中部地區資源型城市城市化與生態環境動態耦合關系

王國霞++劉婷

摘要

通過構建城市化與生態環境耦合模型，利用中部地區37個資源型城市2005—2014年城市化系統和生態環境系統的30個指標數據，對城市化與生態環境耦合關系動態變化進行測度，并比較分析不同類型資源型城市城市化水平、生態環境水平及其二者耦合協調度的變化。結果表明：①2005以來人口城市化對資源型地區城市化綜合水平的影響力減弱，社會城市化的影響力逐漸加大并趨于比較重要的地位。盡管資源條件對資源型城市的生態環境綜合水平影響最大，但生態環境治理水平對資源型地區生態環境綜合水平的影響力正變得日益重要。②各城市間城市化綜合水平差異較大，而生態環境綜合水平差異較小。自2005年以來城市化發展綜合水平的城際差異無較大改變，但生態環境發展水平的城際差異正變得日趨縮小。位于山西省的資源型城市城市化綜合水平和生態環境綜合水平的變動較之其他省份更為顯著。③中部地區資源型城市的協調類型處于勉強協調、初級協調和中級協調，并以初級協調型為主。2005以來中部地區多數資源型城市城市化與生態環境關系保持不變，關系惡化的資源型城市主要分布在安徽、江西和湖南，關系更為協調的資源型城市主要位于山西。④不同類型資源型城市的城市化綜合水平差異顯著，而生態環境綜合水平差異并不明顯。再生型和衰退型城市的耦合協調度水平較高，成熟型城市的耦合協調度較低。⑤城市化滯后仍是資源型城市城市化與生態環境關系不協調發展的主要原因。

關鍵詞城市化；生態環境；耦合協調度模型；資源型城市

中圖分類號K901.8文獻標識碼A文章編號1002-2104（2017）07-0080-09

DOI：10.12062/cpre.20170436

城市化與生態環境問題一直以來就是學術界關注的熱點問題。早在19世紀初英國學者霍華德提出“田園城市”的城市發展理念以協調城市化與生態環境的關系，20世紀聯合國人與生物圈發展規劃（MAB）將人類聚居地的綜合生態研究列為重點研究項目，引起世界性廣泛關注。隨著20世紀80年代《我們共同的未來》研究報告發布，關于城市可持續發展及生態環境評價研究掀起了學術研究高潮[1-2]，特別是過去的20年來，伴隨全球環境問題的加劇，城市化與全球環境變化的相互關系研究呈快速增長的趨勢[3]。

我國學者關于城市化與生態環境交互作用關系相關研究主要集中在城市化推進過程中的環境響應、二者耦合規律的揭示以及協調關系的評價[1-2]。以方創琳為代表的研究團隊注重城市化與生態環境作用機理的研究，提出城市化與生態環境相互作用關系的六大基本定律[4-5]，隨著近年來特大城市群地區上升為國家經濟發展的戰略核心區和城鎮化的主體區，該團隊建立起特大城市群地區城鎮化與生態環境耦合效應解析的理論框架及技術路徑[6]。對城市化與生態環境交互作用的定量評價主要是應用耦合模型[7-8]、EKC模型[9]、灰色系統模型[10]、雙指數曲線模型[11]、投入—產出模型[12]以及模糊物元分析模型[13]等來實現二者關系的定量評估，其中劉耀彬等學者建立的耦合協調度模型被廣泛應用到全國[14]、區域[15]、省級[16]、城市[17]、城市群[18-19]等不同空間尺度。

作為特殊類型區域，資源型城市是我國重要能源資源戰略保障基地，以資源依賴性的經濟發展模式為典型特征，普遍存在城市化發展的巨大推動作用來源于資源型產業發展，城市經濟發展結構單一化，城市工礦職能突出、服務職能不足，公共設施建設不足等城市化問題[20-21]，而與此相對的是嚴重的生態問題，生態環境對城市化的約束作用以及城市化對生態環境的脅迫作用較之其他地區更為突出[22-23]。如何協調資源型城市的城市化與生態環境關系是該類型區域尋求可持續發展的重要內容之一。目前，資源型地區的城市化與生態環境發展之間的關系到底處于什么樣狀態，尚能和諧共生還是已處于失調發展狀態，就成為一個值得研究的課題。

中部地區是我國資源型城市分布較為集中的地區，也是我國產業轉移、城市化發展潛力和增速較快的地區[24]，對該地區資源型城市的城市化與生態環境的耦合過程及演變趨勢進行深入研究，特別是對不同類型的資源型城市的討論，有助于加深對資源型地區城市化與生態環境的協調和可持續發展的理解。

1研究區域與數據來源

《全國資源型城市可持續發展規劃（2013—2020）》中規劃的資源型城市中，地級行政區有126個，其中中部地區共37個，占中部六省82個地級行政區將近一半。在37個資源型城市中，山西省10個，安徽省9個，河南省7個，湖北2個，湖南4個，江西5個。各個城市對資源開發利用的程度不同，城市經濟發展水平不同，面臨著各種各樣的矛盾和問題，因此規劃中依照它的資源供給優勢和協調發展潛力，將其劃分為四種類型，即成長、成熟、衰退和再生型（見表1）。

本文的數據來源于2006—2015年的《中國統計年鑒》、《中國城市統計年鑒》、《山西省統計年鑒》、《安徽省統計年鑒》、《湖南省統計年鑒》、《河南省統計年鑒》、《湖北省統計年鑒》、《江西省統計年鑒》以及37個資源型城市2005—2014年的各年自然生態質量報告、水資源報告及國民經濟統計報告等。

2城市化與生態環境耦合關系測度方法

2.1指標體系構建與數據處理

2.1.1指標體系構建

為了準確評價城市化水平和生態環境的關系，借鑒相關研究成果[14，18]，按照典型性、科學性、可比性和可獲得性的原則，對城市化綜合水平的評價從人口城市化、空間城市化、經濟城市化和社會城市化四個方面概括，選取15個指標，構建城市化水平綜合指標體系；對生態環境綜合水平的評價從資源要素、生態條件、生態環境壓力、生態環境治理四個方面來概括，選取15個指標，構建生態環境水平綜合指標體系。二者共同形成對資源型城市城市化與生態環境耦合關系測度的指標體系（見表2）。

2.1.2數據標準化處理

對城市化與生態環境指標采用不同的無量綱化方法進行數據處理，當指標值有同向作用時，即指標值越大越好時，采用公式（1）進行數據處理；當指標值有反向作用時，即指標值越小越好時，采用公式（2）進行數據處理。

公式中，Xj表示第j項指標實測數據值，Xmax表示第j項指標實測數據中的最大值，Xmin表示第j項指標實測數據中的最小值，X′ij表示實測數的標準化值。2.1.3權重確定為較為客觀地進行測量城市化系統和生態環境系統的發展水平，在此采用熵權法來確定二級指標權重，在二級指標基礎上加權匯總得到一級指標。從2005—2014年一級指標的權重變化狀況可以反映出人口、經濟、空間和社會城市化在資源型地區城市化系統中的重要程度變化以及資源條件、生態條件、環境壓力和環境治理在資源型地區生態環境系統中的重要程度變化。

研究發現，人口城市化的權重在城市化系統中不斷趨于下降，且趨勢比較明顯，經濟城市化和社會城市化的權重在城市化系統中趨于上升，且社會城市化權重要大于經濟城市化，表明2005以來在資源型地區人口城市化對城市化綜合水平的影響力在減弱，而社會城市化對地區城市化綜合水平的影響力在逐漸加大，并趨于比較重要的地位。在二級指標中，城鎮人口密度歷年來權重都位居第一（在指標體系中的權重在10%以上），因此，提高人口集聚程度，加強社會公共產品和服務的供給應是提高資源型地區城市化水平的著力點。

在生態環境系統中，資源條件對資源型地區生態環境綜合水平的影響較大，而生態環境壓力對生態環境綜合水平的影響最小，近年來生態治理水平在資源型地區生態環境綜合水平評價中趨于日益重要的地位。在二級指標中，人均水資源量、森林覆蓋率、工業SO2除去率對生態環境綜合水平的貢獻份額較大，因此提高水資源儲備、增加森林覆蓋率、提高工業部門環境污染的治理水平應當是提高資源型地區生態環境質量的有力措施。

2.2城市化與生態環境系統耦合模型

耦合度是一個物理學概念，是指兩個（或兩個以上的）系統通過受自身和外界的各種相互作用而彼此影響的現象。由于城市化和生態環境這兩個整體具有相互關聯作用，前者能夠對后者產生影響，反之亦然，因此可將耦合理論應用于對二者交互作用研究[14]。即：

其中，C是耦合度，f（U）是城市化子系統，g（E）是生態環境子系統。

進一步，可以建立以下模型測算城市化與生態環境系統之間的耦合協調度，即：

其中，C表示的是耦合度，D表示的是耦合協調度，T表示的是綜合調和指數，α表示的是城市化的重要性，β表示的是生態的重要性。D的測算數值越大，表示所研究的兩個系統的協調發展水準就高；相反D的測算數值小則表示它們兩者沒有實現協調發展。參考相關研究，將城市化與生態環境協調發展度劃分為十個類型，并根據城市化綜合指數與生態環境綜合指數進一步劃分為城市化滯后、生態環境滯后和基本協調三個子類型（見表3）。

3資源型城市城市化與生態環境耦合協調關系動態分析

3.1城市化與生態環境耦合關系動態變化的城際差異

3.1.1城市化綜合水平城際差異

由于中部地區資源型城市處于不同的社會經濟發展階段， 37個資源型城市的城市化綜合指數差異較大，2005年以來37個資源型城市的城市化綜合指數最大值與最小值的差距大都保持在0.4—0.6之間， 變異系數比較平穩，僅2014年最高值銅陵（0.698）與最低值宿州（0.158）之差達0.54，變異系數有微增加。從均值變化看，2005年以來中部地區資源型城市的城市化水平趨于下降（見表4）。

2005年，中部地區資源型城市處于高城市化發展水平（城市化綜合指數0.45以上）有12個，除湖南外，各省均有分布；中等發展程度（城市化綜合指數0.35—0.45）的城市有13個，主要包括山西、河南和湖南的資源型城市；低城市化發展水平（城市化綜合指數0.35以下）的資源型城市有12個，主要是安徽和江西的資源型城市（見圖1a）。2010年，中部地區資源型城市的城市化水平有所提高，低城市化發展水平的城市減少到9個，忻州、呂梁、運

城的城市化水平都上升到中等發展程度，朔州、長治和三門峽上升到高城市化發展水平，僅淮南和景德鎮城市化水平出現下降（見圖1a，b）。至2014年，大部分資源型城市的城市化程度未發生變化，變化仍主要發生在山西省，晉中城市化水平提升，而朔州、長治又分別回退到先前的中等發展水平，忻州回退到低發展水平；此外，婁底和郴州城市化發展程度也降低至低發展水平，低城市化發展水平的城市又增加到13個（見圖1b，c）?？偟膩砜?，2005年以來城市化發展程度變化劇烈的資源型城市主要位于山西省境內，并且山西省內資源型城市的城市化綜合水平趨于不斷提升，其他省份的資源型城市城市化發展程度大多未有變化，有發生變化的資源型城市其城市化發展綜合水平則出現下降。3.1.2生態環境綜合水平城際差異

與城市化綜合水平變化相反， 2005年以來37個資源型城市的生態環境綜合指數普遍趨于上升， 并且生態環境綜合水平城際差異不斷減少，2005年最高值與最低值之間的差距為0.37，到2014年差距減少到0.21，生態環境變異系數趨于下降（見表4），說明2005—2014年間中部地區資源型城市生態環境質量均有不同程度的改善，城際間差異逐漸縮小。

2005年，多數低生態環境發展水平（生態環境綜合指數0.4以下）的資源型城市主要集中分布在山西省，高生態環境發展水平（生態環境綜合指數0.5以上）的資源型城市主要集中分布于江西、安徽和湖南（見圖1e），這與前述生態環境綜合水平的關鍵因子分布水平密切相關。從變動來看（見圖1e，f，g），2005—2010年生態環境變動明顯的資源型城市集中分布在山西省，并且生態環境綜合水平都由低級提升到中等水平，此外，洛陽、景德鎮生態環境水平也由中等水平上升到高級水平；而滁州、黃石的生態環境指數水平下降到次一級水平，到2014年，朔州生態環境繼續好轉，但忻州、呂梁、洛陽生態環境退回到先前低水平，長治生態環境得到提高并提高到高發展水平，南陽、衡陽生態環境惡化到中等水平?？傮w來看，2005年以來37個資源型城市中以山西省內資源型城市的生態環境變動明顯，一些城市雖有所波動，但總體趨于改善；南陽、滁州、黃石和衡陽等4個資源型城市生態環境綜合水平降低，其他資源型城市的生態環境綜合水平并未有較大改善。

3.1.3耦合協調度的城際差異

基于上述對城市化與生態環境的分析，根據城市化與生態環境耦合模型測算2005—2014年中部地區37個資源型城市的各年城市化與生態環境二者的耦合協調度水平，發現均處于0.5—0.8的范圍內，根據前述表3分類，中部地區資源型城市的城市化與生態環境耦合度水平在勉強、初級、中級三種協調類別狀態內變化，表明中部地區的資源型城市的城市化與生態環境的關系都已進入磨合狀態。

從各城市的耦合協調類型及其變動看（見圖2），2005年中部地區資源型城市的城市化與生態環境關系以初級協調為主（0.6≤D≤0.69），勉強協調型（0.5≤D≤0.59）的資源型城市有3個，中級協調型（0.7≤D≤0.79）的資源型城市也僅為5個；到2010年，勉強協調型減少為2個，中級協調型增加為6個，忻州、呂梁由勉強協調型發展到初級協調型，亳州的耦合協調度下降變為勉強協調型，新余由初級協調型向中級協調型轉變；到2014年，有南陽、滁州、亳州、宜春、郴州和贛州6個城市協調關系出現下降，勉強協調型增加到8個，湖南郴州由中級協調下降到初級協調，僅陽泉、黃石的耦合協調度增加，協調類型從初級協調向中級協調轉變，中級協調型城市增加到7個。

總體來看，中部地區多數資源型城市城市化與生態環境關系保持不變，并以初級協調為主，洛陽、焦作、銅陵始終處于中級協調型，宿州始終處于勉強協調型，平頂山等18個城市始終處于初級協調型。有呂梁、陽泉、晉城、新余一直處于不斷協調狀態，有亳州、南陽、滁州、宜春、郴州、贛州、邵陽7個城市協調關系惡化顯著，有忻州、黃石

處于不穩定狀態，從發生變化的資源型城市分布看，資源型城市協調關系趨于改善的城市主要分布于山西省，協調關系惡化的城市主要分布在安徽、江西和湖南。

3.2不同類型資源型城市的耦合關系動態分析

資源型城市的資源開發程度不同，與此相伴的城市化與生態環境的協調耦合關系不同，在此根據《全國資源型城市可持續發展規劃（2013—2020）》的劃分標準，基于2005—2014年不同類型資源型城市各年度均值變動情況來分析不同類型資源型城市城市化與生態環境的耦合關系動態變化。

3.2.1不同類型資源型城市城市化水平與生態環境水平的變動態勢

從不同類別資源型城市的城市化綜合指數及其變化看（見圖3a），發現衰退型和再生型資源城市的城市化綜合水平較高，而成熟型和成長型資源城市的城市化綜合水平相比較低。從變動趨勢看，成長型城市的城市化綜合指數總體趨于上升；成熟型城市的城市化水平較為平穩，僅在2012年之后有所下降；衰退型城市，變動也較為平緩，城市化水平基本保持不變；再生型城市的城市化水平雖在2008—2010年有波動上升，但整體趨勢下降，表明再生型資源城市在基本擺脫資源依賴推進城市化進程中，在發展培育新興產業、加快現代服務業等方面還存在重重困難，導致城市化綜合水平出現顯著下降，2010年后城市化綜合水平尚不及衰退型城市。

從不同類別的資源型城市生態環境綜合指數及其變化看（見圖3b），成熟型、衰退型和再生型資源城市的生態環境綜合水平差別不大，且近10年來的變化幅度亦不大，僅成長型城市生態環境綜合水平較低，但其生態環境水平提高幅度較大。整體來看，不同類型資源型城市的生態環境綜合水平差異不大，2005—2014年間37個資源型城市生態環境綜合水平總體趨于改善。

3.2.2不同類型資源型城市耦合協調度動態變動與協調類型

由于耦合協調度分別取決于城市化綜合指數和生態環境綜合指數，由于上述不同類型資源城市的生態環境綜合指數變動不大，因此不同類型資源型城市耦合協調度的水平與變動與城市化綜合指數相似，再生型和衰退型城市的耦合協調度水平較高，成熟型城市和成長型城市的耦合協調度水平較低。從變動來看，2005年以來再生型城市的耦合協調度下降的趨勢比較明顯。成熟型、衰退型城市雖有波動，但大體保持穩定。成長型城市朔州耦合協調度提升明顯（見圖4）。

根據城市化綜合指數與生態環境綜合指數的關系，計算2005年以來各資源型城市的城市化綜合指數和生態環境綜合指數的均值，對各城市進行子類型的劃分發現，城市化滯后型有12個，生態環境滯后型有3個，基本協調型有22個（見表5）。

在中部的37個資源型城市中，只有朔州市一個成長型城市，城市化與生態環境基本協調。朔州市煤炭資源豐富，煤炭開采在近年來進入穩產高產期。由于資源開發處于上升階段，生態環境整體水平較好，從近十年來朔州市的城市化與生態環境的耦合協調度可以看出，朔州市處于城市化和生態環境的初級協調階段，但由于資源型城市所特有的城市發展屬性，朔州自2010年以來城市化綜合發展已經開始滯后于生態環境綜合的發展。

成熟型城市的資源開發處于穩定階段，現有資源的存儲規模仍較大，也是目前我國能源資源保障的核心區。該類型城市社會經濟發展水平一般較高，從城市化與生態環境的關系看，多數成熟型城市屬城市化滯后型。2005年以來中部地區城市化與生態環境耦合程度等級發生顯著降低的城市亳州、滁州、宜春、贛州主要是成熟型城市，這些城市耦合程度的下降主要原因在于城市化綜合水平的下降，導致城市化滯后現象沒有改善，城市化與生態環境的協調關系惡化。

衰退型城市的資源消耗殆盡，歷史遺留問題相對嚴重，由于該類型城市一般經歷資源開發的興盛階段，城市社會經濟發展水平較高，城市化與生態環境發展的協調水平較高，處于中級協調類型，但是一些城市在轉型增長過程中面臨著內生動力缺乏問題，城市化綜合水平較低且發展緩慢，導致尚處于初級協調階段，江西景德鎮2008年后已開始從基本協調向城市化滯后類型轉變。

再生型城市的城市化水平較高，隨著生態環境不斷改善，協調關系多為中級協調。隨著生態環境的不斷改善，洛陽自2006年起由生態環境滯后型向基本協調型轉變；馬鞍山生態環境綜合指數有不斷上升趨勢，生態環境滯后的情況在不斷改善。由于再生型城市大多大已從資源依靠模式中進入新的經濟發展模式中，隨著城市功能的不斷完善，城市發展質量提升，新興產業和現代服務業的發展，城市化與生態環境耦合關系有望提高到高級協調階段。

整體來看，參照與資源型城市的生命周期模型[25]，可將不同類型的資源型城市城市化與生態環境發展之間的關系抽象為一個資源型城市城市化與生態環境發展的發展歷程，大致會經歷由勉強協調——初級協調，城市化滯后——初級協調，基本協調——中級協調，城市化滯后——中級協調，基本協調——高級協調，生態環境滯后——高級協調的過程，而城市化滯后是資源型城市城市化與生態環境關系在進入高級協調階段前不協調發展的主要原因。

4結論

基于城市化與生態環境耦合模型，對中部地區37個資源型城市2005—2014年城市化系統和生態環境系統的耦合關系動態變化進行測度，并比較分析不同類型資源型城市城市化水平、生態環境水平及其二者耦合協調度的變化。研究得到的主要結論有：

（1）2005年以來，中部地區資源型城市的城市化綜合水平和生態環境綜合水平呈現出不同的發展態勢。城市化綜合水平趨于下降并且城際間的差異增大，而生態環境綜合水平則趨于上升且城際間的差異逐漸減少。位于山西省的資源型城市變動最為突出，城市化和生態環境水平均趨于改善，這可能得益于2010年山西省被設定為國家資源型經濟轉型綜改試驗區后地方政府在城鄉統籌、環境治理等發展方面進行了有效探索。

（2）2005年以來中部地區資源型城市的城市化與生態環境耦合協調水平在0.5—0.8區間內，處于城市化與生態環境的磨合期，歸屬于勉強協調型、初級協調型和中級協調型。中部地區大多數資源型城市的城市化與生態環境的耦合協調水平在十年間保持了較平穩的發展，二者的關系并沒有進一步協調，宜春、贛州等少數城市由于城市化水平的大幅降低，城市化與生態環境的耦合協調水平出現顯著下降。

（3）不同類型資源型城市的城市化綜合水平差異顯著，而生態環境綜合水平差異并不明顯，城市化與生態環境的耦合協調關系有相對明顯的程度分化。成長型和成熟型城市的城市化與生態環境耦合協調度相對較低，為初級協調型；再生型和衰退型城市的城市化與生態環境的耦合協調度水平較高，多為中級協調型。在城市化與生態環境協調發展過程中，城市化滯后仍是不協調的主要原因。

未來十年還將是我國推進新型城鎮化的關鍵期，而資源型城市是我國推進新型城鎮化的重點和難點。目前一些資源型城市的生態環境本底和城市發展基礎已遭嚴重破壞，隨著對生態環境的日益關注，不論是中央政府還是地方政府都在產業結構調整、技術改進等方面采取舉措以改善生態環境質量，生態環境的改善為大勢所趨，然而由于資源型地區極易遭受“資源詛咒”，加之資源型地區比較特殊的行政管理體制[21]，城市化發展滯后的問題可能更為嚴重，如何提高資源型城市的城市化質量將是地方政府亟待解決的重要問題。從本文對城市化綜合發展水平的結構性分析來看，社會城市化對城市化綜合水平的影響力逐漸加大，并趨于比較重要的地位，因此，提高人口集聚程度，加強社會公共產品和服務的供給應是提高資源型地區城市化水平的重要著力點。

（編輯：于杰）

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