兰州市城市化与生态环境耦合关系的分析

王莉霞，王新民，王国印

（天水师范学院 资源与环境工程学院，甘肃 天水 741001）

兰州市城市化与生态环境耦合关系的分析

王莉霞，王新民，王国印

（天水师范学院 资源与环境工程学院，甘肃 天水 741001）

本文在城市化与环境耦合关系模型的理论基础上，结合兰州市实际情况，通过构建城市化综合指数和生态环境综合指数的指标体系，根据耦合关系模型，对兰州市城市化与生态环境耦合演化的趋势进行量化分析，依此来反应兰州市城市化与生态环境的问题。耦合结果显示：兰州市城市化与生态环境耦合程度较低，主要表现为拮抗期，处于中等发展阶段，城市化滞后于环境发展，表明兰州近几年环境治理与保护程度提升。

城市化；生态环境；耦合关系；兰州市

城市化也称为城镇化，是指人口向城市地区集中的过程，具体指社会化、经济化和产业化的过程。[1]在社会经济与文化快速发展的同时，基础的生态环境却时刻面临着恶化。城市发展与生态环境状况必然存在某种耦合，一方面，城市化使城市得以迅速发展，但对生态环境造成了一定危害；另一方面，生态环境的承载力限制了城市的无序发展。因此，做好区域城市化与生态环境的耦合评价，对协调城市经济与环境的可持续发展具有重要意义。

兰州市位于东经102°35″～104°34″，北纬35° 34″～37°07″之间，地处黄河上游，甘肃省中部，是我国陆域版图的几何中心。兰州市城区被南北两山夹峙，地形呈东北高，西南低，相对高度差超过600m.南北最窄处不足5km，是一东西长、南北窄的带状河谷盆地城市，封闭的河谷盆地地形使其环境容量受到很大限制。因此污染难以得到雨水的净化，城市生态环境状况较差。西部大开发给兰州的城市发展带来了前所未有的契机，2013年兰州市全年GDP总值为1776.28亿元，比2012年增长了13.40%；兰州市城市化进程明显加快，工业规模扩张、用地紧张和地形封闭等因素带来了一系列环境污染问题，尤其是大气污染相当严重。因此，未来兰州城市在发展的同时，生态环境的协调发展也不容忽视。

表1　兰州市城市化与生态环境指标体系

一、城市化与生态环境耦合关系评价指标体系构建

1.指标的选择

城市化与生态环境耦合是一个发展复杂的系统，反映城市和环境的要素很多，而且两个系统中各要素间的关系错综复杂，因此指标选取是耦合关系评价中的核心环节。

本文在参考相关资料的基础上，[2-5]结合城市、环境系统各自的特点，确定指标选定原则。鉴于城市化与环境系统的复杂性、多功能性等特点，选用的指标要能反映城市化与环境的主要特征与状态；城市化指标选取应充分反映城市人口、经济发展状况等各方面的综合机制；生态环境指标应从城市化对其造成的影响及控制措施来选取；实际评价中，指标选取应易于统计。综上述原则可得，兰州市城市化和生态环境指标体系关系（见表1）。

2.数据无量纲化处理

由于各指标的单位不一样，因此要对数据进行无量纲化处理，对不同量纲的数据指标进行转换，变为不含量纲化的标准值。笔者根据指标的性质及数据情况，选取极差变换法对原始数据进行处理，其中原始正向指标数据按公式（1）处理，原始负向指标数据按公式（2）处理。

3.指标权重值的计算

确定权重的方法有很多种，本文采用客观赋值的变异系数法来确定，计算方法见表2，计算结果见表1.

4.城市化与生态环境综合指标计算

作者选取城市化评价值（fx）和生态环境评价值g（y）的综合指数，分别作为城市化水平与生态环境水平两个目标层的定量评价指标。

城市化评价值综合指数（fx），

式中：n为指标个数，wi指第i个指标的权重，xi指第i个指标的标准化值。计算得出的城市化评价值越高，则城市化水平越高；城市化评价值越低，则城市化水平越低。

生态环境评价值综合指数g（y），

式中：n为指标个数，wi指第i个指标的权重，yi指第i个指标的标准化值。计算得出的生态环境评价值越高，则生态环境越好；生态环境评价值越低，则生态环境越差。

表2　城市化与环境系统耦合度划分标准

表3　兰州市2009～2013年城市化——环境综合指数与耦合度值

5.城市化与生态环境耦合度的计算

借助物理学中的耦合概念以及推广得到多个系统相互作用耦合度模型，可得：

由此可以得到城市化与生态环境的耦合度函数，[3-4]可表示为：

式中C表示耦合系统中的耦合度数值，其中C∈[0，1]，（fx）、g（y）分别为城市化系统、环境系统各个子系统对总系统的贡献度，即表示城市化综合指标序参量和环境综合指标序参量。

对城市化——环境耦合系统来说，耦合度的意义为：定量描述耦合系统协调形态随时间推移而发生的动态变化，反映了城市化与环境在一定的时间、区域内相互作用的数量关系和调整过程。[4-7]

城市化与环境系统耦合度C的范围为[0，1]，[8-9]具体划分标准见表2.

二、兰州市城市化与生态环境系统的耦合度分析

将兰州市的各项指标参数代入公式（3）、公式（4），计算出兰州城市化与环境综合指数f（x）、g（y）。再根据公式（6）计算出其耦合度（见表3）。

图1　兰州市2009～2013年城市化——环境综合指数变化曲线

从图1可以得出以下结论：

1.2009～2013年兰州市城市化综合指数水平高于生态环境综合指数水平（（fx）＜g（y）），但从2011到2013年两者综合指数差值逐渐减小

由于特殊的地形条件，环境问题是多年来困扰兰州市发展较突出的问题。在最近几年的发展中，兰州市政府采取各种措施，不断优化城市生态环境，使生态环境在2009年到2013年间有了较大改善，但两者综合指数相差依然较大，说明在投入生态环境建设时，城市化与环境系统不能同步提升。因此，城市化与生态环境协调同步发展是兰州市需要进一步发展的目标和任务。

2.从城市化综合指数看，2009年到2013年呈整体上升的趋势

2009到2010年基本保持平缓，但稍有下降；2010到2011年从0.48406提高到0.5763，变化幅度明显增大，对比生态环境则是下降趋势，此时在指标参数上主要表现为人均GDP的增长、城市非农业人口比重的增大和城镇居民人均可支配收入的增多；2011到2012年又表现出缓慢下降的趋势，此时，相应的环境综合指标也是降低趋势，表明2011年城市化与环境建设步调一致，符合时代变化需要，但现代化建设却没有得到提升，人们生活水平没有得到改善；2012到2013年，城市化综合指标有较大幅度的增势，指标参数表现为人均GDP增长和第三产业占GDP比重的提升，整个2012年，环境指标也呈上升趋势，这符合城市化与环境耦合的需要。

3.从生态环境综合指标看，虽然整体指标大于城市化水平，但总趋势却表现为下降，说明环境始终是兰州市城市化建设的主要问题

2009到2012年综合指标平缓下降，在指标参数上体现在废水排放量和工业废弃物产量方面，NO2排放量先是增大而后又减少，所以兰州在解决环境问题方面，应当加强对废水、废弃物的控制，加大对城市废水、工厂废弃物的管理措施。

对表3中耦合度值分析可以得到以下结论：2009～2013年兰州市城市化——环境耦合度值（C）整体在增大，但始终在0.48到0.50之间，按照城市化——环境耦合度划分标准，兰州市在这5年之中处于拮抗期，即兰州市的环境承载力下降，城市化过程中的建设和发展还需要更多的人力、财力来支撑，但在发展的同时，由于环境承载能力受到限制，导致不均衡发展。从2009到2013年，耦合度增长趋势不明显，同时，环境的综合指数也是呈下降的趋势，只有合理的动态变化才是城市化与环境耦合的正常态势，对处于拮抗阶段的兰州市而言，总体发展水平比较低，处于中等发展阶段。

三、结　语

本文主要运用了耦合度的物理模型对2009～ 2013年兰州市城市化与环境耦合系统进行简单测度与分析，得到如下结论。

其一，建立城市化与生态环境的耦合关系，可以从侧面直观反映城市化过程中城市与环境的融合性，建立好两者的发展关系是城市化建设的基础与前提。耦合度表现了城市与环境相互作用的协调程度，正确选取相应的指标，通过其贡献的大小，来客观反映协同程度。

借鉴其他研究者的计算方法，本文选取一般常见的指标来作为参量，指标体系较少，并不能严格、准确地描绘兰州市的城市化与环境耦合情况，只是对其发展走势进行简单的评价与估计。

其二，2009年以来，兰州市城市化与环境耦合处于拮抗阶段，2009到2013年之间，城市化与环境的复合系统耦合度从0.4861增加到0.4979，仅仅增大0.0117，城市化与环境的协同程度几乎没有改变，并且兰州市的城市化与环境的协调度比较低，处于中低水平。环境综合指数高于城市化综合指数，虽然兰州市的环境保护近几年得到质的提升，但城市化与环境并没有达到良好的协调与共振。

其三，随着西部大开发战略的深入，兰州市经济和文化必定要加速发展，这样会给生态环境带来更大的压力。要改变这种状况，兰州市的政府和人民应当共同响应并实施有效措施。比如提高环保运用技术、改革市场调节机制、增强人们环保意识等，使兰州市城市化与环境耦合度得以提升，城市化与环境协调有序，最后达到共振，逐步实现兰州市的可持续发展。

[1]许学强,周一星,宁越敏.城市地理学[M].北京:高等教育出版社,1996.

[2]王新民,王莉霞.天水市城市化与生态环境交互耦合关系研究[J].兰州大学学报,2014,42(1):134-136.

[3]宋超山,马俊杰,杨风,等.城市化与资源环境系统耦合研究——以西安市为例[J].干旱区资源与环境,2010,24(5): 86-90.

[4]刘耀斌,李仁乐,宋学锋.中国城市化与生态环境耦合度分析[J].自然资源学报,2005,20(1):105-112.

[5]吴玉鸣,柏玲.广西城市化与环境系统的耦合协调测度与互动分析[J].地理科学，2011,31(12):1475-1478.

[6]兰州市统计局,国家统计局兰州调查队.兰州统计年鉴[Z].北京:中国统计出版社,2009～2013.

[7]张晓东,池天河.90年代中国省级区域经济与环境交互耦合关系研究[J].地理研究,2001,20(4):506-513.

[8]马利邦,朱叔文,李怡欣.甘肃省城市化与生态环境耦合的量化分析[J].低碳生活城市研究,2010,(5):52-58.

[9]黄金川,方创琳.城市化生态环境交互耦合机制与规律性的分析[J].地理研究,2003,(2):211-220.

〔责任编辑王景〕

An Analysis of the Coupling Relationship between Urbanization and Environment of city of Lanzhou

Wang Lixia,Wang Xinmin,Wang Guoyin
(School of Resources and Environmental Engineering,Tianshui Normal University,Tianshui Gansu741001,China)

In this paper,the theoretical basis of the relationship between urbanization and environmental coupling model,combined with the actual Lanzhou,by some indicators,the relative standard configuration values for the vari⁃ables were standardized,and finally coupling evaluation,in 2009 to 2013 in Lanzhou City Urbanization and Environ⁃ment coupling a brief analysis,and so to the reaction in Lanzhou city urbanization and ecological Environment.The results show that the coupling:lower degree of urbanization and ecological environment coupled Lanzhou,mainly as antagonistic stage,in the middle stage of development,urbanization lags behind in environmental development,indi⁃cating Lanzhou environmental management and protection in recent years has been improved.

urbanization;eco-environment;coupling relationship;Lanzhou

K927

A

1671-1351（2016）05-0027-04

2016-05-10

王莉霞（1980-），女，甘肃甘谷人，天水师范学院资源与环境工程学院讲师，硕士。

天水师范学院2015年度中青年教师科研项目（TSA1513）阶段性成果