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标题 中部地区资源型城市城市化与生态环境动态耦合关系
范文

    王国霞++刘婷

    

    

    

    摘要

    通过构建城市化与生态环境耦合模型,利用中部地区37个资源型城市2005—2014年城市化系统和生态环境系统的30个指标数据,对城市化与生态环境耦合关系动态变化进行测度,并比较分析不同类型资源型城市城市化水平、生态环境水平及其二者耦合协调度的变化。结果表明:①2005以来人口城市化对资源型地区城市化综合水平的影响力减弱,社会城市化的影响力逐渐加大并趋于比较重要的地位。尽管资源条件对资源型城市的生态环境综合水平影响最大,但生态环境治理水平对资源型地区生态环境综合水平的影响力正变得日益重要。②各城市间城市化综合水平差异较大,而生态环境综合水平差异较小。自2005年以来城市化发展综合水平的城际差异无较大改变,但生态环境发展水平的城际差异正变得日趋缩小。位于山西省的资源型城市城市化综合水平和生态环境综合水平的变动较之其他省份更为显著。③中部地区资源型城市的协调类型处于勉强协调、初级协调和中级协调,并以初级协调型为主。2005以来中部地区多數资源型城市城市化与生态环境关系保持不变,关系恶化的资源型城市主要分布在安徽、江西和湖南,关系更为协调的资源型城市主要位于山西。④不同类型资源型城市的城市化综合水平差异显著,而生态环境综合水平差异并不明显。再生型和衰退型城市的耦合协调度水平较高,成熟型城市的耦合协调度较低。⑤城市化滞后仍是资源型城市城市化与生态环境关系不协调发展的主要原因。

    关键词城市化;生态环境;耦合协调度模型;资源型城市

    中图分类号K901.8文献标识码A文章编号1002-2104(2017)07-0080-09

    DOI:10.12062/cpre.20170436

    城市化与生态环境问题一直以来就是学术界关注的热点问题。早在19世纪初英国学者霍华德提出“田园城市”的城市发展理念以协调城市化与生态环境的关系,20世纪联合国人与生物圈发展规划(MAB)将人类聚居地的综合生态研究列为重点研究项目,引起世界性广泛关注。随着20世纪80年代《我们共同的未来》研究报告发布,关于城市可持续发展及生态环境评价研究掀起了学术研究高潮[1-2],特别是过去的20年来,伴随全球环境问题的加剧,城市化与全球环境变化的相互关系研究呈快速增长的趋势[3]。

    我国学者关于城市化与生态环境交互作用关系相关研究主要集中在城市化推进过程中的环境响应、二者耦合规律的揭示以及协调关系的评价[1-2]。以方创琳为代表的研究团队注重城市化与生态环境作用机理的研究,提出城市化与生态环境相互作用关系的六大基本定律[4-5],随着近年来特大城市群地区上升为国家经济发展的战略核心区和城镇化的主体区,该团队建立起特大城市群地区城镇化与生态环境耦合效应解析的理论框架及技术路径[6]。对城市化与生态环境交互作用的定量评价主要是应用耦合模型[7-8]、EKC模型[9]、灰色系统模型[10]、双指数曲线模型[11]、投入—产出模型[12]以及模糊物元分析模型[13]等来实现二者关系的定量评估,其中刘耀彬等学者建立的耦合协调度模型被广泛应用到全国[14]、区域[15]、省级[16]、城市[17]、城市群[18-19]等不同空间尺度。

    作为特殊类型区域,资源型城市是我国重要能源资源战略保障基地,以资源依赖性的经济发展模式为典型特征,普遍存在城市化发展的巨大推动作用来源于资源型产业发展,城市经济发展结构单一化,城市工矿职能突出、服务职能不足,公共设施建设不足等城市化问题[20-21],而与此相对的是严重的生态问题,生态环境对城市化的约束作用以及城市化对生态环境的胁迫作用较之其他地区更为突出[22-23]。如何协调资源型城市的城市化与生态环境关系是该类型区域寻求可持续发展的重要内容之一。目前,资源型地区的城市化与生态环境发展之间的关系到底处于什么样状态,尚能和谐共生还是已处于失调发展状态,就成为一个值得研究的课题。

    中部地区是我国资源型城市分布较为集中的地区,也是我国产业转移、城市化发展潜力和增速较快的地区[24],对该地区资源型城市的城市化与生态环境的耦合过程及演变趋势进行深入研究,特别是对不同类型的资源型城市的讨论,有助于加深对资源型地区城市化与生态环境的协调和可持续发展的理解。

    1研究区域与数据来源

    《全国资源型城市可持续发展规划(2013—2020)》中规划的资源型城市中,地级行政区有126个,其中中部地区共37个,占中部六省82个地级行政区将近一半。在37个资源型城市中,山西省10个,安徽省9个,河南省7个,湖北2个,湖南4个,江西5个。各个城市对资源开发利用的程度不同,城市经济发展水平不同,面临着各种各样的矛盾和问题,因此规划中依照它的资源供给优势和协调发展潜力,将其划分为四种类型,即成长、成熟、衰退和再生型(见表1)。

    本文的数据来源于2006—2015年的《中国统计年鉴》、《中国城市统计年鉴》、《山西省统计年鉴》、《安徽省统计年鉴》、《湖南省统计年鉴》、《河南省统计年鉴》、《湖北省统计年鉴》、《江西省统计年鉴》以及37个资源型城市2005—2014年的各年自然生态质量报告、水资源报告及国民经济统计报告等。

    2城市化与生态环境耦合关系测度方法

    2.1指标体系构建与数据处理

    2.1.1指标体系构建

    为了准确评价城市化水平和生态环境的关系,借鉴相关研究成果[14,18],按照典型性、科学性、可比性和可获得性的原则,对城市化综合水平的评价从人口城市化、空间城市化、经济城市化和社会城市化四个方面概括,选取15个指标,构建城市化水平综合指标体系;对生态环境综合水平的评价从资源要素、生态条件、生态环境压力、生态环境治理四个方面来概括,选取15个指标,构建生态环境水平综合指标体系。二者共同形成对资源型城市城市化与生态环境耦合关系测度的指标体系(见表2)。

    2.1.2数据标准化处理

    对城市化与生态环境指标采用不同的无量纲化方法进行数据处理,当指标值有同向作用时,即指标值越大越好时,采用公式(1)进行数据处理;当指标值有反向作用时,即指标值越小越好时,采用公式(2)进行数据处理。

    公式中,Xj表示第j项指标实测数据值,Xmax表示第j项指标实测数据中的最大值,Xmin表示第j项指标实测数据中的最小值,X′ij表示实测数的标准化值。2.1.3权重确定为较为客观地进行测量城市化系统和生态环境系统的发展水平,在此采用熵权法来确定二级指标权重,在二级指标基础上加权汇总得到一级指标。从2005—2014年一级指标的权重变化状况可以反映出人口、经济、空间和社会城市化在资源型地区城市化系统中的重要程度变化以及资源条件、生态条件、环境压力和环境治理在资源型地区生态环境系统中的重要程度变化。

    研究发现,人口城市化的权重在城市化系统中不断趋于下降,且趋势比较明显,经济城市化和社会城市化的权重在城市化系统中趋于上升,且社会城市化权重要大于经济城市化,表明2005以来在资源型地区人口城市化对城市化综合水平的影响力在减弱,而社会城市化对地区城市化综合水平的影响力在逐渐加大,并趋于比较重要的地位。在二级指标中,城镇人口密度历年来权重都位居第一(在指标体系中的权重在10%以上),因此,提高人口集聚程度,加强社会公共产品和服务的供给应是提高资源型地区城市化水平的着力点。

    在生态环境系统中,资源条件对资源型地区生态环境综合水平的影响较大,而生态环境压力对生态环境综合水平的影响最小,近年来生态治理水平在资源型地区生态环境综合水平评价中趋于日益重要的地位。在二级指标中,人均水资源量、森林覆盖率、工业SO2除去率对生态环境综合水平的贡献份额较大,因此提高水资源储备、增加森林覆盖率、提高工业部门环境污染的治理水平应当是提高资源型地区生态环境质量的有力措施。

    2.2城市化与生态环境系统耦合模型

    耦合度是一个物理学概念,是指两个(或两个以上的)系统通过受自身和外界的各种相互作用而彼此影响的现象。由于城市化和生态环境这两个整体具有相互關联作用,前者能够对后者产生影响,反之亦然,因此可将耦合理论应用于对二者交互作用研究[14]。即:

    其中,C是耦合度,f(U)是城市化子系统,g(E)是生态环境子系统。

    进一步,可以建立以下模型测算城市化与生态环境系统之间的耦合协调度,即:

    其中,C表示的是耦合度,D表示的是耦合协调度,T表示的是综合调和指数,α表示的是城市化的重要性,β表示的是生态的重要性。D的测算数值越大,表示所研究的两个系统的协调发展水准就高;相反D的测算数值小则表示它们两者没有实现协调发展。参考相关研究,将城市化与生态环境协调发展度划分为十个类型,并根据城市化综合指数与生态环境综合指数进一步划分为城市化滞后、生态环境滞后和基本协调三个子类型(见表3)。

    3资源型城市城市化与生态环境耦合协调关系动态分析

    3.1城市化与生态环境耦合关系动态变化的城际差异

    3.1.1城市化综合水平城际差异

    由于中部地区资源型城市处于不同的社会经济发展阶段, 37个资源型城市的城市化综合指数差异较大,2005年以来37个资源型城市的城市化综合指数最大值与最小值的差距大都保持在0.4—0.6之间, 变异系数比较平稳,仅2014年最高值铜陵(0.698)与最低值宿州(0.158)之差达0.54,变异系数有微增加。从均值变化看,2005年以来中部地区资源型城市的城市化水平趋于下降(见表4)。

    2005年,中部地区资源型城市处于高城市化发展水平(城市化综合指数0.45以上)有12个,除湖南外,各省均有分布;中等发展程度(城市化综合指数0.35—0.45)的城市有13个,主要包括山西、河南和湖南的资源型城市;低城市化发展水平(城市化综合指数0.35以下)的资源型城市有12个,主要是安徽和江西的资源型城市(见图1a)。2010年,中部地区资源型城市的城市化水平有所提高,低城市化发展水平的城市减少到9个,忻州、吕梁、运

    城的城市化水平都上升到中等发展程度,朔州、长治和三门峡上升到高城市化发展水平,仅淮南和景德镇城市化水平出现下降(见图1a,b)。至2014年,大部分资源型城市的城市化程度未发生变化,变化仍主要发生在山西省,晋中城市化水平提升,而朔州、长治又分别回退到先前的中等发展水平,忻州回退到低发展水平;此外,娄底和郴州城市化发展程度也降低至低发展水平,低城市化发展水平的城市又增加到13个(见图1b,c)。总的来看,2005年以来城市化发展程度变化剧烈的资源型城市主要位于山西省境内,并且山西省内资源型城市的城市化综合水平趋于不断提升,其他省份的资源型城市城市化发展程度大多未有变化,有发生变化的资源型城市其城市化发展综合水平则出现下降。3.1.2生态环境综合水平城际差异

    与城市化综合水平变化相反, 2005年以来37个资源型城市的生态环境综合指数普遍趋于上升, 并且生态环境综合水平城际差异不断减少,2005年最高值与最低值之间的差距为0.37,到2014年差距减少到0.21,生态环境变异系数趋于下降(见表4),说明2005—2014年间中部地区资源型城市生态环境质量均有不同程度的改善,城际间差异逐渐缩小。

    2005年,多数低生态环境发展水平(生态环境综合指数0.4以下)的资源型城市主要集中分布在山西省,高生态环境发展水平(生态环境综合指数0.5以上)的资源型城市主要集中分布于江西、安徽和湖南(见图1e),这与前述生态环境综合水平的关键因子分布水平密切相关。从变动来看(见图1e,f,g),2005—2010年生态环境变动明显的资源型城市集中分布在山西省,并且生态环境综合水平都由低级提升到中等水平,此外,洛阳、景德镇生态环境水平也由中等水平上升到高级水平;而滁州、黄石的生态环境指数水平下降到次一级水平,到2014年,朔州生态环境继续好转,但忻州、吕梁、洛阳生态环境退回到先前低水平,长治生态环境得到提高并提高到高发展水平,南阳、衡阳生态环境恶化到中等水平。总体来看,2005年以来37个资源型城市中以山西省内资源型城市的生态环境变动明显,一些城市虽有所波动,但总体趋于改善;南阳、滁州、黄石和衡阳等4个资源型城市生态环境综合水平降低,其他资源型城市的生态环境综合水平并未有较大改善。

    3.1.3耦合协调度的城际差异

    基于上述对城市化与生态环境的分析,根据城市化与生态环境耦合模型测算2005—2014年中部地区37个资源型城市的各年城市化与生态环境二者的耦合协调度水平,发现均处于0.5—0.8的范围内,根据前述表3分类,中部地区资源型城市的城市化与生态环境耦合度水平在勉强、初级、中级三种协调类别状态内变化,表明中部地区的资源型城市的城市化与生态环境的关系都已进入磨合状态。

    从各城市的耦合协调类型及其变动看(见图2),2005年中部地区资源型城市的城市化与生态环境关系以初级协调为主(0.6≤D≤0.69),勉强协调型(0.5≤D≤0.59)的资源型城市有3个,中级协调型(0.7≤D≤0.79)的资源型城市也仅为5个;到2010年,勉强协调型减少为2个,中级协调型增加为6个,忻州、吕梁由勉强协调型发展到初级协调型,亳州的耦合协调度下降变为勉强协调型,新余由初级协调型向中级协调型转变;到2014年,有南阳、滁州、亳州、宜春、郴州和赣州6个城市协调关系出现下降,勉强协调型增加到8个,湖南郴州由中级协调下降到初级协调,仅阳泉、黄石的耦合协调度增加,协调类型从初级协调向中级协调转变,中级协调型城市增加到7个。

    总体来看,中部地区多数资源型城市城市化与生态环境关系保持不变,并以初级协调为主,洛阳、焦作、铜陵始终处于中级协调型,宿州始终处于勉强协调型,平顶山等18个城市始终处于初级协调型。有吕梁、阳泉、晋城、新余一直处于不断协调状态,有亳州、南阳、滁州、宜春、郴州、赣州、邵阳7个城市协调关系恶化显著,有忻州、黄石

    处于不稳定状态,从发生变化的资源型城市分布看,资源型城市协调关系趋于改善的城市主要分布于山西省,协调关系恶化的城市主要分布在安徽、江西和湖南。

    3.2不同类型资源型城市的耦合关系动态分析

    资源型城市的资源开发程度不同,与此相伴的城市化与生态环境的协调耦合关系不同,在此根据《全国资源型城市可持续发展规划(2013—2020)》的划分标准,基于2005—2014年不同类型资源型城市各年度均值变动情况来分析不同类型资源型城市城市化与生态环境的耦合关系动态变化。

    3.2.1不同类型资源型城市城市化水平与生态环境水平的变动态势

    从不同类别资源型城市的城市化综合指数及其变化看(见图3a),发现衰退型和再生型资源城市的城市化综合水平较高,而成熟型和成长型资源城市的城市化综合水平相比较低。从变动趋势看,成长型城市的城市化综合指数总体趋于上升;成熟型城市的城市化水平较为平稳,仅在2012年之后有所下降;衰退型城市,变动也较为平缓,城市化水平基本保持不变;再生型城市的城市化水平虽在2008—2010年有波动上升,但整体趋势下降,表明再生型资源城市在基本摆脱资源依赖推进城市化进程中,在发展培育新兴产业、加快现代服务业等方面还存在重重困难,导致城市化综合水平出现显著下降,2010年后城市化综合水平尚不及衰退型城市。

    从不同类别的资源型城市生态环境综合指数及其变化看(见图3b),成熟型、衰退型和再生型资源城市的生态环境综合水平差别不大,且近10年来的变化幅度亦不大,仅成长型城市生态环境综合水平较低,但其生态环境水平提高幅度较大。整体来看,不同类型资源型城市的生态环境综合水平差异不大,2005—2014年间37个资源型城市生态环境综合水平总体趋于改善。

    3.2.2不同类型资源型城市耦合协调度动态变动与协调类型

    由于耦合协调度分别取决于城市化综合指数和生态环境综合指数,由于上述不同类型资源城市的生态环境综合指数变动不大,因此不同类型资源型城市耦合协调度的水平与变动与城市化综合指数相似,再生型和衰退型城市的耦合协调度水平较高,成熟型城市和成长型城市的耦合协调度水平较低。从变动来看,2005年以来再生型城市的耦合协调度下降的趋势比较明显。成熟型、衰退型城市虽有波动,但大体保持稳定。成长型城市朔州耦合协调度提升明显(见图4)。

    根据城市化综合指数与生态环境综合指数的关系,计算2005年以来各资源型城市的城市化综合指数和生态环境综合指数的均值,对各城市进行子类型的划分发现,城市化滞后型有12个,生态环境滞后型有3个,基本协调型有22个(见表5)。

    在中部的37个资源型城市中,只有朔州市一个成长型城市,城市化与生态环境基本协调。朔州市煤炭资源丰富,煤炭开采在近年来进入稳产高产期。由于资源开发处于上升阶段,生态环境整体水平较好,从近十年来朔州市的城市化与生态环境的耦合协调度可以看出,朔州市处于城市化和生态环境的初级协调阶段,但由于资源型城市所特有的城市发展属性,朔州自2010年以来城市化综合发展已经开始滞后于生态环境综合的发展。

    成熟型城市的资源开发处于稳定阶段,现有资源的存储规模仍较大,也是目前我国能源资源保障的核心区。该类型城市社会经济发展水平一般较高,从城市化与生态环境的关系看,多数成熟型城市属城市化滞后型。2005年以来中部地区城市化与生态环境耦合程度等级发生显著降低的城市亳州、滁州、宜春、赣州主要是成熟型城市,这些城市耦合程度的下降主要原因在于城市化综合水平的下降,导致城市化滞后现象没有改善,城市化与生态环境的协调关系恶化。

    衰退型城市的资源消耗殆尽,历史遗留问题相对严重,由于该类型城市一般经历资源开发的兴盛阶段,城市社会经济发展水平较高,城市化与生态环境发展的协调水平较高,处于中级协调类型,但是一些城市在转型增长过程中面临着内生动力缺乏问题,城市化综合水平较低且发展缓慢,导致尚处于初级协调阶段,江西景德镇2008年后已开始从基本协调向城市化滞后类型转变。

    再生型城市的城市化水平较高,随着生态环境不断改善,协调关系多为中级协调。随着生态环境的不断改善,洛阳自2006年起由生态环境滞后型向基本协调型转变;马鞍山生态环境综合指数有不断上升趋势,生态环境滞后的情况在不断改善。由于再生型城市大多大已从资源依靠模式中进入新的经济发展模式中,随着城市功能的不斷完善,城市发展质量提升,新兴产业和现代服务业的发展,城市化与生态环境耦合关系有望提高到高级协调阶段。

    整体来看,参照与资源型城市的生命周期模型[25],可将不同类型的资源型城市城市化与生态环境发展之间的关系抽象为一个资源型城市城市化与生态环境发展的发展历程,大致会经历由勉强协调——初级协调,城市化滞后——初级协调,基本协调——中级协调,城市化滞后——中级协调,基本协调——高级协调,生态环境滞后——高级协调的过程,而城市化滞后是资源型城市城市化与生态环境关系在进入高级协调阶段前不协调发展的主要原因。

    4结论

    基于城市化与生态环境耦合模型,对中部地区37个资源型城市2005—2014年城市化系统和生态环境系统的耦合关系动态变化进行测度,并比较分析不同类型资源型城市城市化水平、生态环境水平及其二者耦合协调度的变化。研究得到的主要结论有:

    (1)2005年以来,中部地区资源型城市的城市化综合水平和生态环境综合水平呈现出不同的发展态势。城市化综合水平趋于下降并且城际间的差异增大,而生态环境综合水平则趋于上升且城际间的差异逐渐减少。位于山西省的资源型城市变动最为突出,城市化和生态环境水平均趋于改善,这可能得益于2010年山西省被设定为国家资源型经济转型综改试验区后地方政府在城乡统筹、环境治理等发展方面进行了有效探索。

    (2)2005年以来中部地区资源型城市的城市化与生态环境耦合协调水平在0.5—0.8区间内,处于城市化与生态环境的磨合期,归属于勉强协调型、初级协调型和中级协调型。中部地区大多数资源型城市的城市化与生态环境的耦合协调水平在十年间保持了较平稳的发展,二者的关系并没有进一步协调,宜春、赣州等少数城市由于城市化水平的大幅降低,城市化与生态环境的耦合协调水平出现显著下降。

    (3)不同类型资源型城市的城市化综合水平差异显著,而生态环境综合水平差异并不明显,城市化与生态环境的耦合协调关系有相对明显的程度分化。成长型和成熟型城市的城市化与生态环境耦合协调度相对较低,为初级协调型;再生型和衰退型城市的城市化与生态环境的耦合协调度水平较高,多为中级协调型。在城市化与生态环境协调发展过程中,城市化滞后仍是不协调的主要原因。

    未来十年还将是我国推进新型城镇化的关键期,而资源型城市是我国推进新型城镇化的重点和难点。目前一些资源型城市的生态环境本底和城市发展基础已遭严重破坏,随着对生态环境的日益关注,不论是中央政府还是地方政府都在产业结构调整、技术改进等方面采取举措以改善生态环境质量,生态环境的改善为大势所趋,然而由于资源型地区极易遭受“资源诅咒”,加之资源型地区比较特殊的行政管理体制[21],城市化发展滞后的问题可能更为严重,如何提高资源型城市的城市化质量将是地方政府亟待解决的重要问题。从本文对城市化综合发展水平的结构性分析来看,社会城市化对城市化综合水平的影响力逐渐加大,并趋于比较重要的地位,因此,提高人口集聚程度,加强社会公共产品和服务的供给应是提高资源型地区城市化水平的重要着力点。

    (编辑:于杰)

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