中国干旱区城市经济社会与资源环境协调发展研究—以河西走廊5市为例

高泽阳，常跟应

(1. 兰州大学 资源环境学院，甘肃 兰州 730000； 2. 河北大学 建筑工程学院，河北 保定 071002)

21世纪全球面临着人口过多、生态环境恶化、资源能源短缺等危机，协调人口、经济社会和资源环境之间的关系，保证人类社会的可持续发展是当前的重中之重[1].1999年国家提出了西部大开发战略.西部大开发分为西南和西北两块，根据点轴开发理论，西北块主要是沿铁路陇海兰新线的干旱、半干旱区产业相对集中，发展基础较好的峰脊地带，主要包括秦岭北坡渭河谷地经济带(以西安为中心)、河湟谷地经济带(以兰州-西宁为中心)、天山北麓经济带(以乌鲁木齐市为中心)和河西走廊经济带(以武威、张掖-酒泉、嘉峪关为中心).相比之下，河西走廊经济带社会经济发展相对薄弱，产业结构简单，有限的资源承载力、脆弱的生态环境与人们迫切的经济发展需求之间的矛盾日益尖锐，在这种背景下，对处于干旱区的河西走廊经济社会与资源环境的协调发展进行深入的研究，不仅对该地区的经济、社会持续协调发展具有重要的理论和现实意义，对促进整个西北地区的社会经济发展也有一定的借鉴价值.

如今，随着新型城镇化、新型工业化、农业现代化进程的不断加快，我国经济社会事业都取得了较大的进步，与此同时“三化”进程中的各种资源环境问题也日益凸显，严重影响到人类社会的可持续生存[2].为此，研究经济社会与资源环境协调发展已经成为国内外众多学者的关注点之一.前期，国外学者较多地关注于： 经济与环境之间的关系研究，如Kuznets[3]研究发现经济增长与环境污染之间呈倒“U”型关系，Stiglitz[4]认为地球生态系统是一个封闭的系统，经济的发展不能够脱离开生态系统.随着研究的深入，经济、社会和资源的协调关系逐渐被引入到模型中，如Solow[5]提出了索洛模型并在模型中加入了资源要素，Horenbeek等[6]构建了生态环境优化模型，发现经济最优养护间隔比生态环境最优养护间隔长.进入21世纪以来，随着计算机技术的发展，研究者们开始将3S技术引入到经济与资源环境之间的协调发展研究中[7]，同时随着全球化的进一步加深，学者们更加关注经济、资源等要素在全球或区域城市网络中的流动作用，如Wachsmuth等[8]认为应该关注不同城市区域间经济、资源等在地理空间中的溢出效应所带来的影响.国内对于社会经济和资源环境之间的协调发展研究相对较晚，马世俊等[9]第一次提出了基于社会-经济-自然的复合生态系统，这为以后的社会经济和资源环境之间的研究奠定了基础.对于经济社会与资源环境之间的协调发展，国内学者从多角度进行了研究，如徐福留等[10]运用生态环境压力指数法，评价中国工业经济发展对生态环境的压力与长期趋势，乔家君等[11]从系统的角度采用改进层次分析法，对河南省进行可持续发展能力评价分析，陈兴鹏等[12]采用环境库兹涅茨曲线的方法来分析兰州市经济发展与水污染、空气污染和固体废物污染之间的机理.在模型方面，国内学者主要是运用MARKAL模型[13]、能值模型[14]、耦合模型[15-17].在研究区域上，国内学者大多以东部发达省域[18]、城市群[19]、资源型城市[20]以及西部的省会城市和城市群[21]为主，而对干旱区城市的经济社会与资源环境协调发展研究较少，主要集中在新疆绿洲型城市[22]和西部省会城市如乌鲁木齐[23].对于河西走廊地区，研究主要集中在水资源与农业经济环境的协调发展[24-25]，而忽视了城市经济与其他资源环境之间的协调发展.从研究方法来看，主要运用主成分分析法[26]、熵值法[27]、协整检验方法[28]、协调度评价方法[29]、计量经济学方法[30].

综上所述，无论是从理论还是模型方面，对社会经济与资源环境复合系统的研究已经取得了众多成果，学者们主要致力于研究资源环境与经济发展的依赖和制约关系，多是采用定量分析和定性评价方法，但仍缺少探讨资源环境、社会经济相互影响的内在作用机制，从时间和空间2个角度，利用综合发展指数和协调发展度相结合研究两者协调发展的研究.2018年甘肃省“十三五”西部大开发实施意见的通知中提出建立河西走廊生态经济区，实施祁连山生态保护与综合治理，开展生态环境保护和补偿试验区建设[31].因此，研究河西走廊地区经济社会和资源环境之间的协调发展有着重要的现实意义.

1 研究方法

1.1 研究区概况

图1 河西走廊区位图Fig.1 Map of Hexi Corridor

河西走廊，位于甘肃省境内，是黄河以西的一条狭长地带.它东南起自乌鞘岭，西北止于祁连山以北，合黎山以南，疏勒河下游，南北宽40～100 km，东西长约1 120 km.土地总面积276 000 km2，占甘肃省国土面积的60.4%[32].该地区有3条内陆河： 疏勒河，黑河、石羊河，多年平均径流量56.62 m3.是一种典型的高山-绿洲-荒漠复合生态系统，属于温带大陆性干旱气候，日照强、风沙大、降雨量少，气候干燥，是生态环境敏感和脆弱的地区.行政区划包括武威、金昌、张掖、嘉峪关、酒泉5市，总人口483.31万人，占甘肃总人口18.72%.该地区是甘肃经济比较发达的地区，是甘肃省最重要农业区，是我国西北内陆著名的灌溉农业区，同时也是西北地区最主要的商品粮基地和经济作物集中产区[33].武威市矿产资源较丰富，以煤炭和非金属类矿产为主；金昌市已发现各类矿产地94处，除丰富的铜、镍外，并伴生有铂、钴等20余种稀贵金属矿产；张掖市是全省金属矿产、能源矿产和冶金辅料、化工原料等非金属矿产的集中区，煤炭、钨钼、铁、石膏、凹凸棒石、钾盐等矿种探明资源储量较大；嘉峪关的铁矿、重金石、石灰石、白云岩、造型黏土相关产量居甘肃省前3位；酒泉矿床规模大，品位高，为甘肃省最大的铬矿产地.河西走廊矿产资源丰富，区内有玉门石油、山丹煤田、九条岭煤矿、金昌镍矿及镜铁山铁矿等多处大型矿点，金属、非金属矿产资源储量十分丰富.兰新铁路贯穿于此，河西走廊是连接丝绸之路经济带的咽喉要道和我国向西开放的战略大通道[34].

1.2 数据来源和指标体系

本文数据来源于2009年—2018年的《甘肃发展年鉴》、《甘肃年鉴》、《中国城市年鉴》、河西5市的统计年鉴和《社会经济发展公报》，通过梳理现有文献，结合当前学者们的研究成果，根据以往学者们的研究成果并结合河西走廊的实际情况[35-37]，依据客观性、科学性和可获得性构建经济系统、社会系统、资源系统、环境系统4个指标体系(表1).

表1 河西走廊5市经济社会与资源环境协调发展指标体系表

1.3 研究方法

1.3.1 熵权法

熵权法是指用来判断某个指标的离散程度的方法.离散程度越大，该指标对综合评价的影响越大.其计算过程如下[38]。

① 数据标准化

对于正向型指标：

(1)

对于负向型指标：

(2)

式中：Y为标准化后的值,Xij为第i个方案的第j个指标的数值.

② 求解各指标信息熵

(3)

式中：pij代表随机事件i为ij的概率，计算公式如下：

(4)

式中：Yij为第j项指标下第i个记录所占比.

如果pij=0，则定义：

(5)

③ 计算各指标权重

通过已求得的信息熵值计算各指标的权重Wj，计算公式如下：

(6)

式中：m为变量，Ej为第j个指标的权重.

1.3.2 基于TOPSIS法的综合发展指数

TOPSIS法(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)是根据有限个评价对象与理想化目标的接近程度进行排序的方法，是在现有的对象中进行相对优劣的评价，综合发展指数是对地区的发展进行全面的、综合性的评价[39]，先后计算分类指数和总指数，数值越高，发展水平越好，某一要素数值低于其他要素数值时，说明该要素处于短板状态，该要素在发展中处于滞后型.基于TOPSIS法来计算河西走廊5市的综合发展指数体现了“以人为本”的核心理念和“全面协调可持续”的基本要求.其基本步骤如下[40].

① 构建加权规范化决策矩阵并确定正、负理想解

将各指标权重与标准化规范矩阵B相乘得出加权规范化决策矩阵，并由下式确定正理想解R+和负理想解R-：

R+={max(Rij)|j=1,2,…,m}，

(7)

R-={min(Rij)|j=1,2,…,m}.

(8)

式中：Rij表示第i个目标的第j个属性的评估值.

② 计算评价对象到正、负理想解的欧式空间距离

各评价对象到正理想解的欧式空间距离d+和到负理想解的欧式距离d-可由下式获取：

(9)

(10)

③ 求得相对贴近度Ui

相对贴近度即各评价对象的评分.相对贴近度Ui(综合发展指数)的计算公式为：

(11)

1.3.3 耦合协调度

耦合度是对系统间关联程度的度量，只反映各系统间相互作用程度大小，不能反映各系统的水平[41].而耦合协调度既可以反映各系统是否具有较好的水平，又可以反映系统间的相互作用关系[42].因此研究河西走廊5市经济社会与资源环境协调发展采用耦合协调度不仅可以反映出河西5市经济社会与资源环境协调发展水平也可以反映出经济社会与资源环境之间的作用.

耦合度计算公式为[43]：

(12)

式中：t1、t2、t3、t4分别为经济、社会、资源、环境各系统的权重.

耦合协调度计算公式为[43]：

(13)

其中T=at1+bt2+ct3+dt4，这里取a=b=c=d=0.25.D越大，表示4个子系统之间越协调，相互作用更优化，反之亦然.T为经济、社会、资源、环境4个子系统的综合发展指数，反映了系统间综合发展的整体水平.参考廖重斌[44]、胡艳兴[45]等学者的研究来划分耦合协调度的等级(见表2).

表2 经济社会与资源、环境协调的等级划分标准

2 结果分析

根据熵值法赋权，计算出影响河西走廊5市经济社会与资源环境协调发展的39个指标的权重(表3)，结果表明： 工业总产值占GDP比重、第三产业产值比重能较大程度反映出经济发展水平；城镇化率、第三产业从业人员比重能较大程度反映出社会发展水平；水资源总量、能源生产总量能较大程度反映出资源水平；工业固体废弃物利用率、工业废气排放总量能较大程度反映地区环境水平.利用改进的TOPSIS模型测算了河西走廊5市的经济、社会、资源、环境的综合发展指数.依据综合发展指数(图2)，可以看出2009年—2018年嘉峪关市资源处于短板状态，为资源滞后型，这也从侧面说明了嘉峪关资源逐渐呈现枯竭，水资源相对较少.2013年—2018年嘉峪关经济、社会、资源、环境的指数整体逐渐增长，说明四者之间协调发展的质量越来越高，其中环境指标的综合发展指数一直较高，说明工业固体废弃物利用率较高，工业废气排放总量较少，嘉峪关环境条件有改善.2009年—2018年金昌市经济处于短板，说明金昌市第三产业相对薄弱，经济发展较差，为经济滞后型，经济与社会、资源、环境发展不协调，资源相对发展较好，金昌市是典型的资源型城市，矿产资源丰富，主要河流有东大河、西大河和金川河，均属石羊河水系，为常年性内陆河，水资源状况相对较好.武威市主要是一个以农业为主的城市，城市经济发展较慢，而全市人均水资源量和耕地亩均占有水量都极为不足，是严重干旱缺水地区.干旱指数在祁连山区为3.85～4.0，中部平川地区为7.7～9.1，民勤及荒漠地区为18.4，而水资源很大程度反映了资源的状况，因此2009年—2018年武威市经济和资源发展条件较差，为经济、资源滞后型；张掖市2009年—2018年经济一直处于较低水平，为经济滞后型，张掖市具有原生态城市湿地，通过综合发展指数可以发现张掖市环境发展最好，说明工业固体废弃物排放量的利用率较高，工业废气排放较少；酒泉市2009年经济发展较低，到2018年酒泉市经济发展较好，说明酒泉市近10年第三产业经济发展较快，而社会综合发展指数自2013年开始逐渐下降，由经济滞后型转向社会滞后型，酒泉市矿产资源丰富，市内分为洪水区和泉水区，水资源相对充足，因此近10年酒泉市资源状况发展较好.整体来看，河西走廊5市经济、社会、资源和环境逐渐向着协调的情况发展，但是经济发展程度相对较低，工业基础和对外经济相对薄弱.

表3 指标权重表

图2 河西走廊5市综合发展指数图Fig.2 Development chart of comprehensive index of five cities in Hexi Corridor

2009年—2018年河西走廊5市经济、社会、资源和环境的耦合协调度等级整体呈优化趋势(表4).嘉峪关市耦合协调度先上升后下降，由最开始的勉强协调到初级协调，值得注意的是2018年耦合协调性由2013年的0.662 07下降到0.649 09，这是由于随着经济的发展，但资源相对匮乏，社会环境没有很好地跟上经济的发展，嘉峪关竞争力有所下降；2009年—2018年金昌市耦合协调度稳中上升，大致分为两个阶段：

表4 耦合协调度

(1) 勉强协调阶段(2009年—2013年)，经济、社会、资源和环境的耦合协调度由2009年的0.557 03发展为2013年的0.585 72；(2) 初级协调阶段(2013年—2018年)，经济、社会、资源和环境的耦合协调度由2013年的0.585 72发展为2018年的0.641 50，但仍处于低水平的协调期；2009年—2018年武威市耦合协调度明显增加，耦合协调度不断优化，2009年为勉强协调，2013年为初级协调，2018年为中度协调，但也是处于中度协调的低级阶段，基本上武威市经济、社会、资源和环境已经处于基本协调阶段；张掖市耦合协调度近10年不断上升，从2008年的勉强协调到2013年的初级协调再到2018年的中度协调，也说明张掖市经济、社会、资源和环境的关系不断优化，但中度协调也是处在相对较低的水平；酒泉市经济、社会、资源和环境的耦合度一直较高，说明酒泉市的经济、社会、资源和环境比较协调，2009年为初级协调，2013年为中度协调，2018年为良好协调，酒泉市也是河西5市中唯一一个经济、社会、资源与环境进入到良好协调发展阶段的城市.

3 结论与讨论

整体来看，河西走廊5市经济发展状况较差，大部分城市为经济滞后型城市，而通过指标权重的计算，工业总产值占GDP比重和第三产业产值比重反映了一个地区的经济发展水平，李洁等人在研究河西走廊经济时发现河西走廊5市中农业生产并不是GDP增加的主要来源，其工业及旅游是其经济发展的主要支柱[46]，也验证了这一点.总体来说河西走廊的经济发展水平并不高，工业基础相对薄弱，同时处于西北内陆，虽有“一带一路”政策带来的契机，但对外经济发展仍缺乏竞争力.近10年河西走廊经济社会与资源环境的耦合协调度不断上升，耦合协调类型实现从勉强协调到中度协调的逐步升级，5市间协调程度差异不明显.经济、社会、资源、环境发展之间的矛盾趋于缓和，复合系统实现良性循环，尽管河西走廊5市的社会经济与资源环境协调发展状况趋于逐渐良好，但耦合协调度仍有待进一步提升.

经济社会与资源环境的协调发展不是由某个单一系统或某几个单一指标所决定的，而是由经济系统、社会系统、资源系统和环境系统的多个指标共同决定的.从2018年河西走廊经济社会与资源环境协调发展研究来看，5市的协调发展水平从高到低排名依次为酒泉市、张掖市、武威市、金昌市、嘉峪关市，这与各地市的地理位置、经济基础、社会环境、资源水平和政策规定等有关.河西走廊在西北生态安全屏障建设中具有十分重要的地位和作用，针对河西走廊处于不同协调发展水平的城市，建议从实际出发，资源滞后型城市要树立可持续发展的观念，积极引进人才，发展新型工业化和第三产业；经济滞后型城市要在“一带一路”政策的契机下，加快绿洲区域经济发展方式转变，加快发展新经济，从节能和减排两方面推进，在维护良好环境的基础上发展经济，进一步扩大开放，发展外向型经济，同时在不破坏生态环境的同时利用好自身的旅游资源，因地制宜，发展高新技术产业和国际旅游业；而社会滞后型城市要在新型城镇化的背景下，以人为核心，提高城镇化率，完善基础设施，优化升级产业结构，积极发展第三产业.