甘肃省经济发展与生态环境保护耦合协调关系研究

薛婧，白璐，武琛昊*，满贺诚，孙启宏，谢明辉

1.中国环境科学研究院

2.兰州大学经济学院

党的十八大以来，生态文明建设上升为国家战 略，绿色低碳发展理念逐渐形成，统筹社会经济与生态环境协调发展成为高质量发展的基本要求。

当前对经济与环境协调发展的研究主要集中在以下方面：1）评价模型研究。Han等[1]运用障碍度模型和耦合协调评价模型分析经济-资源-环境系统的协调关系；Liu等[2]运用耦合协调评价模型、剪刀差模型和投影寻踪模型研究了社会经济与水环境系统耦合协调机制；徐建伟等[3]运用环境库兹涅茨模型分析经济增长与资源和环境的协调性；严雨男等[4]运用灰色预测模型和距离协调度模型分析能源-环境-经济系统的耦合协调程度；王凌青等[5-6]分别使用脱钩模型和引力模型对区域环境与经济耦合协调水平展开分析。2）差异化经济体与环境要素耦合研究。如渔业经济[7]、绿色经济[8]、城市经济体[9]与环境系统的耦合协调研究；经济发展与水环境质量[10]、海洋生态[11]的耦合协调研究。3）研究区域的精细化。Shen等[12]研究了国家层面经济发展与碳排放的耦合协调关系；Zhang等[13]分析了东北地区经济发展转型与环境质量之间的耦合关系；Xu等[14-16]分别对省级、市级和县级的生态环境与社会经济协调发展程度进行了研究，此外，还有对一些特殊区域的研究，如“两山”基地[17]、云南岩溶地区[18]、青海省湟水谷地[19]、热带亚热带地区[20]等。

笔者在现有研究的基础上，选取甘肃省为案例，运用综合发展评价模型和耦合协调度模型对经济发展与生态环境耦合协调关系进行研究，以期为甘肃省经济发展与生态环境保护提供政策建议。

1 研究方法

1.1 经济发展与生态环境保护耦合协调评价指标体系

本着系统性、科学性、可行性、全面性原则，构建经济发展与生态环境保护耦合协调评价指标体系，其中经济系统考虑经济增长速度、效率和质量等方面，由经济规模、消费潜力、发展效率和科技投入4个子系统共计13项指标构成；环境系统在考虑环境质量、治理体系与治理能力等基础上，结合“十四五”时期生态文明建设以降碳为重点战略方向，以及促进经济社会发展全面绿色转型等方面，由环境质量、环境污染、绿色低碳和环境治理4个子系统共计15项指标构成（表1）。

表1 经济发展与生态环境保护耦合协调评价指标体系Table 1 Evaluation index system of coupling coordination between economic development and ecological environment protection

1.2 综合发展评价模型

综合发展评价模型用于评价经济和环境系统综合发展水平的高低，具体方法如下。

1.2.1 标准化处理

采用极差法进行标准化处理，以消除量纲影响。计算公式如下：

当xij为正向指标时

当xij为负向指标时

式中：Xij为标准化值；xij为第j项指标第i年的原始值；max(xj)和min(xj)分别为第j项指标的最大值和最小值。

1.2.2 确定指标权重

采用熵值法来确定指标权重，主要是因为熵值法能有效避免主观因素导致的误差。计算公式如下：

式中：Ej为指标j的信息熵；Wj为指标j的综合权重；i表示年份；j表示指标序号。

1.2.3 综合发展指数

综合发展指数用于表征经济和环境系统综合发展水平，指数越大，说明发展水平越好。计算公式如下：

式中：F(x)和G(y)分别为经济指数和环境指数；aj和bj分别为经济系统和环境系统第j项指标的权重，本文认为经济发展和环境保护同等重要，因此取a=b=0.5；Xj和Yj分别为经济系统和环境系统第j项指标标准化值；n1和n2分别为经济系统和环境系统的指标数量；T为综合发展指数。

1.3 耦合协调度模型

1.3.1 耦合度

采用耦合度(C)对经济系统和环境系统的相互作用关系进行度量。计算公式如下：

式中：k为调节系数。

1.3.2 耦合协调度

耦合度虽然可以对经济系统与环境系统间的影响程度做出定量分析，但不能对其是良性耦合还是恶性耦合做出判断。因此，需进一步采用耦合协调度模型对耦合的优劣程度做出评估。计算公式如下：

式中：D为耦合协调度，耦合协调度越高，表明经济系统和环境系统协调发展越好。

1.3.3 协同发展系数

采用协同发展系数（U）对经济与环境的相对滞后程度进行分析。计算公式如下：

当0＜U≤0.8时，表明经济发展相对滞后；当0.8＜U≤1.2时，表明经济环境同步发展；当U＞1.2时，表明环境质量相对滞后[21-22]。

1.3.4 判别标准

本文的耦合类型和耦合协调状态判别标准如表 2、表 3 所示[23-24]。

表2 经济系统与环境系统耦合类型Table 2 Coupling types of economic and environmental systems

表3 经济系统与环境系统耦合协调区间及状态Table 3 Coupling coordination interval and state of economic and environmental systems

2 研究区域概况及数据来源

2.1 研究区域概况

甘肃省位于中国西北地区，总面积为42.58万km2，下辖12个地级市、2个自治州。2020年全省地区生产总值和人均地区生产总值分别为8 718.30亿元和3.30万元/人，10年间年均增长率分别为7.76%、6.78%；主要污染物排放量明显下降，COD、氨氮、SO2和氮氧化物排放量年均降幅分别为12.31%、11.27%、9.15%和15.06%；生态环境状况改善明显。

2.2 数据来源

数据来源于《中国统计年鉴》《中国城乡建设统计年鉴》《甘肃省发展年鉴》《甘肃省生态环境状况公报》《甘肃省国民经济和社会发展公报》，以及甘肃省14市（州）的生态环境状况公报、国民经济和社会发展公报，对于个别缺失数据，采用插值法进行完善。

3 结果与讨论

3.1 甘肃省经济发展与生态环境保护耦合协调分析

3.1.1 综合发展水平分析

甘肃省2011—2019年经济指数、环境指数和综合发展指数如图1所示。由图1可以看出，甘肃省经济与环境综合发展水平总体呈上升趋势，综合发展指数由2011年的0.067 0升至2019年的0.865 4。其中，经济系统发展较为平稳，城镇化率、人均消费支出、在岗平均工资、劳动生产率等逐年上升，人均工业增加值、研发经费投入强度等存在波动；环境保护水平整体处于上升趋势但存在阶段性，如2016—2017年上升明显，得益于该阶段COD、氨氮等污染物排放降幅明显，能源消耗强度、水资源消耗强度和碳排放强度降低，绿色低碳成效显著，但生活垃圾无害化处理率等环境治理指标波动较为明显，环境治理水平还需进一步提升。

图1 甘肃省经济与环境综合发展指数变化趋势Fig.1 Changing trend of comprehensive development indexes of economy and environment in Gansu Province

3.1.2 耦合协调水平分析

甘肃省2011—2019年经济系统与环境系统耦合度、耦合协调度及协同发展系数如表4所示。

表4 甘肃省经济与环境耦合协调程度Table 4 Coupling and coordination degree of economy and environment in Gansu Province

由表4可知，甘肃省经济与环境系统的耦合协调度总体呈上升趋势。2016年前，甘肃省经济与环境耦合协调水平较低，且耦合类型和协同发展类型不稳定；2016年后，耦合度全部处于高水平耦合类，且经济与环境同步发展。这得益于甘肃省不断优化经济发展模式，通过调整产业结构、优化营商模式、引进高新技术等手段不断提升发展成效，逐步向高质量发展迈进；同时，将生态环境保护放到优先位置，狠抓生态环境保护工作，大幅降低污染物排放水平。

3.2 甘肃省14市（州）经济发展与生态环境保护耦合协调分析

3.2.1 综合发展水平分析

甘肃省14市（州）2011—2019年综合发展指数如表5所示。由表5可知，2011—2019年间14市（州）的综合发展指数总体呈上升趋势，表明14市（州）的综合发展水平不断提升且总体向好。从时间维度来看，大部分市（州）的综合发展水平在2016年前后出现明显提升，特别是嘉峪关、张掖、金昌、武威等市（州），其综合发展指数在2016年同比提升达50%以上，这主要是因为在2016年该类市（州）环境系统指数提升明显，2016年环境系统指数分别增至2015年的2.42、2.70、2.45、2.45倍。从空间维度来看，综合发展水平较高的市（州）为酒泉和兰州；较低的市（州）为甘南和定西，但其总体发展水平呈上升趋势。

表5 甘肃省14市（州）经济与环境综合发展指数Table 5 Economic and environmental comprehensive development indexes in 14 cities (prefectures) in Gansu Province

3.2.2 耦合协调水平分析

采用ArcGIS软件绘制甘肃省14市（州）2011—2019年经济发展与生态环境保护耦合协调类型空间演变图，结果如图2所示。

由图2可知，在时间维度上，14个市（州）耦合协调水平总体可分为3个阶段：第一阶段（2011年），14市（州）耦合协调水平较低，全省整体处于失调衰退期，各市（州）经济发展水平相对较低且发展形式较为粗放，绿色低碳水平较低，环境治理能力不足，未实现良性耦合。第二阶段（2012—2015年），14市（州）耦合协调度总体向好，耦合协调类型从失调衰退向耦合协调逐渐转变，耦合协调区间逐步进入过渡调和，白银、天水等市通过加大城市大气污染防治力度、提高城镇污水处理率和垃圾无害化处理率等措施，突出环境问题得到改善，但这一时期各市（州）经济发展与环境保护各有侧重且步调不一致。第三阶段（2016—2019年），14市（州）全部进入耦合协调期，到2019年，各市（州）的耦合协调状态均已达到中级耦合协调以上。这主要是因为“十三五”时期，各市（州）统筹经济发展与环境保护，一方面推进质量强省战略，优化产业结构、推动产业集聚、发展并壮大战略性新兴产业，人均GDP、城镇和农村居民可支配收入分别提升24.53%、20.41%和29.48%；另一方面以国家生态安全屏障综合试验区和循环经济示范区为平台，推进生态保护和修复工程，推进环境治理现代化，环境质量、环境污染和绿色低碳指数分别提升34.58%、23.22%和44.81%，经济与环境实现良性促进[25]。

图2 甘肃省14市（州）耦合协调类型空间演变Fig.2 Spatial evolution diagram of coupling coordination types of 14 cities (prefectures) in Gansu Province

在空间维度上，14市（州）耦合协调水平总体呈现中部最优、北部次之、南部略差的规律。中部市（州）以兰州、白银为代表，该类城市依托国家级高新区、循环经济区等平台，积极引导装备制造、生物制药、太阳能等产业高效高质量发展，经济发展与环境保护双管齐下，推动该类城市耦合协调水平位于全省前列。北部市（州）以张掖、武威、金昌为代表，该类城市依托自身优势，大力推进生态农业、新能源等产业发展；同时依托绿色生态工业园区、祁连山生态补偿试验区建设，污染物排放量、能源消耗强度、碳排放强度等均明显下降，环境治理能力得到提升，耦合协调发展处于中等水平。南部市（州）以甘南、陇南、定西为代表，其经济体量较小，GDP之和仅占全省的1/5左右，工业发展占比不高，三产占比均超50%，经济发展重视程度高于环境保护，2015年以来，陇南和甘南均为环境滞后型，出现了陇南尾矿污染事故等问题，该类城市耦合协调水平位于全省靠后位置。

4 结论与建议

（1）2011—2019年，甘肃省经济与环境综合发展水平不断提升且势头向好，经济指数提升较为平稳，环境指数存在阶段性变动；耦合协调度总体处于上升趋势，由极度失调衰退类转变为优质耦合协调类；协同发展类型达到经济环境同步型。

（2）甘肃省14市（州）耦合协调水平在时间维度可分为3个阶段：2011年，失调衰退时期；2012—2015年，失调衰退向耦合协调过渡期；2016—2019年，耦合协调期。

（3）甘肃省14市（州）耦合协调水平在空间维度呈中部优于北部和南部的特点，其中中部以兰州、白银代表高质量耦合协调类，北部以张掖、武威、金昌代表中耦合协调类；南部以甘南、定西、陇南代表低耦合协调类。

（4）甘肃省应按照因地制宜、分类施策的原则实施差异化的环境经济政策。对高质量耦合协调类市（州）在充分发挥其引领示范作用带动辐射周边城市的发展的同时，进一步壮大经济增长级，促进经济由高速向高质、高效转变；对低耦合协调类市（州），要加大生态环境保护力度，提升污染治理能力，摒弃粗放型发展模式，积极探索生态发展新路径，打造经济发展新动能，加快发展生态产业、特色产业，巩固壮大实体经济根基。