基于灰色关联模型的天津市区域经济与生态环境协调发展实证研究

□李 瑾

（天津理工大学中环信息学院经济与管理系，天津 300380）

天津市作为中国四大直辖市之一、环渤海地区的经济中心，对其发展水平的研究至关重要。天津市近10 年来经济一直处于增长趋势。第三产业的增长速度较快，第三产业的增加值在2014 年已经超过第一产业的增加值。在区域经济发展的同时，城乡环境也进一步优化，但仍然存在经济与生态环境不协调的问题，环境污染问题仍然比较严重。通过相关数据可知，2002 年天津市可吸入颗粒物年均值为0.138 mg/m3，比2001 年下降17.4%，但仍超国家二级标准38%；二氧化硫年均值为0.069 mg/m3，超国家二级标准15%，工业粉尘排放量为2.57 万t，比2001 年增加8.9%。2014 年，天津市二氧化硫年平均浓度值低于国家年平均浓度标准；可吸入颗粒物年平均浓度值超过国家年均浓度标准的1.1 倍。研究区域经济与生态环境的协调关系具有重要的现实意义以及政策指导价值。文章基于天津市近10 年来的经济发展与生态环境的各项指标数值，通过灰色关联法分析各指标的相互影响关系，以及天津市经济与生态环境协调发展的耦合关联性，深入探讨了影响系统发展的因素以及有效的解决方案，以促进区域经济与生态环境协调可持续发展。

1 相关研究评述

关于区域经济与环境的协调发展理论的研究，Stiglitz J（1974）[1]指出，影响区域经济以及环境失调的首要原因是市场失灵，即价格不能够反映经济活动的质量以及效益，反而传递着资源稀缺型的错误信息。K F Jala（1993）[2]强调协调发展的重要性，认为其是处理区域经济与环境保护之间关系的最优选择，是实现国家可持续发展的必经之路。郑度（1994）[3]从区域环境视角指出协调经济、自然资源以及生态环境的关系来实现可持续发展。蔡宁等（1995）[4]认为，仅依靠政府和市场的调节不可能促进经济与环境的协调发展，还要借助于技术进步、调整工业结构、环境投资等手段。

国内外的学者对区域经济的协调发展进行了大量实证研究。彭桥等（2021）[5]以核心—边缘结构理论为基础，探讨了市场一体化对我国区域经济协调发展的影响机制，揭示了区域经济差异的阶段效应；许培源和程钦良（2021）[6]基于向西开放的经济地理意涵，构建了一个初始禀赋不对称的两国三地区LS 模型，从贸易和产业经济地理的视角研究向西开放促进东西部经济协调发展的理论机制，并进行了实证检验；陈炳尧等（2021）[7]基于空间杜宾模型分析了ppp 对临近地区的发展具有积极的正向溢出效应，带动邻近地区发展。杨永芳和王秦（2020）[8]基于鲍尔丁系统学原理构建协调度模型，对2018 年我国31 个地区的生态环境与区域经济高质量发展的协调性进行了实证分析，分析了各地区的协调发展程度。

已有的研究焦点多是经济与环境的协同关系，忽视了经济环境系统内部的影响因素。因此，文章运用灰色关联模型，分析天津市区域经济与环境的协调发展，探究对某一系统影响的主要胁迫因素，并在此基础上为政府和企业提出改进措施。

2 天津市区域经济与环境的灰色关联模型构建

灰色关联模型通过客观统一的计算公式可以求得系统内各因素之间的相互影响程度，计算结果具有客观性，通过相关数值的分析可以得出对系统影响的协调因素以及胁迫因素，但是利用灰色关联方法进行协调等级的划分时不具备统一标准，多是人为设定，具有主观性。

由于区域经济和环境的协调发展关系是完全不确定的，其发展受内外因素的影响而不断变化，所以这种关系是一种灰色关系，采用数理统计的方法难以奏效。对系统进行分析的方法很多，包括回归分析、方差分析、主成分分析等，这些方法的有效实施依赖大量真实有效的数据，较少的数据量不具有普遍性，会使结果具有偶然性，并且难以发现统计规律。这类方法存在一个缺点，所取的样本必须相关并且服从某种概率分布，对样本的要求较高。

灰色关联方法虽然也有不足，但是对于以上的数理统计方法具有天然的优势，其对样本的要求低，不管对于相关性还是数量的多少都同样适用，避免了量化后和系统分析结果不符的情况发生。

2.1 区域经济与环境关联度计算过程

5）排关联序，列关联矩阵。

2.2 区域经济与环境耦合度计算过程

为了分析天津市区域经济发展与环境两个系统的耦合度，在灰色关联系数公式的基础上分别按照行或列求均值，进一步建立区域经济与环境的耦合度模型，计算公式如下。

式中：r为耦合度，n、l分别表示区域经济与环境的指标个数。

当r=1 时，为最大耦合度，系统趋向新的有序结构。r=0，为最小耦合度，系统将无序发展。0＜r＜0.3，为低水平耦合，经济发展水平低，环境承载力强。0.3＜r＜0.5，为拮抗时期，经济快速发展，环境承载力下降。0.5＜r＜0.8，为磨合时期，经济发展已经把资金注入环境的修复中，系统开始良性耦合。0.8＜r＜1，为高水平耦合，经济与环境高水平促进，相互发展。

3 测度指标的构建与数据来源

在区域经济与生态环境的关联度分析中，先涉及的是区域经济与生态环境衡量指标的选择。文章选取对经济影响大的第二和第三产业的相关指标，同时还选取了反映人民实际消费水平的指标。选取的测量环境指标都是对环境造成影响的指标。所选取的具体测度指标如表1 所示。

表1 区域经济与生态环境测度指标

区域经济发展的测度指标共5 个，环境测度指标共3 个，分析过程中采用2013—2020 年《中国统计年鉴》的数据，见表2。

表2 天津市经济与生态环境测度指标2013—2020 年统计数据

4 模型应用及结果分析

4.1 天津市区域经济发展与环境的关联度

关联度反映的是天津市区域经济指标与生态环境指标的相关程度，数值越大，表示两者之间的关联性越大，通过所有样本关联系数的平均值求得。由于数据规模较大，本研究省略计算过程。依据公式可得区域经济与环境各指标的关联矩阵，见表3。

表3 中，区域经济的5 个指标与生态环境的3 个指标之间的关联度值介于0.442 6～0.889 8。天津市区域经济与生态环境基本处于中等协调状态，经济与生态环境的矛盾依然较突出，这一问题仍是社会的热点问题。对于废水排放总量，区域经济各指标与其关联度均强关联，其中第二产业增加值与废水排放总量的关联性最强。对于二氧化硫排放量和生活垃圾无害化处理量，各指标中居民消费水平和第三产业增加值与其关联性最弱，第二产业增加值与其关联最强。就平均值而言，区域经济各衡量指标与环境污染的关联度均值分别为0.613 4、0.596 1、0.744 6、0.524 2、0.480 0。第二产业增加值（0.744 6）＞地区GDP（0.613 4）＞第一产业增加值（0.596 1）＞第三产业增加值（0.524 2）＞居民消费水平（0.480 0）。因此，得出以下结论。

区域经济对环境影响的主要胁迫因素为第二产业增加值。从表3 可以看出，第二产业增加值与环境污染关联程度最强，说明第二产业的发展对环境的影响最大，天津市第二产业主要依托重工业的发展。重工业的发展对环境的影响很大。天津工业化水平低于发达国家的工业水准，资源的利用率偏小，相关技术还不完善，产生的废弃物、污染物较多，处理效度偏低，工业三废处理设备能力偏弱。

区域经济对环境影响的主要协同因素为第三产业，第三产业的发展理论上对环境具有保护作用，说明天津第三产业的发展与环境的协同性很强，第三产业经济与环境协调性很好，在发展经济的同时，注意保护环境，实现可持续发展，这与天津第三产业从1990—2020 年持续发展是相符合的。

表3 中，对于地区GDP 指标，环境各指标与其关联度中，废水排放总量与其关联度最强，二氧化硫排放量与其关联度最弱，第三产业增加值和居民消费水平与二氧化硫排放量的关联性弱，与废水排放总量的关联性极强，生活垃圾无害化处理量在两者之间。就平均值而言，环境各衡量指标与区域经济的关联度均值分别为0.653 3、0.558 2、0.563 5。可见，废水排放总量（0.653 3）＞生活垃圾无害化处理量（0.563 5）＞二氧化硫排放量（0.558 2）。因此，得出以下结论。

表3 天津市区域经济与生态环境关联度

生态环境对区域经济发展的主要胁迫因素包括废气、废水排放量和生活垃圾无害化处理量。区域经济与二氧化硫排放量的关联性较弱，区域经济发展水平受环境衡量指标二氧化硫排放量的约束性较强，受废水排放总量和生活垃圾无害化处理量的约束性小。说明工业废气污染仍然是制约经济发展的重要因素。企业应该采取改进措施，减少大气污染。如果减少工业废气的排放量，经济下行，工业化增速不能保证；减少二氧化硫排放量意味着放慢经济，只能看做是奢谈保护环境。因此，天津市当务之急是大力发展第三产业，以第三产业引领经济发展，提高第三产业对天津经济的贡献水平，增加天津地区实际GDP。

4.2 天津市区域经济发展与环境的耦合度

为揭示天津市区域经济与环境关系的阶段性特征，采用2013—2020 年区域经济与生态环境相关数据，根据耦合度计算公式，得出经济与环境的耦合度变化曲线，如图1 所示。

图1 天津市经济与环境的耦合度

由天津市经济与环境的耦合度变化曲线可以看出，不同年份的耦合度有很大差异，这与每年的环境发展政策相关，2013—2014 年，天津市区域经济与环境的耦合度均低于0.6。其中2013 年最为明显，为最低。进入“十二五”之后，天津市区域经济保持持续增长，随之而来的却是环境的恶化，导致其恶化趋势大于经济增长趋势，使耦合度下降。2013—2020 年天津市区域经济发展与生态环境呈现先增长后降低又增长的局面，在区域经济发展初期经济的增长很大程度依赖于环境的破坏，但随着时间推移和相关政策的实施，经济与环境协调发展。天津市经济与环境未达到完全耦合，耦合度有升有降，说明天津市处于工业化发展初期，应制订相关环境政策，采取必要的发展措施，提升经济与环境的耦合度，实现二者的协调发展。

5 结束语

经济与环境的发展问题已经成为当今社会的热点问题。文章以天津市为例，利用灰色关联模型，计算关联矩阵，以2013—2020 年的经济与环境的指标数据为基础，对天津市经济与生态环境发展的关联度及耦合度进行分析，得到以下结论。

一是天津市区域经济与生态环境发展的关联度处于中等状态，整体协调度水平不高，基本属于中等协调。其中，天津市第三产业比重对生态环境的约束小，应重视第三产业的发展。

二是天津市从2013—2020 年8 年间，发展重工业的同时注重环境的保护，贯彻落实可持续发展。但在此期间，第二产业增加值与环境污染的关联性强，说明天津市仅重视重工业对环境造成的影响，忽略了其他工业行业对环境造成的污染。总体来说，这段期间工业和环境的协同程度下降，工业的发展对环境的影响较大。

三是环境问题也影响区域经济的发展。天津是典型的能源输入型城市，能源利用率偏低，天津市的能源消费种类以煤炭为主，煤炭在一次性能源消费中占60%以上，但是如果减少“工业三废”的排放量，经济下行，工业化增速不能保证。

四是天津市区域经济与环境耦合性有高有低，没有完全协调发展，天津仍处于工业化发展前期。

本研究结论的启示包括以下几方面。

一是推行绿色GDP 核算体系。绿色GDP 核算是将自然资源损耗和环境污染损失扣除之后的GDP 核算方式，该核算体系去除了由于破坏环境而获得的生产总值增长，有利于改善人们的发展观念，转换了过去“唯GDP 数据论英雄”的时代。绿色GDP 核算体系为经济发展与环境保护构建了桥梁，能够科学地评估发展中的生态价值问题。

二是构建完善的静脉产业发展模式。资源的可回收利用是静脉产业的根本，发展静脉产业既要有资源再生利用的技术，也要有政府的主导作用。政府要为静脉产业提供必要的政策激励、产业扶持，引进先进的绿色企业，大力促进关键性技术的研发，加快静脉产业规模化布局。

三是优化产业结构，转移淘汰低端制造业，优先发展现代服务业。要引进发展高技术含量、环境友好型产业，促进本地区第三产业发展。对高污染、高能耗产业进行改革甚至转移。做大做强本地金融业、旅游业、环境服务业等，提高第三产业的整体竞争力。