广东沿海经济带城市生态环境承载力综合评价及障碍度测算

裴振鸿 叶蔚

摘要：进入21世纪以来，海岸带城市经济规模和社会水平得到显著提升，但其生态环境也面临着较大承受压力。本文通过使用PSR模型构建海岸带城市生态环境承载力评价指标体系，经熵值法客观赋权后，采用TOPSIS模型和障碍度模型，横向分析2010、2015、2018年广东沿海经济带14座城市生态环境承载力水平，纵向分析2009-2018年4座典型城市生态环境承载力变化趋势和障碍因素。研究表明，珠三角地区承载力基本处于良好水平，粤东粤西地区处于中等水平；深圳、珠海、汕头、湛江4座城市的生态环境承载力在研究期内呈现波动变化，2015年后承载力逐步恢复；从障碍度测算结果来看，主要单项障碍指标包括自然保护区个数、人均耕地面积、森林覆盖率等，主要分类障碍系统是响应子系统。基于评价结论，提出相关的决策措施。

关键词：广东沿海经济带城市；生态环境承载力；PSR-TOPSIS模型；障碍度

中图分类号：F2文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2022.22.015

0引言

广东沿海经济带是广东省人民政府于2017年提出规划建设的经济发展区域，其范围包括广东省沿海陆域及相关海域，总面积约为12.09万平方公里，以珠三角区域为核心，连接东西两翼。由于具备区位优势突出、资源储量丰富、经济实力雄厚、基础设施较完善等特点，广东沿海经济带发展前景广阔。沿海城市群是作为广东省经济发展的活力引擎，但随着工业化进程和经济发展的加快，粤东粤西地区因产业基础薄弱，内生发展动力不足等原因，与珠三角地区的发展差距日益明显，一体化格局尚未真正形成，导致广东沿海经济带城市群在经济增长、生态环境治理和资源开发保护等方面存在较突出问题，生态环境承载力压力不断加大，广东沿海经济带的发展仍面临一系列的挑战。

国内学者针对生态环境承载力的研究成果颇丰，例如熊永柱、杨静对海岸带环境承载力的概念、指标体系和评价概念模型进行探讨，丰富和发展海岸带环境承载力的研究理论；叶蔚等在研究粤港澳大湾区海洋污染防治机制中提出构建沿海城市综合生态承载力评价指标体系的建议；张绪良等、崔昊天等运用PSR模型对局部区域的海岸带生态环境承载力进行综合评价。因此，本文基于PSR模型构建海岸带生态环境承载力综合评价体系，运用熵值法客观赋权，结合TOPSIS模型和障碍度模型，对2009-2018年广东沿海经济带生态环境承载力进行量化评价，掌握广东沿海经济带城市近十年的生态安全演变趋势，探讨沿海城市可持续发展的方式，为广东沿海经济带的进一步开发建设和生态环境治理与保护提供科学依据与决策建议。

1生态环境承载力评价指标体系构建

1.1评价模型机理

PSR模型是由国际经合组合（OECD）与联合国环境规划署（UNEP）提出的，被广泛应用到环境、生态、资源等领域的问题研究。P代表“压力”：主要是指人类生产活动和需求获取对资源的消耗及污染物排放对环境造成的破坏；S代表“状态”：是指在海岸带城市社会、资源消耗和污染物排放压力之下所呈现出的各种状况；R代表“响应”：是指海岸带城市面对环境压力、状态问题而采取的有效措施和对策。该模型较好地贴近海岸带城市的发展特点以及经济-资源-环境的相互关系，具体的作用机制见图1。

1.2评价指标体系构建

本文在选取评价指标时，根据海岸带城市的环境压力、资源供给及经济发展特点，结合人类经济社会活动与生态环境变化的关联效果，按照科学全面、层次鲜明、独立客观、动态演化、可操作性等原则，从“压力（P）-状态（S）-响应（R）”三个维度构建海岸带城市生态环境承载力评价指标体系如表1所示。

2生态环境承载力评价及障碍度测算

2.1指标权重确定

熵值法在一定程度上消除人为因素的影响，是一种按照各个指标之间数值差异程度进行客观赋权的方法。本文运用熵值法来确定广东省沿海经济带城市生态环境承载力评价指标的权重。

（1）数据标准化处理。为便于指标之间分析比较，采用极值法对正向指标和负向指标的原始数据进行标准化处理。

构建指标原始数据矩阵：

X=［Xij］n×m（1）

正向指标标准化计算见式（2）：

X′ij=（Xij-Ximin）（Ximax-Ximin）（2）

负向指标标准化计算见式（3）：

X′ij=（Ximax-Xij）（Ximax-Ximin）（3）

式中：评价指标数i=1，2，…，n，评价年份数j=1，2，…，m，Ximax、Ximin分别表示原始数据中的评价指标i所有年份的最大值和最小值，为防止标准化处理结果为零，X′ij需进一步处理：

Rij=X′ij+0.01（4）

通过上述公式计算得到标准化结果，得到标准化矩阵：

R=［Rij］n×m（5）

（2）熵值法赋权。将各项指标进行同度量化，计算第i项指标在第j年的样本值的比重：

pij=Rij∑mj=1Rij（6）

计算第i项指标的熵值ei：

ei=-k∑mj=1pijlnpij（7）

式中：ei>0，k>0，令

k=1lnm（8）

则此时的ei为极大值：

ei=-1lnm∑mj=1pijlnpij（9）

计算评价指标权重：

wi=1-ei∑ni=11-ei（10）

2.2基于TOPSIS模型的评价方法

TOPSIS模型是Yoon和Hwang于1981提出的一种适用于多项指標、多个方案进行比较选择分析的模型。TOPSIS模型通过计算评价对象与正、负理想值之间的距离，以此作为评价优劣的依据。

（1）构建加权规范化矩阵。

Z=［zij］n×m=Rij×wi（11）

（2）确认正负理想解。

z+=max1≤i≤nzij∣i=1，2，…，n=z+1，z+2，…，z+n（12）

z-=min1≤i≤nzij∣i=1，2，…，n=z-1，z-2，…，z-n（13）

（3）计算指标与正负理想解的距离。

D+j=∑ni=1（z+i-zij）2（14）

D-j=∑ni=1（z-i-zij）2（15）

（4）根据式（14）、（15）计算综合评价指数。

Tj=D-jD+j+D-j，Tj∈（0，1］（16）

2.3基于障碍度模型的评价方法

为识别出制约评价结果的障碍因素，运用障碍度模型计算各指标障碍度。因子贡献度Fi是指单项指标对总目标的影响程度，指标偏离度Iij则是指单项指标与目标100%的差距，而障碍度Pij和pij是指第j年分类指标和单项指标的对生态环境承载力的影响程度。

Fi=Wi×wi（17）

Iij=1-Rij（18）

pij=Fi×Iij∑ni=1（Fi×Iij）×100%（19）

Pij=∑pij（20）

式中：wi是第i个指标的权重，Wi为第i个指标所在的分类准则层的权重，Rij为单项指标的标准值。

2.4数据来源

本文研究数据主要来源于2010-2019年《中国城市统计年鉴》《广东省统计年鉴》《广东农村统计年鉴》《广东省生态环境状况公报》《广东省水资源公报》和各城市统计年鉴、环境公报、国民经济和社会发展统计公报等资料，个别指标数据通过公式计算生成。

3实证结果分析

3.1生态环境承载力评价结果

（1）选取代表年份横向评价分析沿海14座城市生态环境承载力，测算结果见表2。

由于目前未有统一的评价标准，本文在参考相关文献，结合广东沿海经济带城市现状，将生态环境承载力等级分为［0，0.3）差、［0.3，0.4）较差、［0.4，0.5）中等、［05，0.6）良好、［0.6，1）优。

2010年，深圳、惠州、汕头、茂名生态环境承载力表现较差，其余10座城市表现均为中等。2015年，变化最显著的是汕头从较差上升至优，深圳、珠海、汕尾、潮州均上升至良好，其余8座城市维持在中等水平，变化不大。2018年，14座城市生態环境承载力均达到中等以上，茂名环境状况有所改善，跃升至等级优，汕头、汕尾、揭阳、湛江和阳江均下降至中等水平。

（2）纵向评价分析2009-2018年典型城市生态环境承载力变化趋势，测算结果见图2。

整体而言，4座典型城市生态环境承载力呈现波动式上升趋势。2009-2015年间，汕头、湛江出现明显的波动，从0.4～0.5区间下降至0.3～0.4区间，最低值为2011年降至0.3水平。2015-2018年间，各市生态环境承载力逐步提升，总体维持在0.4～0.6区间。

2011年，《广东省国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要（2011-2015）》的发布，具体地说明广东省未来五年的发展规划。2015年全省实现地区生产总值7.28万亿，珠三角地区占全省比重79.2%，粤东西地区合计占13.1%，然而在社会经济快速提升的同时，全省也面临着较大的下行压力，经济发展方式总体粗放，资源环境约束趋紧，造成沿海经济带城市的生态环境承载力出现较大波动。

“十三五”开局之年，按照省“十三五”纲要精神和工作部署加强生态文明建设，强化能源消费总量和强度的双控力度，节约集约利用资源，重视环境治理和环境基础设施投入资金等，因此在2015-2018年广东省沿海经济带城市生态环境承载力得以恢复，并呈现出稳步上升的趋势。

（3）子系统生态环境承载力评价分析。结合海岸带城市实际状况，深入探讨典型城市生态环境承载力子系统的评价结果。

压力子系统：2009-2018年深圳生态环境压力子系统评价值总体呈现上升趋势，增幅较大，深圳在节能减排方面工作成效显著，极大提升其环境承载力；珠海在2009-2018年总体呈现下降趋势，原因在于其单位地区生产总值电耗、万元生产总值工业废气排放量和万元生产总值工业废水排放量均处于较高水平；汕头总体保持稳定，2011-2012年出现较大幅度下降，单位地区生产总值电耗、万元生产总值工业废气排放量达到十年中最高值，同时出现较高物价消费水平，均已超过103%。湛江在2009-2015年间大幅上升，得益于能源消耗和污染物排放的管控，人口自然增长率也逐年下降；2016-2020年出现下降趋势，尤为突出的是万元生产总值工业废气排放量连续3年超1.45万标立方米。总体而言，社会、资源和环境压力仍会给海岸带城市生态环境承载力带来较大的挑战。

状态子系统：2009-2018年深圳生态环境响应子系统评价表现为先升后降，作为经济开放特区，深圳人口数逐年激增，这势必会导致人均资源占有量的减少，如人均耕地面积和人均海域面积，深圳作为城市化进程飞速发展的代表之一，其环境质量也面临着巨大挑战，空气质量和海水水质成为其最突出的问题。珠海在2009-2018年间呈现出双峰式增长态势，转折点出现2013年和2017年，主要原因与深圳相似。汕头在2009-2018年间呈现稳定上升趋势，得益于森林覆盖率和公共绿地的增加，人均资源占有量变化幅度较小。湛江在2009-2018年间呈现出“W”形态势，由于经济发展相对欠发达的原因，森林经营状态重经济轻生态，相关的管理机制不完善，导致森林覆盖率变化不稳定，对其生态承载力提升存在限制。总体而言，海岸带城市环境质量和资源状态仍需要进一步改善。

响应子系统：在压力子系统和状态子系统的双重影响下，各市响应效果有所不同。2009-2018年深圳的生態环境响应子系统评价值呈现快幅增长态势，深圳政府加大环境保护和城市环境基础设施的投资数量，取得了较好的治理成效。珠海在资源恢复方面，通过建设自然保护区，加强水土流失治理工作，促使评价结果的提高。汕头的响应子系统评价值集中于03～05区间，采取的环境治理措施持续改善响应因素，城镇污水处理率从5770%提高至9640%，城市生活垃圾无害化处理率从6413%提高至9800%，虽然评价结果存在变化波动，但其响应措施能有效缓和总体承载力下降的趋势。湛江实施的环境治理政策与措施，对于生态环境响应子系统所取得的效果不佳，湛江近些年的经济实力正在稳步提升，经济效益增长的同时应更注重生态效益的协同发展，政府在节能环保、环境治理基础设施建设等方面的投入仍需加强。

3.2典型城市障碍因素诊断

（1）单项指标障碍因素分析。通过障碍度模型测算结果，选取2018年4座典型城市生态环境承载力单项指标障碍度，如表3。综合4座典型沿海经济带城市生态环境承载力的变化情况来看，虽然沿海经济带城市注重落实各项生态环境治理和保护的措施，但随着城市化和工业化进程的加快使得现有措施取得的效果有限。为适应广东沿海经济带城市经济发展和社会进步的需要，通过对陆海的科学统筹规划，调整区域产业结构，整治海岸带开发无序和利用方式粗放的问题，合理利用生态资源，严格管控能耗和污染物排放，增强海岸带城市环境治理能力等方法，缓解海岸带城市生态环境承载压力。

（2）分类指标障碍因素分析。进一步测算出2018年4座典型海岸带城市生态环境承载力的分类指标障碍度，结果见表4。

从总体来看，研究期内广东沿海经济带城市生态环境承载力的主要分类障碍因素是响应子，其次是压力子系统、状态子系统。因此，在城市经济快速发展、环境压力不断加大的现状下，政府应注重从响应子系统进行决策调整，同时兼顾压力子系统和状态子系统，加大资源恢复力度，同时确保污水的集中处理、生活垃圾的无害化处理、固体废物综合利用等，加大环境保护的一般性公共支出，完善城市环境基础设施建设，从而实现沿海经济带城市的可持续发展和生态环境承载力的提高。

4结论

广东沿海经济带城市的发展模式是我国众多海岸带城市的典型代表之一，其研究具有一定的参考价值。根据评价结果来看，研究期内沿海经济带各市生态环境承载力都存在一定的波动，2010年深圳、惠州、汕头、茂名4座城市生态环境承载力表现较差，进入到2015年后，生态环境问题引起全社会的共同关注，各市积极响应国家号召，按照省“十三五规划”工作部署加强生态文明建设，资源节约型和环境友好型社会建设取得突破性进展，生态环境承载力总体保持在中等以上水平，珠三角地区基本处于良好水平，而粤东、粤西地区多处于中等水平，这也表明经济发展水平与生态文明建设是相辅相成的。从4座典型城市的障碍度测算结果来看，主要的单项障碍指标为：自然保护区个数、人均耕地面积、森林覆盖率、建成区绿化率、人均海域面积等。分类指标的障碍排序情况为：响应＞压力＞状态。可见，为进一步提高广东沿海经济带城市生态环境承载力应重点从响应子系统入手，兼顾压力子系统和状态子系统，实现沿海经济带城市的可持续发展和城市效益最大化。

参考文献

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基金项目：广东海洋大学2019年人文社科项目（C19072）；湛江市非资助科技攻关专题项目（2020B01488）。

作者简介：叶蔚，女，博士研究生，广东海洋大学讲师，研究方向：海洋生态系统的评价与核算。