中国西北地区脆弱性综合评价

毛亚会, 余丹林, 郑江华, 常琳琳

(1.新疆大学 资源与环境科学学院, 乌鲁木齐 830046;2.美国新泽西州蒙特克莱尔大学 地球与环境研究系, 美国 新泽西 07043)

中国西北地区脆弱性综合评价

毛亚会1, 余丹林2, 郑江华1, 常琳琳1

(1.新疆大学 资源与环境科学学院, 乌鲁木齐 830046;2.美国新泽西州蒙特克莱尔大学 地球与环境研究系, 美国 新泽西 07043)

脆弱性是在社会发展过程中应对外界环境、经济、社会和资源等发生变化自我恢复的能力。当自我恢复能力达到某一临界值时，该地区处于健康的社会发展状态。从经济、社会和生态环境3个层面构建中国西北地区脆弱性综合评价体系，并运用熵值法确定指标权重，建立脆弱性模型计算2004—2013年西北地区脆弱性指数。研究发现：近10年来西北地区脆弱性总体上逐渐减小，各省最大下降率分别为：陕西46.83%、甘肃47.40%、青海29.84%、宁夏45.95%和新疆24.62%。演化过程段可分为2004—2008年的高脆弱性指数和2009—2013年的低脆弱性指数，且省区域脆弱性指数差距逐渐缩小。子系统演变特征分析上，各省子系统脆弱性整体呈波动性下降趋势。经济系统脆弱性可分为快速下降时期(2004—2008年)和缓慢下降时期(2009—2013年)，并表现出经济主导型脆弱性向资源主导型脆弱性转变。探究西北地区社会发展与变化规律，以综合视角和科学测度方法来建立决策支持系统，促进其可持续发展。

脆弱性; 综合评价; 熵值法; 西北地区

脆弱性最初应用于自然灾害研究[1]，后来，逐渐涉及区域经济、生态环境、社会可持续发展等领域。脆弱性涵义也越来越丰富，最终形成概念集合即暴露性、敏感性、适应能力和恢复能力等[2-5],分析框架和评价方法也在不断完善[5-7]，为研究区域经济可持续发展的提供了科学知识体系[8-9]。近年来，脆弱性研究已成为学术界关注热点，学者们分别对煤矿资源区域[10]，旅游区域[11]，干旱区域[12]，沿海区域[13]等特殊类型区域进行脆弱性研究，并取得丰富的研究成果。从现有的研究成果来看，脆弱性研究已经逐步从社会、经济、生态等单个领域向人—海、社会—生态、人—环境[9,14-19]等耦合系统转变。人类经济社会活动区域与该地区的水资源、能源资源和生态环境等密切相关，共同组成一个耦合系统，具有典型的脆弱性特征。为促进西北地区经济又好又快发展，拉近和中东部地区经济发展水平，探讨其脆弱性发展演变规律特征显得尤为重要[20-21]。本文从敏感性和应对能力角度出发，选取52个指标，以熵值法为研究手段构建脆弱性综合评价模型，对西北地区整体脆弱性，及其经济系统、社会系统和生态环境系统脆弱性进行评价，探讨其发展规律演变特征，应对“一带一路”所带来的经济、社会和生态环境等方面的机遇与挑战，实现西北地区可持续发展战略目标。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

西北地区位于大兴安岭以西，长城和昆仑山—阿尔金山—六盘山以北，经纬度在73°15′—111°15′E，31°32′—49°10′N，包括青海省、甘肃省、陕西省、宁夏回族自治区以及新疆维吾尔自治区。本文以西北地区为研究单元，该地区总面积达310万km2，约占全国总面积的32.3%。到2013年底总人口9 842万，占全国人口的7.26%；GDP约为35 679亿元，占全国GDP的5.62%。并且是中国“一带一路”建设重点涉及省市，其中，新疆被定位为“丝绸之路经济带核心区”，陕西、甘肃、宁夏、青海四地的定位是：形成面向中亚、南亚、西亚国家的通道、商贸物流枢纽、重要产业和人文交流基地[20]。

1.2 研究方法

1.2.1 数据来源和指标体系 为准确评价西北地区近10 a脆弱性演变情况，在评价指标选取上，要满足系统性、目的性、独立性、数据可得性等要求。根据指标选取标准及前人研究成果[15-19]，从敏感性和应对能力两个层面出发，构建中国西北地区脆弱性评价指标体系，涵盖经济系统、社会系统和生态环境系统，共3个一级指标层，52个二级指标层，具体指标见表1。其中部分指标不能直接获取需通过计算，经济增长率=末期国民生产总值/基期国民生产总值，存贷比=银行贷款总额/存款总额，外贸依存度=净出口/国内生产总值，地方财政自给率=地方财政一般预算内收入/地方财政一般预算内支出，工业固体废物处置利用率=(工业企业当年处置量+综合利用量(包括处置利用往年量))/当年各工业企业产生量总和。

本文研究数据主要来源于2005—2014年《中国统计年鉴》、《中国城市统计年鉴》、《中国环境统计年鉴》、《新疆统计年鉴》、《宁夏统计年鉴》、《青海统计年鉴》、《甘肃发展年鉴》、《陕西统计年鉴》，以及各省的统计公报，水资源公报等。

表1 脆弱性评价指标体系

1.2.2 指标权重确定 指标权重的确定一般划分为客观方面和主观方面[5]。主观方面通过专家经验确定指标权重存在着随机性、臆断性等问题，而熵值法具有客观性优势，所以在指标权重的确定上更为准确，还可以有效解决多个指标间信息重叠问题。目前，熵值法在区域社会经济发展和可持续发展评价方面广泛应用[22-24]。熵是热力学概念，反映系统的无序度，熵值的大小可以用来判别具体指标的离散程度，且值越大离散程度越大。同样，指标熵值大小也影响综合评价结果。熵值法确定指标权重具体公式为：

(2) 计算第i年份第j项指标值的比重Yij,公式为：

式中：k=1/lnm；m为评价年数；n为指标数；ln为自然对数。

(4) 计算信息熵冗余度dj：dj=1-ej

1.2.3 研究模型 由概念可知，敏感性(S)和应对能力(R)是脆弱性的基本特征，敏感性是指系统对灾害的反应程度或易感程度；应对能力是指系统抵抗和防御灾害的能力，以及对灾害进行应急反应处理的能力。据此建立脆弱性评价模型：

2 结果与分析

2.1 中国西北地区脆弱性整体演变特征分析

2.1.1 脆弱性总体上逐渐减小，且表现出不平衡的特点 结合源数据，运用脆弱性评价模型可以计算得出2004—2013年中国西北地区脆弱性指数得分。近10 a来，中国西北地区脆弱性得分总体上呈现不同程度的减小趋势，从各省脆弱性指数趋势变化(图1)可以明显的看到2004—2008年脆弱性指数降低幅度明显，2009年以后变化幅度不太明显。其中甘肃省在2005年的脆弱性指数发生异常，呈现出较大幅度上升趋势，从所获取的源数据中了解到这一年甘肃省对生态环境方面的投资力度有所减弱，导致应对能力相应下降。不同年份，其他省区虽也有上升趋势但幅度较小。各省的脆弱性最大下降率分别为：陕西46.83%、甘肃47.40%、青海29.84%、宁夏45.95%和新疆24.62%，脆弱性降低幅度明显不平衡，新疆降低幅度最小。从总体脆弱性程度来看，在国家级区域战略和各省积极发展经济，促进社会公共建设、加大生态、资源和环境方面投资等努力下，西北地区可持续发展取得了进步。

2.1.2 时间序列上脆弱性差异变化大，且阶段性特征明显 根据所计算的西北地区的脆弱性指数结合相关公式，计算得出2004—2013年其脆弱性平均值、标准差、方差和变异系数(表3)。近10 a来各省脆弱性指数变化差异最为明显的是陕西和宁夏，甘肃和青海则次之，新疆则处于最后。表明西北地区的经济发展状况最为优良的是陕西省，各省之间发展差异明显。计算脆弱性指数所占百分比(图2)，可以看出各省脆弱性呈现明显的阶段性特征，并具有相似的阶段性演化特征。高脆弱性指数得分的主要阶段分布在2004—2008年，该阶段得分占近10 a脆弱性指数总得分的60%以上，其中陕西为84.6%、宁夏为74.86%、甘肃为68.75%、青海为68.46%、新疆60.00%。低脆弱性指数得分的主要阶段分布在2009—2013年，该阶段高脆弱性指数得分所占比例急剧下降，其中仅有新疆占有最高40%的比例。另外，各省的降低幅度在时间序列上也表现出阶段性特点。2004—2008年各省脆弱性指数所占比例浮动较大，2009年以后各省的脆弱性所占比例基本上达成一致。

图1 2004-2013年西北地区脆弱性指数变化趋势

图2 2004-2013年西北地区脆弱性指数所占比例

项目陕西甘肃青海宁夏新疆均值1.04630.69120.76420.87770.5740标准差1.10120.40900.46520.74090.1667方差1.21300.16700.21600.54900.0280变异系数1.05240.59170.60870.84420.2904

2.2 中国西北脆弱性子系统演变特征分析

脆弱性指标体系由经济系统、社会系统和生态环境系统三部分组成。分别计算出2004—2013年陕西省、甘肃省、青海省、宁夏回族自治区和新疆维吾尔自治区的各个子系统的脆弱性指数(表4)。

2.2.1 经济系统脆弱性演变特征 从表4中可以看出，西北地区经济脆弱性整体呈下降趋势，并且变化趋势可分为两个阶段。分别为快速下降时期(2004—2008年)和缓慢下降时期(2009—2013年)。在快速下降时期陕西、宁夏、青海、甘肃和新疆的经济脆弱性下降幅度分别为：3.375 3，2.582 0，1.748 6，1.645 5，1.204 4。以下降波动最大的陕西省为例，该省的经济脆弱性指数由2004年的4.178 9下降到2013年的0.362 8，表明在近10 a的发展过程中陕西省经济发展能力快速上升，对待外界的抵抗能力也日益增强。在快速下降时期中，2004年陕西省第一产业占全省GDP总量的比重为11.72%，到2009年所占比重降低了2.05%。在缓慢下降时期中，该省经济脆弱性受到经济结构，经济效率、经济创新能力等影响，因此在该阶段中经济脆弱性指数处于较为稳定状态。除陕西省的经济脆弱性快速下降以外，宁夏，青海和甘肃也有类似的情况，三省产业结构明显调整，第三产业和高新技术产业规模显著增加，比重不断提高，科学技术对经济增长带动作用明显，促进了经济系统脆弱性降低。新疆经济系统脆弱性呈波动性下降，与其地理位置和经济发展方向密切相关。观察甘肃省经济系统发现2004—2005年的脆弱性指数呈明显的上升趋势，表明该阶段甘肃省的经济发展相对缓慢。

表4 2004-2013西北地区子系统脆弱性指数得分

2.2.2 社会系统脆弱性演变特征 从表4中可以看出，西北地区社会脆弱性指数整体呈下降趋势，且具有一定的波动性。陕西、宁夏、青海、新疆和甘肃的社会脆弱性指数平均值分别为：0.540 9，0.454 6，0.425 8，0.360 2，0.356 3，可以看出西北地区社会脆弱性差距逐渐减小。就陕西省社会脆弱性指数而言，2003年为1.743 9，属于较高脆弱性，社会发展应处于警戒状态，2008年为0.437 1，属于较低脆弱性，社会发展处于极好状态，2008年以后该省均处于较低脆弱性范围，但2011年和2012年出现了较小的上升波动。青海与陕西指数变化情况相似，甘肃、宁夏和新疆则表现出较大幅度的波动且年份不同。甘肃省2008年社会脆弱性突增追寻源数据发现该省敏感性增加4倍，主要影响因子是人均GDP减少和住宅投资比例加大。青海省2008年社会脆弱性指数突降追其源头是该省应对能力增强，新疆社会脆弱性指数在2007年突然上升是其敏感性引起的。从社会系统脆弱性指数得分来看，陕西省的整体表现优于西北地区其他省市。

2.2.3 生态环境系统脆弱性演变特征 从表4中可以看出，西北地区生态环境脆弱性指数的变化情况较为复杂，具体表现为：除陕西省以外其他均表现出上升趋势，且波动性较大。陕西、宁夏和甘肃指数均在2005年达到最大值，分别为3.741 5，4.884 7，2.028 2，青海和新疆指数分别在2010年1.722 5年、2012年0.910 5达到最大。结合社会系统脆弱性指数，发现2011年宁夏的社会脆弱性指数为0.273 1，处于较低的指数范围，而生态环境脆弱性指数较高为1.078 2，经过比较可以看出其他省份也存在着类似的情况，说明在经济快速发展时，社会发展与生态环境保护是呈负相关的。近10 a中生态环境脆弱性还呈现波动式上升，从源数据中可以看到在2005年期间各省的工业排放的废气、废水、烟尘等物质均成倍增长，而治理投资却未能加大，导致自然资源消耗过度，生态环境系统为社会发展提供物质基础的能力下降。

3 结论与讨论

通过对2004—2013年西北地区脆弱性指数进行探讨分析，发现其脆弱性整体水平呈不断下降趋势，由高脆弱性指数向低脆弱性指数过渡，并趋向于平稳。各省脆弱性差异变化程度不同，但区域差距不断减小，可以看出西北地区社会经济发展水平越来越平衡。近10 a来，各省子系统脆弱性也在不断减小，经济系统脆弱性可划分为快速下降时期(2004—2008年)和缓慢下降时期(2009—2013年)，生态环境系统脆弱性则波动性较大，并表现出与社会系统脆弱性呈负相关。从脆弱性的相对变化来看，生态环境脆弱性对脆弱性的贡献度增加，经济脆弱性对脆弱性的贡献度降低明显，表明各省已经从经济主导型脆弱性向资源主导型脆弱性转变。尽管10 a来中国西北地区整体脆弱性，及子系统脆弱性在不断下降，但是不能忽视各省生态环境脆弱性指数与经济系统脆弱性和社会系统脆弱性指数相比还是较大，成为总体脆弱性的主要影响因素。国家在促进经济发展和加强社会基础设施建设的同时，应提高对自然资源和生态环境的重视，重点降低生态环境脆弱性。除此之外，城市可持续发展潜力水平的提升还在于社会发展水平与创新水平提高，其中后者的影响更大。国家创新水平可以从研发投资、专利申请数、科研人员数、以及创新型企业单位，高新技术产业等方面看出来。

本文针对特殊类型区域中国西北地区脆弱性进行探讨，丰富了脆弱性研究区域范围。并且利用熵值法进行综合评价，结果表现较为合理，克服了评价指标的量纲不同，减少了人为主观性评价，增加了评价结果的准确性。在实际的指标选取中，由于所选地区不同会出现统计指标不同现象，为尽量保证数据的丰富性，本文选取了其他指标数据进行替代。当然，文中虽然对西北地区经济、社会、生态环境层面上做了详细分析，但是未能涉及地市、县级等层面，想要了解更详细的演变特征，今后还需继续深入。

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AssessmentonVulnerabilityinNorthwesternTerritoriesofChina

MAO Yahui1, YU Danlin2, ZHENG Jianghua1, CHANG Linlin1

(1.CollegeofResourcesandEnvironmentSciences,XinjiangUniversity,Urumqi830046,Xinjiang;2.EarthandEnvironmentalStudies,MontclairStateUniversity,Montclair07043,USA)

Vulnerability refers to the ability of resisting natural disasters and human activities including economy, social development and ecological environment etc. In the process of rapid urbanization, using entropy method to determine the index weight and to establish the vulnerability calculation model, we analyzed the evolution of vulnerability in northwestern territories from 2004 to 2013 by constructing comprehensive evaluation system of vulnerability in northwestern territories. The results showed as follows. The vulnerability of the northwestern territories generally declined in last 10 years, the maximum decrease rates were 46.83% in Shanxi, 47.40% in Gansu, 29.84% in Qinghai, 45.95% in Ningxia and 24.62% in Xinjiang. The changes of vulnerability can be divided into a high vulnerability dominant phase (2004—2008) and low vulnerability dominant phase (2009—2013). And the vulnerability index of the regional disparity gap shrank. With respect to the subsystem features, the vulnerability of economy, social development and ecological environment presented the fluctuating decline. The economic vulnerability of the subsystem can be divided into rapid decline stage(2004—2008)and slow decline stage (2009—2013), the impact of ecological environment vulnerability increased, and the impact of economic vulnerability reduced significantly. It is the key to achieve sustainable development in northwestern territories which needs the comprehensive consideration of vulnerability and implementation plan to re-establish the decision support system.

vulnerability; comprehensive evaluation; entropy method; northwestern territories

X24

A

1005-3409(2017)06-0392-05

2016-11-22

2016-12-14

国家自然科学基金地区科学资助项目“采用空间数据分析和地学计算方法研究基于微地理单元的城市脆弱度问题”(41461035)

毛亚会(1992—),女,河南信阳人,硕士研究生,主要从事地图学与地理信息系统方面研究。E-mail:mao_yahui741@163.com

郑江华(1973—),男,新疆吐鲁番人,博士,教授,主要从事地理信息系统和遥感技术应用研究。E-mail:zheng_jianghua@126.com