黄河流域城市经济韧性与效率耦合协调关系研究

刘同超

(许昌学院 商学院，河南 许昌 461000)

全球社会的不稳定性和不确定性正在增加，城市经济作为经济系统的主要组成部分日益受到冲击。受到外部干扰的城市经济如何快速恢复到正常轨道是当前城市经济研究的重要议题。韧性是指在外部干扰下该系统适应外部环境变化及恢复自身发展能力的性质，该系统的韧性强代表该系统具有较强的可持续发展能力，该系统的韧性弱代表该系统比较脆弱容易灭亡。效率是指在一定的条件下如何将已有的资源发挥最大的效用。韧性与效率存在区别与联系，共同之处为都可以提高该系统发展水平，区别为效率更强调资源的优化配置而韧性则强调系统的可持续发展。城市经济韧性是对城市经济可持续发展能力进行分析，城市经济效率是对城市经济的资源优化配置进行分析，城市经济韧性与效率的研究能够分析城市经济可持续发展与资源优化配置的关系，避免城市经济可持续发展因效率较低或效率较高而不可持续发展的困境，从而引导城市经济可持续高质量发展。

黄河流域城市经济是黄河流域经济发展的重要基础，由于历史原因，黄河流域城市经济发展方式比较单一，整体结构较为失衡。黄河流域城市经济在内外部冲击下，如何保持稳步发展水平、如何在现有资源条件下实现黄河流域高质量发展成为重要议题。单一强调黄河流域城市经济韧性难以实现资源的有效利用，而单一强调黄河流域城市经济效率则难以体现城市经济的复杂适应性。因此，黄河流域城市经济需要将韧性与效率结合推进，从而促进黄河流域城市经济能够适应外部变革的同时实现可持续发展。黄河流域城市经济韧性与效率协同发展能够提高黄河流域城市经济发展质量，促进黄河流域经济高质量发展。

对韧性与效率的研究已取得丰硕成果。在韧性方面，韧性最早被运用于系统生态学[1]，随后逐渐被应用于人类生态学和社会生态学方面[2]。对城市韧性的分析主要从城市韧性评价方法、评价指标体系等方面进行研究，评价方法主要有综合评价法[3]、遥感模型[4]、网络韧性[5]等，主要分析城市韧性的时空演化规律及影响因素。评价指标主要从社会、经济、机构、环境、基础设施等方面构建指标体系[6]。孙久文等通过区位商方法研究黄河流域城市经济韧性，并分析了不同影响因素对韧性的影响[7]。石涛则选取黄河流域51个城市为研究对象，分析了不同城市韧性的时空发展规律，并探讨了提升黄河流域城市韧性的策略[8]。在效率方面，研究方法主要有DEA模型[9]、DEA-BCC模型[10]、ESDA模型[11]、SBM模型[12]、Fare-Primont指数[13]、Malmquist指数[14]、随机前沿模型[15]等。其中，郭付友等对黄河流域绿色发展效率进行研究，分析了黄河流域绿色发展效率的影响因素和时空演化规律[16]。岳立等运用超效率非期望SBM模型分析了黄河流域绿色水资源的利用效率，并总结了不同影响因素对空间关联复杂网络关系的影响[17]。徐维祥等采用非期望理论分析了黄河流域城市生态效率，并探讨了不同城市类型的资源禀赋门槛效应[18]。在韧性与效率关系研究方面，研究对象主要集中在水资源系统、海洋经济、海洋渔业等方面，研究方法主要有发展协调量化模型[19]、哈肯模型[20]和定性分析[21]等。上述研究丰富了韧性与效率关系的内涵，但多数分析单一方面的演化规律和影响因素，较少分析二者耦合协调的演化规律，对于黄河流域城市经济韧性与效率耦合协调关系的研究尚属空白。面对新的外部形势变化，为了保障黄河流域城市高质量发展，亟需对黄河流域城市经济韧性与效率耦合协调关系进行研究。

一、研究区域与方法

(一)研究区域

黄河流域主要包括青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南和山东9个省(自治区)，9省(自治区)中部分地级市并非黄河流域，而且存在部分城市数据缺失情况(四川省仅甘孜藏族自治州和阿坝藏族羌族自治州属于黄河流域，二者数据难以获取，故舍去)。参考已有研究成果[22-26]，选取67个地级市作为研究对象(具体见图1)。同时考虑到时间的影响和数据的获得性，选取2009年、2014年、2019年3个时间节点对该区域的城市效率进行研究。

(二)黄河流域城市经济韧性评价方法

首先，建立城市经济韧性评价体系。根据韧性的内涵，将城市经济韧性一级指标划分为抵抗恢复能力、适应调整能力和创新转型能力，其中抵抗恢复能力的二级指标为GDP、产业结构、对外贸易、人均收入；适应调整能力的二级指标为人口总数、区域面积、水资源和公共设施资产；创新转型能力的二级指标为研发人员数、研发经费和发明专利数。本文所涉及的数据主要来源于《中国城市统计年鉴》，缺失部分主要来源于各省市统计年鉴，个别无法查询的缺失数据采用插值法予以补充，具体指标见表1。

然后，运用熵值法对各指标进行赋权，并对不同指标进行无量纲处理。

(1)

(2)

最后，运用综合加权评价法得出城市经济韧性评价结果。

(3)

表1 城市经济韧性评价指标体系

(三)黄河流域城市经济效率计算方法

黄河流域城市经济效率的指标包含三个方面：投入指标为能源消耗、水资源消耗、土地资源消耗、资本投入和劳动力投入；期望产出指标为对外贸易、人民消费、GDP；非期望产出为废水排放、固废排放和废气排放。具体指标含义详见表2。

本文选择超效率非期望DEA-SBM模型测算黄河流域城市经济效率，该模型能够解决传统DEA模型存在非期望产出效率评价中的投入产出松弛问题，还能够对多个有效DEA进行排序。黄河流域城市经济效率存在环境污染的非期望产出，运用超效率非期望SBM模型能将环境污染作为非期望产出进行评价，而且能对不同区域的城市经济效率进行排序，具有较强的适用性。该模型的计算公式如下：

(4)

表2 黄河流域城市经济效率指标体系

(四)耦合协调度模型

耦合在物理学中是指两个或两个以上系统在内外部作用下相互影响的一种现象。耦合度则是对这种相互影响程度的度量。在现实生活中存在着许多系统，不同系统之间存在耦合现象，耦合模型广泛应用于自然和社会等领域[27-29]。本文选择耦合模型能够揭示韧性与效率之间存在的交互耦合机理，具体计算步骤如下：

(5)

式(5)中，C是指韧性与效率的耦合度，取值在0和1之间。F(U)是效率系统综合评价指数，F(E)是韧性系统综合评价指数，k是调节系数，一般取值在2到5之间，本文选择取值为2。

T=αF(U)+βF(E)

(6)

式(6)中，T是指韧性与效率的综合协调指数；α、β为韧性与效率的系数，本文选择二者均为0.5。

(7)

式(7)中，D是韧性与效率的耦合协调度，能够反映两者的协调程度。本文参考相关研究成果[30]，将不同的耦合协调度划分为不同的协调类型，具体见表3。

表3 耦合协调度等级划分

二、结果分析

(一)黄河流域城市经济韧性与效率分析

通过对黄河流域城市经济韧性进行计算，得出黄河流域城市经济韧性评价结果(见图1)。从图1不难发现，从空间分布看，高韧性区域主要集中在太原、呼和浩特、包头、鄂尔多斯、济南、青岛、潍坊、郑州、西安、兰州、西宁、银川等城市。这些城市大多属于省会城市，而对于非省会城市而言，其城市经济韧性低于省会城市经济韧性。对于省会城市而言，其经济韧性较为突出可能与其经济实力相关。而对于其他非省会城市而言，城市经济发展成为提高该城市经济韧性的主要路径。从黄河流域看，黄河流域下游城市经济韧性整体高于黄河流域中游城市经济韧性，黄河流域中游城市经济韧性整体高于黄河流域上游城市经济韧性。说明黄河流域城市经济韧性呈现自上游到下游越来越高的态势，主要原因可能与黄河流域下游的城市经济发展较为突出有关。

从时间演化看，黄河流域城市经济韧性处于负增长发展水平。城市经济韧性评价排序结果从大到小为2009年、2014年、2019年。说明黄河流域城市经济韧性的发展处于停滞落后的阶段。其中黄河流域中段山西省、陕西省两省除省会城市以外城市经济韧性下降速度较快，主要原因可能与省会城市对周边城市的经济吸引力逐渐加强有关。而黄河流域上游的城市经济韧性变化不大，主要原因可能与这些城市经济韧性的相关指标增长不大有关。黄河流域下游山东省和河南省两省的城市经济韧性均出现下降，但下降幅度不大。其中河南省的开封虽与郑州相连，但开封城市经济韧性却与郑州城市经济韧性相差甚远，可能与郑开一体化建设有关。从整体看，黄河流域城市经济韧性急需得到重视，防止黄河流域城市经济韧性进一步下滑。

图1 黄河流域城市经济韧性

运用超效率非期望SBM模型计算得出黄河流域城市经济效率(见图2)。从空间分布看，山西省的资源消耗型城市经济效率得分较低。内蒙古自治区的主要城市经济效率得分较高，可能与其生态环境保护较好有关。山东省的主要城市经济效率得分较高，可能与其经济发展水平有关。河南省的主要城市经济效率得分不高，可能与其农业大省的定位有关。陕西省的主要城市经济效率得分不太均衡，西安、铜川、宝鸡和延安得分不高，而其他城市经济效率得分较高。与陕西省相似，甘肃省、青海省和宁夏回族自治区的兰州、西宁和银川等城市经济效率得分不高，而其他城市经济效率得分较高。从黄河流域分布看，黄河流域下游的山东省和河南省的主要城市平均经济效率得分高于黄河流域中游和上游的主要城市；黄河流域上游的主要城市平均经济效率得分高于黄河流域中游的主要城市。在黄河流域城市经济效率方面，黄河流域上中游的省会(首府)城市经济效率得分普遍较低，说明省会(首府)城市的经济资源优化配置有待进一步提高。

图2 黄河流域城市经济效率

从时间演化看，黄河流域城市经济效率具有较大的波动性。其中山西省的太原、大同、阳泉、长治、晋城、朔州、晋中等城市经济效率表现为随年份增加而降低，忻州、临汾和吕梁则表现为先下降再上升的趋势。内蒙古自治区的主要城市则表现为2009年波动较大，而2014年和2019年较为平稳。山东省的主要城市经济效率整体波动性较强，出现了先下降再上升的波动趋势。河南省的主要城市经济效率在2009年、2014年和2019年较为平稳，其中2009年和2014年的城市经济效率较为接近，而2019年的城市经济效率则高于2009年和2014年。陕西省的主要城市经济效率随年份变化的波动性不大，其中西安的城市经济效率较低，主要原因可能是投入较大而非期望产出较多所致。甘肃省、青海省和宁夏回族自治区的主要城市经济效率变化在2014年和2019年较为一致，在2009年出现较大波动。

(二)黄河流域城市经济韧性与效率耦合关系分析

运用耦合度计算模型得出黄河流域城市经济韧性与效率耦合协调关系结果(见图3)。从空间演化看，黄河流域城市经济韧性与效率耦合度平均值均处于良好协调之下，处于中等协调的主要有济南(平均0.78)、青岛(平均0.79)、郑州(平均0.73)、潍坊(平均0.71)，处于初级协调的主要有洛阳(平均0.62)、淄博(平均0.60)、济宁(平均0.62)，处于勉强协调的主要有呼和浩特(平均0.59)、包头(平均0.59)、鄂尔多斯(平均0.57)、泰安(平均0.53)、菏泽(平均0.54)、商丘(平均0.53)，其他城市则主要在濒临失调和中度失调之间。说明黄河流域城市经济韧性与效率耦合度整体不高，54个城市经济韧性与效率耦合度处于濒临失调之下，黄河流域城市韧性与效率耦合度提升任重道远。从黄河流域看，黄河流域城市经济韧性与效率耦合度呈现东高西低的态势，黄河流域下游城市经济韧性与效率耦合度高于中游和上游，中游高于上游。各省份主要城市经济韧性与效率耦合度自高到低排名如下：山东(平均0.59)、内蒙古(平均0.47)、河南(平均0.45)、山西(平均0.42)、陕西(平均0.35)、甘肃(平均0.32)、青海(平均0.31)、宁夏(平均0.27)。

图3 黄河流域城市经济韧性与效率耦合度

从时间演化看，黄河流域城市经济韧性与效率耦合度呈现逐年下降的趋势。2019年(平均0.38)的黄河流域城市经济韧性与效率耦合度整体低于2009年(平均0.41)和2014年(平均0.45)，2014年的黄河流域大多数城市经济韧性与效率耦合度小于2009年。其中山西的城市经济韧性与效率耦合协调度在2009年(平均0.48)和2014年(平均0.46)变化不大，处于濒临失调与勉强协调之间，而2019年的耦合协调度则处于中度失调与轻度失调之间，太原从2009年(平均0.57)勉强协调下降到了2019年(平均0.34)轻度失调，这与城市经济效率逐年下降有关，山西城市经济韧性与效率耦合度的提升还应进一步提高城市经济效率。内蒙古从2009年(平均0.53)勉强协调到2014年(平均0.49)濒临失调、2019年(平均0.39)轻度失调，呼和浩特从2009年(平均0.67)初次协调到2014年(平均0.60)勉强协调、2019年(平均0.49)濒临失调，包头、鄂尔多斯的变化趋势和等级与呼和浩特相似，乌海、巴彦淖尔和乌兰察布则处于濒临失调和中度失调之间，部分城市还需提高城市经济韧性。山东从2009年(平均0.65)初级协调到2014年(平均0.54)勉强协调、2019年(平均0.57)勉强协调，其中济南和青岛变化趋势为先下降再上升，分别从2009年分别为平均0.86、平均0.92到2014年分别为平均0.63、平均0.50、2019年分别为平均0.85、平均0.94，潍坊则先上升再下降(平均0.70、平均0.80、平均0.64)，山东城市经济韧性与效率耦合协调尚可，但仍有进一步提高的空间。陕西从2009年(平均0.39)到2014年(平均0.35)、2019年(平均0.32)，均处于轻度失调，西安从2009年(平均0.40)到2014年(平均0.24)、2019年(平均0.21)，汉中(平均0.50、平均0.47、平均0.47)均处于濒临失调状态，说明陕西主要城市还需提高城市经济效率。河南从2009年(平均0.49)到2014年(平均0.46)、2019年(平均0.41)，均处于濒临失调状态，其中郑州先下降再升高(平均0.77、平均0.53、平均0.89)，处于勉强协调以上，洛阳则一直下降(平均0.68、平均0.61、平均0.58)，其他城市则均处于濒临失调以下，说明河南主要城市经济韧性尚可，而经济效率则需要提高。甘肃则变化不大(平均0.32、平均0.33、平均0.32)，其中兰州先下降再上升(平均0.46、平均0.26、平均0.52)，其他城市处于中度失调以下，兰州城市经济效率需要提高，而其他城市则需要提高经济韧性。青海的西宁和海东均是先下降再上升，最终西宁2019年(平均0.41)处于濒临失调，海东2019年(平均0.33)处于轻度失调，而西宁城市经济韧性较好而效率较差，急需优化城市经济资源配置，海东则相反，需要提高城市经济韧性。宁夏从2009年(平均0.27)到2014年(平均0.24)、2019年(平均0.29)，均处于中度失调，其中银川变化较大，从2009年的平均0.35到2014年的平均0.23、2019年的平均0.40，其他城市则均处于中度失调以下，说明宁夏城市经济韧性与效率协调较差，急需改变城市发展方式。

(三)黄河流域城市经济韧性与效率聚类分析

为进一步分析黄河流域城市经济韧性与效率耦合演化差异，对所研究区域城市进行聚类划分(见表4)。

表4 黄河流域城市经济韧性与效率耦合分类

高级协调区域包括郑州、济南和青岛。该区间的城市经济实力均较强，在黄河流域处于首位，资源禀赋优越，产业发展好，经济系统各要素能够有序流动，经济发展较为迅速，使得该区域城市经济能够面对外部冲击时具有较强的抗击打能力和恢复适应能力。该区域的资源禀赋、产业发展能够实现效率与韧性的耦合，促进黄河流域城市经济有序、快速、可持续发展。

中级协调区包括洛阳、淄博、济宁等20个城市。该区域城市经济韧性与效率发展不平衡，虽然耦合协调度较为良好，但存在系统部分要素无序，韧性发展还存在薄弱之处，譬如洛阳研发经费不足，发明专利数量较低，这些要素降低了洛阳的创新能力，使得洛阳经济发展动力不足。从整体看，创新能力不足使得该区域城市经济韧性与效率耦合协调度不高，未来应进一步加强创新能力建设，优化资源配置，促进该区域城市经济韧性与效率耦合度从中级协调区向高级协调区转变。

初级协调区包括鹤壁、金昌、嘉峪关等16个城市。该区域城市经济实力不足，资源禀赋不足，加之经济政策不匹配，城市经济较为脆弱，系统内要素流动无序，经济发展缓慢，因此成为黄河流域城市经济可持续发展的“潜力股”。

协调下降区包括开封、焦作、长治等24个城市。该区域城市经济韧性与效率耦合度呈现协调下降，系统内诸要素逐渐无序，城市经济增长缓慢，城市经济韧性呈现下降趋势，城市经济效率低下，面对外部冲击时城市经济的抵抗和恢复能力逐渐下降，因此应重视城市经济韧性发展，提高城市经济发展动力，实现城市经济韧性与效率耦合度的提高。

先降后升区包括东营、渭南、兰州和西宁。该区域城市经济韧性逐年升高，但经济效率呈现先降后升态势，说明该区域城市经济韧性与效率耦合度变化主要是由经济效率变化所导致，经济系统产出要素不足，资源禀赋未能发挥重要作用，但随着经济系统产出得到恢复，经济效率得到提高，进而该区域城市经济韧性与效率耦合度进一步提升，该区域应进一步发展经济效率，提高经济系统产出，促进城市经济韧性与效率耦合度提高。

三、研究结论

黄河流域城市经济是黄河流域高质量发展的主要议题，单一从韧性角度考虑城市经济容易造成资源浪费。探究韧性与效率的耦合协同关系，能为黄河流域城市经济高质量发展提供政策保障。本文通过运用系统综合评价法分析黄河流域城市经济韧性评价指标和评价结果，运用超效率非期望SBM模型分析黄河流域城市经济效率，并运用耦合模型分析黄河流域城市经济韧性与效率的耦合协调关系，得出如下结论。

(1)黄河流域城市经济韧性与效率的空间分布不均衡。黄河流域城市经济韧性高的地区主要分布在各省(自治区)的省会(首府)和经济发达地区，而黄河流域城市经济效率高的则主要分布在黄河流域上游和黄河流域上游的部分经济不发达城市，黄河中上游的省会(首府)城市经济效率普遍较低，说明城市经济韧性高的地区存在资源优化配置不足之处。

(2)黄河流域城市经济韧性与效率耦合协调关系呈现逐年下降态势。2019年黄河流域城市经济韧性与效率耦合协调关系处于最低谷，单一发展城市经济韧性或单一发展城市经济效率均不能提高城市经济韧性与效率耦合协调关系，二者应积极配合协同发展，不能出现韧性高的城市效率低或韧性低的城市效率高，避免单极发展，齐头并进才能促进黄河流域城市经济韧性与效率耦合协调关系。

(3)黄河流域城市经济韧性与效率耦合协调关系呈现东高西低态势。山东省城市经济发展水平较高，城市经济发展方式值得借鉴，经济资源得到充分发挥，城市经济韧性与效率耦合协调作用明显，黄河流域其他城市应借鉴山东省城市发展模式，充分发挥自主优势，积极提高城市经济韧性与效率耦合关系，促进黄河流域城市经济韧性与效率耦合协调的均衡发展。

(4)黄河流域城市经济韧性与效率耦合协调关系是动态变化的。黄河流域城市经济韧性与效率耦合关系在不同年份呈现不同状态，说明二者之间并非存在完全正相关或完全负相关关系，为促进黄河流域高质量发展，应积极提高城市经济韧性和城市经济效率，促进黄河流域城市经济韧性与效率耦合协调发展，保障黄河流域城市经济的可持续发展。

本文探讨了黄河流域城市经济韧性与效率的耦合协调关系，微观层面还存在不足之处，譬如对时空差异动力机制的分析还有进一步研究空间。