基于耦合模型的产业结构与生态环境的协调发展研究——以陕西省商洛市为例

张 妍，吴玉洁

（商洛学院城乡规划与建筑工程学院，陕西 商洛 726000）

近年来，由于中国经济的高速发展，产业结构的不合理以及由此引发的生态环境问题越来越严重。学者们对产业结构与生态环境的关系进行了大量的研究，根据二者的关系，提高能源效率，促进经济发展，真正实现经济与环境的协调发展，在保护生态环境的基础上优化产业结构。李文君等［1］在分析唐山市产业发展过程和环境影响机理的基础上，分析了唐山市产业资源开发过程对环境的影响，指出当环境污染水平超过其自我净化能力时，环境对经济产生不利影响。郭佳［2］采用环境库兹涅兹曲线方法，对长江经济带产业结构优化进行分析，提出应重点发展第一产业和第三产业。王彦［3］采用耦合度模型和耦合协调度模型对河北省产业结构与生态环境进行实证分析，提出了实现河北省产业结构和生态环境协调发展的对策建议。总之，学者们对产业结构与环境的关系进行了大量的深入探讨，为之后二者关系的研究提供了许多理论基础和研究方法。然而，这些研究大多是宏观层面的定性研究，对产业结构与环境发展关系的定量研究较少［4］。

本研究以陕西省商洛市为例，对商洛市产业结构与生态环境的协调发展进行研究，以期为商洛市产业结构的发展方向提供良好的指引，使商洛市产业结构能够朝更加理想的方向发展；为商洛市经济发展提供一种新的思考方式，促使其提高经济高质量发展。

1 研究区域与数据来源

1.1 研究区域概况

陕西省商洛市处于秦岭南麓，四季分明，植被丰富，常年青山绿水，蓝天白云，生态与环境具有很大优势，但社会经济水平相对落后［5］。近年来，商洛市着力推进工业转型升级，加快发展特色现代农业，推进一二三产融合，积极培育新型服务业态，进一步深化产业结构调整，全力打造商洛经济升级版，加快推进经济持续健康发展［6］。

1.2 数据来源

本研究数据来源于2007—2017 年的《陕西省统计年鉴》《商洛市统计年鉴》。

2 指标体系构建与研究方法

2.1 指标体系构建

遵循主导性、科学性、多样性、可得性等指标选取原则，从产业结构和生态环境两个方面构建产业结构与生态环境协调发展的评价指标体系（表1）。

表1 产业结构与生态环境协调发展评价指标体系

2.2 研究方法

2.2.1 熵权法权重及综合评价 采用熵权法确定指标权重，具体步骤如下［7］。

首先，运用极差法对数据标准化处理：

式中，为Xij标准化后的值；Xij为各年系统i第j个指标的原始值；minXij为各年系统i的第j个指标最小值；maxXij为各年系统i的第j个指标最大值。

接着，进行归一化处理：

然后，确定各指标的熵值hij：

最后，确定各指标权重wij：

采用线性加权法［8］分别建立产业结构系统与生态环境系统的综合评价模型。

式中，F(Xi)为第i个样本的产业结构发展综合水平；F(Yi)为第i个样本的生态环境质量综合水平；wij为产业结构系统与生态环境系统的指标权重；Xij为产业结构指标标准化值；Yij表示生态环境指标标准化值；m为评价指标个数；n为评价样本个数。

2.2.2 耦合协调度计算 耦合是指2 个（或2 个以上）系统通过不同驱动方式的交互作用相互影响的现象，反映了子系统之间的协同作用［9］。借鉴王彦［3］的研究构建产业结构与生态环境的耦合模型，公式如下：

式中，F(Xi)和F(Yi)分别表示两大系统的综合得分，C为二者之间的耦合度，在0～1。当C值越接近1 时，则说明各体系之间的相互作用越强且呈现有序发展，当且仅当C值等于1 时二者之间的相互作用为最强；反之，当C值越趋向于0 时，则说明各体系间的相互作用不断减弱并呈现出无序发展，当且仅当等于0 时二者之间的相互作用为最小［10］。

因为耦合模型只能表达出系统间的交互强度，很难确定系统功能评估指标的级别，所以，为了更好地评估二者之间的协调发展程度，本研究构建了耦合协调度模型。它反映了两大系统之间的协调程度和各自相应的发展水平。计算公式如下：

根据相关文献的查阅，在对子系统进行耦合分析时，认为二者处于同等重要的位置。因此，在计算耦合度和耦合协调度时，将wij定为1/2，使耦合协调度D可以更好地表现两个子系统之间的耦合协调发展水平［11］。在分析两大子系统的耦合协调度时，将其划分为衰退区间和协调区间，之后将两大区间分别划分为5 个层次（表2），耦合度分为6 个层次（表3）。

表2 系统耦合协调度的区间划分与协调发展评价标准

表3 耦合度评价标准

3 结果与分析

3.1 指标权重的确定

利用熵值法，根据公式（3）、公式（4）、公式（5）计算出指标权重（表4、表5）。由表4 可知，产业结构系统中第三产业年增长率权重（0.425 8）最大，说明第三产业对商洛市的经济影响较大，吸纳就业能力也较强，因此应该加快发展商洛市第三产业，着力提升发展质量和效益，助推经济持续健康增长，着重发展商洛市物流业、金融业、旅游业等现代服务业。由表5可知，生态环境系统中二氧化硫排放量权重高达0.349 3，这意味着二氧化硫排放量对商洛市生态环境质量的优劣有着很大的影响，同时也从侧面反映出要想提高商洛市生态环境质量，首先要解决二氧化硫排放问题。

表4 产业结构系统评价指标权重

表5 生态环境系统评价指标权重

3.2 综合水平评价

利用综合评价模型计算出商洛市2007—2017年产业结构发展综合水平和生态环境评价指标综合得分（表6）。

如表6 所示，2007—2017 年，商洛市两大系统整体发展状况都在不断改善。生态环境综合得分由0.129 37 提高到0.349 20，这与商洛市大力实施“生态立市”发展战略，以“既要金山银山，又要青山绿水”为目标，建设生态环境宜居城市这一战略的实施密切相关。商洛市产业结构系统的调整基础较强，发展后劲大，产业结构综合得分增长较快，从2007年的0.197 63 增长到2017 年的0.605 84，说明商洛市2007—2017 年产业结构不断优化升级。

表6 商洛市2007—2017 年产业结构发展综合水平和生态环境评价指标综合得分

3.3 产业结构与生态环境协调发展评价

根据公式（9）、公式（10）计算商洛市两大系统的耦合度和耦合协调度，并结合评价标准判断两大系统的耦合协调发展状态（图1）。

如图1 所示，商洛市2007—2017 年产业结构与生态环境的耦合度在0.950 0～1.000 0，耦合度较高，这与商洛市在发展产业结构的同时以生态环境保护为前提的相关政策密不可分。商洛市在发展产业多样性的同时，还将环境适应性、产业的环保问题纳入发展范围，同时也利用商洛市高质量水平的生态环境优势，大力发展旅游服务业，增加第三产业比重，这不仅优化了产业结构，也提高了生态环境质量水平，使得两大系统的耦合度得到提高。

图1 商洛市2007—2017 年产业结构与生态环境耦合度、耦合协调度发展趋势

商洛市2007—2017 年产业结构与生态环境的耦合协调度总体上分为3 个阶段：2007—2011 年，二者之间耦合协调度呈快速上升趋势，但仍然较低，趋于0.700 0～0.800 0。此时，商洛市随着科技和工业的发展仍处于“二三一”型的产业结构中，但是当时的结构转变中第一产业增速已经逐步放缓，第二产业增长仍旧较快，第三产业已经克服了以贸易和公共餐饮为核心的发展模式，开始加快了向金融、研发等其他产业方向的发展。总体来看，这一时期商洛市产业结构在保持“二三一”型的基础上不断优化经济增长，开始从以工业数量扩张为主逐步转向以工业质量提高为主，期间两大系统的协调情况逐渐改善。

2012—2015 年，两大系统的耦合协调度仍然呈上升趋势，但上升速度有所减缓，趋于0.800 0～0.900 0。上升速度之所以有所减缓是因为此时商洛市经济受到全球金融危机的影响，但金融危机的负面影响相比于中国共产党第十八次全国代表大会的积极影响而言相对较小，因此，尽管存在一些负面影响，但是二者之间的耦合协调度依旧进入了良好协调阶段并且有继续上升的趋势，只是相比于第一阶段而言，上升速度较为缓慢。

2016 年以后，耦合协调度稳定在0.900 0 左右，处于优质协调发展阶段。这是由于在2016 年丹江等流域污染防治三年行动计划圆满收官、污染减排任务全面完成、产业结构逐步优化升级，第三产业逐渐取代第二产业所占主导位置等原因使得近几年来商洛市两大系统的耦合协调度较高。

4 结论与对策建议

商洛市2007—2017 年产业结构发展综合水平持续上升，生态环境质量综合水平也一直呈上升趋势，产业结构与生态环境耦合协调发展水平则快速上升，目前正处于产业结构与生态环境的优质协调发展阶段。但仍然存在一些问题，在产业结构发展方面，商洛市的产业结构仍以工业为主，区域内产业结构发展不平衡；在生态环境建设方面，二氧化硫排放量、工业烟粉尘排放量、一般固体废弃物排放量仍居高不下。针对以上问题，本研究提出以下对策建议。

4.1 优化产业结构

调整产业结构，使资源的利用率达到最大，同时优化现有的产业配置，提升产业效率。在现有的环保产业及技术上，利用国家对环保产业的大力扶持政策，增加对环境监测和环保产品研发上的投资，发展扶持新兴的环保咨询业，推动商洛市环境信息业的起步与发展，同时，稳步提升商洛市环保产业的科学技术含量，使环保产业高速发展。

4.2 推进产业技术升级

商洛市应该关注传统工业的发展转换和高科技工业的现代化技术，以及增加高科技综合资源利用、清洁生产、自动化管理、在线监测和其他高科技技术在重点企业的推广力度，促进高精度数控和微电子等技术工程行业。在石化行业，推动催化、分离、节能环保等新技术；在建材行业，推动新型聚合物、玻璃纤维、墙体新材料等新技术。

4.3 大力推进生态建设

坚持以环境保护为重点，以环境治理为补充，改善商洛市的生态环境。积极实施退耕还林、退耕还草，加强对商洛市主河道和沿岸绿地、湿地的治理以及重点河流流域（陕西丹江流域）防洪堤岸的建设，加强对河流的利用，建立以河流为中心的特色滨水生态功能区。鼓励大家建造集体林，提高商洛市绿化率，提高商洛市生态环境质量水平。