固废资源化产业与城市化耦合发展研究

贾志兴 陈明 周丹 黄蕾

关键词：城市化；固废资源化；耦合协调模型；库兹涅茨曲线

前言

中国自改革开放以来，经济水平得到极大发展。尤其在东部沿海地区许多城市，在城市化的经济、社会、人口等领域取得巨大进步。但在城市整体层面的深化发展依旧存在缺陷，尤其是在城市固体废物资源化的各个环节依旧存在许多不足。

中国作为世界上固废产生量最大的国家，截至2019年堆存总量已达600～700亿吨。随着人们对环保认识的提高，早已不将固废单纯的归类为无用的垃圾，而是可以回收利用的“二次资源”。中国于2019年印发《“无废城市”建设试点工作方案》，并筛选出“11+5”个城市和地区展开试点，推动固体废物资源化和减量化研究，寻求城市管理发展新模式。虽然已有诸多研究量化的城市固废资源化的巨大潜力，但在县域以及更小尺度上的研究较少，并且缺少在小尺度上对城市发展促进作用的定量分析。

文章以全新视角将固废资源化产业与地区城市化发展进行耦合研究，从城市化角度对固废资源化进行量化研究。文章以兴化县级市作为研究对象，以该地区固废资源化产业为切入点，构建固废资源化产业体系以及城市化体系，对其进行耦合关联评价，并对其发展中环境问题开展的措施进行发展预测分析，以期为兴化的科学发展提供指导，同时对不具备天然优势的区域提供发展思路。

1研究方法

1.1研究区域概况

兴化位于江苏省中部、长江三角洲北翼，地处江淮之间，里下河地腹地，是江苏省历史文化名城，是江苏省辖县级市，由泰州代管。总面积2393.35平方千米，辖3个街道、22个镇，1个乡。截至2021年，兴化市常住人口112.66万人。上世纪六十年代，兴化首次引进不锈钢拉丝工艺，把收购来的不锈钢边角废料经一系列工艺流程制成不锈钢钢丝，借改革开放东风，不锈钢产业迅猛发展，一度成为该区域支柱经济。但由于产业不健康发展，严重影响环境。在2013年-2014年与2017年-2018年经历两次环境整改、产业升级后，产业朝向更加绿色科学的方向发展。

1.2不锈钢产业与城市化评价体系的构建

1.2.1不锈钢产业评价指标体系

考虑不锈钢产业在兴化的支柱地位，以及在国民经济中第二产业的制造业的定位，根据层次分析法的研究思路，将其分为不锈钢产业评价与城市化评价两个目标层。不锈钢产业和城市化评价指标体系见表1。

不锈钢产业评价从经济效益、环境现状两个准则层构建指标体系，在此基础上进行指标筛选。考虑不锈钢行业在该地区第二产业的占比，因此选择第二产业增值作为指标之一；同时，将能反映工业发展水平的电力弹性系数作为经济效益指标之一。选取颗粒物污染物PM10作为指标，同时，选取该区域不锈钢制造环节中产污较大的S02作为气态污染物的指标。

城市化评价从人口城市化、经济城市化、空间城市化、社会城市化四个准则层构建11个指标的指标体系。由于不锈钢产业属于第二产业，将城市化评价指标中的第二产业与第三产业合并计算。人口城市化准则层中将常住人口城市化率以及二三产业从业人员占比来衡量人口城市化的发展水平。经济城市化中包括人均GDP、二三产业GDP占比、一般公共预算支出以及城镇居民人均可支配收入来衡量经济城市化水平。空间城市化指标选取城市建成区面积、城市人均道路长度以及人均公园绿地面积。社会城市化发展水平考虑医疗教育水平。

该研究选取2010年-2021年兴化的统计数据，相关数据均来自历年《江苏统计年鉴》《兴化环境质量状况公报》，极少缺失数据以趋势预测补齐。

1.2.2不锈钢产业与城市化耦合协调模型的构建

在耦合协调模型中，耦合度是评价其不同子系统之间相互影响的强弱，并使用协调度来衡量其良性耦合的大小，耦合度计算式如式（1）：

式（1）中，C为系统耦合度，0≤C≤1；U1、U2代表不锈钢产业和城市化两个子系统综合评价值。该研究中两个系统各指标经极差法标准化后用熵权加权得出。标准化过程中指标越大越有利，采用正向指标算法，反之采用负向指标算法。C越接近1，表明系统耦合度越高，两系统之间的相互影响越大，一般认为当C≥0.8，耦合程度为较高。

式（2）中，D为系统协调度，0≤D≤1；T为两子系统综合调和指数，0≤T≤1，0、6分别表示不锈钢产业和城市化两个子系统所占权重，不锈钢产业GDP约占总GDP的25%，因此，选取不锈钢产业子系统权重为0.25，城市化子系统权重为0.75。

1.2.3耦合协调模型发展预测

研究采用R/S分析法对耦合模型进行发展预测。R/S分析法（重标极差分析法）是依据时间序列的变化趋势对未来的预测。R/S分析法是时间序列n内的数据其极差和标准差存在Hurst现象，在对n与（ R/S）的双对数坐标系下，根据最小二乘法可以得到H指数（0

2结果与分析

2.1不锈钢产业与城市化耦合协调评价结果

2.1.1不锈钢产业与城市化现状分析

如图1所示，2010年-2021年时兴化城市化高速发展的阶段，城市化评价指数由2010年的0.0523提高至2021年的0.9857。同时，城市化的人口城市化、经济城市化、空间城市化以及社会城市化四个子系统在此期间呈现良好的上升趋势。常住人口城镇化率由45.9%提升至58.14%，二三产业人员占比由47%提升至75%；人均GDP提升约200%，由30025元提升至90517元，城镇居民人均可支配收入提升164%，由18409元提高至48644元，政府一般公共预算支出提升201%，由41.44亿元提高至124.95亿元；空间城市化指数提升至0.2473，各项指标稳定提高；社会城市化指数由0.0523提升至0.1459，在校中学生人数出现波动。

随着不锈钢产业的不断发展，虽然给地区带来了良好的经济效益，但是同时也引起了极大的环境污染，兴化更是一度被列为“十三五治污攻坚”典型。其产业评价指数在2010年-2013年由0.62下降至0.15，該趋势直至地区环境整改治理得以扭转，使兴化不锈钢产业重新科学绿色的发展。但在随后的发展阶段中，2017年-2018年再次出现重大环境污染问题，并且兴化不锈钢产业技术也存在落后创新不足等问题。为产业的可持续发展，兴化开展产业改革，淘汰落后技术，实施产业转型，使得不锈钢产业再一次进入高速发展阶段。

2.1.2兴化不锈钢产业与城市化耦合协调评价

兴化2010年-2021年不锈钢产业与城市化耦合协调评价结果如图2所示。由图2可见，其耦合度除2010年以外均保持在0.8～1.0之间，处于较高水平的耦合，表明不锈钢产业的发展与兴化城市化发展紧密联系，但在两次环境整改时都出现了细微的波动。从协调度和调和指数都呈现上升的趋势来看，不锈钢产业的发展和城市化的发展耦合关联程度越来越高，协调度和调和指数分别由2010年的0.180和0.194提升至2021年的0.842和0.912，即現有的产业政策是符合发展要求的。协调度的短暂下降经调整后又处于上升阶段，是为了可持续发展必要的。

2.1.3不锈钢产业综合效益分析

将不锈钢产业评价指数与城市化评价指数分别做纵坐标和横坐标得到不锈钢产业收益曲线，二次拟合效果最好，其拟合形态符合库兹涅茨曲线的倒“U”曲线。依据环境经济学中库兹涅茨曲线的理论分析，其拐点在2013年至2014区间，其时间正好是第一次产业调整期间。传统库兹涅茨曲线认为拐点大约出现在人均GDP约1000美元、第二产业占比50%。而兴化在该时间段内人均GDP约为59662元，第二产业占比约38.7%，其经济收入大约达到该标准，但产业的发展还远低于50%，说明兴化环境的拐点指标提前到来，产业的调整提前，更加符合科学发展的要求。

2.2兴化不锈钢产业与城市化耦合协调预测

为了更好了解政策变化对不锈钢产业与城市化耦合协调的影响，将研究分为全局（从2010年开始，图3（a）-（c））和第一次产业调整后（从2014年开始，图3（d）-（f））两种情况对耦合度、综合调和指数和协调度三者的H指数进行R/S分析预测。从全局的H指数来看，耦合度、协调度和调和指数分别为0.6048、0.7246和0.7155，其值均大于0.5，说明未来与全局的趋势是保持一致的。但耦合度的H指数处于正向持续的较低水平，说明良性发展的趋势仍然较低。从调整后的H指数来看，耦合度、综合调和指数和协调度分别为0.7548、0.6818以及0.7103。其耦合度较大幅提升，综合调和指数和协调度有轻微下降，说明两子系统耦合趋势越来越高。

3讨论

从兴化2010年-2021年不锈钢产业发展历程中发现，由于认识、技术以及资金等问题，导致产业发展中出现了不可忽略的环境问题。在产业第一次调整前，兴化环境质量持续下降，各项污染物指标持续上升，严重影响了当地居民生产生活。例如：环境的恶化严重影响了当地教育的发展，由于环境的恶化大量学生外出求学，使当地学生持续下降，直到环境整改后出现好转。为了可持续发展的要求，必须解决发展中存在的环境问题，因此兴化经历了两次环境整改和产业调整。但该过程的风险是极大的，我们了解到，兴化2016年起的产业升级调整，其资金链近乎断裂，产能短期急速下降，对产业造成极大的影响。

兴化不锈钢产业作为当地重要的经济支柱，长期在GDP占比中超过了1/3，为当地经济的发展做出了重要贡献。而研究中不锈钢产业与城市化极高的耦合度表明，不锈钢产业在兴化城市化各方面发展中起到重要的作用。协调度和调和指数的不断提高表明政策的不断完善，使不锈钢产业为兴化的发展注入新的科学的动力。同时，兴化地处江苏中部，在江苏经济大省来看，不具备港口、社会、教育、资源等优势，但依旧在2021年GDP突破千亿，作为地区主导产业的不锈钢产业发挥了巨大作用。对兴化不锈钢产业与城市化耦合的研究，也进一步为不具备地域、人文等优势的地区提供新的发展思路。

在对兴化不锈钢产业的研究中，不但量化了固废资源化产业的巨大经济潜力和对地区发展的推动作用，同时发现其固废资源化产业作为地区的主导产业，其发展模式与“资源型”城市的发展模式十分相近，都具有对“资源”需求量大、产业结构单一、经济增长依赖性强等问题。因此，在地区固废资源化产业的发展中，可以借鉴“资源型”城市开展的策略。

同时，研究中两系统的高度耦合，彰显不锈钢产业在兴化当地的重要作用外，也为其他地区，尤其是欠发达且无发展优势地区的发展提供了新思路，新方向的可能性。其推广性因因地制宜，根据自身情况做出相应的调整。并且其发展历程中的环境整改和产业链升级等问题也为借鉴其发展模式的地区，提前指明了发展隐患和科学发展道路。

4结论

2010年-2021年兴化城市化快速发展，人口城市化、经济城市化、空间城市化、社会城市化各项指标都有极大提高，而不锈钢产业随着产业调整，获得经济效益的同时环境也得到改善，产业评价指数由最低点0.2649提升至0.9875，不锈钢产业不断向着更加良性发展。同时，不锈钢产业作为兴化的主导产业与城市化耦合度保持高水平耦合，耦合度几乎保持在0.8以上，两者的联系十分紧密，随着产业的调整，与城市发展更加紧密。兴化通过不锈钢产业的发展，探索出新的发展方向，而不锈钢产业的发展也为其他地区做出了良好示范，发展中不可忽略的环境问题，会极大影响当地的发展。但随着认识的提高和产业结构调整，是能够更快达到经济与环境的可持续发展。