基于耦合模型的山西省经济与生态环境协调发展研究

□武文婷

（太原师范学院 山西 晋中 030600）

改革开放以来，中国经济飞速发展，人们生活水平不断提高，与此同时，经济发展与生态环境保护之间的矛盾日益加深。经济发展带来各种生态问题，但是生态环境没有替代品，“用之不觉，失之难存”。因此，实现区域经济发展与生态环境协调发展，对国家和区域稳定发展十分重要。

山西省地处黄河中游、华北西部的黄土高原，生态脆弱，是中国生态破坏最严重的省份之一。山西省经济结构不合理，其依靠资源消耗的粗放型能源结构模式和经济增长方式存在很大弊端，生态环境压力不断增大，且区域、城乡差异明显。

关于经济发展与生态环境保护之间的关系，国内学者开展了很多研究，其中大部分运用耦合协调度模型开展研究。该模型可以较好地反映出两个系统之间的耦合协调关系。方创琳和杨玉梅（2006）[1]认为城市化与生态环境之间存在耦合关系，并揭示了其基本定律。王少剑等（2015）[2]、王会芝（2017）[3]、薛笑笑（2017）[4]对经济社会与生态环境的时空演变进行分析研究。陈媛（2017）[5]联合协调发展度与GM（1，1）模型，对中山市进行区域经济和生态保护的研究。还有一些学者应用耦合度模型对研究地区进行经济发展与生态环境耦合度的分析研究[6-10]。

山西省是煤炭大省，以山西省为研究对象分析经济转型问题，具有典型性和重要的现实意义。利用耦合协调度模型对山西省经济发展与生态环境之间的协调度进行分析，揭示两个系统之间的关系，以期为山西省经济转型发展以及环境保护提供参考。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

研究原始数据来源于《中国城市统计年鉴》《2019山西统计年鉴》、各地级市2019 年统计年鉴、各地级市2018 年国民经济和社会发展统计公报、2018 年山西省环境状况公报、各地级市2018 年环境状况公报。个别数据缺失时，采用相邻年份值和插值法补齐。

1.2 指标体系构建

研究采用理论分析法、专家咨询法，结合国内外学者的研究成果，根据山西省经济发展与生态环境现状，分别对经济发展和生态环境系统各选取10 个指标，共选取20 个指标建立山西省经济发展与生态环境协调度可持续型指标体系，见表1。

1.3 研究方法

1.3.1 原始数据标准化及权重确定

对指标体系中的原始数据进行极差标准化处理。

式中，xi是原始指标值，minxi、maxxi分别表示原始指标的最小值和最大值。

采用变异系数法确定指标权重，能充分利用指标本身所提供的信息。

式中，Vi是第i项指标的变异系数；yi是第i项指标的标准差；xi是第i项指标的平均数。

各指标权重计算如下。

1.3.2 经济发展与生态环境综合评价模型

设正数X1，X2，…，Xm为描述区域经济发展系统的m个指标，正数Y1，Y2，…，Yn，为描述生态环境系统的n个指标。

式中，f（X）为区域经济发展综合评价模型；g（Y）为区域生态环境综合评价模型；aj，bj为各指标权重；Xj与Yj均为经过标准化后的数据。

根据此公式，计算出山西省经济发展综合指数与生态环境综合指数。

1.3.3 构建经济发展-生态环境耦合协调度评价模型

耦合度是指各系统之间密切关系程度和彼此依附程度。基于文献研究结果[11-13]，根据山西省经济发展综合评价与生态环境综合评价结果，构造了经济发展-生态环境耦合协调度模型，并对模型予以定量评价协调性。

表1 山西省经济发展与生态环境协调度指标体系及权重

式中，Ci为地区的耦合度，取值在0～1；f（Xi）为地区i的经济发展综合指数；g（Yi）为地区i的生态环境综合指数。

在上述模型基础上，利用Ci、f（Xi）和g（Yi）再构造协调发展度函数，以更好地反映经济发展与生态环境的协调程度。

式中，Ti为地区i的经济发展-生态环境综合评价指数；Di为地区i的协调发展系数。

结合之前学者研究成果[14-19]以及山西省经济建设与生态环境需求，认为经济发展水平与生态环境的保护同等重要，故计算T值时，α、β均取0.5。

1.3.4 耦合度与耦合协调度类型划分

对于耦合度和耦合协调度类型各学者划分标准不同，根据研究区经济发展与生态环境耦合协调程度和地域情况，对耦合协调度进行等级划分。

将耦合类型分为5 个协调等级：优质协调发展（0.7＜D≤1）、良好协调发展（0.5＜D≤0.7）、低水平协调发展（0.4＜D≤0.5）、轻度失调发展（0.3＜D≤0.4）、严重失调发展（0＜D≤0.3）。将协调类型划分为3 个类型：经济主导型（f（x）/f（y）＞1.2）、同步型（0.8≤f（x）/f（y）≤1.2）、生态环境主导型（f（x）/f（y）＜0.8）。具体类型划分见表2。

2 实证分析

2.1 研究区域简介

山西省位于中国华北地区，东与河北省为邻，西与陕西省相望，南与河南省接壤，北与内蒙古自治区毗连，介于北纬34°34′～40°44′、东经110°14′～114°33′之间，总面积15.67 万km2。山西省共辖11 个地级市，分别是太原市、大同市、阳泉市、长治市、晋城市、朔州市、晋中市、忻州市、运城市、临汾市和吕梁市。

晋北地区是山西省重要的煤炭能源重化工基地。作为煤炭资源型城市，大同市、朔州市、忻州市的煤炭及相关产业在GDP 以及地方财政收入中占据较大比例，大同市甚至达到1/2 以上。晋东南地区工业以煤炭开采为主体。晋东南地区矿产资源丰富。仅晋城市含煤面积已超过5 000 km2，总储量约808×107万kg。

2.2 经济发展与生态环境协调度综合分析

经过对各类指标的计算，得出山西省11 个地级市经济发展系统和生态环境系统得分、经济发展-生态环境耦合度以及协调发展度，结果见表3、图1。

表2 山西省经济与生态环境系统耦合协调评判标准

2.2.1 经济发展系统综合分析

由表3 和图1 可知，2018 年山西省不同地区经济发展程度差异较大，从经济发展综合指数来说，除太原市经济综合力较强之外，其余市处于中等和较低水平。

太原市作为省会城市，其经济发展水平远远高于其他地区。排名第二位的晋城市，煤炭资源极具优势，旅游资源丰富。阳泉市、大同市和朔州市第三产业占GDP 比重较高，矿产资源丰富，经济发展水平较高。晋中市、长治市、运城市和临汾市交通便捷，资源丰富，经济发展水平较高。忻州市和吕梁市经济发展综合指数较低，居民人均可支配收入和人均社会消费品总额在全省较低，其中部分县区地处吕梁山地区，是国家重点扶持的11 个集中连片特殊困难地区之一。

表3 山西省经济发展-生态环境协调度综合结果

在经济发展方面，应充分发挥太原市的优势，引领带动全省经济发展，成为推动转型升级的增长极。应加快建设3 个省域副中心和6 个市域中心城市，发挥中心城市辐射带动作用，加快晋北、晋东南和晋南经济发展。

2.2.2 生态环境系统综合分析

由表3 和图1 可知，2018 年山西省太原市的生态环境综合指数最高，阳泉市和临汾市相对较低，其余市都处于较高水平。太原市、长治市和大同市生态环境等级最高，阳泉市和临汾市生态环境等级较低，其余6 个市都处于较高等级。

总体来看，山西省生态环境处于中等水平。近年来，人们越来越意识到环境保护的重要性，各地政府不断加强对环境污染的治理。

太原市、长治市和大同市经济水平高，在生态环境保护方面资金投入较大，生态环境质量有明显改善，生态环境等级位居前列。

临汾市作为工业型城市，烟尘颗粒、固体煤渣和洗煤污水的不合理直接排放使生态环境遭到破坏，全年有很长时间静风期，不利于污染物的扩散。

阳泉市是典型的资源型地区和老工业基地，累积性环境污染特点明显，大气灰霾现象突出，水体污染较严重，生态环境脆弱，生态环境等级较低。

2.2.3 经济发展-生态环境协调度分析

2018 年，山西省11 个地级市的耦合度C值均位于0.900 0～1.000 0 之间，耦合度普遍较高，整体上经济发展系统和生态环境系统耦合度格局在不断优化。2018 年山西省11 个地级市经济发展与生态环境耦合协调度分布在0.326 7～0.579 6 之间，耦合协调度类型包括了良好协调发展与经济主导型、低水平协同发展与生态主导型、低水平协同发展与同步型、轻度失调发展与经济主导型和轻度失调发展与生态主导型5 个耦合协调类型。

良好协调发展与经济主导型的城市为太原市，其双系统得分都较高。太原市不仅经济发展水平高，而且在环境保护上投入较大，其耦合协调度就高，很好地将经济优势转化为了生态优势。

低水平协同发展与生态主导型城市有长治市、大同市和朔州市。这些城市双系统得分较高，造成它们的耦合协调度较高，但生态系统得分排名相对靠前，形成生态主导型城市，说明这些城市重点保护生态环境，发展环境友好型经济。

低水平协同发展与同步型城市有晋中市和晋城市。这两个城市经济和环境系统之间的差值最小，综合指数最接近，耦合协调度也较高。

轻度失调发展与经济主导型城市有临汾市、运城市和阳泉市。这些城市经济得分大于生态得分，耦合协调度较低，说明由发展经济带来的生态破坏在山西省相对严重，应投入更多的资金用于生态环境修复，注重环境保护。

轻度失调发展与生态主导型城市有忻州市和吕梁市。这两个城市生态得分大于经济得分，耦合协调度较低，在山西省经济水平排名相对较低，生态环境良好，因此形成生态主导型城市。

3 结论与建议

根据研究结果可以看出，2018 年山西省11 个地级市的耦合度皆在0.9 以上，属于高度耦合阶段，耦合协调度处于0.326 7～0.579 6 之间，基本处于良好协调、低水平协调、轻度失调3 个程度。

要注重生态环境发展和生态环境保护结合，实现经济高质量发展。在发展经济的过程中不可避免地会面临生态环境的挑战和威胁，应发挥政府的组织引导职能，采取切实可行的环境保护措施，避免走“先污染，后治理”的老路。

山西省是煤炭大省，煤炭产业作为全省的主要支柱产业，由采矿引发的环境和土地问题尤为突出；水体污染，导致水资源供给紧张；煤尘、燃煤锅炉污染物排放形成了矿区以二氧化硫与烟尘为主要危害的煤烟型大气污染。工业“三废”的控制已成为制约全省可持续发展的重要问题之一。应将“三废”排放标准通过立法予以制度化并严格执行，将城市“三废”排放量的总体指标细化到具体企业，加强对污染源头的控制，减少污染物的排放量。

由于独特的自然地理条件，山西省水资源十分短缺，大面积的煤矿开采更加剧了山西省水资源紧缺的状况。开采过程排放的矿井水不仅污染地表河道水流，还使得河道两旁浅层地下水受到污染。目前，山西省废水污染治理投入对于全省水污染而言严重不足，应加大投入力度。

中国开放的大门不会关闭，只会越开越大。以国内大循环为主体，绝不是关起门来封闭运行，而是通过发挥内需潜力，使国内市场和国际市场更好联通，更好利用国际国内两个市场、两种资源，实现更加强劲可持续的发展。

——习近平