太原市城镇化与生态环境耦合关系及协调发展研究

田欣宁 吴雪玲 阎晓

[摘 要]生态环境是关系到社会和经济持续发展的复合生态系统，城镇化与生态环境各方面有着密切的相互联系。根据2007-2018年太原市城镇化与生态环境相关数据，对太原市城镇化与生态环境耦合协调度进行实证分析，并从各指标发展指数对其发展水平进行定量分析;在此基础上，利用贡献度模型，对二者的影响因素进行分析。发现：太原市城镇化与生态环境的综合发展水平总体呈上升趋势，二者的耦合协调度由轻度失调发展为初级协调。其中，2007-2010年为城镇化发展滞后型，2011-2013年为城镇化与生态环境同步发展型，2014-2018年为城镇化发展滞后型。影响太原市城镇化建设的主要因素是第二产业、城市道路建设等;城市生活垃圾无害化处理能力对生态环境建设有重要影响。

[关键词]城镇化;生态环境;耦合协调度;贡献度;太原市

[中图分类号] X826             [文献标识码] A             [文章编号] 2095-3283（2020）05-0047-06

Abstract： Urbanization， also known as urbanization， is the necessary stage of social and historical development. Ecological environment is a complex ecosystem related to the sustainable development of society and economy. Urbanization and ecological environment are closely related. Based on the data of urbanization and ecological environment of Taiyuan City from 2007 to 2018， this paper conducts an empirical analysis of the degree of coupling and coordination between urbanization and ecological environment of Taiyuan City， and quantitatively analyzes its development level from each index development index. Using the contribution model， the influencing factors of the two are analyzed. It is found that the overall development level of urbanization and ecological environment in Taiyuan City is generally on the rise， and the degree of coupling and coordination between the two has developed from a slight imbalance to primary coordination. Among them， 2007-2010 was a lagging type of urbanization development， 2011-2013 was a synchronous development type of urbanization and ecological environment， and 2014-2018 was a lagging type of urbanization development. The main factors affecting the urbanization construction of Taiyuan City are the secondary industry and the construction of urban roads; the harmless treatment capacity of urban domestic waste has an important impact on the ecological environment construction.

Key Words： Urbanization; Ecological Environment; Degree of Coupling Coordination; Degree of Contribution; Taiyuan

一、引言

城鎮化是指随着一个国家或地区社会生产力的发展、科学技术的进步以及产业结构的调整，由以农业为主的传统乡村型社会向以工业和服务业为主的现代城市型社会转变的过程。随着全球经济的发展，城镇化进程的加快，城镇化水平已经成为衡量一个国家和地区经济、社会、文化、科技水平的重要标志[1]。快速发展的城镇化带来了土壤污染，耕地面积减少，水资源短缺，生物多样性减少等生态环境问题，这些问题已经阻碍了城镇化发展。《国家新型城镇化规划（2014-2020年）》指出，把生态文明理念全面融入城镇化进程，推动形成绿色低碳的生产生活方式和城市建设模式。因此，深层次探讨和研究城镇化与生态环境的关系及其协调发展成为学术界重点研究的课题。

国外学者对城镇化与生态环境的研究较早，Grossman等[2]经过定量研究，发现随着城市经济发展水平的不断提高，城市生态环境质量呈现倒U型，并由此提出了著名的环境库兹涅兹曲线（EKC）;Walter[3]提出实现城镇化与生态环境协调发展的关键是合理利用资源和提高资源利用效率;国内相关研究，主要集中在以下三个方面：第一，城镇化与生态环境时空关系的研究：主要以大区域为研究区，如，长江经济带等，对城镇化、产业结构和生态环境之间的关系进行时空分异研究，并提出应注重区域的整体性协调发展[4-5]。第二，城镇化与生态环境耦合协调阶段研究：主要体现在协调程度的划分上，按协调程度由低到高依次划分为不同阶段 [6-11]，还有学者对两系统的相互影响程度进行划分[12-16]。第三，城镇化与生态环境影响因素研究：集中于对城市群城镇化系统与生态环境系统的定性影响因素的研究，并且对二者的耦合协调关系进行实证研究[17-19]。

综上所述，学者们注重对大区域城镇化与生态环境协调关系的研究，缺乏对较小范围的研究及影响因素的定量研究。研究将以太原市为例，通过熵值法和耦合协调度模型评价城镇化与生态环境的动态关系，对城镇化与生态环境进行多因素的协调发展研究，用贡献度模型分析城镇化与生态环境的影响因素，优化两者协调水平，以期为太原市和其他城市可持续发展提供借鉴。

二、研究区概况

太原市（111°30′E～113°09′E，37°27′N～38°25′N），山西省省会，中部地区重要的中心城市，山西省政治、经济、文化、交通和国际交流中心。位于山西省中北部的太原盆地，北接忻州市，东连阳泉市，西交吕梁市，南邻晋中市，三面环山，面积6988km2，汾河自北向南流经。太原市属北温带大陆性气候，四季分明、日照充足，昼夜温差较大。截至2017年底，全市常住人口437.97万人。2017年，全市地区生产总值3382.18亿元，城镇新增就业人口9.99万人，年末城镇登记失业率3.41%。年居民人均可支配收入28935元，比上年增长6.5%。

三、研究方法与数据来源

（一）研究方法

由于各个指标的量纲、数量级和指标属性不同，为了避免量纲的差异而影响实验结果，采用Min-max标准化方法对数据进行标准化处理。

熵值法是一种客观赋权法，用熵值法来确定各项指标权重，使评价结果更符合实际，熵值公式如下：

采用线性加权法构建系统综合评价函数，分别计算城镇化系统和生态环境系统的综合发展程度：

U1和U2分别代表城镇化系统和生态环境系统的综合评价函数，即系统综合发展水平，uij为第i个系统下第j项指标的发展指数，即该指标的发展水平。

耦合为物理学概念，是指两个及两个以上的系统在发展过程中，各个系统相互作用、相互影响的关系[4]。两个系统的耦合度一般采用以下模型：

C指城镇化系统和生态环境系统的协调度，U1、U2分别代表城镇化系统和生态环境系统的综合评价指数。由于二者是多变的复杂系统，协调度模型难以全面展现出两系统的实际状况，因此，引入耦合协调度模型，不仅能反映各系统之间的相互作用程度，而且能体现协调发展水平，耦合协调度计算方法为：

式中，C为城镇化系统、生态环境系统二者的协调度;T为协调发展综合评价指数，T[0，1];α与β为待定系数，取α=β=0.5;D为城镇化系统、生态环境系统二者的耦合协调度，D[0，1]。 参照前人研究结果[4]，对耦合协调度D进行分类。根据U1和U2的关系，将耦合协调度划分为三种类型：生态环境发展滞后型（U1>U2）、城镇化发展滞后型（U1

为理清城镇化系统与生态环境系统发展影响因子及其作用程度，引入贡献度模型[20]对其进行诊断，公式为：

式中：Zij（i = 1， 2;j = 1，2，……，m）为第i个系统第j项指标的贡献度，即城镇化系统与生态环境系统各指标贡献度;Wij为第i个系统第j项指标的权重，x'ij为第i个系统第j项指标标准化后的数值。Zij越大，表示该指标对系统的影响程度越大。

（二）数据来源

本文数据来源于2008-2019年《中国城市统计年鉴》、《山西省统计年鉴》、《太原市统计年鉴》和《太原市国民经济和社会发展统计公报》。

四、太原市城镇化与生态环境综合发展水平

（一）指标体系的建立

城镇化与生态环境变化紧密相连，因此选取指标时遵循数据的科学性和可获取性的基础上，力求相关指标涵盖城镇化与生态环境[21]。本研究借鉴温彦平的研究[4]，从人口、经济、社会和空间城镇化4个维度选取21个指标构建城镇化水平综合指标体系;生态环境依据联合国经济合作与发展组织和联合国环境规划署共同建立的“压力—状态—响应”模型选取8个指标构建指标体系，表征生态环境水平。如表2所示。

（二）城镇化系统综合发展水平

太原市城镇化发展水平（U1）整体呈上升趋势（图1），2007—2009年低速发展，2010—2013年快速发展，2014—2018年增速虽略有下降但仍保持较快发展。

2007—2018年，太原市城镇化系统各指标发展指数的变化情况存在差异。2007—2009年，人均国家财政性教育经费支出、第三产业占GDP的比重、人均房屋竣工面积发展指数增速相对较快，但均低于0.022;2010—2013年，市政府加大对教育事业尤其是各高校的资金支持和人才引进，高等教育快速发展，普通高等学校数发展指数由0.010增长到0.048，增速最快，城镇医疗保障政策加快落实，医生数发展指数增速次之，公路里程发展指数也快速增长。可见教育事业的快速发展和医疗保障体系的不断健全以及公路交通的实施建设是这一阶段城镇化水平快速提高的关键因素;2014—2018年，市政府进行轨道交通的新建，地铁2号线以及新店街五层立交等城市主次干道的修建，完善交通路网体系，城市道路面积发展指数明显增加，由0.016增加到0.040，增速最高，第三产业从业人员比重发展指数增速第二，此外，人均第三产业增加值发展指数也明显增加。说明第三产业的发展、居民经济水平的提高和城市道路建设对城镇化水平有很大的促进作用。推动城镇化水平的因素是多方面的。教育事业投入力度的加大、第三产业的快速发展、医疗保障体系的不断健全、城市道路体系的完善对城镇化水平的提升起很大的推动作用。

（三）生態环境系统综合发展水平

太原市生态环境系统发展水平（U2）整体呈上升趋势（图1），在2008年略有下降，2008年为0.299，2009—2012年平稳发展，2013—2018年快速发展。2008年，生活垃圾无害化处理率和公园绿地面积发展指数下降，分别下降了0.035、0.031，反映城市污染物处理能力和公园绿化面积下降生态环境产生不利影响;2009—2012年，公园绿地面积发展指数由0.039上升到0.149，上升最快，建成区绿化覆盖率发展指数也明显增加，可见公园绿地覆盖面增加和城市污染物处理能力提高是生态环境水平提高的重要因素;2013—2018年，城市增加供水量，供水总量发展指数由0.019上升到0.111，增加最明显，工业固体废物利用率发展指数增速次之，建成区绿化覆盖率发展指数增速第三，城市加大对工业污染的治理，扩大绿化面积，进而提升了生态环境系统发展水平。纵观2007—2018年，虽然影响生态环境发展的因素有所差异，但城市绿化建设贯穿整个发展过程，城市绿化建设对净化城市大气环境，提升城市形象起至关重要的作用。

五、太原市城镇化与生态环境系统耦和协调度

2007—2018年太原市城镇化与生态环境耦合协调等级整体呈优化趋势。其耦合协调度分为以下三个阶段：（1）轻度失调阶段（2007—2009），城镇化和生态环境的耦合协调度由2007年的0.357发展为2009年的0.401。2007—2009年，城镇化发展水平和生态环境发展水平都明显偏低，两系统的耦合度明显失调。（2）濒临失调阶段（2010—2012），两者的耦合协调度由2010年的0.451上升到2012年的0.512。（3）初步协调阶段（2013—2018），两个系统的耦合协调度由2013年的0.550上升到2018年的0.695，尤其从2015年开始，耦合协调度明显增加，由勉强协调发展为初级协调，但仍处于低水平的协调期。

2007—2018年太原市城镇化系统与生态环境系统的耦和协调类型：2007—2010年为城镇化发展滞后型。2011—2013年二者差异不明显，2011年，生态环境发展水平略高于城镇化发展水平，2012年，城镇化发展水平略高于生态环境发展水平，2013年，生态环境发展水平略高于城镇化发展水平，基本属于城镇化与生态环境同步发展型。2014—2018年为城镇化发展滞后型，生态环境发展优于城镇化发展，生态环境引领城镇化建设。2007—2018年，整体上城镇化建设和生态环境建设相互支撑作用不显著。见表3。

六、太原市城镇化与生态环境建设影响因素

（一）太原市城镇化建设影响因素

在贡献度模型计算结果的基础上，对2007—2018年城镇化每年贡献度值最高的指标进行统计（图2）。2007—2011年，第二产业占GDP的比重（A22）是影响城镇化建设的首要因素，贡献度在2007年最高，之后呈波动下降的趋势，由22.75%降低到13.44%，说明第二产业占GDP的比重（A22）对城镇化建设的影响逐渐减小。2012—2013年，第二产业从业人员比重（A14）是影响城镇化建设的首要因素，贡献度下降，第二产业从业人员比重（A14）对城镇化建设的影响减弱。2014年、2015年，影响城镇化建设的首要因素分别是公路里程（A43）、公共汽车营运车辆数（A32），表明城市交通建设事业是影响城镇化建设的主要因素。2016年，人均实际利用外资金额（A28）是影响城镇化建设的首要因素，反映外资利用水平是影响城镇化建设的关键因素。2017—2018年，影响城镇化发展的首要因素变为城市道路面积（A42），且贡献度快速上升，由19.48%上升到28.58%，是历年首位影响因子中贡献度最高的指标，可见城市道路建设对城镇化建设起关键作用。见图2。

（二）太原市生态环境建设影响因素

2007—2018年，太原市生态环境建设首位影响因素及其贡献度不断变化。2007—2008年，影响生态环境发展的首要因素是供水总量（B13），且贡献度降低，说明城市供水量对生态环境建设影响减小。2009年，生活垃圾无害化处理率（B32）是影响生态环境建设的首要因素，且在2011—2018年持续成为影响生态环境建设的首要因素，贡献度逐年升高，在2018年达到最高值19.70%，可见城市污染物处理效率对生态环境建设的重要性。2011年，工业烟尘排放量这一负向指标成为阻碍生态环境建设的首要因素。纵观整个研究期，对生态环境影响最大的是城市处理生活垃圾的能力，生活垃圾的有效处理是良好的生态环境的关键。见图3。

七、结论与建议

通过对太原市城镇化与生态环境耦合协调关系进行分析，得出以下结论：

第一，2007—2018年，太原市城镇化与生态环境系统的综合发展水平总体均呈上升趋势。城镇化水平的提升受第三产业、教育、医疗等多种因素的影响。城市绿化建设的增加对生态环境系统发展水平的提高起明显的促进作用。

第二，城镇化与生态环境的耦合协调度由轻度失调发展为初级协调，但仍处于低水平的协调期。二者耦合协调类型2007—2010年为城镇化发展滞后型，2011—2013年属于城镇化与生态环境同步发展型，2014—2018年为城镇化发展滞后型，生态环境引领城镇化建设。

第三，2007—2011年，第二产业占GDP比重是影响城镇化建设的首要因素，影响力逐渐减弱，2012—2018年，逐渐转变为第二产业从业人员比重、城市道路建设和利用外资能力等。生态环境系统中，城市生活垃圾处理能力对生态环境建设起关键作用。

根据以上的结论和存在的问题，提出以下建议：

第一，继续发挥第三产业对城镇化建设的推动作用，刺激社会消费品对第三产业发展的需求，为第三产业发展提供持续动力，夯实城镇化发展的经济基础;加大对教育、医疗事业等公共事业的投入，扎实城镇化建设的社会基础。推进城市绿化建设，时间上注重绿化的持续性和效率性，空间上有效扩大绿地面积，有效提升生態环境系统发展水平。

第二，促进城镇化与生态环境系统的相互带动作用，在二者的发展中，应注重对两系统起重要作用的因素间的协调。如，城镇化中第二产业发展与生态环境中工业污染物处理间的协调，降低第二产业的发展对环境造成不利影响;城镇化中城市道路建设与生态环境城市绿地面积间的协调，做好城市规划，减少城市道路建设用地与城市绿化用地的冲突。

第三，加强对城镇化与生态环境系统的动态评估，在尊重数据客观性和真实性的基础上实时分析相关数据，及时准确了解城镇化与生态环境的发展动态。城镇化系统和生态环境系统中，应继续发挥对其起重要推动作用的因素，把限制系统发展的因素作为下阶段实施的重点，化阻力为推动力，促进二者协调发展。

[参考文献]

[1]罗能生，李佳佳，罗富政.城镇化与生态环境耦合关系研究-以长株潭城市群为例[J].湖湘论坛，2014，27（1）：47-52.

[2]Grossman G M，Krueger A B.Economic Growth and Environment[J].Quarterly Journal of Economics，1995，110（2）：353-378.

[3]Walter A.Rosenbaum，Environmental Politics and Policy[M].Washington.DC：Congressional Quarterly Inc2013：82-108.

[4]溫彦平，王雪峰.长江中游城市群城镇化视角下产业结构与生态环境耦合协调关系研究[J].华中师范大学学报（自然科学版），2019，53（2）：263-271.

[5]张雅杰，刘辉智.长江经济带城镇化与生态环境耦合协调关系的时空分析[J].水土保持通报，2017，37（6）：334-340.

[6]郑艳玲，高建山.河北省城镇化发展与生态环境安全耦合协调度评价研究[J].潍坊工程职业学院学报，2017，30（2）：74-80.

[7]邢艳春，郭雁飞，王琳.吉林省地级市城镇化与生态环境耦合协调发展研究[J].牡丹江师范学院学报（自然科学版），2019（2）：1-6.

[8]王俊龙.上海城镇化与生态环境综合发展及其耦合协调研究[J].牡丹江大学学报，2019，28（4）：80-85.

[9]韩磊，潘玉君，马佳伸，高庆彦.城镇化与生态环境耦合发展的空间差异研究-以云南省为例[J].曲靖师范学院学报，2018，37（3）：60-65.

[10]帕孜丽娅木·木力提江，孜比布拉·司马义，颉渊，郑丽.新疆城镇化与生态环境耦合协调发展时空区域差异评价研究[J].环境污染与防治，2017，39（9）：1043-1047.

[11]任志涛，王滢菡.城镇化与生态环境耦合关系变化分析-以天津市为例[J].天津城建大学学报，2017，23（2）：149-154.

[12]张雅杰，刘辉智.长江经济带城镇化与生态环境耦合协调关系的时空分析[J].水土保持通报，2017，37（6）：334-340.

[13]冯霞.新疆城镇化与生态环境耦合关系分析[J].地域研究与开发，2016，35（3）：123-127.

[14]蔡文杰，涂方园.武汉城市圈城镇化与生态环境耦合协调研究[J].资源开发与市场，2019，35（11）：1368-1374.

[15]吴敬，张雨欣，杨丽佳，黄溢.苏南示范区城镇化与生态环境耦合关系研究[J].市场周刊，2018（6）：51-53.

[16]雷梅，靳永翥.贵州少数民族地区城镇化与生态环境耦合关系评价-以46个市县为例[J].贵州民族研究，2016，37（10）：66-71.

[17]戴培超，沈正平，赵娅汝，程冰.城镇化与生态环境耦合关系变化分析-以徐州市为例[J].江苏师范大学学报（自然科学版），2014，32（2）：18-22.

[18]贾凤梅，周利军，刘海英.黑龙江省农村城镇化与生态环境的耦合关系研究[J].湖南农业科学，2013（23）：145-148.

[19]刘彦彤，赵爽.京津冀城市群城镇化与生态环境耦合协调关系研究[J].江苏农业科学，2019，47（17）： 330-333.

[20] 郭永杰，米文宝，赵莹.宁夏县域绿色发展水平空间分异及影响因素[J].经济地理，2015，35（3）：45-52.

[21] 韩磊，潘玉君，马佳伸，高庆彦.城镇化与生态环境耦合发展的空间差异研究-以云南省为例[J].曲靖师范学院学报，2018，37（3）：60-65.

（责任编辑：顾晓滨 马 琳）