西部陆海新通道区域经济-交通运输-生态环境耦合协调发展及障碍度研究

肖 红，胡宇航，王孝坤，龚恒娟

（1.重庆交通大学 经济与管理学院，重庆 400064；2.大连交通大学 经济管理学院，辽宁 大连 116000；3.大连交通大学 “一带一路”交通互联互通与人文交流研究院，辽宁 大连 116000)

0 引言

西部陆海新通道是中新(重庆)战略性互联互通示范项目的重要组成部分，北接丝绸之路经济带，南连21 世纪海上丝绸之路，是我国西部城市与国际交流的新桥梁。随着2019 年《西部陆海新通道总体规划》[1]印发，西部陆海新通道建设成为国家发展的重要战略，其主要利用铁路、公路、水运、航空等多种运输方式，通达我国各省市与新加坡及东盟的物流网络节点。西部陆海新通道作为连接中国与东盟的重要通道，覆盖重庆、四川、贵州、广西等众多省(区市)。社会经济与交通运输的发展，不可避免地会对生态环境产生影响，因此在经济建设与交通建设的同时，要保护生态环境，实现高质量发展。为实现区域经济-交通运输-生态环境之间的协调发展，发挥三者的协同效应，需要避免交通运输过度发展带来的负外部性，从而实现三者的可持续发展。

耦合协调度是物理学概念，表示系统之间相互作用、相互影响的动态关联关系，可以表征各功能之间是在高水平上相互促进还是低水平上相互制约。早期对耦合协调度的研究通常选取经济、交通、城镇化、旅游业及城市建设等两两系统交互耦合[2-4]，且研究集中于省市内部耦合研究、通道建设研究以及城市群发展研究。潘振兴、张诚等[5-6]对铁路运输与经济进行了协调性评价；蒋慧峰[7]将公路、铁路、水运、民航看作整体，系统性地对交通运输和区域经济进行了耦合研究；张志俊等[8]对公路运输与GDP 进行了耦合协调研究。近年来，随着我国高度重视社会主义生态文明建设，在考虑系统耦合时，越来越多的学者将环境作为主要的系统进行研究。其中，王成、程琳琳等[9-10]分别对乡村与矿业城镇的“三生”系统进行了耦合研究；张年、孙鲁运、宋雄伟、马勇等[11-14]对不同地区的旅游经济-交通运输-生态环境进行了协调性研究；程琳琳、赵安周等[10，15]在对系统耦合度研究时引入障碍度分析，根据障碍度分析，得到影响系统耦合协调发展的障碍因子，从而可以及时调整相关的政策以及相应的指标。

2021 年，国务院印发《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》，建立健全绿色低碳循环发展的经济体系已经成为我国未来发展的新目标。为此，在前人的研究基础上，在生态系统研究中引入新的指标碳排放量，并采用熵权法计算各子系统权重，利用耦合协调度模型，系统地分析西部陆海新通道沿线省(区市)经济发展、交通系统与生态环境之间的协调性，结合障碍度模型计算影响西部陆海新通道协调性的影响因子，为制定协调发展的决策和措施提供依据。

1 耦合协调度模型与障碍度模型构建

1.1 耦合协调度模型

（1）数据预处理。由于统计原始数据存在量纲和取值区间的差异，需要先对所选数据进行标准化处理。将第x个子系统中影响系统有序程度的第y个阶次参数用lxy表示。假设多属性决策矩阵L如下。

式中：为评价指标的标准化值；lxy为第x个评价对象的第y项评价指标值；maxlxy，minlxy分别为原始评价指标值的最大值和最小值。

（2）熵权法赋权。熵权法可以通过计算熵值来判断一个事件的随机性及无序程度，也可以用熵值来判断某个指标的离散程度，指标的离散程度越大，该指标对综合评价的影响(权重)越大，其熵值越小。利用熵权法来计算交通子系统、经济子系统及环境子系统中各项指标的权重，为多个指标的综合评价提供依据。

式中：Pxy为不同参数在系统中的权重；Qx为指标的信息熵值，0 ≤Qx≤1；wy为信息熵冗余度；γxy为第x个子系统的第y个阶次参数的权重，且满足；常数k=1/lnm，其中m为评价对象的个数；n为评价指标的个数。

（3）耦合协调度计算。耦合协调度模型用于分析事物的协调发展水平。耦合度指两个或两个以上系统之间的相互作用影响，实现协调发展的动态关联关系，可以反映系统之间的相互依赖相互制约程度。协调度指耦合相互作用关系中良性耦合程度的大小，它可体现出协调状况的好坏。借鉴蒋慧峰[7]的系统协调发展评价模型，其计算方法如下。

式中：uxy(lxy)为阶次参数lxy对第x个评价对象的第y项评价指标值的贡献大小；αxy为阶次参数lxy在子系统各指标中的取值上限；βxy为阶次参数在子系统各指标中的取值下限；ux(lx)为第x个子系统的综合发展指数；ux(lxy)为阶次参数lxy对第x个子系统的贡献值。

式中：C为耦合度；T为综合评价值；D为耦合协调度；α，β，θ为待定系数，一般α，β，θ分别取值1/3；u1(l1)为区域经济子系统的综合发展指数；u2(l2)为交通运输子系统的综合发展指数；u3(l3)为生态环境子系统的综合发展指数。

当耦合度C值越大，说明系统间的相互作用越大，耦合协调度D值介于[0，1]之间，该值越大说明系统间协调程度越高，相反则越低。耦合协调度评价标准如表1 所示。

1.2 障碍度模型

障碍度模型可以诊断出影响耦合协调性的阻力因素。对影响运输通道区域经济-交通运输-生态环境的主要障碍因素进行诊断和分析，可以有效制定和调整相关省市的交通运输与生态环境的发展政策。障碍度的大小可以表示各指标对子系统影响程度的高度[15]。

式中：Vxy为指标偏离度，指单个指标与目标之间的差值；Mxy为障碍度，表示各指标对研究对象协调水平的阻碍程度；Ux为因子贡献度，表示各指标对总目标的影响程度，通常用权重系数来表示；Nxy为系统层指标的阻碍程度。

2 实证分析

2.1 区域经济-交通运输-生态环境的耦合协调评价指标及其权重

借鉴已有研究成果[9-15]，选取使用频率较高的指标，并结合西部陆海新通道各省(区市)实际情况，以及数据可获取性和指标体系的可操作性，构建了区域经济、交通运输、生态环境3 个子系统6类准则层共21 项指标的评价体系，在生态系统层引入了新的环境指标碳排放量。其中，碳排放量指标通过《中国能源统计年鉴》获得西部陆海新通道沿线省(区市)的标准煤数据，并采用文献[16]的计算方法，从而得到碳排放量数据。由于西部陆海新通道主要以公路和铁路运输为主，故交通运输子系统中的客运量、旅客周转量、货运量、货物周转量主要选取公路和铁路数据。运用公式 ⑴和公式 ⑵ 对原始数据进行标准化处理，再通过公式 ⑶ 至公式 ⑹ 计算得出西部陆海新通道的相关指标权重。区域经济、交通运输与生态环境协调度评价指标及其权重如表2 所示。

2.2 区域经济-交通运输-生态环境综合发展指数与耦合协调度分析

基于表2 中的权重数据，根据公式 ⑺ 和公式⑻ 计算得到西部陆海新通道各子系统的综合发展指数，再运用公式 ⑼ 至公式 ⑾ 分别计算西部陆海新通道的耦合度C、综合发展指数T及耦合协调度D。西部陆海新通道区域经济-交通运输-生态环境综合发展指数及其类型如表3 所示。

表2 区域经济、交通运输与生态环境协调度评价指标及其权重Tab.2 Evaluation index and weights of coordination degree of transportation,regional economy,and ecological environment

通过表3 可知，西部陆海新通道2010—2019 年的综合发展指数T总体呈现递增趋势。在2010—2019 年期间，西部陆海新通道交通运输子系统的综合发展指数呈不规则波动；区域经济子系统的综合发展指数呈稳步上升趋势；生态环境子系统的综合发展指数呈现V 型发展趋势，其中生态环境指数从2016 年呈现骤涨，这主要是由于2015 年中共中央、国务院印发《生态文明体制改革总体方案》，对生态环境提出了更高的发展要求。随着区域经济的快速发展以及生态环境的快速改善，其协调类型经历了经济滞后型—生态滞后型—交通滞后型的转变。西部陆海新通道的耦合协调度从2010—2019 年与耦合度C、综合发展指数T均呈现递增趋势，从中度失调变为中级协调，表明西部陆海新通道区域经济、交通运输以及生态环境之间的相互作用越来越大，系统之间的协调程度也越来越高，但西部陆海新通道整体的系统协调性还有很大的提升空间。

表3 西部陆海新通道区域经济-交通运输-生态环境综合发展指数及其类型Tab.3 Comprehensive development index and types of regional economy,transportation,and ecological environment of New Western Land-Sea Corridor

随着2021 年《国家立体综合交通网规划纲要》发布，西部陆海新通道沿线城市的交通将迎来新的机遇与挑战。重庆、贵州、广西作为西部陆海新通道的主干道，其发挥着协调周边省市货物运输的重要作用，甘肃、陕西、云南、四川为西部陆海新通道的重要组成部分，陕西与甘肃是中欧班列的重要节点，四川不仅是中欧班列的重要节点，也是泛亚铁路的重要节点，广西是面向东盟的重要门户。西部陆海新通道起到了北连“丝绸之路”，南接“海上丝绸之路”的作用。西部陆海新通道不仅需要整体协调，其内部的各省(区市)之间也需要相互协调，才能让新通道发挥最大的优势。

2.3 区域经济-交通运输-生态环境障碍度分析

运用公式 ⑿ 计算得到指标偏离度，再将指标偏离度及表2 中的权重代入公式 ⒀ 计算出西部陆海新通道的障碍度。对每年度障碍度数值最大的5个指标进行排序，统计出影响西部陆海新通道耦合协调度的主要影响因子。西部陆海新通道障碍指标排序及其障碍度如表4 所示。西部陆海新通道协同性水平提升的主要因素包括旅客周转量(7 次)、邮政业收入(7 次)、客运量(6 次)、二氧化硫排放量(6 次)、铁路营业里程(4 次)、碳排放量(4 次)、第二产业占GDP 比重(4 次)、第三产业占GDP 比重(4 次)、工业烟(粉)尘排放量(3 次)、自然保护区面积(3 次)、园林绿地面积(1 次)及公园面积(1 次)。

表4 西部陆海新通道障碍指标排序及其障碍度 %Tab.4 Obstacle index ranking and obstacle degree of New Western Land-Sea Corridor

2010—2019 年影响西部陆海新通道协调性的主要障碍因子变化趋势如图1 所示。从图1 可知，2010—2019 年影响西部陆海新通道协调性的主要障碍因子中，铁路营业里程、邮政业收入、第三产业占GDP比重及二氧化硫排放量逐年降低，而客运量、旅客周转量、第二产业占GDP 比重及碳排放量呈现上升趋势，表明未来影响西部陆海新通道区域经济-交通运输-生态环境三者协调发展的主要障碍因子为客运量、旅客周转量、第二产业占GDP比重及碳排放量。

图1 2010—2019 年影响西部陆海新通道协调性的主要障碍因子变化趋势Fig.1 Change trend of main obstacle factors affecting the coordination of New Western Land-Sea Corridor from 2010 to 2019

在各省(区市)进行交通运输规划时，除了考虑对当地经济的影响程度，同时应考虑交通建设对当地的环境影响。西部陆海新通道从2015—2019 年间处于交通滞后型，由于新通道主要覆盖西部地区以及西南部地区，独特的地理特性导致交通基础建设相对困难，同时，影响西部陆海新通道区域经济子系统的主要障碍因子为第二产业占GDP 比重，从而也增加了西部陆海新通道总体碳排放量。

3 结论与建议

对西部陆海新通道2010—2019 年区域经济-交通运输-生态环境三者耦合协调度关系及障碍因子进行实证分析，结论如下：①从西部陆海新通道的综合发展水平来看，其经历了经济滞后型—生态滞后型—交通滞后型的转化，其中交通运输的发展对经济影响较大，同时也对生态环境造成了一定的负面影响。②西部陆海新通道区域经济-交通运输-生态环境的耦合协调度经历了中度失调—初级协调—中级协调的转变，总体的耦合协调性仍有很大提升空间。③通过障碍度分析得到客运量、旅客周转量、第二产业占GDP 比重及碳排放量对西部陆海新通道未来的协调性影响较大。

为了提高西部陆海新通道生态环境、交通运输与区域经济的协调性突破优质耦合协调，提出以下对策建议。

（1）加强交通建设，提升运输水平。2016—2019 年西部陆海新通道处于交通运输滞后型发展，因此需要加强交通建设，尤其是公路与铁路的建设，联通省内各城市之间的交流，并加强与邻近省份之间的公路、铁路建设，依托西部陆海新通道提升货物运输量，促进经济发展。

（2）发展绿色经济，优化内部协同。通过障碍度分析可知，环境因子对西部陆海新通道的协调性影响较为明显。因此，在加强公路、铁路建设的同时，应以绿色经济为指导，做到和谐、可持续发展，以高新技术为支撑，将市场化与生态化相结合。综合评估省内自然条件、地理环境的优势与劣势，优化省内发展不协调的指标并提升省内与外界的联系与沟通。

（3）推动城市群建设，达成外部协同。运输通道的基础建设与经济发展及生态环境之间相辅相成，西部陆海新通道涉及众多省(区市)，除了每个省市内部要协同发展以外，还应将运输通道作为一个整体进行分析研究，由城市群带动周边城市的综合发展。因此，应加快推动城市群建设，以成渝城市群为中心，黔中城市群、北部湾城市群为南向集群，兰西城市群、关中城市群为北向集群，互相联动，互相交流，带动周边城市的基础建设及经济建设，加强城市之间的货物流动，从而整体提高交通运输的高质量发展。

（4）加强成渝中心化，促进通道互联互通。西部陆海新通道是我国的战略通道，是中新战略互联互通的重要组成部分，其中成渝双城经济圈是4 个贸易通道的核心，北连中欧班列，南接“海上丝绸之路”，西承泛亚铁路，东倚长江经济带，交通基础建设尤为重要，因此加强成渝经济圈的中心化，是盘活西南经济的重要策略。

运输通道的协调研究是个复杂的系统问题，影响通道协调性的因素和指标很多，因此需要进一步建立更完善的指标评价体系，运用更多的科学工具，对协调性进行更全面的研究。