南京市经济发展与生态环境耦合协调关系研究

段长桂，董增川，管西柯，贾文豪

(河海大学水文水资源学院，江苏南京210098)

南京市经济发展与生态环境耦合协调关系研究

段长桂，董增川，管西柯，贾文豪

(河海大学水文水资源学院，江苏南京210098)

采用基于离差平方和的综合赋权法将主客观赋权法相结合，对南京市经济发展和生态环境进行评价，并运用耦合协调度模型对2001年～2014年2个子系统间的耦合协调关系进行研究。结果表明，南京市经济发展水平呈稳定上升趋势，生态环境系统综合评价值呈现波动上升趋势，且经济系统上升趋势高于生态系统；南京市经济发展与生态环境耦合协调关系向良好态势发展，从经济滞后型低度耦合逐渐转变成生态滞后型极度耦合。为保障社会经济与生态环境的持续协调发展，未来几年，南京市应加强生态环境保护，提高区域生态环境质量。

经济发展；生态环境；耦合协调；综合赋权；南京市

0 引 言

近年来，我国经济飞速发展的同时，经济发展与生态环境之间的矛盾日益突出，各种生态问题日趋严重，阻碍了社会的发展，而经济发展与生态环境是密不可分的，经济的快速发展可以为生态环境的改善提供资金支持，良好的生态环境反之可为经济发展提供充足的物质基础。因此，研究经济发展与生态环境相互影响机理，探讨两者之间的耦合协调关系，可为区域经济和生态环境可持续发展提供理论基础。

国外对经济发展与生态环境之间协调关系的实证研究始于20世纪90年代。Grossman和Krueger研究SO2、微尘和悬浮颗粒等3种环境质量指标与收入之间的关系发现，3种污染物都与收入呈倒“U”形关系[1]；Panayotou借用Kuznets界定的人均收入水平与收入不均等之间的倒“U”形曲线，首次将这种环境质量与人均收入水平间的关系称为环境库兹涅茨(EKC)曲线[2]，随后掀起了研究EKC曲线的浪潮。国内相关实证研究起步较晚，但也取得了长足的发展。袁雯等[3]采用相关分析等手段，对上海市城市环境经济发展的演变规律进行研究；黄金川等[4]采用几何学和代数学推导出生态环境与城市化发展的耦合规律；邵波等[5]采用因子分析、模糊隶属度函数等方法对西北五省区经济与环境协调度进行评价；杨小鹏[6]采用灰色系统分析和人工神经网络构建经济环境互动模型，分析陕西省环境与经济协调发展状况；张荣天、焦华富等[7]采用改进熵权法和耦合协调模型分析1999年～2013年泛长三角地区经济发展与生态环境系统的耦合协调关系。

尽管国内外学者对经济发展与生态环境的关系进行了广泛的实证研究，但研究以定性、相关分析居多，定量评价较少，且定量评价多采用单一评价方法，影响了评价结果的准确性。其中，主观赋权法受人为影响较大，而客观赋权法有时会忽略指标本身的重要性，且2种方法的评价结果往往是不一致的。针对这一问题，本文以南京市为例，构建了经济发展与生态环境系统的评价指标体系，采用基于离差平方和的综合赋权法将主客观赋权法结合起来，对经济发展子系统与生态环境子系统进行评价，并结合耦合协调度模型定量分析南京市经济发展与生态环境的协调演变规律，为南京市经济与生态环境可持续发展提供理论依据。

1 研究背景

1.1 研究区概况

南京市是江苏省的省会，位于长江下游中部地区，跨长江两岸，是长三角经济核心区的重要区域中心城市。全市下辖11个区，总面积6 597 km2。其中，市区面积4 723.07 km2，属于北亚热带湿润气候，四季分明。地貌特征属宁镇扬丘陵地区，林木覆盖率26.4%。

21世纪以来，南京市社会经济持续快速发展，城市化进入加速发展阶段，建成区面积不断扩大。截至2015年，南京市建成区面积923.8 km2，常住人口823.6万人。其中，城镇人口670.4万人，城镇化率81.4%。2015年实现地区生产总值9 720.77亿元，人均地区生产总值11.8万元，三产结构为2.4∶40.3∶57.3，建成区绿化率45%，人均绿地面积13.7 m2。

1.2 指标选取及数据来源

基于相关文献[8]并考虑指标数据的可获取性、可量化、系统性、层次性等原则，以及根据南京市经济发展、生态环境的特点，构建南京市经济发展与生态环境耦合的评价指标体系。经济发展子系统由经济规模、经济能力、经济潜力等3个方面8个指标组成；生态环境子系统由环境压力、环境保护、环境质量等3个方面9个指标组成。具体指标见表1。本文评价指标数据来源于2002年～2015年《江苏省统计年鉴》、《南京市统计年鉴》以及2001年～2014年《南京市国民经济与社会发展公报》。

表1 经济发展与生态环境指标体系

2 研究方法

2.1 单一赋权法

2.1.1 熵值法

熵值法确定权重的思想是某项属性的变异程度越大，则其权系数越大[9-10]，即

(1)

式中，wk为第k个指标的权重；aik为第i个对象，第k个指标的规范化值，n为评价对象数量；l为评价指标数量。

2.1.2 层次分析法

层次分析法是由美国运筹学家satty提出的，将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法[11]。大体分为4个步骤：①建立递阶层次结构模型；②构造出各层次中的所有判断矩阵；③层次单排序及一致性检验；④层次总排序及一致性检验。

2.2 基于离差平方和的组合赋权法

(2)

将该目标函数转化为无约束优化问题并求解，得到最优组合权重[12]。

2.3 耦合协调度模型

参考物理学中的容量耦合系数模型，构建经济发展与生态环境相互作用的耦合协调度模型[13]，即

(3)

T=at1+bt2

(4)

(5)

式中，C为耦合度；t1、t2分别表示经济发展系统和生态环境系统的综合评价值；T为经济发展系统与生态环境系统的综合评价值；a、b为待定系数，本文认为经济发展与生态环境同样重要，故取a=b=0.5；D为复合系统的耦合协调度。

耦合协调度模型可以评价经济发展与生态环境之间的耦合协调发展水平，但却不能评价两者之间的相对发展状况，故运用相对发展系数E进行分析，即

E=t1/t2

(6)

本文参考文献[14-15]将经济发展与生态环境耦合协调度等级分为4个阶段12个类型(见表2)。

3 结果分析

3.1 权重结果

利用层次分析法、熵值法以及基于离差平方和的组合赋权法分别对南京市经济发展子系统以及生态环境子系统各指标进行分析评价，得到的权重系数见表3。由表3可知，对经济发展子系统而言，各指标的重要性为：人均GDP>GDP>城镇居民人均消费支出>三产占GDP比重>农民人均纯收入>财政收入>城镇居民可支配收入>进出口总额。其中，人均GDP对其影响程度最大，为0.199 2；GDP次之，为0.140 9；进出口总额的影响最小，仅为0.083。对生态环境子系统而言，各指标重要性为：SO2去除量>SO2排放量>污水处理率>工业固体废物排放量>COD排放量>可吸收颗粒物年均浓度>工业固体废物综合利用率>人均公共绿地面积>建成区绿化覆盖率>地表水功能区水质达标率。其中，SO2去除量对其影响程度最大，为0.217 3；地表水功能区水质达标率最小，为0.043 1。

表2 耦合协调度等级

3.2 子系统综合评价

根据3.1得到组合权重，利用线性加权法计算得到南京市2001年～2014年经济发展子系统的评价值t1和生态环境子系统的评价值t2(见表4)。经济发展系统与生态系统综合评价值变化趋势见图1。相对发展系数变化趋势见图2。

从图1可知，南京市经济发展系统评价值呈稳定上升态势，生态环境系统评价值虽有一些波动但是总体也呈上升态势，说明进入21世纪以来，南京市在大力发展经济的同时，也注意到了生态环境的重要性，将经济与生态环境同步健康发展。2011年之后，经济发展系统的评价值超过生态环境系统，增长速率有稳定趋势。由图2可知，南京市经济发展与生态环境相对发展系数总体呈波动性上升趋势，说明南京市经济发展系统的增长速度高于生态系统的增长速度，在2011年之后，2个子系统的关系由经济滞后演变为生态滞后。

表3 各指标权重系数

表4 经济发展与生态环境综合评价值

图1 经济发展系统与生态系统综合评价值变化趋势

图2 相对发展系数变化趋势

3.3 耦合协调发展

根据式(3)～(5)计算出南京市2001年～2014年经济发展系统和生态环境系统的耦合协调度D，耦合协调度D的变化趋势见图3。根据表2对耦合协调类型的划分得到南京市历年耦合协调类型(见表5)。

图3 经济发展与生态环境系统耦合协调度变化趋势

年份耦合协调度D相对发展系数E耦合协调类型20010.2610.168经济滞后型低度耦合20020.3390.188经济滞后型低度耦合20030.3610.154经济滞后型低度耦合20040.4650.377经济滞后型中度耦合20050.5430.413经济滞后型高度耦合20060.6000.510经济滞后型高度耦合20070.6610.530经济滞后型高度耦合20080.7150.630经济滞后型高度耦合20090.7490.660经济滞后型高度耦合20100.8050.714经济滞后型极度耦合20110.8121.125经济生态同步型极度耦合20120.8041.565生态滞后型极度耦合20130.8831.356生态滞后型极度耦合20140.9261.359生态滞后型极度耦合

由表5可知，近14年来，南京市经济发展与生态环境系统历经了低度耦合、中度耦合、高度耦合以及极度耦合的阶段。其中，2001年～2003年为低度耦合阶段；2004年为中度耦合阶段；2005年～2009年为高度耦合阶段；2011年～2014年为极度耦合阶段。耦合协调类型逐步从经济滞后型转变成生态滞后型。其中，2001年～2010年为经济滞后型；2011年为经济生态同步型；2012年～2014年为生态滞后型。由图3可知，南京市2001年～2014年经济发展与生态环境的耦合协调度D呈波动性较小的稳定增长趋势。

总体来说，南京市2001年～2014年经济发展与生态环境的关系向着日趋协调的方向发展，且经济系统的发展速度大于生态环境系统。为保障社会经济与生态环境的持续协调发展，应提高对生态环境的重视程度，加大生态投入，提高生态质量，使其与经济发展相协调。

4 结 语

本文利用主客观赋权法相结合的基于离差平方和的综合赋权法，对南京市经济发展与生态环境的评价指标体系进行评价，并应用经济发展与生态环境耦合协调度模型，对南京市2001年～2014年经济发展与生态环境的耦合协调关系进行研究，结论如下：

(1)近14年来，南京市经济发展水平稳定逐年上升，生态环境发展水平虽有波动，但总体呈上升趋势，且经济系统的上升趋势大于生态环境系统。

(2)南京市经济发展系统与生态环境系统之间的耦合协调关系向着良好的方向发展，从经济滞后型低度耦合协调关系逐渐转变成生态滞后型极度耦合协调关系。

(3)为保障南京市社会经济与生态环境的持续协调发展，应提高对生态环境的重视程度，加大生态投入，提高生态质量，使其与经济发展相协调。

[1] GROSSMAN G, KRUEGER A . Environmental impacts of a North American Free Trade Agreement[J]. Social Science Electronic Publishing, 1992, 8(2)： 223- 250．

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StudyontheCouplingRelationshipofEconomicDevelopmentandEcologicalEnvironmentinNanjingCity

DUAN Changgui, DONG Zengchuan, GUAN Xike, JIA Wenhao

(College of Hydrology and Water Resource, Hohai University, Nanjing 210098, Jiangsu, China)

The subjective and objective weight methods are combined based on sum of deviation square to evaluate the economic development and ecological environment of Nanjing City. The coordination development of these two systems from 2001 to 2014 is analyzed by using the coupled coordination model. The result shows that: (a) the economic development level of Nanjing City has a steady growth trend and the comprehensive evaluation value of ecological environment system is now rising in a fluctuating way, but the economic growth rate is higher than that of ecological-environment system; (b) the coupling relationship between these two systems is developing for a good trend, which is gradually changed into ecological-lag type extreme-degree coupling from economic-lag type low-degree coupling. To ensure the sustained and coordinated development of social economy and ecological environment, Nanjing should strengthen ecological environment protection and improve regional ecological environment quality in next few years．

economic development; ecological environment; coupling coordination; comprehensive weighting; Nanjing City

F127；X22(253)

A

0559- 9342(2017)09- 0005- 05

2017- 04-11

黑龙江省应用研究与开发计划项目(GZ16B035)；江苏省水利科技项目(20165042812)

段长桂(1993—)，男，江苏泰州人，硕士研究生，主要从事水资源规划与管理；董增川(通讯作者)．

(责任编辑杨 健)