资源型城市生态经济系统协同度评价

夏业领+何刚+王雯雯

摘 要：生态与经济的协同发展对城市可持续发展具有重要意义。基于充分的文献研究，以淮南市为例，构建了资源型城市生态经济系统协同度评价指标体系，采用熵值法和协同度模型，综合测度了淮南市生态经济系统协同度。实证结果表明：2006-2015年淮南市生态系统有序度总体呈波动下降趋势，经济系统有序度总体呈波动上升趋势，生态经济系统协同度总体上处于不协同或低度协同水平，生态系统有序度的下降是制约生态经济系统协同度提高的关键因素。为此，需从加强生态文明建设，转变经济发展方式，提高矿产资源利用率等方面促进淮南市生态经济系统协同发展。

关键词：资源型城市；生态经济系统；熵值法；协同度模型

中图分类号：F062.2 文献标识码：A文章编号：1672-1101（2017）04-0044-08

Abstract：The coordinated development of ecology and economy is of great significance to the sustainable development of cities. According to the sufficient literature research， taking Huainan city as an example， the evaluation index system of eco-economic system coordination degree of resource-based city is constructed， and entropy method and coordination model are used to measure coordination degree of eco-economic system in Huainan. The empirical results show that： In 2006-2015 years， the order of ecosystem in Huainan fluctuated downward， and the order degree of economic system fluctuated upward， the coordination degree of eco-economic system is generally in the level of non-synergy or low level， the decline of ecosystem order is the key factor that restricts the synergy of eco-economic system. Therefore， it is necessary to promote the coordinated development of Huainan ecological economic system by strengthening the construction of ecological civilization， changing the mode of economic development， and improving the utilization efficiency of mineral resources.

Key words：Resource-based city； Eco-economic system； Entropy method； the coordination degree model

通常稱以矿产资源开发为主的城市为资源型城市，其长期的采矿活动虽然促进了城市经济的发展与人民生活水平的提高，但也造成了城市采矿区污染严重、生态环境不断恶化的现实。淮南市作为中国重要的煤炭开采城市，属于典型的以矿产资源开发为主的资源型城市。近年来为了满足经济增长对煤炭资源消费需求的高速增长，淮南市煤矿开采力度不断加强，城市生态环境恶化越来越严重，集中表现在固体废弃物的堆积、矿区废气粉尘污染、水资源污染、大气污染、地表沉陷等方面，严重影响了城市生态经济系统的健康状态。相关研究表明，资源型城市的问题实质是社会经济活动强度超过资源环境的承载能力[1]。因此，加强对资源型城市生态经济系统协同度的评价，为资源型城市生态经济系统，尤其是资源集中开采区生态经济系统综合整治提供决策依据，对资源型城市生态经济系统的协同发展具有重要的现实意义。

一、文献综述

目前中国资源型城市生态经济系统研究重点主要集中在评价指标的构建和评价方法的选择等方面，其中以煤矿资源型城市为主要研究对象，原因是煤矿开采相对其它矿业开采更容易造成城市生态环境破坏。赵倩楠、李世平（2015）以山西省五个煤炭城市2000-2012年的统计数据为基础，通过构建城镇化与生态环境评价指标体系，对煤炭城市城镇化与生态环境协调发展状况进行分析[2]。黄雪琴、王婷婷（2015）基于能值生态足迹法，评价我国资源型城市的生态效率，兼与宜居城市进行比较分析，以探讨资源型城市可持续发展状况[3]。梁海超（2013）运用地理空间信息分析和景观生态学等方法，建立了煤矿区煤矿资源开采导致生态环境损失的评价指标体系，实证研究得出1999-2008年十年间煤炭资源开采累计产生的生态环境及居民损失量[4]。耿宜佳（2016）选取淮南市矿区生态环境评价指标，运用层次分析法确定各指标的权重，对淮南市的生态环境进行综合评价[5]。赵晓亮、齐庆杰等（2014）通过自然禀赋维、生态环境维以及人文维共15个指标对黑龙江七台河煤矿的整天环境质量进行定量评价，得出生态环境维是影响矿山环境质量主要因素[6]。对资源型城市生态环境定量评价研究比较丰富，但现有研究大多忽视了生态环境子系统内部的协同关系，更忽视了生态经济系统的协同发展。协同理论最早是由哈肯在20世纪70年代提出，主要研究远离平衡态的开放系统在与外界有物质或能量交换的情况下，系统内部各子系统如何通过内部协同作用，促使系统自发地在时间、空间和功能上由无序向有序结构的方向发展。目前已有学者运用协同理论解释复杂系统间相互关系，李虹、张希源（2016）通过构建科技创新与生态环境复合系统协同度模型，选用中国三大城市群2005-2013年的面板数据对中国区域生态创新协同度进行测评，结果显示三大城市群生态创新协同度水平较低[7]。王广成、李宁（2017）基于协同理论建立龙口矿区2004-2015年的矿区复合生态系统协同管理评价模型，构建矿区复合生态系统协同管理的指标体系，运用层次分析法和熵值法计算指标的权重，最终计算出系统的协同度[8]。endprint

通过对以往文献的回顾，既有文献对资源型城市生态环境定量评价研究比较丰富，但忽视了生态经济系统子系统内部的协同关系，尤其是生态经济系统的协同发展，这不利于生态补偿机制的形成。通过梳理协同理论的相关文献发现，构建数理模型对资源型城市生态经济系统协同度进行定量研究的文献较少。因此，本文以煤矿资源型城市淮南市为研究对象，运用客观赋权法熵值法定量计算各指标权重，在此基础上运用复合系统协同度模型综合测度淮南市生态经济系统协同度，据此提出政策建议，对提高淮南市生态经济系统协同发展具有重要现实意义。

二、煤矿资源型城市生态经济系统协同度评价模型

目前对于复合系统协同度测量方法研究主要包括灰色聚类法、全面协同测度（DTS）模型，基于序参量的复合系统协同度测量模型等[7]44。通过对比分析前人的研究，本文选择基于序参量的复合系统协同度测量模型。基于序参量的复合系统协同度模型包括有序度模型和复合系统协同度模型两个递进模型，可以通过简化系统的复杂关系，有效地计算出复合系统的协同度，广泛应用于分析复合系统内各子系统有序度及各子系统的协同演化规律及状态[9]。

（一）子系统有序度模型

（三）协同度测度指标体系

基于大量的文献研究，结合当前中国对生态文明建设和经济建设的相关政策文件，在借鉴王新民等[10]、任腾等[11]、陈黎明等[12]学者的研究成果基础上，整理出生态系统和经济系统的主要衡量指标。遵循指标选择的科学性、可操作性和可获得性原则，对初步整理的指标进行筛选与优化，进而构建出生态经济复合系统协同度评价指标体系，见表1。

三、实证分析

（一）实证过程

首先确定各项指標的权重。不同指标对系统有序度的作用存在差异，客观确定指标权重直接影响协同度的精确性，本文采用客观赋权法熵值法[13]确定每个指标的权重。设有m个评价对象，n个评估指标，形成原始矩阵V=（νij）m×n，定义ej为第j项指标的信息熵值：

根据熵值法的约束规则，负值和极值不能直接参与运算，需进行一定的变换，本文采用标准化变换法。标准化变换法没有任何主观因素，是一种完全意义上的客观赋权法，也有利于缩小极端值对结果的影响。本文使用标准0-1变换法对原始数据进行标准化处理：

按照上述步骤计算淮南市生态经济系统协同度测度指标体系中各序参量的权重，原始数据见表2，计算结果见表3。

其次，计算各序参量有序度和子系统有序度。由于各序参量量纲不同，利用SPSS19.0对序参量的原始数据进行标准差法（Z-Score）无量纲化处理，以消除量纲不同带来的干扰。公式：x′ij=xij-xj/σj（i=1，2…，n；j=1，2…，p），式中x′ij为标准化数据，xj 表示变量xij的均值，σj 表示变量xij的标准差。将无量纲化后的序参量数据带入公式（1），得到各序参量的有序度。进而将所得结果和表3中序参量的权重数据带入公式（2），得到生态系统和经济系统有序度，见表4和表5。

最后，测度淮南市生态经济系统协同度。将表4中生态系统有序度和表5中经济系统有序度带入公式（4）中，测得淮南市生态经济系统协同度，见表6。

（二）结果分析

由表3可知，通过熵值法确定的序参量权重中，生态系统中固体废弃物综合利用率权重最高，且远远领先于生态系统中其它序参量的权重，其对生态系统有序度作用最显著。经济系统中人均GDP和技术研发投入占工业总产值的比重权重大幅高于经济系统中另外两个序参量的权重，其对经济系统有序度作用更为显著。

表4显示，淮南市生态系统有序度从2006年的0.654下降到了2015年的0.327，下降幅度达50%。通过观察每一年的数据，淮南市生态系统有序度总体呈波动下降趋势。结合序参量有序度数值和原始数据来看，原因主要有以下几点：一是2006-2015年原煤产量（h12）和万吨塌陷率（h16）的有序度显著下降，导致生态系统有序度的降低。观察原始数据可知，2006-2012年淮南市原煤产量迅速增加，原煤产量的迅速增加导致生态破坏的加剧。进一步观察可知2014年生态系统有序度略有提升，这与2013-2015年原煤产量下降，进而生态改善相一致。而万吨塌陷率一直处于上升趋势，其对生态环境的破坏也是显而易见的。原煤产量和万吨塌陷率有序度的下降共同作用于生态系统有序度，导致生态系统有序度的波动下降。二是2013-2015年生态系统有序度相比前几年更低，主要是固体废弃物综合利用率有序度的急速下降导致的。通过观察原始数据可知2013-2015年固体废弃物综合利用率一直在下降，而固体废弃物综合利用率权重在生态系统中占比最高，其对生态系统影响最为显著。固体废弃物综合利用率的迅速下降导致生态系统有序度的进一步降低。三是从淮南市经济发展现状而言，淮南市经济增长依然以资源消耗为主要动力源，主要手段是煤矿资源的开发利用。煤矿资源的开发利用不仅导致了生态环境的破坏，更为重要的是长期的煤矿资源开发利用造成的累积负效应正不断显现，直观的体现就是近年来生态系统有序度相比之前更低。这与整个国家的生态环境问题具有一致性，如近年的持续大范围雾霾现象。

从表5可以看出淮南市经济系统有序度总体呈波动上升趋势，但从2011年后上升趋势显著减弱，甚至下降。这主要是因为近年来我国不断加快经济发展方式转变，尤其是强调绿色发展，2012年十八大将生态文明建设纳入发展理念中。而资源型城市一般以矿业开采为支柱性产业，城市产业结构单一，产业转型升级困难，导致城市长期发展潜力不足。进一步观察发现，2013-2015年淮南市人均GDP处于下滑趋势，说明淮南市经济效益提高遇到瓶颈。根据表3可知，人均GDP对经济系统有序度贡献仅次于技术研发占工业总产值比重，人均GDP的下降直接导致经济系统有序度的徘徊不前。而2015年淮南市技术研发投入占工业产值的比重相较2014年提高了8.3%，占工业总产值的17%，说明淮南市已经意识到转变经济发展方式的紧迫性，正在大力提高技术创新对经济增长的贡献作用，进一步推动粗放型经济增长方式向集约型经济增长方式转变。endprint

根据协同度5个阶段：DGS∈（-1，0]不协同，DGS∈（0，0.3]低度协同，DGS∈（0.3，0.5] 中度相关，DGS∈（0.5，0.8]高度相关，DGS∈（0.8，1]极度相关[14]，结合表6可知，淮南市生态经济系统总体上处于不协同或低度协同状态。复合系统协同度的提高有赖于各子系统有序度的协同发展。如果某些子系统的有序度提高幅度大，而另一些子系统有序度提高幅度小或下降，则复合系统将处于低度协同或不协同状态，其体现为DGS∈（-1，0][15]。为了更直观的体现子系统有序度和复合系统协同度的关系，见图1。

图1显示，生态系统有序度与经济系统有序度呈现不一样的演进路径。其中，经济系统有序度呈现较好的发展态势，总体呈上升趋势，说明淮南市具有较强的经济发展能力，尤其是从淮南市2015年大幅增加技术研发投入来看，未来淮南市经济发展将更为稳定，经济发展质量将进一步提高。但生态系统有序度下降较为显著，生态经济系统协同度则一直处于不协同与低度协同的波动状态中，并且在2013-2014年出现了大幅下降的现象，主要是固体废弃物综合利用率、人均GDP的下降和工业总产值增长率下降共同作用导致的。一方面表明淮南市生态文明建设成效不显著，另一方面表明淮南市生态经济系统不协同或低度协同的主要原因是生态系统有序度的下降导致的，生态系统有序度的持续下降已经成为制约淮南市可持续发展的瓶颈。

表4、5、6及图1显示，淮南市生态系统有序度总体呈波动下降趋势，经济系统有序度总体呈波动上升趋势。生态经济系统协同度波动大，总体处于不协同或低度协同状态。复合系统协同度的提高有赖于各子系统有序度的共同提高。当各子系统有序度共同提高时，复合系统协同度提高明显，如图1中2011年和2012年，复合系统协同度随着两个子系统有序度的共同提高而明显上升。当各子系统同时下降时，复合系统协同度显著下降，如图1中2013年复合系统协同度随着两个子系统有序度的共同下降而显著下降。而子系统有序度呈相反趋势发展时，会导致复合系统协同度的不稳定，其可能呈下降也可能呈上升趋势，主要取决于起主导作用的子系统。

四、结论与政策建议

本文以淮南市2006-2015年生态经济系统数据为样本，运用有序度模型和复合系统协同度模型测度了淮南市生态系统有序度、经济系统有序度和生态经济系统协同度。主要结论和政策建议如下：

1. 2006-2015年淮南市生态系统有序度总体呈波动下降趋势，经济系统有序度总体呈波动上升趋势，生态经济系统总体上处于不协同或低度协同状态。上述说明，首先，淮南市生态系统有序发展能力有待进一步增强，生态文明建设工作成效发挥还需一定的时间。其次，淮南市经济发展有序能力进一步增强，但近年来经济发展方式转变一定程度上消耗了经济增长速度。最后，淮南市生态经济还未形成良好的协同发展态势，经济发展还建立在牺牲资源环境阶段，未来应深入推进创新驱动发展战略实施。

2. 子系统的平衡性发展更能促进复合系统协同度的提高，即发挥2×2>3×1的效应。就如木桶原理一样，复合系统协同度取决于复合系统内有序度最低的子系统，如果系统存在某些薄弱环节，再多的投入也无法迅速提高系统效能。因此，要以最低的成本尽可能的提高生态经济复合系统协同度，以更好的发挥协同效应。首先要明确生态经济复合系统中有序度最低的子系统，即关键制约因素；其次要追根溯源，找出制约子系统有序度提高的序参量，尤其是权重高，但有序度低的序参量；最后有针对性的实施相应对策。以淮南市生态经济系统为例，2008-2015年生态系统有序度一直低于经济系统有序度，制约生态经济系统协同度提高的关键因素是生态系统。通过对生态系统各序参量分量有序度的考察，2006-2015年生态系统序参量h11～h19有序度平均值分别为0.55、0.37、0.66、0.42、0.55、0.44、0.46、0.39、0.46，其中原煤产量有序度0.37、环境治理投资占GDP比重有序度0.39、工业废水排放量有序度0.42、万吨塌陷率有序度0.44、建成区绿化覆盖率有序度0.46、固体废弃物综合利用率有序度0.46明显小于另外三个序参量有序度。表3显示，原煤产量、环境治理投资占GDP比重、工业废水排放量、万吨塌陷率、建成区绿化覆盖率、固体废弃物综合利用率权重分别排第4、第4、第2、第4位、第4位、第1位，说明这六个序参量是制约生态系统有序度提高的关键因素，其中原煤产量、环境治理投资占GDP比重、固体废弃物综合利用率更为关键。因此，要以最低成本提高生态系统有序度就需要从这六个序参量方面入手。首要的是减少原煤开采量，提高煤炭资源利用率，增加环境治理投资额和提高固废弃物综合利用率。

上述说明提高淮南市生态经济系统协同度的关键在于生态系统有序度的提高。这要求淮南市未来要着重提高生态系统有序度，也即加强生态文明建设。2015年5月，《中共中央国务院关于加快推进生态文明建设的意见》发布。2015年10月，增强生态文明建设首度被写入国家五年规划。同时十八届五中全会将绿色发展理念与创新、协调、开放、共享发展理念共同确定为中国未来发展必须坚持的五大发展理念。这些既表明了中国加强生态文明建设的决心，也表明了面对资源约束趋紧，环境污染严重，生态系统退化的严峻现实，淮南市必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态明文理念，加强生态文明建设，走可持续发展道路，进一步促进经济与生态的协同发展。

3. 提高淮南市生态经济系统协同度的基础是保障经济的可持续发展。通过上文分析可知，生态经济系统协同度的提高有赖于各子系统有序度的共同提高，在加强生态文明建设的同时，要保障经济的可持续发展，以促进生态经济复合系统协同度的持续提高。从实证结果可以看出淮南市2013年后城市发展动力明显不足，原始数据中淮南市人均GDP在2013年后也呈现下降趋势，这与经济发展一般规律明显不符。表明淮南市依靠煤炭资源开发利用支撑经济发展的传统道路已经步入瓶颈期。其实从整个中国的资源型城市一般发展规律来看，资源型城市后期都存在发展动力不足和生态环境恶化的现状。为了实现资源型城市的发展，资源型城市必须转变经济发展方式，一方面要走集约型发展道路，提高整个社会的资源利用效率。另一方面要加速产业结构调整，转变传统的以单一产业结构支撑城市发展向多产業共同促进城市发展的道路转变。一要大力引进新兴产业。二要重点培育城市已有基础的非采矿型产业做大做强，尽快形成一批带动力强，发展前景广阔的产业。三要进一步落实生态补偿机制。长期的采矿活动累积了大量的生态环境问题，而这些问题阻碍了经济的进一步发展，导致生态恶化与经济衰退的恶性循环。因此，要借助经济发展的基础，加大生态环境保护与恢复的投资力度。同时可以大力发展生态环保产业，以实现经济发展与生态环境改善的良性互动。endprint

4. 提高矿产资源利用率。对于淮南市而言主要是提高煤炭资源利用率，一要优化资源配置，淘汰落后产能，提高煤炭资源开采利用效率。二要优化产品和产业结构，延伸煤炭产品产业链，从原煤输出转向煤-电一体化和发展煤化工研究等，提高煤炭资源利用效率和经济转化能力。三要提高煤炭資源回收率，目前煤炭资源回收率低和浪费严重依然制约着煤炭产业的健康发展。四要大力发展煤炭科学技术，一方面提高煤炭资源开采技术，提高煤炭资源初次开发率。另一方面提高煤炭资源利用技术，更为高效的利用煤炭资源。五要加强管理，煤炭资源是不可再生资源，管理是关键，大力发展循环经济、绿色经济、低碳经济，走新型工业化道路，建设节约型社会，为煤炭资源的节约利用，高效利用创造良好的社会氛围。

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[责任编辑：范 君，李 丽]endprint