段長桂，董增川，管西柯，賈文豪

(河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，江蘇南京210098)

南京市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)關(guān)系研究

段長桂，董增川，管西柯，賈文豪

(河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，江蘇南京210098)

采用基于離差平方和的綜合賦權(quán)法將主客觀賦權(quán)法相結(jié)合，對南京市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境進(jìn)行評價，并運(yùn)用耦合協(xié)調(diào)度模型對2001年～2014年2個子系統(tǒng)間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行研究。結(jié)果表明，南京市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平呈穩(wěn)定上升趨勢，生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)綜合評價值呈現(xiàn)波動上升趨勢，且經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)上升趨勢高于生態(tài)系統(tǒng)；南京市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)關(guān)系向良好態(tài)勢發(fā)展，從經(jīng)濟(jì)滯后型低度耦合逐漸轉(zhuǎn)變成生態(tài)滯后型極度耦合。為保障社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展，未來幾年，南京市應(yīng)加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，提高區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展；生態(tài)環(huán)境；耦合協(xié)調(diào)；綜合賦權(quán)；南京市

0 引 言

近年來，我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的同時，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的矛盾日益突出，各種生態(tài)問題日趨嚴(yán)重，阻礙了社會的發(fā)展，而經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境是密不可分的，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展可以為生態(tài)環(huán)境的改善提供資金支持，良好的生態(tài)環(huán)境反之可為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，研究經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境相互影響機(jī)理，探討兩者之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，可為區(qū)域經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展提供理論基礎(chǔ)。

國外對經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間協(xié)調(diào)關(guān)系的實證研究始于20世紀(jì)90年代。Grossman和Krueger研究SO2、微塵和懸浮顆粒等3種環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)與收入之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，3種污染物都與收入呈倒“U”形關(guān)系[1]；Panayotou借用Kuznets界定的人均收入水平與收入不均等之間的倒“U”形曲線，首次將這種環(huán)境質(zhì)量與人均收入水平間的關(guān)系稱為環(huán)境庫茲涅茨(EKC)曲線[2]，隨后掀起了研究EKC曲線的浪潮。國內(nèi)相關(guān)實證研究起步較晚，但也取得了長足的發(fā)展。袁雯等[3]采用相關(guān)分析等手段，對上海市城市環(huán)境經(jīng)濟(jì)發(fā)展的演變規(guī)律進(jìn)行研究；黃金川等[4]采用幾何學(xué)和代數(shù)學(xué)推導(dǎo)出生態(tài)環(huán)境與城市化發(fā)展的耦合規(guī)律；邵波等[5]采用因子分析、模糊隸屬度函數(shù)等方法對西北五省區(qū)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)度進(jìn)行評價；楊小鵬[6]采用灰色系統(tǒng)分析和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建經(jīng)濟(jì)環(huán)境互動模型，分析陜西省環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r；張榮天、焦華富等[7]采用改進(jìn)熵權(quán)法和耦合協(xié)調(diào)模型分析1999年～2013年泛長三角地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系。

盡管國內(nèi)外學(xué)者對經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系進(jìn)行了廣泛的實證研究，但研究以定性、相關(guān)分析居多，定量評價較少，且定量評價多采用單一評價方法，影響了評價結(jié)果的準(zhǔn)確性。其中，主觀賦權(quán)法受人為影響較大，而客觀賦權(quán)法有時會忽略指標(biāo)本身的重要性，且2種方法的評價結(jié)果往往是不一致的。針對這一問題，本文以南京市為例，構(gòu)建了經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的評價指標(biāo)體系，采用基于離差平方和的綜合賦權(quán)法將主客觀賦權(quán)法結(jié)合起來，對經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)進(jìn)行評價，并結(jié)合耦合協(xié)調(diào)度模型定量分析南京市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)演變規(guī)律，為南京市經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 研究背景

1.1 研究區(qū)概況

南京市是江蘇省的省會，位于長江下游中部地區(qū)，跨長江兩岸，是長三角經(jīng)濟(jì)核心區(qū)的重要區(qū)域中心城市。全市下轄11個區(qū)，總面積6 597 km2。其中，市區(qū)面積4 723.07 km2，屬于北亞熱帶濕潤氣候，四季分明。地貌特征屬寧鎮(zhèn)揚(yáng)丘陵地區(qū)，林木覆蓋率26.4%。

21世紀(jì)以來，南京市社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，城市化進(jìn)入加速發(fā)展階段，建成區(qū)面積不斷擴(kuò)大。截至2015年，南京市建成區(qū)面積923.8 km2，常住人口823.6萬人。其中，城鎮(zhèn)人口670.4萬人，城鎮(zhèn)化率81.4%。2015年實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值9 720.77億元，人均地區(qū)生產(chǎn)總值11.8萬元，三產(chǎn)結(jié)構(gòu)為2.4∶40.3∶57.3，建成區(qū)綠化率45%，人均綠地面積13.7 m2。

1.2 指標(biāo)選取及數(shù)據(jù)來源

基于相關(guān)文獻(xiàn)[8]并考慮指標(biāo)數(shù)據(jù)的可獲取性、可量化、系統(tǒng)性、層次性等原則，以及根據(jù)南京市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境的特點(diǎn)，構(gòu)建南京市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境耦合的評價指標(biāo)體系。經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)由經(jīng)濟(jì)規(guī)模、經(jīng)濟(jì)能力、經(jīng)濟(jì)潛力等3個方面8個指標(biāo)組成；生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)由環(huán)境壓力、環(huán)境保護(hù)、環(huán)境質(zhì)量等3個方面9個指標(biāo)組成。具體指標(biāo)見表1。本文評價指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于2002年～2015年《江蘇省統(tǒng)計年鑒》、《南京市統(tǒng)計年鑒》以及2001年～2014年《南京市國民經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展公報》。

表1 經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境指標(biāo)體系

2 研究方法

2.1 單一賦權(quán)法

2.1.1 熵值法

熵值法確定權(quán)重的思想是某項屬性的變異程度越大，則其權(quán)系數(shù)越大[9-10]，即

(1)

式中，wk為第k個指標(biāo)的權(quán)重；aik為第i個對象，第k個指標(biāo)的規(guī)范化值，n為評價對象數(shù)量；l為評價指標(biāo)數(shù)量。

2.1.2 層次分析法

層次分析法是由美國運(yùn)籌學(xué)家satty提出的，將與決策總是有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法[11]。大體分為4個步驟：①建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型；②構(gòu)造出各層次中的所有判斷矩陣；③層次單排序及一致性檢驗；④層次總排序及一致性檢驗。

2.2 基于離差平方和的組合賦權(quán)法

(2)

將該目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化為無約束優(yōu)化問題并求解，得到最優(yōu)組合權(quán)重[12]。

2.3 耦合協(xié)調(diào)度模型

參考物理學(xué)中的容量耦合系數(shù)模型，構(gòu)建經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境相互作用的耦合協(xié)調(diào)度模型[13]，即

(3)

T=at1+bt2

(4)

(5)

式中，C為耦合度；t1、t2分別表示經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合評價值；T為經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合評價值；a、b為待定系數(shù)，本文認(rèn)為經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境同樣重要，故取a=b=0.5；D為復(fù)合系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度。

耦合協(xié)調(diào)度模型可以評價經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平，但卻不能評價兩者之間的相對發(fā)展?fàn)顩r，故運(yùn)用相對發(fā)展系數(shù)E進(jìn)行分析，即

E=t1/t2

(6)

本文參考文獻(xiàn)[14-15]將經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度等級分為4個階段12個類型(見表2)。

3 結(jié)果分析

3.1 權(quán)重結(jié)果

利用層次分析法、熵值法以及基于離差平方和的組合賦權(quán)法分別對南京市經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)以及生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)各指標(biāo)進(jìn)行分析評價，得到的權(quán)重系數(shù)見表3。由表3可知，對經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)而言，各指標(biāo)的重要性為：人均GDP>GDP>城鎮(zhèn)居民人均消費(fèi)支出>三產(chǎn)占GDP比重>農(nóng)民人均純收入>財政收入>城鎮(zhèn)居民可支配收入>進(jìn)出口總額。其中，人均GDP對其影響程度最大，為0.199 2；GDP次之，為0.140 9；進(jìn)出口總額的影響最小，僅為0.083。對生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)而言，各指標(biāo)重要性為：SO2去除量>SO2排放量>污水處理率>工業(yè)固體廢物排放量>COD排放量>可吸收顆粒物年均濃度>工業(yè)固體廢物綜合利用率>人均公共綠地面積>建成區(qū)綠化覆蓋率>地表水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率。其中，SO2去除量對其影響程度最大，為0.217 3；地表水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率最小，為0.043 1。

表2 耦合協(xié)調(diào)度等級

3.2 子系統(tǒng)綜合評價

根據(jù)3.1得到組合權(quán)重，利用線性加權(quán)法計算得到南京市2001年～2014年經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)的評價值t1和生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的評價值t2(見表4)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)綜合評價值變化趨勢見圖1。相對發(fā)展系數(shù)變化趨勢見圖2。

從圖1可知，南京市經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)評價值呈穩(wěn)定上升態(tài)勢，生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)評價值雖有一些波動但是總體也呈上升態(tài)勢，說明進(jìn)入21世紀(jì)以來，南京市在大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時，也注意到了生態(tài)環(huán)境的重要性，將經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境同步健康發(fā)展。2011年之后，經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)的評價值超過生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，增長速率有穩(wěn)定趨勢。由圖2可知，南京市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境相對發(fā)展系數(shù)總體呈波動性上升趨勢，說明南京市經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)的增長速度高于生態(tài)系統(tǒng)的增長速度，在2011年之后，2個子系統(tǒng)的關(guān)系由經(jīng)濟(jì)滯后演變?yōu)樯鷳B(tài)滯后。

表3 各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)

表4 經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境綜合評價值

圖1 經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)綜合評價值變化趨勢

圖2 相對發(fā)展系數(shù)變化趨勢

3.3 耦合協(xié)調(diào)發(fā)展

根據(jù)式(3)～(5)計算出南京市2001年～2014年經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度D，耦合協(xié)調(diào)度D的變化趨勢見圖3。根據(jù)表2對耦合協(xié)調(diào)類型的劃分得到南京市歷年耦合協(xié)調(diào)類型(見表5)。

圖3 經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度變化趨勢

年份耦合協(xié)調(diào)度D相對發(fā)展系數(shù)E耦合協(xié)調(diào)類型20010.2610.168經(jīng)濟(jì)滯后型低度耦合20020.3390.188經(jīng)濟(jì)滯后型低度耦合20030.3610.154經(jīng)濟(jì)滯后型低度耦合20040.4650.377經(jīng)濟(jì)滯后型中度耦合20050.5430.413經(jīng)濟(jì)滯后型高度耦合20060.6000.510經(jīng)濟(jì)滯后型高度耦合20070.6610.530經(jīng)濟(jì)滯后型高度耦合20080.7150.630經(jīng)濟(jì)滯后型高度耦合20090.7490.660經(jīng)濟(jì)滯后型高度耦合20100.8050.714經(jīng)濟(jì)滯后型極度耦合20110.8121.125經(jīng)濟(jì)生態(tài)同步型極度耦合20120.8041.565生態(tài)滯后型極度耦合20130.8831.356生態(tài)滯后型極度耦合20140.9261.359生態(tài)滯后型極度耦合

由表5可知，近14年來，南京市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)歷經(jīng)了低度耦合、中度耦合、高度耦合以及極度耦合的階段。其中，2001年～2003年為低度耦合階段；2004年為中度耦合階段；2005年～2009年為高度耦合階段；2011年～2014年為極度耦合階段。耦合協(xié)調(diào)類型逐步從經(jīng)濟(jì)滯后型轉(zhuǎn)變成生態(tài)滯后型。其中，2001年～2010年為經(jīng)濟(jì)滯后型；2011年為經(jīng)濟(jì)生態(tài)同步型；2012年～2014年為生態(tài)滯后型。由圖3可知，南京市2001年～2014年經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)度D呈波動性較小的穩(wěn)定增長趨勢。

總體來說，南京市2001年～2014年經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系向著日趨協(xié)調(diào)的方向發(fā)展，且經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的發(fā)展速度大于生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)。為保障社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展，應(yīng)提高對生態(tài)環(huán)境的重視程度，加大生態(tài)投入，提高生態(tài)質(zhì)量，使其與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相協(xié)調(diào)。

4 結(jié) 語

本文利用主客觀賦權(quán)法相結(jié)合的基于離差平方和的綜合賦權(quán)法，對南京市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的評價指標(biāo)體系進(jìn)行評價，并應(yīng)用經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度模型，對南京市2001年～2014年經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行研究，結(jié)論如下：

(1)近14年來，南京市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平穩(wěn)定逐年上升，生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平雖有波動，但總體呈上升趨勢，且經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的上升趨勢大于生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)。

(2)南京市經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系向著良好的方向發(fā)展，從經(jīng)濟(jì)滯后型低度耦合協(xié)調(diào)關(guān)系逐漸轉(zhuǎn)變成生態(tài)滯后型極度耦合協(xié)調(diào)關(guān)系。

(3)為保障南京市社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展，應(yīng)提高對生態(tài)環(huán)境的重視程度，加大生態(tài)投入，提高生態(tài)質(zhì)量，使其與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相協(xié)調(diào)。

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[14] 劉耀彬, 李仁東, 宋學(xué)鋒. 中國城市化與生態(tài)環(huán)境耦合度分析[J]. 自然資源學(xué)報, 2005, 20(1)： 105- 112．

[15] 劉浩, 張毅, 鄭文升. 城市土地集約利用與區(qū)域城市化的時空耦合協(xié)調(diào)發(fā)展評價——以環(huán)渤海地區(qū)城市為例[J]. 地理研究, 2011, 30(10)： 1805- 1817．

StudyontheCouplingRelationshipofEconomicDevelopmentandEcologicalEnvironmentinNanjingCity

DUAN Changgui, DONG Zengchuan, GUAN Xike, JIA Wenhao

(College of Hydrology and Water Resource, Hohai University, Nanjing 210098, Jiangsu, China)

The subjective and objective weight methods are combined based on sum of deviation square to evaluate the economic development and ecological environment of Nanjing City. The coordination development of these two systems from 2001 to 2014 is analyzed by using the coupled coordination model. The result shows that: (a) the economic development level of Nanjing City has a steady growth trend and the comprehensive evaluation value of ecological environment system is now rising in a fluctuating way, but the economic growth rate is higher than that of ecological-environment system; (b) the coupling relationship between these two systems is developing for a good trend, which is gradually changed into ecological-lag type extreme-degree coupling from economic-lag type low-degree coupling. To ensure the sustained and coordinated development of social economy and ecological environment, Nanjing should strengthen ecological environment protection and improve regional ecological environment quality in next few years．

economic development; ecological environment; coupling coordination; comprehensive weighting; Nanjing City

F127；X22(253)

A

0559- 9342(2017)09- 0005- 05

2017- 04-11

黑龍江省應(yīng)用研究與開發(fā)計劃項目(GZ16B035)；江蘇省水利科技項目(20165042812)

段長桂(1993—)，男，江蘇泰州人，碩士研究生，主要從事水資源規(guī)劃與管理；董增川(通訊作者)．

(責(zé)任編輯楊 健)