山西省城市化与生态环境综合水平协调度分析

严俊霞，冯璇，薛占金，李洪建

（山西大学 黄土高原研究所，山西 太原 030006）

城市化是人类社会发展的必然趋势，也是一个国家走向现代化的必经阶段［1］.城市化在给人类带来经济和社会效益的同时，也带来了一系列的生态环境问题，例如空气质量问题、水环境问题、固体废弃物污染问题、噪声问题等等.这些问题自城市化发展以来无不困扰着人类发展，对人类的生产生活产生巨大的影响.因此，如何协调发展城市化与生态环境的关系已成为国内外许多学者广泛关注的问题.Grossman和Krueger用计量经济学的方法，以42个发达国家的面板数据进行时政研究，揭示了随着城市经济的提高，城市生态环境的质量呈现倒U型的演变规律，提出了著名的环境库兹涅茨曲线假设［2-3］.刘耀斌等根据城市化与生态环境交互作用的时空规律，基于协同论的观点指出城市化与生态环境协调的评判标准并构建了二者之间的协调度模型［4］.方创琳等提出了城市化与城市生态环境交互耦合系统的基本定律［5］，乔标和方创琳［6］、乔标［7］等运用系统科学理论实证研究干旱区城市化与生态环境协调发展的动态耦合规律.山西是资源型省份，近年来城市化进程发展迅速，但是生态环境问题也相对突出，因此对山西进行城市化与生态环境协调度研究非常必要.鉴于此，本文以山西省为例，构建城市化与生态环境评价指标体系，对山西省2000-2009年间的城市化与生态环境是否协调发展进行研究，以期能正确了解山西省的城市化与生态环境之间的关系，为山西省城市化的发展与生态环境的治理提供借鉴.

1 研究区概况

山西省地处黄土高原东部，地理坐标 E110°14′～114°33′，N34°34′～40°43′.全省总面积15.63×104km2.境内地形复杂，地貌类型多样.年平均气温3～14℃，昼夜温差大，南北温差也大.

据2010年《山西省统计年鉴》［8］到2009年底，全省共有11个地级市，85个县，11个县级市，23个市辖区.非农业人口1124.16×104人.人均地区生产总值21544元，城镇居民人均可支配收入13996元，人均消费9355元，农民人均纯收入为4244元，人均消费3304元.

2 指标体系与研究方法

2.1 数据来源

本文数据主要来源于中国统计出版社出版的2000-2009年的《山西省统计年鉴》［8］、中国统计出版社出版的2009年《山西环境统计概要》［9］和中国统计信息网（http：／／www.tjcn.org／）下载的2000-2009年山西省国民经济和社会发展统计公报.

2.2 指标体系的建立

城市化是一个城市形成以及人口向城市集聚的过程，是城市工业发展现代化、社会化的结果和外在表现，是一个动态的历史过程［10］.因此，城市化评价指标体系不仅要能够全面反映城市化的实质与内涵，而且要反映城市化的动态演化过程，体现城市化发展目标.生态环境是指由各种自然要素构成的自然系统［11］，包括生态系统与环境系统的有机结合体，由自然环境和人为环境两大系统构成，是一个典型的受自然-经济-社会因素共同作用的地域综合体.因此在设计这两个体系评价指标时要以层次性、整体性、相对独立性、科学性、可比性、可获得性、简单性和可度量性为原则.以上述原则为指导，构建出城市化评价指标体系［12-13］和生态环境评价指标体系［14-15］（见表1）.

表1 城市化和生态环境评价指标体系Table 1 Urbanization and the ecological environment evaluation index system

2.3 指标数据的标准化

在所构建的指标体系中，由于各指标的单位不同，量级不同，在进行综合评价时会带来一定的影响，因此，我们需对指标进行标准化处理.标准化处理公式［16］如下：

其中，Uj为第j项指标值，Umax为第j项指标的最大值，Umin为第j项指标的最小值，Uij为标准化值.若所用的指标是正指标，也就说所用的指标值越大越好，则选用公式（1）；若所用的指标是逆指标即所用的指标值越小越好，则选用公式（2）.

2.4 研究方法

2.4.1 权重的计算方法

采用熵值法计算权重ωj（见表1），具体步骤［17］如下：

2.4.2 综合发展水平的计算方法

根据权重值和标准化数据计算城市化与生态环境综合评价值［18］，即：

式中f（x）与g（y）分别为城市化与生态环境综合评价值.

2.4.3 协调度发展函数及其计算方法

测算城市化与生态环境系统二者协调度的计算公式［19］如下：

其中C为协调度，反映了在城市化与生态环境发展水平一定的情况下，两个系统的协调发展程度，取值在［0，1］之间，数值越大，两系统发展越协调.K为调节系数，用来调节评价结果的区分度，一般取值在［2，5］之间；α和β为待定系数，因为城市化的发展与生态环境对于一个城市来说同等重要，所以α和β取值相同，α＝β＝0.5［19］.

尽管协调度能较好地反映城市化发展与生态环境两个系统的相互协调程度，但却较难反映出两系统的整体发展水平高低，为此，必须构建协调发展度模型［20］来反映两个系统的协调发展水平高低：

其中E为协调发展度，C为协调度，Q为城市化与生态环境综合评价指数.E与Q的取值范围均在［0，1］之间.E越大，表示两系统协调发展程度越高.根据协调发展度E的大小，将城市化与生态环境的协调发展状况划分为4大类型12小类型（见表2）.

表2 城市化与生态环境协调发展类型划分标准Table 2 Urbanization and ecological environment harmonious development classification standards

续表2 城市化与生态环境协调发展类型划分标准Continue Table 2 Urbanization and ecological environment harmonious development classification standards

3 结果分析

3.1 山西省城市化和生态环境综合评价分析

根据综合发展水平计算公式得到城市化与生态环境综合评价值（表3和图1）结果表明，城市化综合评价值在评价时段范围内呈增长趋势.这主要是由于近10a来，城市化由低水平发展阶段进入快速发展阶段，经济迅速发展，城镇人口逐年增多，人均纯收入增多，各项城市基础设施基本完善，科教卫生事业等体系逐渐发达.从生态环境综合评价值分析，生态环境综合评价值呈波动性变化，其值在0.25～0.65间波动.2000-2003年山西省生态环境评价值呈现上升趋势，说明生态环境质量变好，这主要是由于经济发展遏制了生态环境质量变坏的趋势，城市空气质量好转，水污染还是比较严重，依然面临着很大的环境问题；从2003-2006年，生态环境评价值呈下降趋势，表明生态环境质量变差.2006年生态环境质量最差，这主要是由于这一时期城市化发展水平加快，经济趋于发达，大量的人口、工业向城市集中，活动密集，生产生活造成的污染物的排放量大量增加，远远超过了生态环境自身的净化能力.与此同时人们对生态环境的保护意识淡薄，在城市化发展的过程中只注重经济的发展，而忽略了生态环境的保护，致使造成了一系列的生态环境问题；2006-2009年生态环境综合评价值呈上升的趋势，生态环境质量变好，这主要是由于在这一时期人们在发展经济的过程中也深刻地注意到环境问题的重要性，开始注重生态环境的保护.在2006-2009年期间政府提倡各种环境保护措施，加大环境保护资金的投入和综合治理力度，使得生态环境得到逐步改善.

图1 评价指数发展水平柱状图Fig.1 Index level of development trend of change

表3 城市化与生态环境综合评价值Table 3 Urbanization and ecological environment comprehensive evaluation value

3.2 山西省城市化与生态环境协调度结果分析

3.2.1 城市化与生态环境协调度分析

根据协调度计算结果可得到2000-2009年山西省城市化与生态环境协调度值（表4和图1）.可以看出，协调度在评价时段内呈波动性变化，其值为0.3～0.9，可分为3个阶段.第一阶段：2000-2004年，协调发展度呈上升趋势.这主要是由于该时期城市化还处于低水平发展阶段，生态环境质量状况相对来说一年比一年要好，协调度逐年上升；第二阶段：2004-2006年，协调度呈下降趋势；第三阶段：2006-2009年，协调发展度呈明显上升趋势.这主要是由于在此阶段，城市化快速发展，人们注重经济的发展也注重生态环境的保护，加之由于政府加大了环保投入和治理保护力度，城市生态环境质量得到明显提高，协调度逐年上升.

表4 2000-2009年城市化与生态环境协调发展类型Table 4 Urbanization and ecological environment harmonious development type from2000 to 2009

3.2.2 城市化与生态环境协调发展状况分析

根据城市化与生态环境综合评价值和城市化与生态环境协调发展分类标准得出山西省2000-2009年期间城市化与生态环境协调发展类型（表4）.由表4和图1可知：自2000-2009年以来，山西省的城市化与生态环境协调发展大致可以分为三种类型：第一种是失调衰退型，主要是在2000和2001年期间，这一类型的特点是城市化与生态环境发展不协调，城市化发展水平滞后，生态环境遭到破坏，但相对来说在该时期生态环境质量呈变好趋势.第二种类型是基本协调型，又可以细分为两种小类型：第一种小类型为基本协调城市化滞后型，第二种小类型为基本协调环境滞后型.基本协调城市化滞后型的年份为2002年和2003年，这一类型的特点是城市化与生态环境发展基本协调，城市化发展相对落后，各项污染物虽然对环境造成了破坏但还在生态环境的承载力范围内.基本协调环境滞后型的年份为2005年和2006年，特点是城市化与生态环境发展基本协调，城市化发展水平相对较快，城市化发展带来的各种污染超出了生态环境的承载能力范围.第三种类型为协调发展型，分为两种小类型：一种为协调发展城市化滞后型，一种为协调发展环境滞后型.协调发展城市化滞后型年份主要为2004年，特点是城市化与生态环境发展协调，城市化发展滞后，各项污染仍在生态环境承载能力的范围内.协调发展环境滞后型的年份主要在2007、2008和2009年，城市化发展超前，生态环境相对滞后，城市化发展带来的各种污染超出了生态环境的承载能力范围.

4 小结

从城市化综合评价值发展趋势来看，山西省2000-2009年城市化综合评价值呈增长趋势.从生态环境综合评价值发展趋势来看，生态环境具有明显的波动性，山西省生态环境评价值呈现上升趋势，生态环境质量变好；2003-2006年，生态环境评价值呈下降趋势，生态环境质量变差；2006-2009年生态环境综合评价值呈先上升趋势，生态环境质量变好.从协调发展度来看，城市化与生态环境协调度呈波动性上升趋势.从协调度发展类型来看，山西省城市化与生态环境在2000-2009年间1a失调，1a接近失调，4a基本协调，4a协调发展.

总的来说，山西省的城市化与生态环境较为协调，处于协调阶段，但如果不加强对生态环境的建设，其与城市化的协调状况有恶化趋势.所以，山西省在今后的发展过程中，要注重城市化与生态环境的协调发展，不仅要加快推动城市化的步伐，也要注重生态环境的保护和治理，使生态环境与城市化同步、均衡地发展，协调好城市化与生态环境的关系，以确保山西省经济的可持续发展.

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