基于人地系统耦合度评价模型的黄河流域发展现状研究

陈雅雯

摘要：近年来，黄河流域部分地区的人地关系较为紧张，不利于各地区的可持续发展。为了改善现状，应结合各地区的现实情况深入分析，精准施策，同时重视各地区间的协调发展，可起到优化发展结构的作用。目前看来，流域内的地区对于资源环境采取的拯救措施，使得情况正逐年改善，未来流域内的人地关系有望转变为协调发展型，人地关系缓和指日可待。文章通过人地系统耦合度评价模型了解黄河流域地区的发展现状，以便于更好地处理人地关系，加强治理保护，從而推动黄河流域的高质量发展。

关键词：黄河流域;高质量发展;人地系统耦合度评价;熵值法

一、引言

“人地关系”这一话题是土地和地理学科领域中一项重要的研究内容，也是社会发展进程中人类必须高度重视的问题。随着时代演变和经济发展，从人与自然的和谐共处，到人类无节制地开发地球，对地球造成了不可逆转的伤害;时至今日，人类开始冷静思考如何在经济发展的同时保护地球，这一轮回横跨人类文明发展史。地球对人类敲响的一声声警钟，不得不高度重视人地关系，为人类的生存营造良好的生态环境。

人地关系是人类社会及其活动与自然环境之间的互感互动关系，是与人类发展演化相伴而生的一对基本关系。“人”是指在一定生产方式下在一定地域空间上从事各种生产活动或社会活动的人。“地”是指与人类活动有密切关系的，无机或有机自然界诸要素有规律结合的，存在着地域差异，在人的作用下已经改变了的地理环境。

党的十九大报告指出：“人与自然是生命共同体，人类必须尊重自然、顺应自然、保护自然。人类只有遵循自然规律才能有效防止在开发利用自然上走弯路，人类对大自然的伤害最终会伤及人类自身，这是无法抗拒的规律。”

具体到本文的研究区域，黄河流域开发历史悠久，曾一度成为中国人口密度最大，经济、文化最发达的区域之一。随着该区域人口的大规模增加，人类对自然资源的不合理利用和过度开发，相应付出的代价是森林锐减、水土流失、环境污染，经济发展受到影响，人地关系矛盾逐渐激化。

2016年1月在重庆市召开的推动长江经济带发展座谈会上，确定长江“共抓大保护、不搞大开发”，走“生态优先、绿色发展”之路。通过实施大保护，坚持生态优先，促进传统产业转型升级，人口、资源、环境三者的协调统一，实现高质量发展，短短四年多时间，长江沿线正发生着令人惊喜地变化。

继推动长江经济带的高质量发展之后，黄河流域的生态保护和高质量发展也提上日程。2019年9月18日在黄河治理史上是一个极具意义的日子，在河南省郑州市召开的黄河流域生态保护和高质量发展座谈会上，将黄河流域的高质量发展上升为重大国家战略。加强对黄河流域的生态保护，促进高质量发展，协调区域内的人地关系，是黄河流域新的发展机遇，是一项事关国家经济发展的重大任务。

长期以来学者们围绕“人地关系”开展了大量的理论研究，为不同区域的可持续发展提供了实质性的指导。考虑到未来绿色发展的必然趋势，本文尝试从人地关系地域系统耦合状态的角度，分析黄河流域的发展现状，探讨资源环境和经济发展之间的关系，对黄河流域的生态保护和高质量发展提出建议。

二、研究区概况、数据处理及研究方法

（一）研究区概况

黄河发源于青海省青藏高原巴颜喀拉山脉，流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东9个省区，于山东省东营市垦利区注入渤海。黄河全长5464公里，流域面积752443km2，为世界第五，中国第二。上游自河源至贵德，中游自贵德至孟津，下游自河南郑州桃花峪以下。截至2018年12月，黄河流域的省份总人口为4.2亿，沿线的主要省会城市有兰州市、银川市、呼和浩特市、郑州市、济南市。

近年来，黄河流域的部分地区出现了产业结构较为单一、发展依赖自然资源、传统产业产能过剩等一系列问题，导致本地区的经济发展出现停滞、衰退;先天条件和人地关系的差异，直接影响到不同地区之间的经济差异，不利于各地区的均衡发展。

（二）数据来源与处理

由ArcGis软件所绘制的黄河流域区域概况图（见图1）可以看出，黄河流域在我国的分布十分广阔，而流域内各地区的先天条件也各有不同，因此要对该流域内的人地关系现状及发展走势作出评估绝非易事。所以本文从具有代表性的两个子系统入手，结合熵值法求出各子系统中的指标权重，找出影响力最大的几项指标，并利用函数将“人地关系耦合度”这一抽象的概念数字化，再根据计算结果所处的开、闭区间分析黄河流域内人地关系的大致现状。

在计算人地系统耦合度时，两个主导因素是人类（社会）活动以及资源环境，根据一般系统理论，本文中对于人地系统耦合度的计算主要考虑这两个子系统的影响。指标数据参考了2017～2019年黄河流域所涵盖的九省发布的统计年鉴。

在参考了年鉴中的数据后，先基于熵值法对数据进行处理，以得到评价指标权重和标准化值，处理方法如下：

1. 定义标准化

2. 指标信息熵值e和信息效用值d

第j项指标的信息熵值为：

信息效用值：

3. 评价指标的权重

某项指标在整个评价过程中的重要性随着dj的增大而增大。最后可以得到j项指标的权重为：

经过此处理方法计算出每个指标的权重，将其赋予指标后，便可展开多方面的土地生态安全评价。

（三）研究方法

人地系统耦合度评价模型。某两个事物之间如果存在一种相互作用、相互影响的关系，那么这种关系就称为“耦合关系”。耦合度一般指耦合性，是对模块间关联程度的度量。在研究系统里的各个子系统间相互作用关系时，耦合和耦合度是两个基本概念。在人地关系系统中，起决定性作用的两个子系统是人类社会子系统（H）和资源环境子系统（E）。其函数表达式为：

其中，xi和yj分别为评价指标标准化值，ai和bj分别为评价指标权重。在此基础上，用数据拟合H、E关于时间的函数表达式fH（t）和fE（t），直接求偏导得到两个结果。由此，系统演化方程可表示为：

其中，A和B代表的是在内外部因素的共同影响下这两个子系统的演化状态;VA和VB则相应地代表在内外部因素的共同影响下这两个子系统的演化速度。最后可得到人地关系地域系统耦合评价模型：

其中，α为人地系统的耦合度（值），根据该值所处的范围，即可确定所选定的研究区域内人地系统的耦合状态。

三、结果与分析

（一）黄河流域人地系统耦合状态

针对人类社会子系统和资源环境子系统，本文各选择四个指标，分别是人类社会子系统中的：人口密度、地区生产总值、主要粮食作物产量、公路总里程;资源环境子系统中的：环境污染治理投资总额、煤炭基础储量、平均气温、年降水量。再将各省的当年数据代入熵权法的计算公式，可得到每项指标的权重及其标准化值。

根据上述的指标体系，再代入式（1）、（2）、（3）、（4）、（5）中，可得到黄河流域的人地系统耦合度α=71.3°，根据表2人地系统耦合状态分类中的分类标准，现阶段黄河流域属于过度开发的发展类型，即资源环境和经济增长无法较好地平衡，人地关系较为紧张。

（二）针对现状的成因分析

黄河流域的现状显现出的问题，总体上表现为自然资源被过度开发，人地关系较为紧张，在经济快速增长的同时，无法确保资源环境足够安全，致使流域内部分地区经济增速放缓。具体到两个子系统分析，大致归因为以下两个因素：

1. 流域内部分地区产业结构较为单一，发展依赖自然资源，传统产业产能过剩。近年来各地区之间发展的差异逐渐增大，其中，以山西、内蒙古、陕西为代表的省份大力发展工业，在国内占据了举足轻重的地位。同时，下游地区煤炭、石油、天然气和有色金属等矿产资源十分丰富，煤炭储量占全国的46.5%，石油储量占全国的26.6%，稀土资源占全国的98%，是目前国内最主要的煤炭生产与供应地。虽然在大规模开发下，黄河流域的部分地区实现了经济的快速增长，但过分依赖不可再生能源，无异于坐吃山空，现如今，这种消耗已经带来了发展停滞、衰退和资源枯竭的弊端。

2. 能源的局部聚集影响区域之间的经济差异，上中游地区天然资源匮乏，对经济发展起关键作用的自然资源（煤炭、石油、天然气等）集中在下游地区，如山西、山东、河南、陕西等地;川渝部分地区广阔的地理条件为统筹协调提供了有利条件，这些因素都不利于各地区的均衡发展。

黄河上中游地区的年降雨量在全国属较低水平，不仅如此，上中游地区还存在土壤含水量低、易饱和、抗侵蚀能力差的特性，致使水土流失严重，这些因素都导致了上中游地区不利于耕作。反之在下游的松花江地区，土壤多以黑土为主，植被和土壤质地均优于上中游，流域内的下游平原历史上一直是我国的粮食主产区，天然气候也更适宜人类居住和发展。

（三）优化决策和未来发展趋势

要提供优化决策，首先要明晰影响人地关系和制约协调发展的主要因素。根据分别计算得到的两个子系统中八个指标的权重，并结合2017～2019年间每项指标对应的走势变化，可知，对于影响黄河流域人地关系及经济发展起重要作用的三个要素分别是：生产总值、人口密度和公路总里程。人口密度大的地区，往往拥有更开阔的地理条件，因而为更高效的交通建设提供了基础;土壤、气候等条件更优良，宜于开发，农业更发达，产业多样化、生产总值往往也更高。

得到这样的研究结果后，可从以下几个方面推动黄河流域的高质量发展。

1. 结合各地区的不同情况深入研究，分析各类人地关系以及每个地区目前的优势劣势，为该地区的人地关系判断提供有力支撑。对于具有地理优势、发展领先的地区，注重强化优势、补齐短板;对于产业存在高度依赖性的地区，注重保护资源、合理利用，缓解人地关系矛盾;对于地理环境较恶劣、发展相对落后的地区，注重基本公共服务与基础设施的建设，增强交通通达度，为高质量发展提供强有力的支撑。

2. 各地区之间协调发展、合作共赢，将有限的资源最大化利用，可起到优化发展结构的作用。这种联动可以促进地区之间打破行政区域的限制，使单一地区突破发展的桎梏，优化产业结构和区域布局，改善发展不均衡的现状，从而形成区域整体绩效的系统合力。

在资源环境子系统中起决定性作用的是环境污染治理投资总额这一指标，该指标历年来呈现上升趋势，由此可见当地正在将绿色发展的理念落实到了工作中。同时，煤炭储量的减速明显放缓，可见人们不再一味地追求经济高速发展而过度使用自然资源;年降水量也从偏低水平慢慢增加，这是自然环境得到改善的表现。这些现象背后的措施，都对推动资源环境与经济增长并驾齐驱的高质量发展有着积极的促进作用。照此趋势发展，黄河流域发展状况进入协调发展型区间、人地关系优化将达到预期效果。

四、结语

本文采用人地系统耦合度评价法，从人地关系地域系统耦合状态的角度，分析黄河流域的发展现状，探讨资源环境和经济发展之间的关系，对流域的生态保护和可持续发展提出建议，得出的研究结论如下：

近年来，黄河流域的部分地区属过度开发的发展类型，即资源环境和经济增长无法较好地得到平衡，人地关系较为紧张。造成该发展现状的原因主要有两个：流域内部分地区产业结构较为单一，发展依赖自然资源，传统产业产能过剩;能源的局部聚集影响区域之间的经济差异。为优化现状，可对不同人地关系的区域采取有针对性的改进措施，促进区域间的合作发展。现状同样也展现出流域内部对于资源环境的拯救和弥补措施，情況正逐年变好，未来转变为协调发展型、人地关系缓和未来可期。

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【作者单位：中国地质大学（武汉）公共管理学院】