京津冀地区环境与经济发展耦合协调测度分析

郭伟，薛莹莹，侯信华

（天津城建大学经济与管理学院，天津300384）

京津冀协同发展是国家重大发展战略，要求其区域经济由高速增长转向追求高效率、绿色可持续的高质量发展。推进环境与经济协调发展，探究环境与经济耦合协调性，科学测度两系统间的耦合协调度，有助于提升区域经济发展，进一步完善环境状况，持续推进区域协调发展程度。

近年来，国内外学者对环境与经济发展两系统之间的相互作用关系进行了诸多探索。许多学者证实了收入和环境存在“倒U 型”关系，并将其扩展到其他国家和地区[1-3]。区域环境和经济的协调发展是实现可持续发展的最佳选择[4]。逯进等从我国省域层面入手，对能源、经济与环境3E 系统的耦合协调关系进行探讨经济与环境的协调关系，认为我国3E 系统的整体协调发展能力在不断改善[5]；吴玉鸣、马丽等通过构建耦合度模型，认为我国区域经济增长与环境耦合协调发展程度还处于较低状态[6-7]；宋红丽等基于耦合理论，验证了协调发展是处理经济与环境良性发展的基础[8]。

基于上述分析，国内外学者对环境与经济之间关系的探索主要侧重于国家和省级层面，对于区域环境与经济发展的研究较少。通过构建京津冀环境与经济发展耦合协调度模型、相对发展度模型，研究系统间的耦合协调演化规律和趋势，力求为新常态下协调区域两系统发展提供定量决策依据。

1 研究方法与指标体系构建

1.1 研究方法

1.1.1 熵权法

熵值法能够有效、客观地反应指标在评价对象中起的作用大小，适用于多种因素的综合评价。对环境与经济发展的综合评价来说，考虑各类指标的相对重要程度十分必要。具体步骤如下。

（1）无量纲化处理，正、负指标分别采用以下方式。

（2）计算比重（Pij）。

（3）计算第j 项指标的熵值（Ej）。

（4）计算第j 项指标的熵冗余度（Dj）。

（5）第j 项指标的权重（Wj）。

1.1.2 耦合协调度模型

“耦合”是指两个或两个以上相互影响系统的一个量度[9]。基于此，借鉴耦合理论，将环境与经济发展两系统相互作用、彼此影响、制约的程度定义为“环境—经济”系统耦合度。改进并综合系统发展模型、协调度模型、耦合模型、相对发展度模型，首先评估各子系统的状态，其次测算两系统的耦合度并进行评价。

（1）系统发展模型。

设x1，x2，x3，…，xm为评价环境系统的m 个指标，y1，y2，y3…yn为评价经济发展系统的n 个指标。综合评价函数如下：

式中：xi、ai分别表示环境系统标准化指标及其权重；yi、bi分别代表经济发展系统标准化指标及其权重。

（2）协调度模型。

借鉴廖重斌[10]构建的协调度模型，测算环境和经济发展系统平均偏离程度（EV）。

考虑系统间的可比性，将偏离差系数转化为：

根据公式（9）（10）知，两大系统偏离差系数越趋于0，EV越小；两大系统协调度C 越趋于1，则越优。以射线OO′、DD′、EE′表示不同的协调度，其斜率为1，其中，射线OO′的协调度最优，其协调度值为1。当EV=0时，f（x）=g（y），系统协调性达到最优，函数值落在射线OO′上；当EV≠0 时，若f（x）＜g（y），EV值处于射线OO′上方，表明与环境系统相比，经济系统偏差较大；反之，若f（x）＞g（y），EV值处于射线OO′下方。

由图1可知，G、H 两点的发展水平相同，但H 点的协调度优于G 点，G 点两系统存在偏离，表示两系统协调度不佳，呈现出“高发展低耦合”现象。H、F 两点的协调度相等且达到最优，但H 点的发展水平高于F点，F 点表示系统呈现出“高耦合低发展”现象。

图1 耦合度图形解析

（3）耦合协调度模型。

为避免出现上述现象，构建环境与经济发展系统耦合协调度模型如下：

式中：D 为系统的耦合协调度；M 为系统的综合发展水平，其中M=βf（x）＋γg（y），β 代表环境系统权重，γ 代表经济发展系统权重，两系统相互作用、相互影响程度同等重要，因此，取β=γ=0.5。

（4）相对发展度模型。

在上述分析的基础上，需要进一步揭示系统间的相对发展程度。引用相对发展度模型，确定系统的相对发展系数：

式中：f（x）和g（y）分别代表两系统的发展指数。

1.2 指标体系构建

环境与经济的协调发展是实现可持续发展的必然要求。借鉴环境与经济发展的协调关系已有研究成果[11－14]，遵循科学、全面、可操作的原则建立指标体系。包括由环境污染、环境治理和环境质量等10 项指标构成的环境指标体系，由经济总量、经济结构、经济效益等9 个指标构成的经济发展指标体系。

以京津冀地区为例，选取2009—2018年《中国统计年鉴》和京津冀地方统计年鉴各指标数据。指标体系如表1所示。

表1 京津冀环境与经济发展耦合协调度评价指标体系

2 结果与分析

2.1 环境与经济综合发展指数特征

利用2008—2017年北京、天津、河北地区相关数据，根据熵值法确定环境与经济发展两系统各指标的权重，并引入系统发展度模型，计算两系统的综合发展指数。如表2所示。

表2 京津冀环境与经济综合发展指数

依据表2确定京津冀地区环境指数、经济发展指数趋势线并进行拟合。如图2和图3所示。

图2 京津冀环境综合发展趋势线及拟合关系

图3 京津冀经济综合发展趋势线及拟合关系

由表2、图2知，2008—2017年，京津冀地区环境综合指数（U）整体呈上升态势，增幅分别为81.6%、70.4%、172.2%。北京（Ua）、天津（Ub）、河北（Uc）环境综合指数随时序变化增长趋势的拟合函数（t 指年份）如下：

2008—2013年期间，2009年北京环境综合发展指数达到峰值。从2008年举办奥运会开始，环境在逐渐变好。与之相比，天津和河北的环境质量和环保工作还有待提高。2014—2017年，2015年北京综合环境发展指数处于谷值，可能与我国相继出台的一系列环保政策法规、条例给市场带来的影响与震动有关。

由表2、图3知，2008—2017年，京津冀地区经济综合发展指数（V）亦呈上升趋势，增幅分别为57.7%、48.2%、85.1%。北京（Va）、天津（Vb）、河北（Vc）经济综合发展指数随时序变化增长趋势的拟合函数（t 指年份）如下：

京津冀地区环境与经济发展两系统呈现快速发展态势。值得注意的是，北京环境综合发展指数高于经济综合发展指数，而天津、河北环境综合发展指数低于经济综合发展指数。分析其原因：从经济结构角度看，北京主要属于产业污染源少、污染少的第三产业结构。作为中国的经济和政治中心，北京的环保事业不仅关乎人民的健康和生活质量，还关乎国家的声誉和国家形象。天津二三产业相当，经济水平高，污染严重。河北主要是高能耗企业，单一经济结构及大量工业排放物，特别是工业废气严重污染的第二产业占主导地位。

由表2、图2、图3可知，从京津冀区域整体看，环境与经济发展系统在2008—2017年均呈现上升态势，综合指数增幅分别为98.4%和60%。环境与经济发展随时序变化增长趋势的拟合函数（t 指年份）如下：

2008—2012年，京津冀整体环境综合发展指数低于经济综合发展指数，并且两系统有相同的上升发展趋势，该态势说明环境与经济发展存在相互关系。

2.2 环境与经济发展耦合协调度分析

根据京津冀环境与经济综合发展指数，结合公式（12）、（13），得到两系统的耦合协调度和相对发展度系数，如表3所示。

表3 京津冀环境与经济发展耦合协调发展评价

由表3可得到京津冀地区环境与经济发展耦合协调度趋势线，如图4所示。

由表3、图4可知，京津冀区域整体的环境与经济发展耦合协调度从0.589 提升至0.784，增幅33.1%，两系统协调发展态势明显。区域整体耦合协调度与时序呈线性关系，其函数为（t 指年份）：

图4 京津冀环境与经济发展耦合协调度趋势线及拟合关系

此外，北京、天津、河北的耦合协调度分别从0.670、0.584、0.513 上升至0.858、0.731、0.763，增幅分别为28.1%、25.2%、48.7%。其中，天津增幅最低，河北最高，北京居中。2008—2017年，北京、天津、河北的耦合协调度随时序呈增长趋势，其函数拟合（t 指年份）：

2008年，河北省环境与经济两系统耦合协调情况进入磨合阶段，同时也标志了京津冀地区步入磨合阶段；北京于2012年由磨合阶段进入高水平耦合阶段，然而2008—2017年，天津、河北环境与经济的耦合协调发展状况一直处于磨合阶段。

2.3 环境与经济耦合协调发展阶段分析

借鉴前人关于耦合协调等级的划分[13-14]（表4），根据两系统耦合协调度和相对发展度系数，对两系统的耦合协调发展类型划分如表5所示。

表4 环境与经济耦合协调发展等级划分标准

表5 京津冀环境与经济耦合协调发展类型划分

由表5可知，京津冀环境与经济耦合协调发展处于磨合阶段和高水平耦合阶段。2008—2017年，北京的耦合协调发展类型由IX 上升至XII，天津和河北的耦合协调发展类型先从VIII 上升至IX，又下降至VIII，最后又上升到IX。从京津冀区域整体看，其耦合协调发展类型由VIII 上升至IX。

2.3.1 北京

2008—2012年，环境与经济协调发展度处于磨合阶段的IX 类，环境超前于经济发展，影响经济发展，系统趋于衰退。2013—2017年，环境与经济发展两系统由磨合阶段的IX 类转变为高水平耦合阶段的XII 类，环境与经济发展的耦合协调发展特征为：环境超前于经济发展，影响经济发展，系统趋于衰退。

2.3.2 天津

2009—2013年，两系统由磨合阶段的VIII 类转变为磨合阶段的IX 类，环境与经济耦合协调发展的特征为：环境超前于经济发展，影响经济发展，系统趋于衰退。2014—2016年，两系统由磨合阶段的IX 类转变为VIII 类，此时，环境同步于经济发展，系统趋于优化。2017年，两系统再次处于磨合阶段的IX 类。

2.3.3 河北

2008年，环境与经济协调发展处于磨合阶段的VIII 类，环境同步于经济发展，系统趋于优化。2009—2012年，两系统的耦合协调度由VIII 类转变为磨合阶段的IX 类，环境与经济耦合协调发展的特征为：环境超前于经济发展，影响经济发展，系统趋于衰退。2013—2014年，两系统由磨合阶段的IX 类转变为VIII 类，此时，环境同步于经济发展，系统趋于优化。2015—2017年，两系统的耦合协调度再次处于磨合阶段的IX 类。

2.3.4 京津冀

2008年，京津冀整体耦合协调度处于磨合阶段的VIII 类，两系统耦合协调发展特征为：环境同步于经济发展，系统趋于优化。2008—2017年，两系统的耦合协调度由VIII 类转变为磨合阶段的IX 类，环境超前于经济发展，影响经济发展，系统趋于衰退。

3 对策建议

协调好环境和经济发展的关系，既是京津冀协同发展的关键，更在一定程度上反映了国家现代化治理能力。

3.1 组建专门机构，促进京津冀区域环境与经济协调发展

京津冀现已设立京津冀及周边地区大气环境管理局，统筹大气环境保护工作。在借鉴其成功经验的基础上，应组建环保功能更加完善的跨地区环境保护机构，负责统筹京津冀地区环境保护的整体规划、整合管理和全方位监督，全面落实京津冀区域的大气、水、土壤污染防治。通过提升环保机构的功能，有效整合环境治理与保护工作。

3.2 进一步优化京津冀地区产业结构及行业技术结构

在区域协调发展和环境保护的双重驱动下，京津冀地区产业结构和行业技术结构不断优化。但河北第二产业仍优势明显，天津第二产业向第三产业转型优化尚未完成，环境污染问题依然严峻。天津和河北的耦合协调度仍然处于磨合阶段，为了有效消除技术发展带来的不对称效应，两地应该调整产业结构，降低第二产业比例，消除落后的生产设备。另外，要想减少不可再生能源的消费，必须努力开发风力能源、潮汐能源和其他可再生能源。

3.3 建立多渠道、多元化的环保投融资机制

创新环境保护投资和资金筹措机制是一项系统工程，需要所有社会力量的共同参与，特别是需要政府和市场的合理定位与多方协调，这样才能形成面向各类绿色市场的投资和资金投放体系。

政府在做财政预算时，应该考虑环境保护投资和财政收入的关系，随着财政收入的增加，环境保护投资的强度也应该提高。为体现环境保护投资的理念，建议京津冀成立专项环境保护基金，基金主要用于公共环境保护、生态产业技术创新和相关技术研发。