戴培超, 沈正平,2*, 趙婭汝, 程 冰

(1.江蘇師范大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院,江蘇 徐州 221116; 2.江蘇師范大學(xué) 淮海發(fā)展研究院,江蘇 徐州 221009)

0 引言

城鎮(zhèn)化(以下亦稱城市化)是人類文明和社會(huì)進(jìn)步的標(biāo)志,是任何國家現(xiàn)代化進(jìn)程中不可逾越的一個(gè)發(fā)展階段,是工業(yè)化發(fā)展不可替代的載體[1]．城鎮(zhèn)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)張和生活提高等方面,它們彼此聯(lián)系、相互促進(jìn)．其中,經(jīng)濟(jì)發(fā)展是基礎(chǔ),人口增長(zhǎng)和地域擴(kuò)張是表現(xiàn),生活水平提高是最終結(jié)果或目標(biāo)．近10多年來,我國城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速,2000年城鎮(zhèn)化率為36.2%,2011年城市人口首次超過鄉(xiāng)村人口,城鎮(zhèn)化率超過50%(51.27%),2012年達(dá)到52.57%．在這一過程中,由于人口快速向城市聚集,城市的空間范圍不斷外擴(kuò),出現(xiàn)了耕地蠶食、環(huán)境污染和生態(tài)破壞等不可持續(xù)發(fā)展問題．城鎮(zhèn)化正在或即將對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境造成現(xiàn)實(shí)的破壞和潛在的威脅[2]．Henderson認(rèn)為,城市人口的聚集有一個(gè)最佳規(guī)模,超過該規(guī)模就會(huì)產(chǎn)生聚集不經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象,并對(duì)周圍地區(qū)的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重脅迫[3]．2013年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議提出:積極穩(wěn)妥推進(jìn)城鎮(zhèn)化,著力提高城鎮(zhèn)化質(zhì)量．要把生態(tài)文明理念和原則全面融入城鎮(zhèn)化全過程,走集約、智能、綠色、低碳的新型城鎮(zhèn)化道路．因此,加強(qiáng)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境交互耦合狀況的分析與研究,對(duì)于當(dāng)前積極穩(wěn)妥推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化發(fā)展,加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè),具有重要的理論意義與應(yīng)用價(jià)值．

1 理論依據(jù)與研究背景

1995年,環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)派的Grossman和Krueger最先用計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)方法,定量研究了城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系,并以42個(gè)發(fā)達(dá)國家的面板數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)證分析,揭示了隨著城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高,城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量呈現(xiàn)倒“U”型的演變規(guī)律,提出了著名的環(huán)境庫茲涅茲曲線EKC假設(shè)[4]. Odum等則利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、靈敏度模型和能量流動(dòng)模型,對(duì)世界部分國家的城市和地區(qū)進(jìn)行了分析,揭示了城市發(fā)展與其環(huán)境演變的交互作用機(jī)理[5]. Haughton等研究認(rèn)為,城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境間的耦合關(guān)系就是城鎮(zhèn)化的4個(gè)方面與生態(tài)環(huán)境的5個(gè)要素之間所具有的各種非線性關(guān)系的總和[6]．國內(nèi)許多學(xué)者也從多個(gè)角度對(duì)城市化與資源環(huán)境耦合關(guān)系進(jìn)行了大量研究.宋超山等以1988～2007年西安市城市化-資源環(huán)境系統(tǒng)的耦合結(jié)果為依據(jù),認(rèn)為系統(tǒng)在時(shí)序上表現(xiàn)出“S”型的周期性變化[7].劉耀彬等以我國1985～2002年間城市化與生態(tài)環(huán)境耦合度結(jié)果為依據(jù),大致將全國31個(gè)省區(qū)劃分為協(xié)調(diào)、磨合、拮抗和低水平4種類型[8].方創(chuàng)琳等從理論上分析了城市化與生態(tài)環(huán)境交互耦合系統(tǒng)滿足的耦合裂變律、動(dòng)態(tài)層級(jí)律、隨機(jī)漲落律等6大基本定律[9].張妍等運(yùn)用因子分析方法,通過定量分析吉林省9個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境發(fā)展情況,篩選出旋轉(zhuǎn)后具有良好極性的兩個(gè)主因子——經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù),并對(duì)這兩個(gè)主因子的發(fā)展層次和協(xié)調(diào)程度進(jìn)行了耦合機(jī)制的評(píng)價(jià)[10]．

徐州作為江蘇省人口第一大市、淮海經(jīng)濟(jì)區(qū)的中心城市,地理位置優(yōu)越,人口密集,是江蘇省3大都市圈之一——徐州都市圈的核心城市,其城鎮(zhèn)化水平高于全國平均水平、低于全省平均水平,在蘇北5市中最高[11]．徐州作為資源型城市和老工業(yè)基地,在城市化進(jìn)程中特別需要做好生態(tài)環(huán)境保護(hù)與建設(shè)工作．為此,本文以徐州市為例,通過建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,運(yùn)用熵值法、耦合度計(jì)算模型等研究方法,對(duì)其2000～2011年城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的關(guān)系進(jìn)行分析,并探尋兩個(gè)系統(tǒng)之間的耦合程度,揭示兩者之間的交互規(guī)律,為徐州及相關(guān)城市的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)．

2 城鎮(zhèn)化與環(huán)境耦合的理論模型及指標(biāo)體系

2.1 城鎮(zhèn)化與環(huán)境耦合的理論模型

系統(tǒng)耦合主要表現(xiàn)為各子系統(tǒng)或要素間相互作用與影響,促進(jìn)系統(tǒng)由無序走向有序的過程,并且決定著系統(tǒng)相變的特征與規(guī)律[12]．耦合度正是通過確定區(qū)域城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境所處的區(qū)間段,來反映二者的耦合程度,并根據(jù)城鎮(zhèn)化發(fā)展與生態(tài)環(huán)境交互作用的強(qiáng)弱程度,將其耦合的過程劃分為低水平耦合、頡頏、磨合和高水平耦合4個(gè)階段[13]．作為反映系統(tǒng)耦合程度的重要指標(biāo),耦合度對(duì)于預(yù)測(cè)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境兩個(gè)系統(tǒng)的演變趨勢(shì),建立二者的科學(xué)發(fā)展機(jī)制有著十分重要的意義．

設(shè)ui(i=1,2)為城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的序參量,是子系統(tǒng)i對(duì)總系統(tǒng)的貢獻(xiàn);Xij(j=1,2,…,n)為第i個(gè)序參量的第j個(gè)指標(biāo),xij為其標(biāo)準(zhǔn)化后的功效函數(shù)值;αij,βij是系統(tǒng)穩(wěn)定臨界點(diǎn)序參量的上、下限值．這樣,“城鎮(zhèn)化-生態(tài)環(huán)境”耦合系統(tǒng)的有序功效函數(shù)xij就可以表示為

(1)

式中xij反映了各指標(biāo)達(dá)到目標(biāo)的滿意程度,其取值范圍為[0,1],0為最不滿意,1為最滿意．

由于城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境是兩個(gè)不同而又相互作用的子系統(tǒng),系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)序參量有序程度的“總貢獻(xiàn)”可通過集成的方法來實(shí)現(xiàn),表示為[14]

(2)

式中Ui為總系統(tǒng)序參量的標(biāo)準(zhǔn)化值,λij為各個(gè)序參量的權(quán)重．

借鑒物理學(xué)的容量耦合概念及系數(shù)模型,城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的耦合度函數(shù)表示為[12]

(3)

式中C為耦合系統(tǒng)耦合度值;U1,U2分別代表城鎮(zhèn)化子系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)對(duì)總系統(tǒng)的貢獻(xiàn)度,即城鎮(zhèn)化綜合序參量和生態(tài)環(huán)境綜合序參量．城鎮(zhèn)化-生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合度C的取值范圍為[0,1],數(shù)值越接近0說明系統(tǒng)的耦合度越低,數(shù)值越接近1說明耦合度越高.根據(jù)耦合度值的大小,將城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合程度分為6個(gè)階段,見表1.

表1 城鎮(zhèn)化-環(huán)境系統(tǒng)的耦合度劃分

2.2 指標(biāo)體系權(quán)重的計(jì)算方法

2.2.1 熵值法

熵值法是一種能夠反映出指標(biāo)信息熵值的效用價(jià)值的方法.其給出的指標(biāo)權(quán)重值比層次分析法中用德爾菲法確立權(quán)重有更高的可信度,能夠?qū)Χ嘣笜?biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià).下面給出熵值法的主要步驟[15-16].

設(shè)有m個(gè)待評(píng)方案,n項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo),原始指標(biāo)數(shù)據(jù)矩陣為X=(xij)m×n,其中xij為第i個(gè)待評(píng)方案第j個(gè)指標(biāo)的指標(biāo)值,xij≥0．

1) 原始數(shù)據(jù)非負(fù)化處理.在應(yīng)用熵值法時(shí)常會(huì)遇到一些負(fù)值或者極端值,影響計(jì)算．因此,需要對(duì)其進(jìn)行非負(fù)化處理．一般采用標(biāo)準(zhǔn)法將數(shù)據(jù)進(jìn)行平移,即

(4)

2) 計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)下第i個(gè)方案指標(biāo)值所占的比重pij:

(5)

3) 計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的熵值ej:

(6)

式中k>0,ej≥0．如果yij對(duì)于給定的j全部相等,那么

(7)

4) 計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的差異性系數(shù)δj=1-ej.δj越大,說明指標(biāo)值越重要．

5) 定義權(quán)數(shù)ωj:

(8)

6) 計(jì)算總和得分值Mi:

(9)

式中Mi為第i方案的總和評(píng)分值．

2.2.2 數(shù)據(jù)來源

文中所有數(shù)據(jù)均來自于徐州市統(tǒng)計(jì)局主編、中國統(tǒng)計(jì)出版社出版的《徐州統(tǒng)計(jì)年鑒》(2001～2012)．

2.2.3 指標(biāo)體系構(gòu)建及權(quán)重計(jì)算

本文綜合運(yùn)用頻度分析法、理論分析法和文獻(xiàn)綜合法3種方法并參閱前人研究成果[17-19],遵循指標(biāo)選取的系統(tǒng)性、完整性、可量可比性和數(shù)據(jù)的可獲得性原則,分別在城鎮(zhèn)化子系統(tǒng)內(nèi)設(shè)定4個(gè)一級(jí)指標(biāo),13個(gè)二級(jí)指標(biāo);在環(huán)境子系統(tǒng)內(nèi)設(shè)定3個(gè)一級(jí)指標(biāo),12個(gè)二級(jí)指標(biāo),見表2.

由表2權(quán)重?cái)?shù)值可以看出,在城鎮(zhèn)化系統(tǒng)中,固定資產(chǎn)投資(0.1117)、人均GDP(0.0998)和建成區(qū)面積(0.0931)對(duì)城鎮(zhèn)化的貢獻(xiàn)率較為突出,現(xiàn)住房人均建筑面積(0.0514)和每萬人擁有衛(wèi)生技術(shù)人員數(shù)(0.0519)則分別影響了空間城鎮(zhèn)化和社會(huì)城鎮(zhèn)化的進(jìn)程;在生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中,人均公共綠地面積(0.1399)、人均水資源總量(0.1353)和人均耕地面積(0.1011)對(duì)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)起到了極大的推動(dòng)作用,工業(yè)固體廢棄物綜合利用率(0.0481)權(quán)重較低則影響到了生態(tài)環(huán)境保護(hù)效果．

3 結(jié)果與分析

3.1 徐州市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境綜合水平測(cè)度結(jié)果

根據(jù)公式(2)計(jì)算出徐州市城鎮(zhèn)化綜合水平．由各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算出的數(shù)值,能夠較為全面及準(zhǔn)確地反映徐州市人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和空間所達(dá)到的城鎮(zhèn)化水平,但并不代表該市實(shí)際的城鎮(zhèn)化率,只是反映其城鎮(zhèn)化進(jìn)程的基本趨勢(shì)．2000～2011年徐州市城鎮(zhèn)化水平的綜合評(píng)定結(jié)果如圖1所示．可以看出,自2000年以來,徐州市城鎮(zhèn)化綜合水平呈現(xiàn)出逐年上升趨勢(shì),并且2004～2005年城鎮(zhèn)化進(jìn)程明顯加快,2009～2011年城鎮(zhèn)化綜合水平更是迅猛上升．同時(shí),從圖2可以發(fā)現(xiàn),徐州市生態(tài)環(huán)境綜合水平呈現(xiàn)波動(dòng)增長(zhǎng)趨勢(shì)．2001年生態(tài)環(huán)境綜合水平數(shù)值最小,說明在2000～2011年中,2001年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量最為糟糕;2011年生態(tài)環(huán)境綜合水平數(shù)值最大,表明生態(tài)環(huán)境質(zhì)量最好．2000～2011年,徐州市生態(tài)環(huán)境綜合水平數(shù)值總體上呈現(xiàn)上升趨勢(shì),但2001,2004,2006,2008,2009年出現(xiàn)倒退,說明其生態(tài)環(huán)境綜合水平尚不夠穩(wěn)定．

表2 徐州城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3.2 徐州市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合度分析

根據(jù)公式(3),計(jì)算得到徐州市城鎮(zhèn)化綜合水平與生態(tài)環(huán)境的耦合度結(jié)果(表3).結(jié)合表1對(duì)耦合度不同階段的劃分標(biāo)準(zhǔn)可以看出:2000年以來,徐州市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合度數(shù)值處于0.5882～0.9984之間,表明其城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系基本上處于高水平耦合狀態(tài).隨著城鎮(zhèn)化水平的不斷提升,城鎮(zhèn)快速發(fā)展對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來的壓力越來越大,但由于政府的高度重視和社會(huì)各界的積極參與,徐州市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系從磨合階段跨越到了高水平耦合階段,兩者關(guān)系比較協(xié)調(diào).從耦合度數(shù)值的變化來看,可以劃分為兩個(gè)階段:第一階段為2000～2001年,其耦合度數(shù)值為0.5882～0.8102,城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境關(guān)系由磨合階段向高水平耦合階段發(fā)展;第二階段為2001～2011年,耦合度數(shù)值為0.8102～0.9984,城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合處于高水平耦合階段.

4 結(jié)論

2000～2011年,徐州市城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的交互耦合作用基本上處于高水平耦合階段,說明城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境處于良性互動(dòng)狀態(tài).

10多年來,徐州市城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快,城鎮(zhèn)化綜合水平呈逐年上升趨勢(shì),其中2009～2011年城鎮(zhèn)化綜合水平上升尤為迅猛.人口城鎮(zhèn)化、經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化、社會(huì)城鎮(zhèn)化和空間城鎮(zhèn)化是構(gòu)成城鎮(zhèn)化系統(tǒng)的4個(gè)主要方面,也是推動(dòng)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的重要因素.

從環(huán)境綜合序參量來看,徐州市生態(tài)環(huán)境綜合水平呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì).其中2001年生態(tài)環(huán)境綜合水平數(shù)值最低,只有0.3086,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況最差;2011年數(shù)值達(dá)0.7328,為最好年份;2001,2004,2006,2008,2009這5年出現(xiàn)倒退,表明生態(tài)環(huán)境綜合水平不夠穩(wěn)定.

本文以徐州市為實(shí)證研究,選取人口城鎮(zhèn)化、經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化和社會(huì)城鎮(zhèn)化和空間城鎮(zhèn)化4個(gè)子系統(tǒng),構(gòu)建徐州市城鎮(zhèn)化綜合水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;選擇生態(tài)環(huán)境水平、生態(tài)環(huán)境壓力和生態(tài)環(huán)境保護(hù)3個(gè)子系統(tǒng),構(gòu)建其生態(tài)環(huán)境綜合水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系．但由于影響城鎮(zhèn)化水平和生態(tài)環(huán)境水平的因素很多,與其相應(yīng)的測(cè)度指標(biāo)也應(yīng)當(dāng)很多．本文參考前人研究成果,選取了一些具有代表性的指標(biāo)來構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,其合理性和適用性仍有待進(jìn)一步探究．

江蘇師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院2012級(jí)區(qū)域經(jīng)濟(jì)學(xué)研究生范夢(mèng)影,人文地理學(xué)研究生耿雪、郝晶晶、賈禮蘭等參與了本文資料收集和分析討論,在此深表謝意!

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