乌鲁木齐市生态环境与经济协调发展研究

郭瑞龙，孜比布拉·司马义,3*，古丽再娜甫·阿布都克热穆

(1.新疆大学资源与环境科学学院，新疆乌鲁木齐 830046； 2.新疆大学智慧城市与环境建模普通高校重点实验室，新疆乌鲁木齐 830046； 3.新疆大学绿洲生态教育部重点实验室，新疆乌鲁木齐 830046)

城市生态环境和经济发展是城市内部系统中既相互促进又相互制约的两个因素[1].一个区域经济的持久稳定发展离不开良好生态环境的支撑[2]；而经济的发展又能在生态环境保护和改善方面提供技术与资金支持[3].城市生态环境破坏影响地区经济发展[4]；经济发展受限，必然减弱治理环境的能力，导致进一步的生态环境质量恶化，最终会影响经济与环境的可持续发展.因此，城市环境与经济的协调发展是城市系统健康运行的关键[5].自20世纪90年代“环境库兹涅茨曲线”发现之后，各种尺度的生态环境与经济发展问题成为研究热点[6-7]，国内学者也首先对北、上、广等发达城市进行此类分析与印证，并发现它们之间的规律性和特征性.随着社会经济的快速发展，各种城市生态环境问题也开始突显，区域生态环境的优劣在区域经济发展方面所起的作用越来越大[8].

我国西北干旱区城市由于所处地理位置气候干燥，降水稀少，风沙大，导致生态环境比较脆弱，生态风险较高，在经济发展的过程中倘若忽略生态环境的保护，则会出现各种严重的环境问题[9].干旱区城市生产力比较落后且对城市自然资源的依赖性较高，产业结构不合理，废弃物处理率不高，给城市环境与经济的协调发展带来了严峻的挑战[10].因此这些地区在以经济发展为中心的同时，应重视生态环境保护，走可持续发展之路和新型城镇化道路是我国西北干旱区城市的最佳选择[11].

乌鲁木齐市在我国“一带一路”重大倡议中具占据重要地位，其生态环境与经济发展的协调关系直接影响新疆自治区在丝绸之路经济带建设中的质量[12].在党的“十九大”报告中提出要建设“美丽中国”，尤其是加强生态环境领域方面的保护，因此研究生态环境与经济协调发展问题是必要的，这也是乌鲁木齐市能否顺利发挥“一带一路”重大倡议中核心城市作用的关键.根据已经顺利实施的《乌鲁木齐市城市总体规划修编(2011—2020年)》纲要规划，未来 10 年，乌鲁木齐市将建成我国西部中心城市、现代化国际商贸中心(面向中西亚)、和谐的多民族宜居城市以及绿洲生态园林城市和区域重要的综合交通枢纽[13]，这更加明确了乌鲁木齐市在新疆自治区的龙头核心地位和“桥头堡”作用.2017年，乌鲁木齐市被评为“第五届全国文明城市”，这对乌鲁木齐市生态环境提出了更高的要求.

文中以科学性和实用性为原则，从可持续发展观和生态文明城市角度出发，以生态环境与经济两大子系统协调发展为主线，筛选7个要素、20个指标，建立适用于乌鲁木齐市的生态-经济综合评价体系，并在此基础上，应用协调度和协调发展度模型[14]评价乌鲁木齐市生态环境与经济协调发展程度，为乌鲁木齐市近12年的生态环境-经济发展关系提供参考.

1 研究区概况与数据来源

乌鲁木齐市作为新疆自治区的政治、经济、文化中心，地处天山北坡经济带、乌鲁木齐都市圈的核心.位于天山北麓中段，准噶尔盆地南缘，市区三面环山.乌鲁木齐市总面积约0.14×105km2，聚居着汉、维吾尔、回、哈萨克、蒙古等47个民族，2016年，乌鲁木齐市年末人口总数269.53万人，占全疆的1.8%，地区生产总值2 458.98亿元，占全疆的 1.36%，按常住人口计算，全年人均地区生产总值69 565元，增长3.6%，同年，污染水处理率90.38%，人均公园绿地面值11.35 m2.乌鲁木齐市具有特殊的区位和地缘优势，把其比作“开天辟地之门户”，作为连接天山南北、沟通新疆自治区与内地的交通枢纽，具有以下优势：① 区位优势.自改革开放以来，随着第二座亚欧大陆桥的贯通，乌鲁木齐市已跃升为我国向西开放的重要门户和对外经济文化交流的窗口[15].② 交通现状.乌鲁木齐站是全疆铁路的总枢纽，随着兰新铁路复线和南疆铁路的建成运营，大大增强了其承担内地和中亚地区的客货集散运输能力；乌鲁木齐市具有四通发达的公路，3条国道横穿市区联通全疆，市区主干道纵横交错，外环路高架桥等也逐渐贯通；航空方面，地窝堡机场成为全国五大门户机场之一.③ 邮电通信.乌鲁木齐市逐渐形成以数字卫星、光缆、微波为主体的长途通信传输网络，成为全疆的通讯邮电枢纽，极大地提高了乌鲁木齐市的信息化水平，同时增强了同国内外进行高速率、大规模信息联通的能力.④ 资源禀赋.乌鲁木齐市资源极为丰富，有“油海上的煤船”“煤田上的城市”之称.在新兴清洁能源亟待发展的今天，光、热、风能资源禀赋为乌鲁木齐市未来发展奠定了基础.除此之外，乌鲁木齐市的旅游资源也相当丰富，独特的冰雪、森林、草原等自然风光，极具民族特色的风情习俗、文化艺术，构成了人文景观，市区内的新疆国际大巴扎、新疆民街民俗博物馆、二道桥民族风情一条街等成为来疆旅游必去的景点.乌鲁木齐市俨然成为新疆重要的旅游集散地和目的地.尽管乌鲁木齐市在各方面具有巨大优势，但由于身处我国内陆干旱区，生态环境脆弱，如不加以保护，后果不堪设想.

文中的社会经济数据来自于2005—2017《乌鲁木齐市统计年鉴》和《新疆统计年鉴》；生态环境数据来自于2005—2017乌鲁木齐市环境保护局官网信息公开平台和《乌鲁木齐市统计年鉴》.

2 评价指标体系与模型

2.1 评价指标体系

指标体系的构建以“生态文明”“美丽”为指导，将生态环境和经济增长协调发展的理念贯穿到体系构建中，遵循代表性、科学性和可操作性的原则筛选指标因子.文中指标体系的建立以环境与经济协调进化的格局为出发点和落脚点，在集中体现经济发展的同时，还体现了生态环境质量.通过层次分析法构建生态环境-经济发展评价指标体系，并将其分解为目标层、系统层，准则层和指标层，并经过科学筛选，整合生态环境和经济两大子系统、7个要素、20个指标因子，构建生态环境-经济增长协调发展综合评价体系(表1).

2.2 评价方法

2.2.1 基于改进熵值法确定指标的权重 熵值法[16]是通过计算指标的信息熵，根据指标变化程度对系统整体的相对影响来决定影响指标的权重，相对变化程度大的指标具有较大的权重.因为属于经济系统的指标和属于生态环境系统的指标是不同的两个系统的指标,所以为了避免或者减少指标数据量纲、数量及正负取向的不同评价结果带来的影响,在计算经济子系统和生态环境系统的综合评价值之前，首先确定其熵值和权重[17].主要计算步骤如下：

1)需要评价乌鲁木齐市12年的生态环境-经济发展之间的协调关系，评价指标体系包括20个指标，按照20个指标可以构建由m年、n个样本组成的评价系统，此评价系统的初始数据矩阵为[16]59

表1 乌鲁木齐市生态环境与经济协调发展评价指标体系

注：+代表正项指标，-代表负向指标.

其中xij为第i年第j项评价指标的数值.

2)对原数据进行标准化处理[18]25.对于正向指标：

对于负向指标：

其中,xjmax和xjmin分别为第j项指标中的最大值和最小值.

4)计算第j项指标的熵值ej[16]59:

其中k为评价年数.

5)计算指标权重[16]59：

6)计算生态环境子系统与经济子系统的综合发展水平值[19]23：

其中,T(x)和E(y)分别为第i年生态环境和经济系统的评价值.

2.2.2 协调度模型的建立 按照以上计算出来的熵值.权重，生态环境系统指标的评价值及经济系统指标的评价值，通过计算两个系统之间的协调度和协调发展度，对乌鲁木齐市生态环境与经济增长之间的协调发展度进行综合评价[19]23:

2.2.3 协调发展度模型的建立 根据协调度计算出两系统之间的协调发展度[19]23:

其中，F=αT(x)+βE(y)为生态-经济综合评价值;α为经济子系统综合水平值在其系统中的权重;β为生态环境子系统综合水平值在此系统中的权重.因为生态环境状况与经济发展同等重要，所以α=β=0.5.协调发展度既能体现出生态环境子系统与经济子系统的协调状况，又能凸显两者之间的整体发展水平，所以引入协调发展度对于考察生态环境与经济系统的协调发展状况更有帮助，也更加科学合理.

3 结果与分析

3.1 生态环境与经济系统的综合发展水平值

3.1.1 指标熵值、权重及分析 根据熵值法计算公式计算出经济系统和生态环境各项指标的熵值和权重(表2).

表2 各指标熵值及其权重

从表2可知，在乌鲁木齐市经济系统内部，表示经济效益、经济结构、经济发展速度及人民生活水平包括的各指标的权重2005—2017年的取值范围为0.053 2～0.067 8，尤其是表示人民生活水平(x9，x10)、经济发展速度(x8)和经济结构(x5)的指标权重在所有经济指标中占着优势地位，表明在这13年里乌鲁木齐市城镇居民可支配收入、工业增加值和第三产业占GDP的比重不断增加并提高，其产值都有利于提高乌鲁木齐市经济效益和经济结构的稳步发展，有助于人民生活水平的提高.

在生态环境系统中表示环境控制的指标污染水处理率y5、工业废水排放达标量y6和“三废”综合利用产品产值y8的权重最高，说明乌鲁木齐市在近13年间对于污水处理力度有所增强，排放达标率也有所上升，以及对“三废”的综合利用率也得到快速提高，可能得益于技术的进步，这些都对乌鲁木齐市生态环境质量有正效益，也为2017年乌鲁木齐市被评为“全国文明城市”起到了关键作用.环境建设方面y10的权重较高，说明乌鲁木齐市人均公园绿地面积比以前变大了不少.但是因为乌鲁木齐市的工、农生产还不够完善的原因在经济系统的发展和生态环境保护方面存在不合理的因素，比如表示环境污染的指标工业废水排放量、工业废气排放量、工业固体废弃物排放量、工业二氧化硫排放量(x1～x4)的权重较低，说明乌鲁木齐市在控制环境污染体系方面还不够完善，有待加强.

3.1.2 综合发展水平值计算及分析 分别计算乌鲁木齐市生态环境子系统和经济子系统的综合发展水平值，计算结果见表3.

表3 经济系统和生态环境综合发展水平值

从表3可知，经济发展指数的变化趋势除2009年和2015年出现较大波动外，总体呈上升趋势.T(y)基本上随着时间推移在增加，这与乌鲁木齐市近年来经济稳步增长和经济效益不断提高相吻合，也与乌鲁木齐市产业结构不断优化，农业产值稳步增加,工业实力不断增强，商业、服务业、金融业等第三产业迅猛发展有直接关系.

生态环境质量指数E(x)相对而言波动略大,但仍然呈现缓慢上升趋势，2005年和2006年差值仅有5.24%.

可以看出生态环境指数与经济综合指数之间有一定关系，除2007,2008,2009,2011年E(x)与T(y)呈负相关关系外，其余年份均呈正相关关系.

经济系统-生态环境综合指数方面，2005年到2016年乌鲁木齐市生态环境与经济发展总体呈协调发展过程，从动态趋势而言，2005—2010年基本上处于稳步协调发展，2010—2015年一直处于优质协调发展，2015年出现下降趋势.

从上述评价结果可以看出,乌鲁木齐市经济与环境的协调程度呈现由缓慢发展到急剧升高再出现下降的趋势，而且经济效益除2009年以外其余年份都优于环境效益，即T(y)>E(x),说明乌鲁木齐市城市发展与世界城市发展的过程具有相似点，都是先发展经济再治理环境[20].

3.2 协调度和协调发展度计算及分析

在分析完经济系统-生态环境综合指数后，为了判断乌鲁木齐市经济系统和和生态环境系统之间的协调发展状况处于何种程度，根据表3中的生态环境和经济系统的综合发展水平值，按照协调度和协调发展度的计算公式，可以计算乌鲁木齐市生态环境和经济系统的协调度和协调发展度，并根据表4划分协调度和协调发展度等级，能更好地反映经济系统-生态环境协调状况(表5).

协调度用来反映经济与生态环境是否协调发展的尺度，由表5可知，研究时段内乌鲁木齐市生态环境与经济系统的协调度C都接近于1，被划分为优质协调.2009—2010年这2年乌鲁木齐市经济系统发生了下降的趋势，而生态环境保持良好的水平，所以两个系统之间的协调出现了稍微下降的趋势，但是依然保持着优质协调.2011年以来，乌鲁木齐市经济快速恢复及发展，城市政府也高度重视减少影响城市生态环境的各类污染物的排放量，因此乌鲁木齐市经济系统与生态环境保持着协调关系同步发展.

表4 协调发展度划分

表5 生态环境系统与经济发展协调度

协调发展度D是主要通过将经济发展系统与生态环境系统的协调关系结合成整体看，比系统协调度分析的结果更为全面合理.由表5可知，乌鲁木齐市经济系统和生态环境系统2005—2016年的协调发展程度不断从初级向良好转变.

4 结论

从研究数据评价结果看，12年间，乌鲁木齐市经济与生态环境的协调关系持续提高，经济与环境的协调发展能力日益增强，各年份显现出一定的发展能力和特征.文中在构建经济发展和生态环境系统评价指标体系的基础上，运用改进熵值法和协调度分析法计算出2005—2016年经济发展和生态环境系统综合得分值，通过协调度模型分析乌鲁木齐市近12年的生态环境与经济系统的协调发展度，基本结论如下：

1)2005—2016年乌鲁木齐市经济发展综合得分值整体上高于生态环境得分值，但是各年的经济发展综合得分和生态环境综合得分之间的差别不大.

2)2005—2012年乌鲁木齐市生态环境与经济发展的协调状况不够稳定，但是总体趋势是优质协调发展，2012年以来，生态环境与经济的协调关系保持着稳定的良好关系.

3)乌鲁木齐市近12年来的生态环境-经济系统发展类型属协调发展类，且协调发展度从前5年的初级协调发展不断向良好协调发展转变.