新型城市化进程和生态环境承载力的耦合研究——以陕西省为例

吕 越 江海鸿徐东阳

(1.绍兴文理学院 土木工程学院，浙江 绍兴 312000；2. 华汇工程设计集团股份有限公司, 浙江 绍兴 312000)

0 引言

城市化进程是国家通过促进产业升级、扩大内需和调整经济结构等手段来统筹区域平衡发展的重要支撑，可有效促进社会公平和共同富裕[1].随着国家对城市化发展规划的提出，城市化进程逐渐深入推进，并从传统的粗放式城市化转变为高效利用资源环境和大力统筹城乡发展的内涵式城镇化[2]，稳定实现内涵式城市化的重要前提是城市化质量和生态环境协调发展[3].

如今，一个地区的发展定位由生态环境承载力直接影响着，具体体现在对各种资源的使用量和带给环境的污染度等方面[4].城市化与生态环境之间包括两个方面的时序演变规律：城市化-经济和生态环境-经济[5-6].目前，国内外相关研究如下：Fang等通过构建耦合度模型综合测量了中国中部城市集群的城市化发展水平与资源环境的关系[4]；刘静玉等通过构建健康城镇化指标体系并运用熵权灰色关联模型的研究表明了河南省存在区域差异的城镇化特征[7]；于婷婷等借助容量模型从产业、生态、城镇化、生态环境建设等五大方面评价了吉林省抚松县的经济和生态环境的时序动态耦合度[8]；张荣天等运用PCA模型揭示了以中国省域单元为例的城镇化和生态环境系统耦合度并提出了区域协调发展优化策略[9]；李涛等通过系统结构与功能的指标建立耦合度协调模型，分析了重庆市城镇化质量的时空分异[10]；袁丹等通过协调度模型,对中国沿海地区的城镇化与生态环境发展过程进行了分析，指出了其明显的区域集聚性特征和协调度等级[11]；王家庭等运用主成分分析、VAR模型研究了城镇化和生态环境响应的动态计量关系，说明了城镇化和生态环境之间在不同时期的正向效应和负向效应[12]；方创琳等通过构建多尺度—多技术—多智能体集成的城镇化与生态环境交互耦合技术框架研究了特大城市群地区时空演变特征[13]；冯霞等利用胁迫发展的耗散结构体,剖析了江苏省城镇化与生态环境系统耦合协同发展的主要路径[14]；Aligr等的研究指出如何治理生态环境并对美国未来城市化的发展进行了展望[15].

综上，目前还未见将与现代经济发展与定位方面的相关理论知识运用到上述领域，提出“程度-效率”城市化发展模型及构建“程度-效率”城市化发展的评价指标体系.究其本质，新型城市化进程应以经济的稳定增长和资源节约的利用为基础.因此，本研究将“程度-效率”城市化发展作为研究新型城市化质量和生态环境承载力耦合阶段的依据，通过陕西省近16年来(2000年至2015年)的生态环境承载力的动态变化，探索其耦合规律，最终达到人类、经济、社会与自然均可持续发展的目标.

1 研究方法

1.1 研究区域概况

陕西省的地理位置在中国西北地区东部的黄河中游，约二十万平方千米，现有10个地级市：西安、宝鸡、渭南、咸阳、铜川、延安、商洛、汉中、榆林、安康.

1.2 主要数据来源与处理方法

主要数据：陕西省2000年至2015年统计公报和年鉴等，主要数据的处理方法：(1)综合指数;(2)正负标准化.

(1)由各个指标权重来计算，指标权重通过AHP分析法来确定，权重值由次级指标在同一年中的重要度加权得到权重值.生态环境承载力模型为：

EC=P×ec

=P×∑ajyjrj(j=1,2,3,4,5,6)[16].

(2)正负标准化公式为

Xij=(xij-minxj)/(maxxj-minxj)[12].

式中，Xij为第i个样本第j项指标值，max xj和minxj分别为第j项指标的最大值和最小值.

1.3 指标体系构建

城市化进程指标体系来源于城市化发展程度和发展效率两方面[17-18]，见表1.

表1 城市化进程与生态环境承载力指标

总指标次级指标分级指标权重城市化进程城市化程度城市化效率常住人口城市化比例0.4656城市建成区所占比例0.3211非农业产值GDP所占比例0.2133除第一产业外就业人数0.0693单位劳动力产值0.1762万元GDP能耗0.1296污水垃圾处理率0.0663人均GDP0.1706城乡居民收入比0.0816建成区绿地覆盖率0.1296空气质量达标天数0.1768生态环境生态环境保护生态环境压力生态环境水平工业废水排放达标率0.3334工业固体利用率0.3761环保投资占GDP比率0.2905人均工业废水排放0.2960人均工业固体排放0.4755万元产值能耗量0.2285人均水资源量0.2651人均耕地面积0.2375森林覆盖率0.1843建成区面积覆盖率0.3131

1.4 耦合度模型

城市化进程和生态环境相互作用耦合度模型为：

式中，C为耦合度，f(x)和g(y)分别为城市化进程和生态环境的指标体系函数.耦合度的类型包括以下六类[19]：(1)C=0时，无耦合，城市化进程和生态环境二者无关联；(2)0

2 结果分析

2.1 陕西省城市化进程与生态环境承载力分析

由图1可见2000年至2015年陕西省城市化进程综合指数、生态环境承载力综合指数和耦合度.具体表现为：从2000年至2015年，陕西省的城市化进程综合指数从0.406上升到0.816.表明2000年至2015年陕西省城市化进程加速显著，城市基础设施建设程度和社会基础服务水平大幅提升的同时，城市生活环境不断改善与优化.从2000年至2015年，陕西省的生态环境承载力综合指数均较大且呈上升趋势，从0.473上升到0.902.2000年至2015年陕西省整体生态环境处于良好的状态，但16年的生态环境指数略有差异，这可能是因为陕西省对生态环境的保护力度不均衡使其指数有些变化.从2000年至2015年，陕西省的城市化进程与生态环境由中水平向高水平耦合发展，耦合值为0.575-0.900，即城市化发展水平较好且生态承载能力较强.表明在城市化进程发生的同时，陕西省采取了相应措施来治理针对主要企业的污染物并控制了城市土地开发的程度.因此，城市化进程综合指数与生态环境承载力综合指数相协调，使得城市化进程与生态环境逐步为高水平耦合状态.

图1 2000年至2015年陕西省城市化进程综合指数、生态环境承载力综合指数与耦合度

2.2 各市城市化进程与生态环境耦合分析

经计算，由表2可见2015年陕西省10个地级市的城市化进程综合指数与生态环境承载力的耦合度(0.523-0.930)，由中水平耦合发展为高水平耦合状态.表明2015年陕西省10个地级市的城市化进程质量提高很快，但并不说明十个城市的城市化水平均较高.这可能是因为同一时期不同区域拥有不同水平的城市化进程，和对生态环境的不同影响程度.可见城市化进程在很大程度上是依赖于生态环境承载力的.综上所述，因不同地区的发展速度和目标均不同，这便需要根据各地实际城市化进程和生态环境的具体情况因地制宜发展策略.

本研究将耦合度分为4类：高耦合-高质量城市化状态、高耦合-中质量城市化状态、中耦合-中质量城市化状态、中耦合-低质量城市化状态.

表2 2015年陕西省城市化进程、生态环境承载力及其耦合度标准值

城市城市化进程生态环境承载力耦合度耦合度类 型西安0.8550.6410.930高耦合-高质量宝鸡0.7210.6930.910高耦合-高质量铜川0.7330.6560.900高耦合-高质量延安0.6070.6680.899高耦合-高质量咸阳0.6270.5390.869高耦合-中质量榆林0.6350.5270.887高耦合-中质量安康0.6430.5920.870高耦合-中质量渭南0.3650.5610.670中耦合-中质量汉中0.3570.3680.556中耦合-低质量商洛0.3330.3180.523中耦合-低质量

2.2.1 高耦合-高质量城市化状态

该类型包括西安、宝鸡、铜川和延安，这类地区的经济水平较高，人口城市化为后期发展阶段，其应从区域内部结构调整、社会公共服务质量提升和交通环境改善等方面来协调城市建设与生态环境的关系.耦合度反映出这些地区具有较完善和便利的基础设施、人口城市化对生态环境的压力逐渐减小，与此同时，虽然空间城市化和经济城市化对其生态环境的压力较大，但其环保技术水平已较完善，使得城市发展能控制在各地区生态环境所承受的范围内(图2).

今后对于这4个城市而言，由于其人口与土地存在较大矛盾，且发展空间已有限，因此，中心区要着重关注文化产业、高新技术产业与现代化服务产业，以保持高耦合状态.同时，应考虑布局休闲和/或生态旅游业、现代化物流业和/或制造业.在城市化进程中，将整个城市区的主导产业调整为高新技术产业和现代化服务业，并通过先进的环保技术来降低粉尘污染、扬尘污染及汽车排气污染等若干手段来逐渐提高生态环境承载力.

2.2.2 高耦合-中质量城市化状态

该类地区包括咸阳、榆林和安康，其城市化率在国家平均水平以上，耦合度较高.这些地区具有区位和/或交通优势，使城市规模在城市化进程中逐渐扩大.同时，高能耗产业发展迅速，大量流动人口和机动车数量随之而来，使生态环境开始制约城市化的发展(图2).

这类地区的环保技术应从节能降耗的角度出发，同时，着重控制粉尘污染严重的行业和项目，加强治理机动车排气污染并分类机动车环保标识，保护水资源等工作.

2.2.3 中耦合-中质量城市化状态

该类地区包括渭南，其城市化率在国家平均水平以下，耦合度居中且存在空间差异.与城市化进程的速度相比，这些地区对其环境的治理速度相对较慢，因而，生态环境对城市化发展有一定的限制作用.同时，较少的水资源使得这些地区处在城市化和生态环境之间相互作用的制约阶段(图2).

这类地区的发展方向应是大力发展中小型城镇，以恢复生态环境、聚集区域人口和土地.因为中小型城镇可利用距离的优势以加速消除城乡二元化，改善农民传统落后的生活习惯，工业化快速发展可便于企业落户，加快农产品的转化，带动第三产业发展并扩大内需等.

2.2.4 中耦合-低质量城市化状态

该类地区包括汉中和商洛，耦合度数据表明这类地区具有较低的城市化进程水平和紧急发展水平、较小的资源开发力度，城市化进程对生态环境承载力的影响较小(图2).

可激发其发展的内在活力，实施生态移民并突出生态环境宜居性，塑造良好的地区形象并不断增强地区对外辐射力.例如,返乡就业、扩大地区规模、健全公共服务体系、完善基础设施建设质量、优化教育条件和医疗条件、大力发展绿色生态农业和/或旅游业等.

图2 2015年陕西省新型城市化进程与生态环境承载力耦合空间格局

3 结论

本研究结合定量定性耦合分析法，构建了陕西省城市化进程与生态环境承载力之间相互耦合协调的模型并分析了耦合协调度，并将城市化进程的程度-水平内容作为评价依据，为城市化可持续发展的方向打下良好的基础.结论如下：2000年至2015年陕西省城市化进程加速显著，生态环境承载力综合指数均较大且呈上升趋势，城市化进程与生态环境由中水平向高水平耦合发展，西安、宝鸡、铜川和延安处于高耦合-高质量城市化状态，咸阳、榆林和安康处于高耦合-中质量城市化状态，渭南处于中耦合-中质量城市化状态，汉中和商洛处于中耦合-低质量城市化状态.