曾 浩，鄧宏兵

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，武漢 430074；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，武漢 430074）

城市化是指人口向城市地區(qū)集中和農(nóng)村地區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘械貐^(qū)，城市空間不斷擴(kuò)大的過程［1］.城市化不僅促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，同時(shí)也對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了破壞.近年來，隨著武漢市城市化進(jìn)程的加快，武漢市建成區(qū)面積已由2000年的209.99km2擴(kuò)展到2010年的500km2［2］，到2020年，武漢市建成區(qū)面積將達(dá)到800km2［3］，城市人口的逐年增加，表明武漢市已進(jìn)入快速城市化階段.但快速城市化的發(fā)展必將與水、大氣、土地、生物等生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生沖突，日益短缺的資源和逐漸突出的環(huán)境已成為城市發(fā)展的制約因素，因而如何協(xié)調(diào)好城市化與生態(tài)環(huán)境的建設(shè)與發(fā)展，已成為城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的迫切任務(wù)［4］.

1 研究進(jìn)展與意義

城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展已引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注.Sukopp.H等（1988）利用數(shù)理建模的思想研究城市發(fā)展與其環(huán)境演變的交互作用機(jī)理［5］；Jeffrey等（2001）從生態(tài)學(xué)的角度，對(duì)俄勒岡州和華盛頓西部地區(qū)城市化引起的土地利用與土地覆被變化的生態(tài)意義進(jìn)行了評(píng)價(jià)［6］；黃金川、方創(chuàng)琳（2003）對(duì)城市化與生態(tài)環(huán)境交互耦合機(jī)制與規(guī)律性進(jìn)行了分析［7］；宋學(xué)峰、劉耀彬（2006）采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，分析了江蘇省城市化與生態(tài)環(huán)境的耦合機(jī)理與其動(dòng)態(tài)模擬［8］；喬標(biāo)、方創(chuàng)琳（2006）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［9］；李靜、李雪銘（2008）對(duì)大連市的城市化與生態(tài)環(huán)境發(fā)展協(xié)調(diào)性進(jìn)行了評(píng)價(jià)與分析［4］；王新杰、薛東前對(duì)（2009）西安市的城市化與生態(tài)環(huán)境發(fā)展模式進(jìn)行了演化分析［10］；崔利芳、任學(xué)慧（2010）對(duì)青島市的城市化與生態(tài)環(huán)境發(fā)展協(xié)調(diào)性進(jìn)行了研究［11］.綜上所述，這些研究主要從定性的角度來分析城市化與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系，如何定量地揭示中部中心城市武漢市城市化與生態(tài)環(huán)境兩者的相互脅迫機(jī)制，對(duì)推進(jìn)武漢市兩型社會(huì)的建設(shè)，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要.

本文通過構(gòu)建協(xié)調(diào)發(fā)展模型，分析武漢市城市化與生態(tài)環(huán)境復(fù)合系統(tǒng)的協(xié)調(diào)狀況，為正確認(rèn)識(shí)武漢兩型社會(huì)的建設(shè)與武漢市城市發(fā)展的可持續(xù)性提供參考.通過對(duì)2000年～2010年武漢市城市化與生態(tài)環(huán)境建設(shè)的進(jìn)行定量分析，使人們可以更加清楚地認(rèn)識(shí)到兩者關(guān)系，從而為武漢市城市化和生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展提供建議，同時(shí)為武漢市兩型社會(huì)的建設(shè)提供參考.

2 研究區(qū)概況

武漢市位于113°41′～115°05′E，29°58′～31°22′N，江漢平原東部，長(zhǎng)江和漢水交匯處.武漢市地形總體為北高南低，丘陵與平原相間，地形特征呈現(xiàn)山脈環(huán)繞的盆地、殘丘性的平原地形、臺(tái)階式的多層地形3個(gè)形態(tài)，其中以平原地形為主.武漢屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，具有夏季酷熱、冬季寒冷、雨量充沛、日照充足的氣候特點(diǎn).年均溫15.8℃～17.5℃，全年無霜期可達(dá)240d，年日照總時(shí)數(shù)2 000h，年降水量1 100mm.境內(nèi)湖泊眾多，另有“百湖之城”的美譽(yù)，現(xiàn)有大小湖泊170個(gè).武漢水資源充足，水域面積2 205.06km2，占總面積的25.79%，居全國(guó)各城市首位.

武漢是全國(guó)15個(gè)副省級(jí)城市之一，中部地區(qū)的最大城市和區(qū)域中心城市，全國(guó)重要的工業(yè)基地、科教基地和綜合交通樞紐.截止2010年底，全市總面積8 494.41km2，其中建成區(qū)面積500km2.全市常住人口978.539萬人；實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值5 515.76億元；人均GDP達(dá)到56 367.3元；社會(huì)消費(fèi)品零售總額2 523.20億元；全社會(huì)固定資產(chǎn)投資完成3 753.17億元；城鎮(zhèn)居民人均可支配收入達(dá)20 806.32元；農(nóng)民人均純收入8 294.81元.通過對(duì)2000年～2010年武漢市城市化與生態(tài)環(huán)境建設(shè)的定量分析，可以使人們可以更加清楚地認(rèn)識(shí)到兩者關(guān)系，從而為武漢市城市化和生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展提供建議，同時(shí)為武漢市兩型社會(huì)的建設(shè)提供參考.

3 數(shù)據(jù)來源與研究方法

3.1 數(shù)據(jù)來源及標(biāo)準(zhǔn)化處理

本文研究數(shù)據(jù)主要來源于武漢市統(tǒng)計(jì)年鑒（2000～2010）、武漢市環(huán)境狀況公報(bào) （2000～2010）、武漢市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)（2000～2010）、中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒（2000～2010）.為了消除數(shù)據(jù)的數(shù)量級(jí)以及量綱不同造成的影響，需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理.評(píng)價(jià)公式如下［9］：

正向指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化公式為

逆向指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化公式為

式中，Xi為第i個(gè)指標(biāo)的具體數(shù)值，i＝1，2，…，n，代表第i個(gè)指標(biāo)；Ai、Bi分別代表不同年份第i個(gè)指標(biāo)屬性值的最大值與最小值；ui代表第i個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值，ui∈［0，1］.

3.2 研究方法與過程

3.2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立 從城市化與城市生態(tài)環(huán)境交互脅迫的作用機(jī)理出發(fā)，基于協(xié)同學(xué)系統(tǒng)分析視角，遵循整體性、科學(xué)性、層次性和可行性原則，采用理論分析法、專家咨詢法、頻度統(tǒng)計(jì)法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行篩選，并結(jié)合武漢市實(shí)際情況，從而建立指標(biāo)體系.

城市化具有多維涵義，主要包括人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、空間擴(kuò)張和生活提高這4個(gè)相互聯(lián)系、相互促進(jìn)的因素［10］.因此本文從經(jīng)濟(jì)城市化、人口城市化、空間城市化、社會(huì)城市化4個(gè)層面14項(xiàng)指標(biāo)來構(gòu)建城市化系統(tǒng)；生態(tài)環(huán)境包括資源環(huán)境在內(nèi)的眾多因素構(gòu)成，本文根據(jù)20世紀(jì)80年代末經(jīng)濟(jì)合作和開發(fā)組織（OECD）與聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）共同提出的生態(tài)環(huán)境指標(biāo)PSR概念模型，從生態(tài)環(huán)境壓力、生態(tài)環(huán)境狀態(tài)和生態(tài)環(huán)境響應(yīng)3個(gè)層面12項(xiàng)指標(biāo)建立反映生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平的指標(biāo)體系［13］，數(shù)據(jù)經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理后采用層次分析法和德爾菲法（Delphi）進(jìn)行分層賦值確定各層次、各指標(biāo)的權(quán)重（表1）.

3.2.2 城市化與生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平 通過逐層加權(quán)求和得到武漢市2000年～2010年間的城市化與生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù).計(jì)算公式為［14］：

式中，Y為城市化或生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)；yi為第i個(gè)指標(biāo)的指數(shù)；Zi為第i個(gè)指標(biāo)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù)；ti為第i個(gè)指標(biāo)權(quán)重.

3.2.3 武漢市城市化和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度定量模型

協(xié)調(diào)是系統(tǒng)或系統(tǒng)要素之間的一種良性的相互關(guān)聯(lián)，是系統(tǒng)之間或系統(tǒng)內(nèi)要素之間配合得當(dāng)、和諧一致、良性循環(huán)的關(guān)系［15］.城市化與城市生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，就是指為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的總體目標(biāo)，城市化與城市生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)內(nèi)部要素之間按一定數(shù)量和結(jié)構(gòu)所組成的有機(jī)整體配合得當(dāng)、有效運(yùn)轉(zhuǎn)的過程［4］.協(xié)調(diào)度是度量系統(tǒng)之間或系統(tǒng)內(nèi)部要素之間協(xié)調(diào)狀況好壞的定量指標(biāo).通過協(xié)調(diào)度可以定量判斷區(qū)域兩個(gè)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展程度［16］.由于系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)度定量模型較多，經(jīng)過比較和分析，本文采用以下協(xié)調(diào)度模型來定量武漢市城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度.模型如下［12］：

式中，C為城市化與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)度，C∈（0，1），u1，u2分別為城市化與生態(tài)環(huán)境的發(fā)展水平.

為了更加清楚地反映武漢市城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的程度，將兩個(gè)系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)度進(jìn)行等級(jí)劃分［17］（表2）.

表1 武漢市城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展系統(tǒng)指標(biāo)體系Tab.1 Integrated evaluation index system of urbanization and eco－environment in Wuhan city

表2 協(xié)調(diào)度等級(jí)劃分及其標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Coordination division and standard grade

4 武漢市城市化與生態(tài)環(huán)境發(fā)展協(xié)調(diào)度結(jié)果分析

4.1 武漢市城市化和生態(tài)環(huán)境綜合水平測(cè)度結(jié)果

運(yùn)用公式（3），分別得到武漢市城市化水平綜合指標(biāo)值和生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)值（表3），同時(shí)，做出了武漢市2000年～2009年間的城市化與生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)變化曲線圖（圖1）.

表3 2000年～2009年武漢市城市化、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)綜合發(fā)展指數(shù)Tab.3 The comprehensive index of urbanization and eco－environment Wuhan city（2000～2010）

圖1 武漢市城市化與生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平變化趨勢(shì)圖Fig.1 Variation of the urbanization level and the comprehensive index of eco－environment in Wuhan city

由表3可知，2000年～2004年，武漢市城市化發(fā)展水平明顯滯后于生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平；2005年～2007年，生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平滯后于城市化發(fā)展水平；2008年～2010年，城市化發(fā)展水平生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平差距縮小.從總體來看，11年間城市化水平總體上呈現(xiàn)出增長(zhǎng)趨勢(shì)；而在武漢市城市化水平提高后，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)隨著城市化的發(fā)展呈現(xiàn)出波動(dòng)型的變化特征，總體呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢(shì)；從近兩年來看，城市化發(fā)展水平與生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平差距在縮小.

從圖1可以看出，2000年～2003年武漢市生態(tài)環(huán)境狀況較好，2004年～2005年，生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)呈現(xiàn)劇烈下降趨勢(shì)，這是由于隨著武漢市建成區(qū)面積的快速擴(kuò)大，城市化進(jìn)程的加快，城市人口數(shù)目的增加，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，加重了一系列的環(huán)境問題，導(dǎo)致武漢市生態(tài)環(huán)境狀況呈現(xiàn)出惡化的趨勢(shì).從2006年起，生態(tài)環(huán)境發(fā)展指數(shù)又呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，到2007年生態(tài)環(huán)境發(fā)展指數(shù)達(dá)到0.5以上，這與武漢市被批準(zhǔn)為“兩型”社會(huì)試驗(yàn)區(qū)，在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，更加注重生態(tài)環(huán)境的建設(shè)，與生態(tài)環(huán)境的加大保護(hù)是密不可分的.

4.2 武漢市城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度計(jì)算結(jié)果

利用公式（4）計(jì)算得出武漢市2000年～2010年城市化和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)度指數(shù)，等級(jí)歸類見表4.同時(shí)，做出武漢市城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度變化曲線圖（圖2）.

表4 2000年～2010年武漢市城市化進(jìn)程與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度指數(shù)及協(xié)調(diào)等級(jí)Tab.4 The coordination degree between urbanization and eco－environment and coordination division in Wuhan city（2000～2010）

圖2 武漢市城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度變化曲線Fig.2 The changes of coordination degree between urbanization and eco－environment in Wuhan city

由表4可知，武漢市城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)性總體上呈現(xiàn)出波動(dòng)性，變幅在0.37～0.53之間，呈現(xiàn)出階段性特征為：第一階段是2000年～2005年，協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)出明顯的不穩(wěn)定趨勢(shì)，其中2000年、2002年、2005年3年的協(xié)調(diào)度值都在0.4以下，呈現(xiàn)中度失調(diào)狀態(tài)；第二階段是2006年～2010年，協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)逐年回升的趨勢(shì)，且呈現(xiàn)出較為穩(wěn)定的狀態(tài)，但協(xié)調(diào)度最大值也僅為0.53.

5 結(jié)論

第一，從城市化綜合指數(shù)來看，2000年～2010年武漢市城市化水平總體呈現(xiàn)上升水平.從生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)看，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)隨著城市化的發(fā)展呈現(xiàn)出波動(dòng)型的變化特征，從數(shù)值上看，2005年指數(shù)值最低，僅為0.236 5，生態(tài)環(huán)境處于11年中最低水平，這與武漢市2005年建成區(qū)面積急速擴(kuò)大有關(guān)，2010年生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)為0.745 9，為11年最高值，這與武漢市在兩型社會(huì)建設(shè)中注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)是密切相關(guān)的.從協(xié)調(diào)度來看，11年間武漢市城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)波動(dòng)起伏的特征，有3年處于中度失調(diào)，5年處于輕度失調(diào)，3年處于勉強(qiáng)協(xié)調(diào).總的來看，武漢市城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)性有待加強(qiáng).

第二，制約武漢市城市化與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的原因主要有以下幾點(diǎn)：城市化進(jìn)程的加快對(duì)生態(tài)環(huán)境造成負(fù)面影響，集中表現(xiàn)在對(duì)水、大氣、土地和生物等方面的影響；工業(yè)三廢的排放量巨大，直接影響生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與建設(shè)；武漢市中心城區(qū)與郊區(qū)的城市化水平及生態(tài)環(huán)境建設(shè)水平差異較大，且各區(qū)域間的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r與自然條件差異較大，對(duì)整個(gè)武漢市的城市化與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展影響較大；公民的資源節(jié)約和生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)不強(qiáng).

［1］許學(xué)強(qiáng)，周一星，寧越敏.城市地理學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，1997：117－124.

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