新型城镇化水平与生态环境压力脱钩关系时空差异分析*——以四川省绵阳市为例

王小兰，王海明，王旭熙

(1.西南科技大学土木工程与建筑学院，四川绵阳 621010； 2.中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所，四川成都 610041； 3.西华师范大学国土资源学院，四川南充 637009)

0 引言

城镇化是城市空间形态扩张、人口结构转变、经济和社会发展的一个复杂过程，是一个国家实现工业化和现代化的必经过程[1]。改革开放以来，伴随着经济的快速增长，中国的城镇化水平得到了显著提高，常住人口城镇化率从1978年的17.9%增长到2017年的58.52%[2]。然而传统的城镇化以片面追求城镇化速度为发展理念，这种粗放式的发展模式导致了资源能源过度消耗、各类环境污染加剧、生态环境恶化等一系列问题，为了解决这些问题，促进我国城镇化的健康可持续发展，党的十八大提出未来我国要走具有中国特色的新型城镇化道路，即以人为核心，更加注重人们生活质量的提高、城乡协调发展以及生态环境的优化等方面的城镇化发展模式[3-5]； 2012年中央经济工作会议和《国家新型城镇化规划(2014—2020年)》中均提出“将生态文明理念全面融入到城镇化进程中，走集约、智能、绿色、低碳的新型城镇化道路”[6]； 城镇化与生态环境之间的相互关系也逐渐成为国内外学术界关注的热点[7]，相关学者从不同的视角对两者的相互关系进行探讨，最初主要针对城市经济发展与环境污染之间的关系进行分析研究，如曹光辉、Ma Li、鹿晨昱等基于格兰杰因果检验、环境库兹涅茨曲线等模型从不同尺度对经济发展与环境污染的耦合关系进行了实证研究[8-10]； 进而对城镇化与生态环境的相互作用进行深入的分析探讨，如分析城镇化对生态环境的胁迫效应[11]，从资源环境承载力的角度定量分析生态环境对城镇化的约束作用[12-13]，以及对城镇化与生态环境的耦合协调关系及其时空差异、演变趋势和驱动机制等进行了分析研究[4-15]。

脱钩是物理学中的一个概念，强调两个或多个物理量之间的相互关系减小或不再存在，对应的理论即为脱钩理论[16]； 近年来脱钩理论已被广泛应用于经济增长与建设用地扩张、能源消耗、资源环境压力等多个领域[17-19]，而有关城镇化与生态环境的脱钩分析少有探讨和研究。绵阳市位于我国西部生态环境脆弱区，是中国新兴城市之一，四川省的第二大城市，同也是成渝经济区重要的节点城市[20]，目前绵阳市的快速城镇化导致的资源紧张和环境污染问题在一定程度上已经成为困扰该地区健康可持续发展的重要因素[21]， 2015年四川省人民政府公布的《四川省新型城镇化规划(2014—2020年)》中提出要突出绵阳—成都—乐山城镇发展带，率先发展成都平原城市群； 在城镇化发展的新时期，探讨分析城镇化与生态环境的相互关系对于绵阳市的可持续发展具有重要的现实意义。

基于上述分析，文章以绵阳市为研究区域，在测度2006—2015年该区域新型城镇化水平与生态环境压力的基础上，借助脱钩弹性系数法分析两者的相互关系及其时空演变特征，研究结果可为促进该区域城镇化的健康发展、改善生态环境进而推进该区域的可持续发展提供科学的决策依据。

1 研究区概况

绵阳市位于四川盆地西北部，涪江中上游地带，地处东经103°45′～105°43′，北纬30°42′～33°03′； 是国务院批准建设的中国唯一的科技城，成渝城市群主要城市之一，长江上游重要生态屏障区[20]； 绵阳市各区县在《四川省主体功能区规划》中主要位于重点开发区域、农产品主产区限制开发区域和重点生态功能区限制开发区域； 全区行政区域面积2.02万km2，城市建成区面积139.1km2，下辖3个区、1个县级市和5个县。

图1 绵阳市区位

2015年绵阳市城镇化率为48.0%，较2014年提高1.5个百分点； 全市GDP为1 700.33亿元，人均GDP 3.575 4万元，较2014年增幅为7.5%。随着城镇化的快速发展，绵阳市耕地面积不断减少，另外，水土流失、酸雨、农药的过度使用等在一定程度上破坏了土地生态系统，很大程度上威胁着土地资源和水资源的安全； 由于受到5·12汶川地震及其引发的次生灾害的破坏，森林资源分布与结构不合理，功能退化，新造人工林质量不高； 钢铁、电力、建材等重工业的快速发展给区域带来了更多的能源消耗和污染物负荷； 机动车污染日趋严重； 全市乡镇污水处理厂建设滞后，规模化畜禽养殖污染治理难度较大[22-23]。2016年，绵阳市政府印发《绵阳市新型城镇化规划(2014—2020年)》，规划中提出要加大城镇生态环境的保护与治理、扎实有序地推进以人为核心的新型城镇化。

2 研究方法与数据处理

2.1 评价指标体系的构建

为准确评价绵阳市各个区县新型城镇化水平与生态环境压力及两者的相互关系，该文首先分别构建新型城镇化水平与生态环境压力的评价指标体系，在现有研究的基础上[24-28]，从人口城镇化、经济城镇化、空间城镇化和社会城镇化4个维度选取12个指标表征新型城镇化水平； 依据“压力—状态—响应”(PSR)模型，从生态环境压力、水平和保护3个维度选取6个指标表征生态环境压力； 由此构成的评价指标体系详见表1，生态环境压力评价指标体系中工业二氧化硫排放量和能源消耗总量2个指标为正向指标，其余指标均为负向指标。

表1 新型城镇化水平与生态环境压力评价指标体系及权重值

目标层要素层指标层权重值新型城镇化水平人口城镇化城镇人口规模(万人)0.064 1非农业人口比重(%)0.128 6经济城镇化人均GDP(元/人)0.121 5人均工业总产值(元/人)0.133 4二、三产业产值比重(%)0.041 7人均城镇固定资产投资(万元/人)0.098 5空间城镇化城镇人口密度(人/km2)0.102 1人均城镇道路面积(m2/人)0.054 0社会城镇化城镇居民人均可支配收入(元/人)0.049 5城镇居民人均消费性支出(元/人)0.048 0普通中学在校学生总数(人)0.083 2卫生机构床位数(张)0.075 4生态环境压力生态环境压力工业二氧化硫排放量(t)0.068 2 能源消耗总量(t标准煤)0.068 6 生态环境水平建成区绿化覆盖率(%)0.300 0 人均耕地面积(m2/人)0.118 2 生态环境保护城镇生活污水处理率(%)0.171 3 人均造林面积(m2/人)0.273 7

2.2 数据来源

该文所需的原始统计数据主要来源于2007—2016年《绵阳统计年鉴》、绵阳市国民经济和社会发展统计公报及各区县统计年鉴，空间数据来源于国家地球系统科学数据共享服务平台。

2.3 研究方法

2.3.1 熵值法和线性加权法

熵值法作为一种客观赋权法，与层次分析法等主观赋权法相比较，避免了人为因素的干扰，得出的指标权重值具有较高的可信度和精确度，另外由于文中使用的数据为面板数据，因此，该文采用改进以后的熵值法来确定各个评价指标的权重值[29]，计算结果详见表1。

为了消除各项评价指标量纲、数量级之间的差异，使得各项指标之间具有可对比性，该文首先采用极差标准化法对原始统计数据进行标准化处理，对于负向指标采用不同于正向指标的标准化公式进行处理； 标准化以后，结合熵值法确定的各指标权重值，利用线性加权法分别计算2006—2015年绵阳市各区县城镇化指数和生态环境指数[30]，详见公式(1)和(2)。

(1)

(2)

式(1)(2)中，UI为城镇化指数，其值越高表明新型城镇化水平越高；EI为生态环境指数，其值越高表明生态环境压力越大；xi为表征新型城镇化水平的各项指标标准化以后的值(i=1， 2，…， 12)，yj为表征生态环境压力的各项指标标准化以后的值(j=1， 2，…， 6)，wi、wj分别为xi、yj的权重值。

2.3.2 脱钩弹性系数法

该文采用Tapio提出的脱钩弹性系数法来分析2006—2015年绵阳市各区县新型城镇化水平和生态环境压力的相互关系[19]，具体模型见公式(3)：

(3)

式(3)中，DIt为脱钩指数，代表t时期生态环境对城镇化的脱钩程度，ΔUIt、ΔEIt分别代表t时期城镇化指数和生态环境指数的变化率；UIs、UIe分别代表t时期起始年与末年的城镇化指数，EIs、EIe分别代表t时期起始年与末年的生态环境指数。

在此基础上借鉴Tapio等的研究成果，根据DIt的大小及ΔEIt、ΔUIt的正负值，该文建立了新型城镇化水平与生态环境压力脱钩程度判别标准，该标准将两者的脱钩程度划分为3个大类8个小类，详见表2。

表2 新型城镇化水平与生态环境压力脱钩程度判别标准

脱钩程度脱钩连接负脱钩强脱钩弱脱钩衰退性脱钩衰退性连接扩张性连接扩张性负脱钩弱负脱钩强负脱钩ΔUItΔUIt>0ΔUIt>0ΔUIt<0ΔUIt<0ΔUIt>0ΔUIt>0ΔUIt<0ΔUIt<0ΔEItΔEIt<0ΔEIt>0ΔEIt<0ΔEIt<0ΔEIt>0ΔEIt>0ΔEIt<0ΔEIt>0DItDIt<001.20.81.20

表2中，ΔUIt>0、ΔUIt<0分别代表t时期新型城镇化水平提高、下降；ΔEIt>0、ΔEIt<0分别代表t时期生态环境压力增大、减小；DIt<0代表t时期新型城镇化水平与生态环境压力的变化方向相反；DIt>0代表两者的变化方向一致，其中， 01.2代表前者的变化速度慢于后者的变化速度。

图2 2006—2015年绵阳市城镇化指数与生态环境指数变化态势

3 结果与分析

3.1 新型城镇化水平与生态环境压力

利用熵值法和线性加权法分别计算2006—2015年绵阳市各区县城镇化指数和生态环境指数，进而计算出绵阳市各年的城镇化指数和生态环境指数，详见图2。

从图2可以看出， 2006—2015年绵阳市新型城镇化水平总体上呈现出持续上升的态势，但上升速度较慢，城镇化指数由2006年的0.263 1上升到2015年的0.294 0，年均增长率为1.3%； 2006—2015年绵阳市生态环境压力呈现出波动增加的态势，个别年份生态环境压力小于上一年份的生态环境压力，生态环境压力指数由2006年的0.411 5上升到2015年的0.447 8，年均增长率达到0.98%。

为了进一步探讨绵阳市新型城镇化水平与生态环境压力的时空分布特征，该文按照表3的划分标准将城镇化指数和生态环境指数划分为3个等级，然后选取了2006年、2010年和2015年3个年度进行具体的分析(图3，图4)。

表3 城镇化指数和生态环境指数划分标准

城镇化指数较高中等较低0.600≤UI≤1.000.300

从图3可以看出， 2006年、2010年和2015年绵阳市新型城镇化水平较高和中等的区县主要集中在中部的涪城区、江油市，另外，东南部的游仙区、三台县在个别年份新型城镇化水平为中等； 其中涪城区是唯一一个水平较高的区域，且与排名第二的江油市城镇化指数值相差很大(3个年度涪城区城镇化指数的均值为0.91，而江油市城镇化指数的均值为0.42)； 新型城镇化水平较低的区县主要集中在西北部和东南部的平武县、盐亭县等区县。

图3 绵阳市城镇化指数空间分布格局

图4 绵阳市生态环境指数空间分布格局

从图4可以看出， 2006年和2015年绵阳市大部分区县的生态环境压力都较大或处于中等水平，只有极个别的区县如江油市、梓潼县的生态环境压力较小； 2010年绵阳市生态环境压力较大和处于中等水平的区县集中分布在西北区域，另外东南区域的游仙区、盐亭县也处于中等水平，而生态环境压力较小的区县分布在中部区域和东南区域的三台县、梓潼县。

3.2 新型城镇化水平与生态环境压力脱钩关系

该文将研究期2006—2015年划分为T1(2006—2010年)、T2(2011—2015年)2个时期进行绵阳市新型城镇化水平与生态环境压力的脱钩分析，分析结果详见表4和图5。

表4 不同时期绵阳市新型城镇化水平与生态环境压力脱钩指数及脱钩状态

T1(2006—2010年)T2(2011—2015年)ΔUIΔEIDI状态ΔUIΔEIDI状态涪城区0.008 2-0.117 8-14.320 2强脱钩-0.023 0-0.022 30.970 0衰退性连接游仙区0.253 00.094 50.373 6弱脱钩0.129 1-0.254 0-1.967 8强脱钩三台县0.342 7-0.053 3-0.155 7强脱钩-0.183 70.982 9-5.349 7强负脱钩盐亭县-0.041 80.538 8-12.883 4强负脱钩0.088 2-0.000 2-0.002 1强脱钩安州区0.020 0-0.176 7-8.817 4强脱钩0.301 80.280 60.929 7扩张性连接梓潼县0.112 70.067 00.594 7弱脱钩0.020 90.182 68.747 0扩张性负脱钩北川县0.684 4-0.317 4-0.463 8强脱钩0.170 90.166 40.973 7扩张性连接平武县-0.105 60.281 4-2.664 8强负脱钩-0.176 0-0.296 51.684 5衰退性脱钩江油市-0.038 5-0.097 62.537 4衰退性脱钩0.111 70.649 35.813 2扩张性负脱钩

图5 绵阳市新型城镇化水平与生态环境压力脱钩状态空间分布格局

从表4和图5可以看出，T1时期内，绵阳市新型城镇化水平与生态环境压力处于脱钩状态的区域集中连片分布在7个区县，其中涪城区、三台县、安州区和北川县属于强脱钩，这是最理想的情况，此时新型城镇化水平提高，生态环境压力减小； 游仙区、梓潼县属于弱脱钩，这是较为理想的情况，此时新型城镇化水平提高，生态环境压力增大，但是前者的变化速度快于后者； 江油市属于衰退性脱钩，此时，新型城镇化水平降低，生态环境压力减小，但前者的变化速度慢于后者； 而处于负脱钩状态的区域零散分布在西北部的平武县和东南部的盐亭县，且两者均为强负脱钩，这是最差的情况，此时，新型城镇化水平降低，生态环境压力增大。

T2时期内，绵阳市新型城镇化水平与生态环境压力处于脱钩状态的区域零散分布在西北部的平武县、东南部的游仙区和盐亭县，其中游仙区、盐亭县属于最理想的强脱钩状态，平武县属于衰退性脱钩，即新型城镇化水平降低，生态环境压力减小，但前者的变化速度慢于后者。处于负脱钩状态的区域分布在中部的江油市、东南部的梓潼县和三台县，其中江油市、梓潼县属于扩张性负脱钩，即新型城镇化水平提高，生态环境压力增大，但是前者的变化速度慢于后者； 三台县属于最差的强负脱钩状态。处于连接状态的区域集中分布在西北部的北川县、安州区和中部的涪城区，其中北川县、安州区属于扩张性连接，即新型城镇化水平和生态环境压力均提高(增大)，且两者变化速度基本持平； 涪城区属于衰退性连接，即新型城镇化水平和生态环境压力均降低(减小)，且两者变化速度基本持平。

4 结论与讨论

该文利用熵值法和线性加权法对2006—2015年绵阳市各区县的新型城镇化水平和生态环境压力进行测度，进而利用脱钩弹性系数法分析两者的脱钩关系及其时空演变特征。

通过分析可以得知2006—2015年绵阳市新型城镇化水平总体上呈现出持续上升的态势，这主要是绵阳市在结合自身地域及资源条件的基础上，积极贯彻落实中央及四川省提出的新型城镇化政策与措施，稳步推进新型城镇化工作而取得的成果； 但是由于5·12汶川地震的影响，尤其是对极重灾区(北川县、安州区、平武县)人地关系的影响，使得2008年绵阳市新型城镇化水平低于2007年对应值； 震后城镇人口、经济、空间和社会的重构是一个长期缓慢的过程，因此2008年以后绵阳市新型城镇化水平的增长速度要低于2008年以前的增长速度。

2006—2015年绵阳市生态环境压力呈现出波动增加的态势，一方面由于近年来绵阳市社会、经济的快速发展在一定程度上对生态环境造成了负面影响，另一方面由于绵阳市在城市发展过程中也在试图寻求城镇化与生态环境协调发展的合理途径，因此呈现出波动增加的态势； 另外由于5·12汶川地震对生态环境的破损， 2008年绵阳市生态环境压力突然增大； 震后生态环境逐步得到恢复，因此2009年以后的生态环境压力低于2008年的生态环境压力。

根据评价结果可知2006年、2010年和2015年绵阳市新型城镇化水平较高和中等的区县主要集中在中部的涪城区、江油市，总体上呈现“一极化”态势，即涪城区新型城镇化水平远高于其他8个区县； 在未来的城镇化进程中，应加强这些地区尤其是涪城区对周边区县的辐射带动作用，相互影响、共同发展，缩小区域差异，从而促进整个绵阳市的协调发展，提高其整体新型城镇化水平。2006年、2015年绵阳市大部分区县的生态环境压力都较大或处于中等水平； 2010年生态环境压力较大和处于中等水平的区县集中分布在西北区域，另外在东南区域的游仙区、盐亭县也处于中等水平； 这些区域应该积极推行清洁生产，从源头上减少工业发展带来的各类污染，提高对“三废”的处理率，通过建立生态补偿机制等手段减小生态环境压力，提高生态环境承载力。

根据脱钩分析可知， 2006—2015年绵阳市的城市发展经历了新型城镇化水平与生态环境压力由脱钩状态为主体向脱钩与负脱钩状态并举的演变过程。其中，游仙区、北川县属于最理想的强脱钩状态； 涪城区属于衰退性脱钩，主要是由于2015年人均城镇道路面积、城镇居民人均可支配收入2个指标的得分低于2006年对应指标的得分，因此其新型城镇化发展水平略有下降。平武县属于弱负脱钩，该县新型城镇化水平降低主要体现在经济和社会城镇化2个方面，具体来说， 2015年人均GDP、人均城镇固定资产投资和城镇居民人均可支配收入3个指标的得分较2006年对应指标的得分有所降低，这主要是由于该县城镇人口规模的快速扩张导致了人均资源拥有量下降，在未来的新型城镇化进程中，平武县应该基于自身特点不断调整、优化产业结构，转变经济发展方式，从而实现GDP的稳步增长； 另外还需加强交通、通信、教育和医疗等基础设施和公共设施的建设，促进基础产业的发展。安州区属于弱脱钩，三台县、盐亭县、梓潼县和江油市属于扩张性负脱钩，这些区县生态环境压力变大。一方面是由于城镇化进程中各类工矿企业的发展使得工业二氧化硫排放量和能源消耗总量大幅度增加而引起的；另一方面是由于城镇人口的急剧增加、城镇规模的不断扩张和现有的废水、废气等的处理设施数量、建成区绿化面积不匹配而导致的； 在以后的新型城镇化进程中，这些区域应该逐步摒弃环境污染严重的产业，积极发展环境友好型、资源节约型的产业，另外要加大对环境保护资金的投入，从而达到缓解生态环境压力的目标。

总体而言，未来绵阳市的发展应该摒弃以经济增长为首要目标的发展模式，充分发挥政府在城市发展与生态保护方面的协调职能，加强城市发展的生态约束，全面推进生态城镇化，进而实现绵阳市的可持续发展。另外，应充分挖掘绵阳市作为科技城在科技创新方面的优势，依靠科技创新推动产业转型与升级、提高城镇发展的科学规划与动态监测技术，加快建筑节能材料、节能减排技术的研发和使用，大力发展生态环境保护技术，最终实现新型城镇化与生态环境的协调可持续发展。

该文揭示了不同时期绵阳市各区县新型城镇化水平与生态环境压力之间的脱钩关系，为政府相关部门制定新型城镇化战略，实现城镇化与生态环境的协调发展提供了一定的参考依据； 但是由于数据缺失原因，该文未能对建成区面积、工业废水排放达标率等指标进行分析探讨，未来的研究有必要对这些数据进行补充，从而对新型城镇化水平与生态环境压力的相互关系进行更全面的分析； 另外，对两者脱钩关系分析的时间段还可以更为细化，如将两年作为一个研究周期，从而分析每年两者脱钩关系的变化情况，进而为绵阳市的可持续发展提供更为具体的、有针对性的发展对策。在新型城镇化进程中，绵阳市各区县还应该基于各自的主体功能区定位明确其发展方向，合理制定发展政策，逐步形成人口、经济、社会、资源环境协调发展的城市发展格局。例如属于重点开发区域的涪城区、游仙区、安州区和江油市应在保护生态环境、降低资源能源消耗、提高经济效益的前提下，坚持走新型工业化道路； 属于农产品主产区限制开发区域的三台县、盐亭县和梓潼县应着力保护耕地，加强农业基础设施建设，加快社会主义新农村建设； 属于重点生态功能区限制开发区域的北川县和平武县应该以保护和修复生态环境、提供生态产品为首要任务，发展资源环境可承载的适宜产业。