(tǒng)計(jì)年鑒》《宿州市統(tǒng)計(jì)年鑒》以及宿州市政務(wù)公開信息、統(tǒng)計(jì)公報(bào)和相關(guān)報(bào)道等。本文采用均值法對(duì)宿州市年鑒中缺失的2019年工業(yè)固體排放量數(shù)據(jù)以及2020年耕地面積數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得出。
基于公式(1)至(4)計(jì)算得到宿州市各指標(biāo)及子系統(tǒng)的權(quán)重(見表2),從各子系統(tǒng)看,壓力系統(tǒng)中單位GDP工業(yè)固體廢物排放量所占權(quán)重最大,為{0.1197};在狀態(tài)系統(tǒng)中,人均耕地面積所占比例最大,為{0.0828};而生活垃圾無害化處理率為{0.1204},是響應(yīng)系統(tǒng)權(quán)重最大的指標(biāo)。
表2 宿州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重
結(jié)合物元模型公式(5)至(12)對(duì)宿州市2014—2020年的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,得到生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)等級(jí)(見表3)。通過分析發(fā)現(xiàn),按照進(jìn)行生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí),在2015年時(shí)宿州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量?jī)H處于“中”等,2016年轉(zhuǎn)為“良”,自2017年后,宿州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量達(dá)到“優(yōu)”等且之后一直保持在“優(yōu)”,依據(jù)特征值變化可見宿州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量一直呈現(xiàn)向好發(fā)展的趨勢(shì),在2017年前變化趨勢(shì)較為明顯,之后以較為平穩(wěn)的趨勢(shì)向“優(yōu)”發(fā)展。而2015年是宿州市“十三五”規(guī)劃起點(diǎn),針對(duì)綠色發(fā)展、實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境新改善的規(guī)劃總體取得不錯(cuò)的成果。
表3 宿州市2014—2020生態(tài)環(huán)境質(zhì)量特征值與等級(jí)
表4 宿州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要障礙因子排序
但在2017年后,宿州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)雖達(dá)到并持續(xù)保持“優(yōu)”等,其變量特征值l*卻是從2.015變化至1.791。在2020年,l0為1時(shí),l*為1.791,表明當(dāng)年宿州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有{優(yōu)→良}的趨勢(shì),表明在2017年及之后,宿州市生態(tài)環(huán)境達(dá)到優(yōu)等,但仍需持續(xù)環(huán)境治理與改善,以防環(huán)境質(zhì)量下降。因此需要綜合考慮生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的限制因素,針對(duì)其限制性因素提出與嘗試新政策,保證宿州市在這個(gè)重大歷史發(fā)展進(jìn)程中,生態(tài)環(huán)境能夠趕上經(jīng)濟(jì)發(fā)展,甚至為宿州市的發(fā)展提供有利的幫助。
根據(jù)障礙因子診斷模型可計(jì)算出2014—2020宿州市各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的障礙程度,參考相關(guān)文獻(xiàn)描述框架[26]對(duì)影響該年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的障礙因子前4位進(jìn)行排序(見表4)。
由表4可知,在2014年,位于壓力系統(tǒng)、體現(xiàn)污染物排放量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)程度的指標(biāo)G7、G5、G4和響應(yīng)系統(tǒng)中工業(yè)固體廢物綜合利用率(G14)是該年宿州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量主要障礙因子,這意味著2014年宿州市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍然較為粗放,宿州市要取得一定程度的發(fā)展,需要付出較大的環(huán)境代價(jià)。
2015、2016年與2014年情況相似,污染物排放量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的協(xié)調(diào)程度不夠高且污染治理成效(G14G15)不好。并且人均耕地面積(G8)自2016年起連續(xù)4年成為宿州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量主要障礙因子。
在2019年,4個(gè)主要障礙因子中有3個(gè)都位于狀態(tài)系統(tǒng)(G8、G9、G11),這表明阻礙宿州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的因素由經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)調(diào)程度轉(zhuǎn)化為區(qū)域水土資源和城市市政綠化建設(shè)水平的不足。
到2020年,主要障礙因子集中于單位GDP工業(yè)固體廢物排放量(G7)、建成區(qū)綠化覆蓋率(G11)以及人均水資源擁有量(G9),三者障礙度合計(jì)為94.0771%,表明制約宿州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量發(fā)展的因素趨于集中。后續(xù)宿州市要把生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng),需要有針對(duì)性地減少工業(yè)固體廢物排放量,還要在城市化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程中,注意建成區(qū)的生態(tài)綠化,同時(shí)注意應(yīng)對(duì)氣候變化導(dǎo)致的降水減少,妥善安排區(qū)域水資源時(shí)空分配。
與此同時(shí)依據(jù)物元模型中各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)函數(shù)來探究各階段的限制因素[12],當(dāng)指標(biāo)關(guān)聯(lián)函數(shù)判斷為“劣”與“差”,則可用以判定宿州市在某階段的限制因素(見表5)。但和依據(jù)障礙度模型得出的障礙因子又不同,式(13)中定量分配各指標(biāo)對(duì)各年段整體的重要程度,其計(jì)算結(jié)果主要是單個(gè)指標(biāo)占對(duì)整體的影響障礙程度占比。式(7)物元模型指標(biāo)關(guān)聯(lián)函數(shù)計(jì)算中,不需要計(jì)算指標(biāo)所占權(quán)重,由此判斷得到的限制性指標(biāo),更多的是表示單個(gè)指標(biāo)目前所處狀態(tài)。屬于“劣”與“差”等的指標(biāo)意味著其在被處理時(shí)投入力度、處理程度可能不充足,導(dǎo)致該指標(biāo)沒有得到良好的改善,后續(xù)進(jìn)行生態(tài)環(huán)境治理時(shí)就要適當(dāng)著重考慮。
表5 宿州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量限制性指標(biāo)
由表5可得知,宿州市的人均水資源擁有量(G9)與環(huán)境污染治理投資占GDP比重(G16)從2014年起長(zhǎng)期限制著宿州市生態(tài)環(huán)境,二者都不是高度阻礙宿州市生態(tài)環(huán)境的因子,后續(xù)宿州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的提升除了關(guān)注主要障礙因素外,還需關(guān)注長(zhǎng)期限制但限制程度不高的因素,盡力做到生態(tài)環(huán)境全面改善。
本文基于2014—2020年宿州市的指標(biāo)數(shù)據(jù),運(yùn)用熵權(quán)—物元模型以及障礙因子診斷模型對(duì)宿州市的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量及障礙因素進(jìn)行評(píng)價(jià)、研究。并得出結(jié)論:(1)2014—2020年宿州市的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善,并在2017年起就保持“優(yōu)”等。但宿州市后續(xù)環(huán)境改善速度減緩,因此后續(xù)宿州市在持續(xù)改善環(huán)境的同時(shí),需要加大力度提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,參考科學(xué)的研究與建議,制定更為適應(yīng)新發(fā)展階段的環(huán)境政策法規(guī),營(yíng)造良好的生活環(huán)境,促進(jìn)宿州市經(jīng)濟(jì)健康、綠色可持續(xù)發(fā)展。(2)依據(jù)宿州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量障礙因子診斷可得,宿州市的生態(tài)環(huán)境限制因素不斷變化。但宿州市可以通過新技術(shù)、新手段,動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)宿州市障礙因子變化,以便及時(shí)響應(yīng),提高生態(tài)治理效率。(3)基于物元模型下的指標(biāo)關(guān)聯(lián)函數(shù)得到的宿州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量限制性指標(biāo),得知宿州市還存在部分指標(biāo)長(zhǎng)期限制著生態(tài)改善。因此在后續(xù)環(huán)境治理中,應(yīng)當(dāng)適當(dāng)著眼于長(zhǎng)期限制因素,補(bǔ)足生態(tài)短板。
宿州市要把握好長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)圈帶來的優(yōu)勢(shì),推進(jìn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的同時(shí),推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè),推動(dòng)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境共同進(jìn)步,建設(shè)生態(tài)環(huán)境優(yōu)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展好、人民滿意度高的美麗新宿州。本文提出的研究方法和思路亦探討與研究中小城市應(yīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境協(xié)同發(fā)展的新模式、幫助促進(jìn)中小城市加快綠色轉(zhuǎn)型,為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展提供借鑒。
南陽(yáng)理工學(xué)院學(xué)報(bào)2022年4期