劉承良等

摘要：建立都市圈社會經(jīng)濟(jì)-資源-環(huán)境系統(tǒng)（ERE）評價指標(biāo)體系，構(gòu)建系列ERE耦合作用模型，系統(tǒng)揭示武漢城市圈ERE復(fù)合系統(tǒng)耦合作用的時空規(guī)律：①時間演化上，ERE復(fù)合系統(tǒng)耦合度和協(xié)調(diào)度波動變化明顯。耦合度發(fā)展曲線為S型，呈動態(tài)螺旋上升趨勢；協(xié)調(diào)度呈劇烈波動變化態(tài)勢；協(xié)調(diào)發(fā)展度增長迅猛，整體呈直線上升態(tài)勢；整個ERE復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)部或要素之間不斷交互作用，與外界環(huán)境不斷進(jìn)行熵流交換，呈現(xiàn)一開放的、漸變與突變、自組織與他組織相互交織演替的遞嬗過程，發(fā)展函數(shù)上表現(xiàn)為一動態(tài)的螺旋上升曲線，是一個開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)。②空間分異上，ERE系統(tǒng)耦合度呈“串形”等級規(guī)模結(jié)構(gòu)，空間集聚性明顯，形成兩大空間板塊；協(xié)調(diào)度呈“紡錘形”等級規(guī)模分布，空間呈一定弱集聚效應(yīng)和相關(guān)作用，形成兩個高值區(qū)、多個中值區(qū)和兩個低值區(qū)；社會經(jīng)濟(jì)-資源-環(huán)境系統(tǒng)空間分異明顯，等級規(guī)模結(jié)構(gòu)失衡呈“紡錘形”、“串字形”等不均衡態(tài)勢。③區(qū)域類型上，耦合作用強(qiáng)度和協(xié)調(diào)程度空間不對稱，形成磨合良好協(xié)調(diào)、磨合瀕臨失調(diào)、拮抗優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)、拮抗良好協(xié)調(diào)、拮抗中級協(xié)調(diào)、拮抗初級協(xié)調(diào)、拮抗勉強(qiáng)協(xié)調(diào)七大區(qū)域類型。

關(guān)鍵詞：耦合作用；時空結(jié)構(gòu)；ERE復(fù)合系統(tǒng)；武漢城市圈

中圖分類號 F291.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1002-2104（2014）05-0145-08

經(jīng)濟(jì)-資源-環(huán)境（EconomyResourceEnvironment System， 簡稱ERE）發(fā)展是當(dāng)今世界人地關(guān)系的焦點(diǎn)問題，其耦合程度關(guān)系到一個國家（或地區(qū)）社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展水平，相應(yīng)耦合協(xié)調(diào)機(jī)理研究受到學(xué)術(shù)界（地理學(xué)、生態(tài)學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等）和決策界的廣泛關(guān)注[1]。

國外學(xué)者對于ERE系統(tǒng)耦合研究起源于19世紀(jì)末，從英國學(xué)者霍華德的“田園城市”構(gòu)想[2]，到環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)、資源經(jīng)濟(jì)學(xué)和生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)等學(xué)科理論體系的建立，社會-經(jīng)濟(jì)-資源-環(huán)境系統(tǒng)的相互作用關(guān)系研究領(lǐng)域不斷深化、成果不斷涌現(xiàn)，形成理論與實(shí)證、定量與定性分析相結(jié)合的研究范式：①研究方法上，大量計(jì)量模型涌現(xiàn)，如基于生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)角度的通用平衡模型、環(huán)境經(jīng)濟(jì)決策與多目標(biāo)規(guī)劃模型、區(qū)域計(jì)劃多方案模擬模型[3-5]，基于資源經(jīng)濟(jì)學(xué)角度的環(huán)境-資源-經(jīng)濟(jì)一體化核算體系（SEEEA）[6-7]。②研究內(nèi)容上，從全球-區(qū)域的宏觀領(lǐng)域到城市內(nèi)部的微觀領(lǐng)域，集中于不同區(qū)域類型、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)辨識，以城市-區(qū)域尺度研究為主。從經(jīng)濟(jì)-生態(tài)環(huán)境相互作用角度，美國環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)家Grossman和Krueger提出著名的環(huán)境庫茲涅茨曲線（EKC）假設(shè)[8]。從經(jīng)濟(jì)-資源相互作用角度，美國生態(tài)學(xué)家 Brown M.T.和意大利生態(tài)學(xué)家 Ulgiati S.提出了能值可持續(xù)指標(biāo)（ESI）[9]。從經(jīng)濟(jì)-資源-環(huán)境相互作用角度，Slesser M.系統(tǒng)研究了區(qū)域資源與人口增長、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會進(jìn)步、環(huán)境污染之間的相互關(guān)系[10]。

國內(nèi)學(xué)者于20世紀(jì)70年代開始了ERE系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展研究，以區(qū)域PRED系統(tǒng)為主要研究對象，集中在協(xié)調(diào)發(fā)展的理論闡述和定量實(shí)證兩方面。理論研究上，方創(chuàng)琳等揭示了城市化與生態(tài)環(huán)境的動態(tài)耦合關(guān)系，運(yùn)用耗散結(jié)構(gòu)與生態(tài)需要理論，建立二者耦合協(xié)調(diào)的基本定律[11]。馬世俊構(gòu)建了城市-生態(tài)系統(tǒng)論，揭示社會、經(jīng)濟(jì)、自然三個亞系統(tǒng)的相互作用機(jī)制[12]。實(shí)證研究上，主要包括國家或省區(qū)等大尺度[13]，集中于資源環(huán)境脆弱的西部地區(qū)[14]和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛的東部沿海地區(qū)[15]，以及單個城市等小尺度[16]，主要關(guān)注資源型城市的產(chǎn)業(yè)升級與續(xù)接，對于城鎮(zhèn)群體中尺度空間的研究力度相對薄弱[17-18]。

當(dāng)前，國內(nèi)外研究空間尺度多集中于“廣域”（國家或省區(qū)）和“城域”（城市內(nèi)部）范圍，對于都市圈（群）的實(shí)證研究有待加強(qiáng)，研究對象多探討社會經(jīng)濟(jì)與資源、社會經(jīng)濟(jì)與環(huán)境相互耦合作用關(guān)系，社會經(jīng)濟(jì)-資源-環(huán)境三系統(tǒng)耦合作用研究不多見?；诖?，以武漢城市圈為例，建立ERE系統(tǒng)評價指標(biāo)體系，構(gòu)建耦合-協(xié)調(diào)相互作用模型，定量分析都市圈社會經(jīng)濟(jì)-資源-環(huán)境系統(tǒng)相互耦合作用的時空結(jié)構(gòu)，以期為中國“兩型”都市圈空間協(xié)調(diào)發(fā)展提供理論借鑒和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 研究方法

1.1 構(gòu)建評價指標(biāo)體系

2.1.1 耦合度發(fā)展曲線表現(xiàn)為S型，呈動態(tài)螺旋上升態(tài)勢

整個耦合度時序曲線先上升，再下降，后上升，總體劃分為緩慢上升（1978-1989年）、緩慢下降（1990-1999年）、快速上升（2000-2012年）三個階段（圖1）。耦合度整體呈上升趨勢，由拮抗型逐漸發(fā)展到磨合型階段，社會經(jīng)濟(jì)在高速發(fā)展的同時，日益重視資源節(jié)約、生態(tài)修復(fù)、環(huán)保投入等，資源環(huán)境系統(tǒng)不斷優(yōu)化，整個社會經(jīng)濟(jì)-資源-環(huán)境系統(tǒng)不斷由無序向有序演化，系統(tǒng)在漸變中不斷躍遷至良性發(fā)展態(tài)。

2.1.2 緩慢上升階段（1978-1989年）

武漢城市圈ERE系統(tǒng)耦合度的時序變化呈緩慢上升狀態(tài)，其變化幅度由0.35持續(xù)上升至0.54，耦合特征從拮抗型發(fā)展到磨合型。期間，經(jīng)濟(jì)體制不斷由計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向“市場經(jīng)濟(jì)”轉(zhuǎn)軌，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐步開放搞活，進(jìn)而為資源利用和環(huán)境保護(hù)提供支持，整個圈域ERE系統(tǒng)耦合發(fā)展表現(xiàn)出社會經(jīng)濟(jì)引導(dǎo)性特征，即系統(tǒng)的耦合優(yōu)化取決于社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

2.1.3 緩慢下降階段（1990-1999年）

武漢城市圈ERE系統(tǒng)耦合度的時序變化呈緩慢下降趨勢，從1990年的0.53，逐漸下降到1999年的0.37，整個圈域ERE系統(tǒng)從磨合型下滑到拮抗型。十年里，社會經(jīng)濟(jì)整體上呈高速發(fā)展，甚至呈現(xiàn)“泡沫狀”，不斷突破資源環(huán)境的承載力，資源浪費(fèi)、生態(tài)衰退和環(huán)境污染日益突出，促使這一時期的ERE系統(tǒng)耦合度的時序變化呈緩慢下降趨勢。

2.2 ERE系統(tǒng)協(xié)調(diào)度的時序變化

2.2.1 協(xié)調(diào)度整體呈劇烈波動變化態(tài)勢

1978-2012年30多年里，ERE系統(tǒng)協(xié)調(diào)狀態(tài)不斷優(yōu)化，整體上呈上升趨勢，社會經(jīng)濟(jì)-資源-環(huán)境逐漸呈良性發(fā)展趨勢，可以分為四個階段：快速上升階段（1978-1983年）、停滯不前階段（1984-1995年）、劇烈振蕩階段（1996-2003年）、波動上升階段（2003-2012年）（圖1）。

2.2.2 快速上升階段（1978-1983年）

六年內(nèi)整個ERE系統(tǒng)協(xié)調(diào)狀態(tài)除1982年外，整體呈快速上升態(tài)勢，協(xié)調(diào)度由最初0.54迅猛增長到期末的0.89，由勉強(qiáng)協(xié)調(diào)迅速上升到良好協(xié)調(diào)態(tài)，表明了改革開放對ERE系統(tǒng)協(xié)調(diào)態(tài)的優(yōu)化驅(qū)動作用。這一時期整個城市圈ERE系統(tǒng)仍處于和諧上升態(tài)勢，但存在像1982年劇烈沖突引致的協(xié)調(diào)態(tài)“突變”現(xiàn)象。

2.2.3 停滯不前階段（1984-1995年）

武漢城市圈ERE系統(tǒng)協(xié)調(diào)度的時序變化大體呈緩慢下降態(tài)勢，協(xié)調(diào)度由1982年的0.89緩慢下降到1995年的0.78。但這種緩慢漸變下降累積的結(jié)果便是整個圈域協(xié)調(diào)態(tài)發(fā)生質(zhì)變，由起初的良好協(xié)調(diào)態(tài)跌至中級協(xié)調(diào)態(tài)。一定程度反映出，社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時，資源環(huán)境承載力不斷下降，資源約束和環(huán)境掣肘日益突現(xiàn)，整個圈域ERE系統(tǒng)不斷呈退化態(tài)勢。

2.2.4 劇烈震蕩階段（1996-2003年）

1997年金融危機(jī)爆發(fā)以來，武漢城市圈ERE系統(tǒng)協(xié)調(diào)度時序變化出現(xiàn)劇烈振蕩，系統(tǒng)協(xié)調(diào)態(tài)在優(yōu)質(zhì)-良好-中級-初級-勉強(qiáng)-瀕臨協(xié)調(diào)態(tài)間等級跳躍，整個圈域社會經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境相互作用強(qiáng)烈，協(xié)調(diào)關(guān)系變化劇烈，系統(tǒng)極不穩(wěn)定和平衡，社會經(jīng)濟(jì)-資源-環(huán)境的協(xié)調(diào)作用在波動中急劇下降，1999年跌入波谷（0.42），盡管政策調(diào)控力度不斷加大，使得若干年份圈域ERE系統(tǒng)協(xié)調(diào)至優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)態(tài)（1998年的0.91），但仍然無法有效阻止整個圈域ERE系統(tǒng)不斷退化。

2.2.5 快速上升階段（2003-2012年）

2002年末，湖北省委省政府提出“武漢城市圈”發(fā)展戰(zhàn)略，城市圈域城際分工和合作日益緊密，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展日益科學(xué)和可持續(xù)；2007年末，武漢城市圈獲批“兩型社會”綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)，循環(huán)經(jīng)濟(jì)和低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐不斷加快，自主創(chuàng)新和體制改革日益深入，資源利用水平不斷提高，環(huán)境保護(hù)力度持續(xù)加大，生態(tài)文明意識日漸增強(qiáng)，整個圈域ERE系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展度逐漸走向良好、優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)狀態(tài)。

3 ERE系統(tǒng)耦合作用的空間分異規(guī)律

3.1 ERE系統(tǒng)耦合度的空間分異

3.1.1 空間差異不明顯，整體耦合水平不高

2012年，縣域（其中地級市鄂州市和縣直管市仙桃、天門和潛江視作縣域看待）ERE耦合度空間差異較小，圈域ERE系統(tǒng)耦合作用強(qiáng)度保持低水平態(tài)勢?？h域絕大部分耦合度數(shù)值集中在0.37-0.50之間，極差不足0.2，空間分異系數(shù)僅0.122，耦合度區(qū)域分布呈類正態(tài)分布（耦合度較大和較小的空間單元比例很?。w耦合作用水平不高，耦合等級集中在磨合型和拮抗型發(fā)展階段，社會經(jīng)濟(jì)-資源-環(huán)境的相互作用強(qiáng)度不大。

3.1.2 等級規(guī)模呈“串形”，形成相對連片的空間板塊

耦合度等級較集中，全部為磨合型（10個）和拮抗型（32個）兩種，其他耦合等級缺失，呈現(xiàn)“串形”結(jié)構(gòu)，表明武漢城市圈總體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)層次較低，以外延型增長為主，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局多雷同重復(fù)，在資源耗用、環(huán)境影響、經(jīng)濟(jì)增長方面具有很大相似性；兩大類型空間分布相對集中，以拮抗型為主。其中，拮抗型縣域廣泛分布連片，形成拮抗型基底空間，而磨合型縣域分布較零散，呈跳躍式展布于孝感、黃岡、黃石和武漢四市局部地區(qū)（圖2）。

（3）拮抗型優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)型：咸安區(qū)、江夏區(qū)、蔡甸區(qū)、武穴市、東西湖區(qū)、赤壁市等6個縣域。六個縣域社會經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境發(fā)展水平普遍偏低，三者協(xié)調(diào)程度處于優(yōu)質(zhì)

狀態(tài)。社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對落后，資源環(huán)境賦存豐富，社會經(jīng)濟(jì)與資源環(huán)境耦合作用不夠強(qiáng)烈，處于良好協(xié)調(diào)水平，但這種協(xié)調(diào)共振狀態(tài)建立在較低的社會經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展水平基礎(chǔ)上（表2）；

（4）拮抗型良好協(xié)調(diào)型：浠水縣、大悟縣、嘉魚縣、黃梅縣、新洲區(qū)、通城縣、漢南區(qū)、紅安縣、蘄春縣、安陸縣、羅田縣、江岸區(qū)、崇陽縣等13個縣域。以上縣域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對落后，資源環(huán)境賦存豐富，社會經(jīng)濟(jì)與資源環(huán)境耦合作用不夠強(qiáng)烈，處于良好協(xié)調(diào)水平，但這種協(xié)調(diào)共振狀態(tài)建立在較低的社會經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展水平基礎(chǔ)上（表2）；

（5）拮抗型中級協(xié)調(diào)型：通山縣、硚口區(qū)、江漢區(qū)、武昌區(qū)。四個縣域社會經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境三個系統(tǒng)耦合度較低，協(xié)調(diào)度位于中等水平，表現(xiàn)為拮抗型中級協(xié)調(diào)（表2）；

（6）拮抗型初級協(xié)調(diào)型：陽新縣、漢陽區(qū)、黃陂縣、洪山區(qū)和麻城市。五個縣域社會經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境三個系統(tǒng)發(fā)展水平明顯滯后于圈域其它城市，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展嚴(yán)重滯后，社會經(jīng)濟(jì)與資源環(huán)境處于弱關(guān)聯(lián)作用和初級協(xié)調(diào)態(tài)（表2）；

（7）拮抗型勉強(qiáng)協(xié)調(diào)型：漢川區(qū)、鄂州市、潛江市、天門市和仙桃市，這五個區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境發(fā)展水平較低，其中社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對較低，資源發(fā)展處于較低發(fā)展?fàn)顟B(tài)，環(huán)境發(fā)展水平相對較高，整個ERE復(fù)合系統(tǒng)整體不夠協(xié)調(diào)（表2）。

4 結(jié) 論

（1）社會經(jīng)濟(jì)-資源-環(huán)境系統(tǒng)耦合作用表現(xiàn)為一

反饋?zhàn)饔眠^程。隨著社會經(jīng)濟(jì)增長水平的不斷提高，社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)對資源環(huán)境系統(tǒng)的干擾程度不斷增加，環(huán)境系統(tǒng)則通過自身的再生和修復(fù)能力，維持自身系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，同時也對社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)生一定程度的反饋?zhàn)饔?。具體表現(xiàn)為：社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源能源消耗和地域擴(kuò)張對資源環(huán)境產(chǎn)生脅迫（襲奪）和資源環(huán)境通過環(huán)境選擇、人口驅(qū)逐、資源爭奪和政策干預(yù)對產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生約束（抗逆）兩個方面。社會經(jīng)濟(jì)和資源環(huán)境系統(tǒng)正是通過這種相互作用過程，形成了具有復(fù)雜性、不確定性和適應(yīng)性特征的社會經(jīng)濟(jì)-資源-環(huán)境復(fù)合系統(tǒng)（ERE系統(tǒng)）。

（2）社會經(jīng)濟(jì)-資源-環(huán)境系統(tǒng)耦合作用表現(xiàn)為一動態(tài)演化過程。資源是基礎(chǔ)支撐，環(huán)境是限制條件，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展是動力與方向，三個系統(tǒng)間表現(xiàn)出一相互耦合、共同作用的動態(tài)漲落、螺旋升降、協(xié)同交互的自組織演進(jìn)過程。1978-2012年間，武漢城市圈ERE系統(tǒng)耦合作用呈動態(tài)式演化，ERE復(fù)合系統(tǒng)耦合度發(fā)展曲線為S型，呈動態(tài)螺旋上升趨勢，劃分為：緩慢上升、緩慢下降、快速上升三個階段；協(xié)調(diào)度呈劇烈波動變化態(tài)勢，劃分為：快速上升、停滯不前、劇烈震蕩、波動上升四個階段；協(xié)調(diào)發(fā)展度增長迅猛，整體呈直線上升態(tài)勢，劃分為：快速上升、迅速下降、直線上揚(yáng)三個階段。時序上，整個ERE復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)部系統(tǒng)或要素之間不斷交互作用，與外界環(huán)境不斷進(jìn)行熵流交換，呈現(xiàn)一開放的、漸變與突變、自組織與他組織相互交織演替的遞嬗過程，發(fā)展函數(shù)上表現(xiàn)為一動態(tài)的螺旋上升曲線，是一個開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)。

（3）受城際社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源環(huán)境條件、歷史基礎(chǔ)、政策體制機(jī)制等影響，社會經(jīng)濟(jì)-資源-環(huán)境系統(tǒng)空間分異明顯，等級規(guī)模結(jié)構(gòu)失衡呈“紡錘形”、“串字形”等不均衡態(tài)勢，耦合作用強(qiáng)度整體水平較低，存在一定的空間分異，形成“等級板塊”結(jié)構(gòu)；協(xié)調(diào)作用表現(xiàn)出一定的空間聚集效應(yīng)，空間相關(guān)作用強(qiáng)烈，形成多個等級組團(tuán)；這種空間結(jié)構(gòu)分異是城市歷史基礎(chǔ)、自然條件、政策規(guī)劃及經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展等多種因素共同作用、相互耦合、互相影響的結(jié)果，是城市自組織與他組織機(jī)制共同作用的“空間指示器”。

（4）耦合作用強(qiáng)度和協(xié)調(diào)程度空間不對稱，其作用強(qiáng)度和協(xié)調(diào)程度，在空間上不具良好的對應(yīng)性，形成七大區(qū)域類型：磨合良好協(xié)調(diào)型（孝昌、應(yīng)城、英山、黃州、孝南、云夢、團(tuán)風(fēng)）、磨合瀕臨失調(diào)型（青山、大冶）、拮抗優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)型（咸安、江夏、蔡甸、武穴、東西湖、赤壁）、拮抗良好協(xié)調(diào)型（浠水、大悟、嘉魚、黃梅、新洲、通城、漢南、紅安、蘄春、安陸、羅田、江岸、崇陽）、拮抗中級協(xié)調(diào)型（通山、硚口、江漢、武昌）、拮抗初級協(xié)調(diào)型（陽新、漢陽、黃陂、洪山、麻城）、拮抗勉強(qiáng)協(xié)調(diào)型（漢川、鄂州、潛江、天門、仙桃）。

（編輯：徐天祥）

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