劉 潔，雷思友

(安徽理工大學(xué) 經(jīng)濟與管理學(xué)院，安徽 淮南 232001)

隨著經(jīng)濟飛速發(fā)展，工業(yè)化進程加快，對資源的需求大大增加，產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水、廢氣和污染物沒有得到有效處理，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境遭受嚴重污染，經(jīng)濟與環(huán)境發(fā)展不平衡，以單一系統(tǒng)為研究對象往往無法達到預(yù)期效果。為了解決此類問題，部分學(xué)者開始以多維角度來研究生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟的耦合協(xié)同發(fā)展。姜磊等[1]對資源、環(huán)境、經(jīng)濟3個系統(tǒng)進行耦合分析并修正，之后推廣到n個系統(tǒng)；程廣斌等[2]利用TOPSIS模型計算西北地區(qū)整體經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)度；王穎等[3]以安順市為例，探究生態(tài)、經(jīng)濟、社會系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展水平及其影響因素；張琪等[4]剖析了淮南市多維關(guān)系的協(xié)調(diào)發(fā)展；田童等[5]分析了北京市各區(qū)3個系統(tǒng)綜合發(fā)展和協(xié)調(diào)程度。

根據(jù)已有文獻，以淮南市為例，基于2009—2018年的面板數(shù)據(jù)，構(gòu)建生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟評價指標體系，利用耦合度、協(xié)調(diào)度模型，對淮南市生態(tài)與經(jīng)濟子系統(tǒng)進行耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的實證分析，并根據(jù)灰色GM(1,1)預(yù)測模型預(yù)測未來5 a的發(fā)展趨勢，以期為淮南市生態(tài)與經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 材料與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

淮南市位于安徽省中北部，總面積5 533 km2，是一座歷史文化名城，也是能源之都、國家首批試點智慧城市[6]。2018年淮南市全年地區(qū)生產(chǎn)總值約1 133億元，城鎮(zhèn)化率64.11%，2019年淮南市地區(qū)生產(chǎn)總值比上年增長5.2%?；茨鲜心茉吹V產(chǎn)資源較豐富，既是“皖電東送”的領(lǐng)軍主力和“火電三峽”，也是“華東工業(yè)糧倉”，其儲量分別占安徽省與華東區(qū)域的70%和32%。正是由于大量采煤、發(fā)電，采煤沉陷區(qū)面積逐年增加，環(huán)境污染程度也在逐年提高。據(jù)預(yù)測，淮南市最終沉陷面積可能會達到700 km2，涉及全市人口的16.5%。

1.2 指標體系構(gòu)建與數(shù)據(jù)來源

參考相關(guān)研究，在不違背科學(xué)性、關(guān)聯(lián)性的基礎(chǔ)上[7]，依據(jù)數(shù)據(jù)可獲得性、普遍性的原則，建立生態(tài)和經(jīng)濟指標體系。其中，生態(tài)子系統(tǒng)包括園林綠地面積、化肥施用量、城市建設(shè)用地面積等16個指標，經(jīng)濟子系統(tǒng)包括地方財政收入、固定資產(chǎn)投資、GDP等13個指標，具體指標體系如表1所示。

文中評價指標體系中數(shù)據(jù)的研究時段為2009—2018年，數(shù)據(jù)來源于《安徽省統(tǒng)計年鑒(2010—2019)》和《淮南市統(tǒng)計年鑒(2010—2019)》，其中，2018年淮南市的工業(yè)廢氣排放量一項數(shù)據(jù)存在缺失，將采用回歸估計法進行填補。

1.3 數(shù)據(jù)處理

借助SPSS軟件，用回歸估計法插補2018年的工業(yè)廢氣排放量的缺失值。為了消除指標數(shù)據(jù)間的不可比性[8-9]，采取最大最小標準化法，對原始數(shù)據(jù)進行無量綱處理，用熵權(quán)法確定指標權(quán)重。設(shè)原始指標數(shù)據(jù)矩陣為X=(Xij)m×n，對指標數(shù)值Xij進行如下處理：

1)最大最小標準化。

zij=(Xij-Xmin)/(Xmax-Xmin),

(1)

zij=(Xmax-Xij)/(Xmax-Xmin).

(2)

2)計算第i年的第j項指標值所占比重。

(3)

表1 生態(tài)與經(jīng)濟耦合關(guān)系評價指標體系及權(quán)重

3)計算m年n項指標的熵值。

(4)

4)計算第j項指標差異性系數(shù)及權(quán)重。

dj=1-Ej,

(5)

(6)

5)計算單一指標的評價指數(shù)及第i年的綜合評價指數(shù)。

Sij=Wj×zij,

(7)

(8)

式中：zij，Xij，Xmax，Xmin分別表示標準化值、第i年第j項指標數(shù)值、第j項指標的最大最小值；Aij為指標的比重；Ej為指標熵值，且Ej∈[0,1]；dj,Wj分別為指標差異性系數(shù)和指標權(quán)重；Sij，Si分別是單一指標發(fā)展水平和綜合指標的發(fā)展水平。

1.4 建立模型

1.4.1 耦合度模型

為研究生態(tài)與經(jīng)濟系統(tǒng)間的相互作用及其影響程度，構(gòu)建二維系統(tǒng)耦合度模型，計算子系統(tǒng)的綜合評價得分和耦合度。

(9)

(10)

式中：Bi和C分別表示子系統(tǒng)的綜合評價得分和耦合度，C?[0,1]。為研究生態(tài)與經(jīng)濟之間的耦合度強弱，根據(jù)相關(guān)研究中的耦合度劃分標準[10-12]，將耦合度分成6種類型，分別為：無關(guān)狀態(tài)且無序發(fā)展：C=0;低水平耦合:(0,0.3];拮抗:(0.3,0.5];磨合耦合:(0.5,0.8];高水平耦合:(0.8,1);良性共振:C=1。

1.4.2 耦合協(xié)調(diào)度模型

雖然耦合度可以反映生態(tài)與經(jīng)濟系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)度和耦合性的強弱，但是無法反映出系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)程度。因此，為了解系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)程度和整體動態(tài)發(fā)展水平，引入耦合協(xié)調(diào)度模型[13-14]為

(11)

T=αS1+βS2.

(12)

式中：O，T分別表示協(xié)調(diào)度和總體效應(yīng)，O?[0,1]；α,β為子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展貢獻，α=β=0.5。為研究生態(tài)與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)程度，根據(jù)相關(guān)研究中的耦合協(xié)調(diào)類型劃分標準，將耦合協(xié)調(diào)度分為10個類型[15-16]，如表2所示。

表2 耦合協(xié)調(diào)類型劃分標準

1.4.3 灰色預(yù)測模型

為方便對指標未來的變化情況做定量預(yù)測，采用灰色預(yù)測模型[17-19]。首先，假設(shè)原始數(shù)據(jù)時間序列為A0=[a0(1)，a0(2)，…，a0(n)]，通過對原始數(shù)據(jù)A0做累加處理，生成新的序列A1=[a1(1),a1(2),…,a1(n)]，構(gòu)造矩陣B，Yn，得出白化微分方程

(13)

k=1,2,…,n.

(14)

最后，對預(yù)測模型進行殘差檢驗和后驗差檢驗[20]，若檢驗結(jié)果同時滿足后驗差比值C<0.65且小誤差概率P>0.70，表明該模型通過檢驗且可得到有效的預(yù)測值，否則需要進行模型修正。

2 結(jié)果與分析

2.1 耦合協(xié)調(diào)結(jié)果分析

對數(shù)據(jù)處理后，得出子系統(tǒng)綜合評價指數(shù)的動態(tài)演化趨勢(見圖1)，繪制耦合度與協(xié)調(diào)度變化趨勢(見圖2)，并對其生態(tài)與經(jīng)濟耦合類型及協(xié)調(diào)類型進行劃分[10](見表3)。

表3 2009—2018年淮南市生態(tài)與經(jīng)濟耦合類型及協(xié)調(diào)類型

圖1 綜合評價指數(shù)動態(tài)演化趨勢

圖2 耦合度與協(xié)調(diào)度變化趨勢

由表1可知，單一指標水平較低的是一般工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量，單一指標水平較高的是工業(yè)廢水排放量。2009年的經(jīng)濟系統(tǒng)評價綜合得分最低，2012年的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)綜合得分最低，2017年生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟系統(tǒng)的評價綜合得分最高。對淮南市整體發(fā)展而言，2個子系統(tǒng)對城市的貢獻程度依次為生態(tài)子系統(tǒng)(0.676 9)、經(jīng)濟子系統(tǒng)(0.323 1)。根據(jù)擬合結(jié)果可知：淮南市整體保持上升的發(fā)展趨勢，經(jīng)濟系統(tǒng)的發(fā)展前期較緩慢，后期迅猛，生態(tài)系統(tǒng)相對緩慢，呈現(xiàn)生態(tài)滯后型；2009—2014年生態(tài)與經(jīng)濟系統(tǒng)間的空間差異逐漸減小，自2015年起系統(tǒng)間的空間差異持續(xù)增大；生態(tài)與經(jīng)濟系統(tǒng)的擬合優(yōu)度(R2)分別為0.886 3、0.768 5，說明擬合曲線與觀測值的擬合度較好。

由表3與圖2可以看出，2009—2018年淮南市生態(tài)與經(jīng)濟系統(tǒng)的耦合度可能受經(jīng)濟危機影響，2009年處于較低的磨合耦合，2010年迅速提升到高水平耦合，且2010年后一直處在0.971～1.000之間，保持高水平耦合。2011年“十二五”規(guī)劃的實施與2015年“中國制造2025”的提出，項目轉(zhuǎn)型實現(xiàn)新突破，其經(jīng)濟與生態(tài)系統(tǒng)的耦合度分別增加了0.113和0.016，達到良性共振階段。同時，該市生態(tài)與經(jīng)濟系統(tǒng)協(xié)調(diào)度從2009年協(xié)調(diào)度為0.265的中度失調(diào)類型增長到2018年協(xié)調(diào)度為0.581的勉強協(xié)調(diào)類型，呈穩(wěn)步上升狀態(tài)，但耦合協(xié)調(diào)水平偏低。其中，2016年才開始由失調(diào)轉(zhuǎn)為協(xié)調(diào)，2017年協(xié)調(diào)度最高，達到初級協(xié)調(diào)。而且隨著淮南發(fā)展穩(wěn)中求進，協(xié)調(diào)度從中度失調(diào)上升到初級協(xié)調(diào)。另外，在2012年的復(fù)雜形勢下，協(xié)調(diào)度降到低度失調(diào)后持續(xù)穩(wěn)定上升，說明環(huán)境問題會隨著經(jīng)濟發(fā)展、GDP增長等出現(xiàn)先改善后退化再改善的波動。

2.2 預(yù)測結(jié)果分析

將淮南市生態(tài)與經(jīng)濟系統(tǒng)的綜合評價得分、耦合度、協(xié)調(diào)度代入灰色GM(1,1)模型中，運用灰色建模軟件對淮南市未來5 a的綜合評價得分、耦合度、協(xié)調(diào)度發(fā)展進行預(yù)測，結(jié)果如表4所示。

表4 2019—2023年淮南市生態(tài)與經(jīng)濟發(fā)展預(yù)測

由表4可知，后驗差比值C<0.65且小誤差概率P>0.70，表明該模型檢驗合格且預(yù)測值有效?；茨鲜形磥? a將延續(xù)前10 a的穩(wěn)步上升趨勢，但生態(tài)系統(tǒng)上升趨勢仍低于經(jīng)濟系統(tǒng)的上升趨勢。其中，預(yù)計2019年之后4 a淮南市的生態(tài)與經(jīng)濟系統(tǒng)將達到并維持在良性共振階段，協(xié)調(diào)度由原來的勉強協(xié)調(diào)到2019年上升至初級協(xié)調(diào)等級，預(yù)測在2020年“十三五”規(guī)劃收官之年后，協(xié)調(diào)度上升到中級協(xié)調(diào)等級，且到2023年上升到良好協(xié)調(diào)等級。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

通過構(gòu)建相應(yīng)的指標體系，對系統(tǒng)綜合發(fā)展水平、耦合趨勢與協(xié)調(diào)度的發(fā)展及預(yù)測進行分析，揭示出淮南市生態(tài)與經(jīng)濟系統(tǒng)兩者間的發(fā)展存在差異性。研究結(jié)果表明：

1)在淮南市的評價指標體系中生態(tài)系統(tǒng)所占權(quán)重較大，生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展較為不平衡，但淮南市整體發(fā)展呈上升趨勢。其中,經(jīng)濟系統(tǒng)的發(fā)展前期較緩慢，后期發(fā)展迅猛，生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展后期上升緩慢，呈現(xiàn)生態(tài)滯后型，以至于自2015年起系統(tǒng)間的空間差異持續(xù)增大。

2)耦合度由磨合耦合階段迅速提升到高水平耦合階段并維持平穩(wěn)，2011年和2015年達到良性共振；耦合協(xié)調(diào)度由中度失調(diào)類型增長到初級協(xié)調(diào)類型，總體呈現(xiàn)上升趨勢。

3)通過預(yù)測，淮南市未來5 a內(nèi)生態(tài)與經(jīng)濟系統(tǒng)的綜合評價得分、耦合度、協(xié)調(diào)度發(fā)展水平將穩(wěn)步上升，但其生態(tài)子系統(tǒng)和經(jīng)濟子系統(tǒng)間綜合發(fā)展速度仍存在明顯差距。其中，在2020年達到良性共振階段，2023年達到良好協(xié)調(diào)等級。

3.2 建議

1)保持經(jīng)濟發(fā)展勢頭，推動高質(zhì)量發(fā)展。充分利用自身鐵路運輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，利用皖江經(jīng)濟帶、長三角一體化戰(zhàn)略，建設(shè)城際經(jīng)濟體系，加強城市之間的聯(lián)系，擴大對外開放，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，緩解經(jīng)濟下行壓力。加大對新興產(chǎn)業(yè)和科研投入，促進能源企業(yè)的新舊動能轉(zhuǎn)換，帶動非煤產(chǎn)業(yè)和民營經(jīng)濟的發(fā)展。

2)加強生態(tài)環(huán)境保護和治理。在不突破生態(tài)底線的基礎(chǔ)上，適度有序地開發(fā)資源。借助皖江經(jīng)濟帶和淮河生態(tài)經(jīng)濟帶的建設(shè)，推進淮南市生態(tài)環(huán)境建設(shè)，加大對煤礦、電廠等行業(yè)的整合力度，徹底排查整改“三高”企業(yè)。加強對淮南市的散煤管控，加大對“三廢”的治理，有機利用廢棄礦區(qū)、沉陷區(qū)，全力整改環(huán)境較突出的問題。

3)積極推進生態(tài)與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展。抓住長三角一體化新機遇，借助全面建成小康社會的契機，加強招商引資力度，完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；綜合整治沉陷區(qū)，修復(fù)受損的生態(tài)系統(tǒng)，建設(shè)生態(tài)景觀，構(gòu)建綠色循環(huán)生態(tài)經(jīng)濟，促進生態(tài)與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展。