西北干旱区城市化与生态环境协调发展比较研究

李松霞

(淮阴工学院 商学院，江苏 淮安 223001)

西北干旱区城市化与生态环境协调发展比较研究

李松霞

(淮阴工学院 商学院，江苏 淮安 223001)

利用协调发展度模型，对西北干旱区2005～2015年间城市化进程和生态环境相应的协调发展状况进行测度与评价，结果表明：城市化与生态环境整体处于初级协调阶段，属协调水平较低生态环境滞后型，尤其人口城市化落后，生态环境退化严重；时间上呈轻度失调-勉强协调-初级协调-中级协调-初级协调的倒“U”字过程，2009年以来快速城市化使协调关系趋向失衡，区域差异显著；空间分异上陕西和宁夏处于初级协调阶段，新疆、甘肃和青海处于勉强协调阶段。

城市化；生态环境；协调发展；西北干旱区

0 引言

伴随城市化进程的加快，城市化与生态环境协调发展问题已成为学界和决策部门普遍关注的热点问题，特别是西北干旱区城市化普遍面临着水资源短缺和生态环境脆弱的挑战[1]。国外著名环境经济学家Grossman和Krueger最早利用计量经济学方法揭示了随着城市经济发展水平的提高，城市生态环境质量呈现“U”型的演变规律，并提出了著名的环境库兹涅茨曲线(EKC)假设，成为生态经济学和城市生态学理论的经典分析框架，认为EKC不是“先污染后治理”的理由，而是需要采取相应的对策来防止“U”型曲线超出生态阈值[2]。国内学者从不同视角建立城市化与生态环境的评价指标体系，采用耦合度与协调模型对两者的协调性进行了定量分析。黄金川等[3]认为重庆库区城市化与生态环境耦合关系曲线为正U型，揭示出库区城市化与生态环境耦合演化的二元性；且现阶段库区城市化对生态环境的依赖性大于其破坏性；方创琳等[4]认为城市化与生态环境交互耦合系统满足的六大基本定律，即耦合裂变律，动态层级律，随机涨落律，非线性协同律，阈值律和预警律，是研究分析城市化与生态环境交互耦合过程必须遵循的基本定律；乔标等[5]认为在城市化发展的初期，往往是需要一定的生态破坏为代价的，然而随着城市化的发展，生态环境必将随城市化而好转；刘耀彬等[6]根据城市化与生态环境交互作用的时空规律，基于协同论的观点指出城市化与生态环境协调的评判标准并构建了二者之间的协调度三种模型：功效函数、协调度函数和序参量体系，并以江苏省为例证明其有效性；魏晓婕等[7]利用灰色关联方法，对干旱区绿洲城市的城市化进程和生态环境响应的耦合关系进行评价与分析，得出：乌鲁木齐市城市化与生态环境的耦合目前正处于缓慢变化阶段，属于逐步磨合型；宋建波等[8]在对长江三角洲城市群16个城市的城市化与生态环境协调发展度测度基础上将其分为四类，并逐类进行分析；孜比布拉·司马义等[9]采用运用层次分析法对阿克苏的城市化与生态环境协调度进行定量分析，得出1999年以后阿克苏市的生态环境质量有所下降并向不协调方向发展；马利邦等[10]对甘肃省城市化与生态环境耦合的量化分析，得出2003年以前城市化发展滞后于生态环境建设，之后处于良好协调阶段；孙平军[11]对江苏省城市化与生态环境的非协调研究，认为江苏省城市化的快速推进是以牺牲环境为基本代价的；王少剑等[12]认为京津冀地区人口城市化和生态压力分别对城市化子系统与生态环境子系统的贡献份额最大，1980年以来该地区的城市化与生态环境耦合协调度呈现出S型曲线变化，协调类型从严重不协调-城市化受阻发展到高级协调-生态环境滞后类型。综上，前期对于城市化与生态环境协调耦合研究理论及模型与方法上较为丰富，在空间尺度上主要集中在省域、市域及城市群等研究，而对于生态环境脆弱的西北五省区不同省域城市化与生态环境协调发展水平的研究较少，特别是对不同城市化发展阶段与生态环境协调水平的分析。

以西北五省区为研究对象，结合西北干旱区城市化水平和生态环境状况的发展实际，建立城市化与生态环境的综合指标体系，采用熵值法和协调模型定量测算和评价2005～2015年间西北地区及五省城市化与生态环境的协调发展度，揭示其城市化协调发展特征及区域差异，从而找出各省之间协调发展的短板，以期为西北区域经济可持续发展状况的时空比较和有关政策的实施提供参考。

1 数据来源与研究方法

研究中选取的城市化与生态环境的原始数据分别来自2006～2016年的《新疆统计年鉴》《陕西统计年鉴》《甘肃发展年鉴》《宁夏统计年鉴》《青海统计年鉴》《中国区域统计年鉴》《中国环境统计年鉴》和《中国城市统计年鉴》，部分数据根据年鉴整理所得。为避免指标体系量纲的影响，首先对原始数据进行数量极化无量纲处理，其中，正向指标和负向指标计算式如下：

(1)

其中，x'ij表示指标的标准值，xj是指标原始值。xmin及xmax分别表示对原始指标取最小值和最大值。

1.2 研究方法

1.2.1 城市化与生态环境综合评价指标体系

结合既有成果，根据生态城市理论及科学性、代表性、系统性、层次性原则和可比、可量、可行性原则，结合西北五省自然环境特点和社会经济发展状况及指标数据的可获性构建我国西北五省城市化与生态环境系统的综合评价指标体系，在城市化系统设置了人口、经济、社会及空间等4个一维指标和21个二维指标；从以工业为主导以及城市经济生活的压力在环境系统设置了环境状态、压力及环境保护等3个一维指标和12个二维指标，见表1。

每位教师应针对课程改革做出课程相应的变化，以加强学生对数学的认知。《义务教育数学课程标准》指出：义务教育的宗旨是让更多的人接受义务教育，面向全体学生，发掘每位学生的优点，对他们进行不同的培养，使得人人都能获得良好的数学教育，不同的人在数学上得到不同的发展。

1.2.2 指标体系权重的确定

表1 西北干旱区城市化与生态环境的综合评价指标体系

1.2.3 评价模型的构建

根据各指标的标准化值与权重，加权求和计算城市化f(x)和生态环境g(y)的综合指数。设xi(i=1,2,…,m)为城市化指标，yj(j=1,2,…,n)为生态环境指标，对应的权重分别为αi和βj，按照式(2)和(3)分别计算城市化指数和生态环境指数。

(2)

(3)

协调是指两种或两种以上系统或系统要素之间一种良性的相互关联，是系统之间或系统内部要素之间配合得当、协调一致的关系。协调度是度量系统或要素之间协调状况好坏程度的定量指标。再根据城市生态学理论及干旱区生态环境特征，借鉴协调度模型[10]，构建城市化与生态环境协调发展度计算方法如下：

D=

(4)

式中，δ为调节系数，令δ=2；αf(x)+βg(y)为城市化与生态环境的综合评价指数，它反映城市化与生态环境的整体水平；α、β为待定权数，由于城市化发展与生态环境保护同等重要，故取α=β=0.5；D为城市化与生态环境协调发展度。为了全面了解西北地区协调发展状况，除了对西北每个省的协调发展度进行测算，还对整个西北地区的协调发展度进行测算。方法如下：把西北地区看作一个整体，其城市化与生态环境系统的综合发展水平采用5个省区每个子系统综合得分的平均值进行度量，然后计算出整体西北地区各个系统的协调发展度。并参照相关研究，依据协调发展度的大小将协调发展水平进行等级划分[6]，见表2。

表2 协调发展水平度量标准

2 实证分析及评价

按上述评价方法对指标原始数据进行标准化处理及确定其权重系数，再根据子系统综合水平的度量方法，分别得出2005～2015年西北五省城市化与生态环境两系统综合发展水平的测算结果，从而得到整体西北地区两系统综合发展水平测算结果，见表3。在此基础上，根据协调发展度模型测算出2005～2015年整体西北地区及其五省的城市化与生态环境的协调发展度，见表4，并绘制出协调发展动态演变折线图，如图1所示。根据这11年整体西北地区及其五省的平均协调发展度和协调发展水平度量标准，对其进行协调发展类别划分，见表5。

表3 2005～2015年西北干旱区城市化与生态环境系统综合发展水平

表4 2005～2015年西北干旱区城市化与生态环境的协调发展度D

表5 西北干旱区城市化与生态环境的协调发展评价结果(2005～2015年均)

2.1 城市化与生态环境协调发展综合分析

根据西北地区协调发展度测算结果和划分标准，以及协调发展水平走势图(见表4、5和图1)得出：西北地区整体处于初级协调的生态环境滞后型。2005～2015年这11年间的协调发展水平总体呈上升趋势，但协调度水平变化呈阶段性特征，大致分2个阶段：2005～2009年，协调发展水平稳步上升增长。协调发展度从频临失调转向勉强协调阶段。2010～2015年协调水平波动剧烈，初级和中级交替协调阶段。

图1 2005-2015年西北干旱区城市化与生态环境协调发展水平

结合表3和表4具体分析，2005～2015年间西北整体城市化系统发展比较稳定，生态环境环境系统发展相对波动幅度较大。2005～2009年，城市化综合水平滞后于生态环境综合水平，且城市化综合水平上升对应生态环境综合水平下降。2010～2015年，2010年始生态环境水平滞后于城市化水平，城市化水平上升对应于生态环境水平的下降，但与前一阶段相比生态环境综合水平有向好趋势发展。这在一定程度上表明城市化进程对生态环境的影响以及对西北地区协调发展的制约。从西北整体综合城市化水平来看，上升速度较快，从2005年的0.1509上升到2015年的0.8977水平，平均增速6.8%。其各子系统的发展水平都有所提高，且社会城市化>经济城市化>空间城市化>人口城市化；从生态环境综合水平看，波动中有下降趋势，呈“U”型特征，两头高中间低，且生态环境压力从2006年开始高于生态环境状态水平，呈逐年上升趋势，即生态环境压力>生态环境状态>生态环境保护。

2.2 城市化与生态环境协调发展区域差异

根据计算的协调度数据和协调等级划分的标准可知，陕西和宁夏属于初级协调阶段，甘肃、青海和新疆处于勉强协调阶段；从协调发展特征看，陕西、甘肃和青海均属生态环境滞后型，新疆和宁夏属城市化滞后型。由于协调发展度的测度及类型划分基于城市化与生态环境系统综合水平，各系统的发展体现协调发展特征，因此按照协调发展度特征对西北五个省区的协调发展度区域差异进行具体分析，以期探寻西北五省协调发展中存在的短板，为提高协调发展水平提供依据。

(1) 陕西、甘肃和青海三省均属于生态环境滞后型，甘肃和青海处于勉强协调阶段，陕西处于初级协调阶段。

陕西省属于初级协调阶段的生态环境滞后型。2010年开始，生态环境滞后于城市化水平。陕西省城市化综合水平平均得分排名西北第一，生态环境平均综合得分第二，协调水平相对较高，排名西北第一。从城市化各子系统来分析，陕西的经济和社会城市化水平平均综合得分西北最高，但其人口和空间城市化水平在五省相对较低。从生态环境各子系统分析，陕西生态环境压力最大，工业“三废”排放量高于其他四省，但其生态环境状态较好，生态环境治理与保护水平相对较高，均排名西北第二，相对缓解了城市化进程带来的压力。但不是生态环境状态好就可以随意排放污染物来破坏环境，生态环境压力过大是不可持续的。陕西省2005年以来就比较关注生态环境的投资治理，但仍属于边污染边治理。

甘肃处于勉强协调阶段的生态环境滞后型。从2006年开始，生态环境水平就滞后于城市化水平，相对其他省份滞后时间较早。甘肃城市化综合水平平均得分排名西北第三，生态环境平均综合水平西北最低，协调水平相对较低，排在西北第四。从城市化各子系统来分析，人口城镇化得分西北第一，经济和空间城市化水平较高，居于西北第二，社会城市化相对滞后，排名西北第四；从生态环境各子系统分析来看，生态环境状态西北第四，生态环境压力较大仅次于陕西，生态环境投资治理及工业固体物综合利用率却处于西北最低水平。因此得出：甘肃和陕西经济城市化水平在西北较高，但甘肃协调发展水平低于陕西，除了受自身脆弱的生态环境状态制约外，还有长期以来作为我国工业区域之一，以工业为主导的粗放型的的经济增长方式超出了生态环境的承载能力。

青海处于勉强协调阶段的生态环境滞后型。虽然同甘肃省具有相同的协调阶段特征，但却处于较低的协调水平。2011年开始生态环境滞后于城市化水平，随后两者差距呈逐年拉大趋势，2015年两者差距西北最大，为0.6611。与其余省份不同的是，从2005年以来青海生态环境水平一直处于下降趋势，从2005年的0.6492下降到2015年的0.279，生态环境恶化严重。城市化综合水平平均得分排名西北地区最后，生态环境综合水平平均排名西北第四位，平均协调水平排名西北地区最后，处于较低的协调水平。从城市化各子系统来分析，人口城市化水平西北五省最低，其经济和空间城市化排名西北第四，社会城市化排名第三。从生态环境各子系统分析，生态环境状态在西北五省最差，工业“三废”的排放量排名西北第四，生态环境压力相对较小，同时环境投资治理力度较小。因此可以看出，青海协调水平较低，一方面是其较差的生态环境状态，另一方面是人口、经济和空间城市化水平较低制约其经济发展及协调度的提升。

(2) 新疆和宁夏两省均属于城市化滞后型，新疆处于勉强协调阶段，宁夏处于初级协调阶段。

宁夏属于初级协调阶段的城市化滞后型。2012年以前城市化一直处于滞后状态。城市化平均综合水平得分，排名西北第二，生态环境平均综合水平得分排名第一，协调水平排名西北第二，协调水平相对较高。除空间城市化水平平均得分西北排名最低外，经济城市化平均综合得分排在西北第三，社会和人口城市化平均得分排名第二。宁夏生态环境状态西北最好且生态环境压力西北最小，且环境治理投资居于西北第三，工业废弃物综合利用率西北地区第一，因此有较好的生态环境水平。宁夏第三产业产值占其GDP比重在西北地区最高，全社会固定资产投资额最少，空间城市化水平较低，城市经济的发展没有超出生态环境承载范围，应当在保持较好生态环境水平下加快城市化进程。

新疆属于勉强协调阶段的城市化滞后型。虽然与宁夏表现相同的城市化滞后特征，但协调水平低于宁夏。2012年以前城市化处于较低水平，近几年有所提高，新疆城市化平均综合水平排名西北第四，生态环境平均水平排名西北第三，处于较低的协调水平。从各自子系统来看，新疆经济和社会城市化水平均排名西北最后，而空间城市化水平第一，人口城市化水平第三，生态环境状态和压力排名西北第三，生态环境的治理和保护排名西北第一。新疆固定资产投资水平较高仅次于陕西省，但经济和社会城市化水平均排名西北最后，对其自身来说，其经济城市化水平与人口、社会和空间水平相比也是最低的，说明新疆经济的发展还是靠投资拉动，且经济效率低下。因此，在生态环境极其脆弱情况下，面对大力发展经济的压力，必须优化产业结构，提升经济总量，注重加强服务业，加大科技创新力度，同时健全社会事业发展机制，加大社会事业的投入力度并改善其投入结构。

3 结论

通过对西北五省区2005～2015年城市化进程与生态环境响应协调关系的定量分析与比较，得出以下结论：

2005年以来西北地区整体城市化与生态环境协调水平呈上升趋势，经历了从轻度失调-勉强协调-初级协调-中级协调-初级协调几个过程。协调水平较低，处于初级协调阶段的生态环境滞后型。2009年开始城市化水平超出生态环境水平。城市化各子系统中，社会城市化>经济城市化>空间城市化>人口城市化。生态环境各子系统中，生态环境压力呈逐年递增趋势，生态环境压力>生态环境状态>生态环境保护。西北五省协调度区域差异明显，呈现不同的特征，存在各自的短板。不同的城市化发展阶段和水平对应的协调发展水平不同。

尽管西北五省11年来协调度均值处在协调阶段，但是处于低水平的协调。协调度是相对于城市化发展阶段而存在，在城市化发展的各个阶段与生态环境系统间都可能达到协调，但是较低生态环境系统发展水平与较低的城市化系统发展水平对应的是较低水平的协调，而真正意义上的协调不仅在于城市化与生态环境系统的相互协调，更需要二者有较高水平的发展。青海城市化水平最低对应较低的协调发展水平，排名西北第五；宁夏城市化水平排名第三，协调水平处于第三；而陕西协调度水平处于西北地区最高水平。甘肃虽然城市化水综合排名第三，由于生态环境水平排名最后，协调水平最低。新疆城市化水平低于甘肃，但由于生态环境水平相对较好，协调水平排名西部第三。因此得出：经济城市化与生态环境压力之间的矛盾以及区域自身脆弱的生态环境是制约西北地区协调发展的主要问题。所以这些地区在加快城市化速度的同时应兼顾质量，加强生态环境保护。

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(责任编辑：孙文彬)

Comparative Study on Coordination Development between Urbanization and Eco-environment in the Arid Area of Northwest China

LI Song-xia

(Faculty of Business, Huaiyin Institute of Technology, Huai'an Jiangsu 223001,China)

The paper analyzed coordination development between urbanization and eco-environment in the arid area of Northwest China. By calculating the level of development and their coordinated development situation between urbanization and eco-environment from 2005 to 2015, the results showed that urbanization and eco-environment were in the primary coordination stage, which was the lagging of the lower eco-environment, especially the backward population urbanization and serious ecological environment degradation. From the time point of view, the relationship experienced mild disorders, barely coordination, primary coordination, intermediate coordination, primary coordination, and an inverted U-type development. Rapid urbanization had led to imbalance and significant regional differences in the relation since 2009. From the spatial variation of view, Shanxi and Ningxia belong to the stage of initial coordination; Xinjiang, Gansu and Qinghai were in the stage of barely coordination.

urbanization; ecological environment; coordinated development; the arid area of Northwest China

2017-04-12

国家自然科学基金(41361025)

李松霞(1980-)，女，河南郑州人，讲师，博士，主要从事城市经济与区域发展研究。

F291.1

A

1009-7961(2017)03-0074-06