工业经济发展与人居环境耦合协调度研究——以哈尔滨市为例

姚思琪

（辽宁师范大学 地理科学学院，辽宁大连116029）

引言

人居环境最早由C.A.Doxiadis 提出[1]，人居环境与人类活动紧密联系，影响城市的人口结构、生态环境、资源能源可持续发展等人类生存条件[2]。但是由于人类密集型的活动和不可避免的城市化，人居环境遭到了严重的破坏，工业未达标废水、废气的排放是导致环境恶化的重要源头之一[3]。如果工业发展过度，将会导致环境超过其自身的承载能力，破坏严重的环境不再适合人类居住，人才也会趋向流动到经济发展更好、环境更易居住的城市生存与发展，阻碍工业经济的发展。人居环境的改善可以引进优秀人才并带动当地经济的发展，同时为工业生产提供更多的资源与能源，形成一个良性循环[4]。因此，本文选取人居环境和工业经济发展的两个大指标，计算各自的权重后进一步评价两者的相互作用与耦合协调程度，辅助工业企业单位和政府部门更好的处理人类工业活动与自然环境的关系。

耦合度是指两个以上系统间的相互影响和相互作用的协调发展程度，良性耦合是系统间相互协调共同促进，而当出现失调或阻碍现象时则称作不良耦合[5]。国内研究人居环境系统的耦合协调度有李雪铭[6]等人通过构建权重评价体系和GIS 空间分析法，在时间和空间上对辽宁省人居环境内部系统耦合协调度进行研究，研究结果表明，在时间上耦合协调度呈现上升趋势，在空间上呈现离散格局。李陈[7]等人利用突变级数法构建长三角群的中心城市的人居环境系统耦合模型，并对长三角城市群进行时空格局演变研究。李伯华[8]等人构建湖南省14个城市的人居环境系统耦合模型，研究表明耦合协调度略有上升但变化不明显。张静[9]等人利用青岛市的经济发展和人居环境耦合模型，对15年的数据进行空间分析针对青岛市U型耦合协调状况提出合理的建议。

系统间耦合协调度的研究很多，耦合模型可以运用到多学科多领域中，大部分以耦合模型和权重评价体系为方法支撑，对一座城市或一个省进行时空演变分析。早期主要跟随国家的政策和号召研究生态环境系统的耦合度，但随着我国经济实力的增强和人民生活水平的提高，学者从近几年开始研究城市的人居环境，以上学者对于人居环境系统的研究，主要分析人居环境系统内部的耦合协调度，较少文章研究有关人居环境两个系统以上的耦合协调度，目前鲜有文章研究工业经济与人居环境之间的耦合度与耦合协调度。本文以工业为主的哈尔滨市为例，运用标准化公式和熵值权重计算法、构建工业经济发展与人居环境之间耦合协调模型。

1 研究区域与数据来源

1.1 研究区概况

哈尔滨市（125°42′E～130°10′E，44°04′N～46°40′N）位于中国东北地区的黑龙江省南部，是黑龙江省省会。辽阔的松嫩平原地区，气候类型属于温带大陆性气候，一年四季分明但不均分，冬季寒冷漫长、夏季温暖短暂。由于特殊的地形和气候条件，哈尔滨市有着多样的土壤类型、丰富的矿产资源。在经济发展方面，以工业为主的第二产业在产业总值中所占比重最大，且第二产业在新中国成立后主要发展重工业。

1.2 数据来源

表1 哈尔滨市人居环境与工业经济发展评价指标体系

研究人居环境系统与工业经济发展耦合情况，分别选取人居环境系统和工业经济发展各三个一级指标，总计23个二级指标（表1）。本文的生态系统指标数据，工业水平中等规模以上工业企业单位数、工业总值来自2009～2018年《哈尔滨统计年鉴》，其余工业发展中的分指标数据来自2008～2017年的《哈尔滨市国民经济和社会发展统计公报》、中国统计信息网（http://www.tjcn.org），个别缺失数据采用数理统计方法补全。

2 研究方法与权重评价

2.1 耦合度的计算

所有文章的耦合度研究都离不开耦合协调模型，耦合一词最早源于物理中的光电学，研究各个模块间的相互作用，在进行耦合计算时为了使各个指标具有可比性，需要先进行无量纲化处理，本文无量纲化处理采用的方法是标准化处理方法，标准化算法公式如下：

标准化计算结果在[0,1]，xi为标准化的值，xmax、xmin分别代表总样本数据中的最大值和最小值。在数据标准化处理后，进行耦合度的计算，耦合度计算公式为：

当有n≥2个系统时，（3），（4）为通用公式，本文是两个系统耦合，即n 值取2。Ui表示系统的评价功效。C1和C2分别是两种耦合度，当其中一个系统的耦合度为零时，耦合度即为零，当所有系统的值均为零时，耦合度的研究就失去了意义。耦合度和耦合协调度分类标准为表2 和表3。

表2 耦合度评价等级

表3 耦合度评级等级

在耦合计算中协调指标T 和耦合协调度D 值的计算公式分别：

其中β1、β2、β3代表权重；Sqrt 是开根号。

2.2 权重的计算

由熵值法计算得到的权重见表1，公式：

3 结果分析

人居环境与工业经济发展的耦合度呈现出明显的阶段性（表4）。第一段（2008～2010年）为高水平耦合阶段，第二段（2011～2012年）为磨合阶段，第三阶段（2013～2016年）为高水平耦合阶段。2017年为拮抗阶段。耦合度的阶段特征总体呈现波浪型，但从整体上来看，工业经济发展和人居环境的相互作用较强。2011年和2012年是出现磨合阶段的连续的两年，拮抗阶段仅出现在2017年，说明人居环境系统和工业经济发展的相互作用强度在逐渐减弱。第一阶段为较高水平耦合，并且连续三年保持平稳水平，耦合度C值均在0.9 以上，说明人居环境系统和工业经济发展有较强的联系度，第二阶段耦合度降低到磨合阶段，磨合阶段仅持续两年又上升到高水平耦合阶段，即在2011年之后，进入高水平耦合阶段，并连续4年保持处于这个阶段。到2017年时，出现拮抗阶段这一特殊情况，两者的相互作用显著下降到十年内的最低点。耦合度仅能表示两个变量之间的相互作用强度，并不能说明两者之间的协同关系，但耦合协调度这个指标能够评判两者功效的协调吻合状况。

表4 2008～2017年工业经济发展与人居环境耦合协调度

人居环境与工业经济发展的耦合协调度呈现三个阶段，失调（2008～2010年）、协调（2011～2016年）和濒临失调（2017年）。第一阶段为失调阶段，经历严重失调和中度失调两种类型，2008～2009年为严重失调，2010 为中度失调，失调的原因是2005年和2006年哈尔滨市遭到两起严重的水污染事件，源头均来自吉林省吉林市的化工污染，污染的水源直流到松花江下游，以哈尔滨为首的很多城市受到污染[10]，加之哈尔滨市工业废气污水的治理正在进行中，遭受严重污染的生态环境自身的调节时间漫长且效果甚微，因此在2008～2009年的人居环境与工业经济呈现显著不协调；第二阶段为协调阶段，经历勉强协调、初级协调和中级协调三种类型，即耦合协调度从2010年的中度失调到2011年的勉强失调，从2012～2013年的初级协调到2014～2016年的中级协调。耦合协调度逐年协调的原因是在哈尔滨市第二产业的蓬勃发展和现代化产业体系持续增强的同时，地区政府越来越重视对环境的保护，哈尔滨市政府在2009年制定了《哈尔滨市2009年城市环境综合整治实施方案》，以环境整治和改善人居环境为工作的出发点与落脚点，实施四项环境整治项目来优化城市环境[11]。第三阶段由良好协调骤变为濒临失调阶段。

4 结论

本文通过研究2008～2017年哈尔滨市的工业经济发展和人居环境的耦合协调关系，并对耦合失调的原因进行分析，得到如下结论：2008～2017年的耦合度由较高水平的耦合度到磨合阶段，再到拮抗阶段，交互耦合性在逐渐减弱，说明两者的相互作用在降低。耦合协调度在2008～2016年逐渐加强，即由严重失调类型逐渐转变为中级协调类型，过程中经过严重失调、中度失调、勉强协调、初级协调和中级协调这五个阶段，东北老工业基地的兴衰起伏不均衡，但国家和城市越来越重视对人居环境的保护，耦合协调程度越来越强。但到2017年耦合协调度骤降为濒临失调，工业经济发展严重滞后是人居环境体统濒临失调的原因之一，但二者的耦合协调度仍然有很大的发展空间。本文只选取了两个一级指标进行评价，对耦合协调度评价不够全面，为综合评价耦合度与耦合协调度，还需要综合考虑区域经济发展、人口结构变化和社会效益等问题。