黃河流域經濟發展與生態環境耦合協調度測度研究

杜柏鋒， 王建民

（安徽理工大學，安徽淮南 232001）

為實現黃河流域生態保護和經濟增長的協同推進，提高黃河流域沿線省份的整體可持續發展水平，許多學者在生態環境與經濟協調發展領域做了大量研究. 這些研究主要集中在3個方面：

一是環境規制對經濟增長質量的影響. 田光輝等［1］認為，實施環境規制雖然會使企業生產成本增加，但是可以激勵企業不斷優化生產線、提升技術水平與生產效率；王奕淇等［2］利用數值分析，研究了各個子系統的相互影響，認為在協同發展情景中，黃河流域的社會經濟得到較快發展；陸大道和孫東琪［3］系統分析了黃河流域治理情況與可持續發展狀況，認為應建立市場、社會、文化、生態以及利益協同的現代化治理體系.

二是生態環境與旅游協調發展的關系. Moulin等［4］提出了旅游產業與生態系統融合發展的概念；郭曉東和李鶯飛［5］將AHM屬性層次模型權重和熵值權重相結合起來，探析了中國旅游經濟與生態環境協調發展水平的空間差異與演變特征；周彬等［6］構建了基于PSR-EES 模型的旅游生態安全評價指標體系，對浙江省旅游產業發展對生態安全的影響進行動態評估.

三是生態保護與高質量發展的耦合關系. 耿松濤和謝彥君［7］對各城市經濟與生態環境耦合發展問題進行了深入探討；趙鑫［8］、李淑娟和李滿霞［9］探討了旅游經濟與生態環境的耦合關系，對經濟和生態環境的耦合協調度進行定量評價；高楠等［10］根據旅游系統生態保護與進口貿易系統之間協調發展的作用機理，建構了入境旅游系統與進口貿易系統耦合評價模型和指標體系.

目前，國內外學者對于生態保護與經濟協調發展的研究中關于黃河流域生態保護與經濟協調發展耦合關系的研究較少，且大部分沒有基于DPSIR模型建立系統的耦合協調評價體系，遠不能滿足作為提升黃河流域各省份協調可持續發展水平的重要參考的實際需求，因此亟待開展針對黃河流域經濟發展與生態環境耦合協調系統的研究.

1 數據與研究方法

1.1 研究區概況

黃河發源于青藏高原，流經9個?。▍^），全長5464 km，是我國僅次于長江的第二大河. 截至2018年底，黃河流域9?。▍^）人口4.2億，占全國人口的30.3%；地區生產總值23.9萬億元，占全國的26.5%［11］.

黃河流域各?。▍^）資源空間分布不均衡，水土產資源空間錯位，開發難度大，經濟總體水平不高. 山區和丘陵分別占流域面積的40%和35%，平原僅占17%；對水土資源需求較高的中下游水資源較為短缺，水土產資源空間錯位［12］. 黃河上游的甘肅、青海、陜西和寧夏貧困發生率分別為9.7%、8.1%、7.5%和6%，高于全國貧困發生率3.1%. 黃河流域區域經濟發展水平差異較大，青海省玉樹州人均GDP僅為1.59萬元，而黃河入?？诘纳綎|省東營市人均GDP高達17.74萬元［13］. 黃河流域城市第二產業產值所占比重偏高［14］，資源型城市的制造業比例居高不下，對自然資源的過度開發導致環境惡化和自然災害頻發，給黃河流域省份經濟帶來巨大損失，對綠色轉型和環境治理造成很大困難［15］.

1.2 數據來源

經濟環境數據來源于2011—2020年《中國環境統計年鑒》《黃河年鑒》《中國城市統計年鑒》《中國城鄉建設統計年鑒》及黃河流域9?。▍^）2011—2020年的統計年鑒、發展年鑒、國民經濟和社會發展公報；2011—2020年能耗數據來源于對應年份的國家統計局、國家發展和改革委員會、國家能源局相關文件、wind數據庫以及黃河流域9個?。▍^）的政府工作報告和相關統計公報等. 個別缺失數據采用插值法進行完善.

1.3 研究方法

耦合協調度是對復雜系統特定狀態的評價指標，是對模塊間或系統間關聯程度的反映，耦合度越高，各系統間關聯性越緊密、資源利用更加有效［16］. 本研究基于DPSIR模型構建經濟發展要素系統與生態環境要素系統的綜合協調評價模型，采用熵值法測算黃河流域9?。▍^）經濟發展與生態環境綜合發展水平及耦合協調度，將經濟發展與生態環境系統耦合協調水平分為18種類型，并對區域進行時間趨勢分析和空間特征分析，可作為提升黃河流域各省份協調可持續發展水平的重要參考，推動粗放型增長向綠色發展的轉變.

1.3.1 評價指標體系

黃河流域各?。▍^）在自然環境、經濟發展和生態狀況等方面有明顯的地域差異. 考慮到數據的可獲得性和局部性，本文基于DPSIR模型，從D（驅動力）、P（壓力）、S（狀態）、I（影響）、R（響應）5個方面選取具有代表性的指標，建立了生態環境-經濟發展綜合評價指標體系，包含經濟發展和生態環境兩部分，共18個指標.

經濟發展評價指標體系包括經濟規模、經濟結構兩個層次共11個指標. 經濟規模指標包含GDP、GDP增長率、人均GDP、人均可支配收入、城鎮居民消費水平指數、單位GDP能耗、城鎮固定資產投資和稅收規模8個方面. 在實踐中，GDP、GDP增長率、城鎮固定資產投資的提高有利于經濟發展. 人均GDP、人均可支配收入和城鎮居民消費水平指數體現了當地居民的生活水平，單位GDP能耗反映了能源利用效率，這些指標的提升有利于帶動經濟高質量發展. 經濟結構水平由第二產業增加值占GDP的比重、第三產業占GDP的比重和城鎮化率來反映. 由于黃河流域資源型城市多，能源利用效率較差，第二產業占GDP的比重高，不利于經濟轉型與高質量發展，而提高以高新技術為主導的第三產業和城鎮化率有利于經濟發展.

生態環境評價指標體系包括生態環境水平、生態環境排放和生態環境保護3個層次共7個指標. 生態環境水平包括人均耕地面積和森林覆蓋率，這二者的增加有利于生態環境的改善. 由于黃河流域各?。▍^）第二產業占比較高，因此將生態環境排放由SO2排放量和工業廢水排放量兩個指標反映，這二者若增加將加劇生態污染程度. 生態環境保護主要由環境保護支出、農林水事務支出和資源稅來衡量. 它們可體現當地政府對生態環境與資源的重視程度，這些指標的增加有利于生態環境保護水平的提高.

1.3.2 基礎數據的歸一化

不同評價指標具有不同的量綱和量綱單位，本研究通過函數變換對原始數據進行標準化處理，以消除指標之間的量綱影響，方便數據分析. 計算公式如下：

當Xij為正向指標時：

式中：xij為第i年第j個指標的標準值和原始值；min(xij)和max(xij)分別為第j個指標的最小值和最大值.

1.3.3 指標權重賦值

利用熵值法來確定指標權重，可以有效避免主觀因素導致的誤差. 計算公式如下：

式中：Pij即標準化處理后的各指標值；i=1，2，…，m，表示年份；j=1，2，…，n，表示指標數據的種類.

式中：ej為第j項指標的信息熵；Wj為第j項指標的權重.

1.3.4 綜合發展指數與耦合協調度計算

各?。▍^）經濟發展質量、生態環境優化綜合發展指數(Zij)代表了經濟和環境系統綜合發展水平. 該指數數值越大，說明經濟和環境發展水平越好. 計算公式如下：

計算經濟發展與生態環境綜合指標協調度公式如下：

式中：Cit為經濟發展與生態環境綜合指標的協調度；SED和SEL分別是經濟發展和生態環境的綜合指標；將r賦值為2，作為協調指數. 由式（7）計算經濟發展與生態環境的耦合協調度.

式中：dit為經濟發展與生態環境的耦合協調度；α和β為這兩個系統的權重. 本研究將經濟發展和生態環境權重設定為α=β=0.5 . 耦合協調度水平不是一個確定的值，而是一個區間值. 在這項研究中，黃河流域9?。▍^）經濟發展與生態環境系統耦合協調水平可分為10種類型（表1）.

表1 經濟增長質量與生態環境優化耦合協調度類型Tab.1 Types of coupling coordination degree between economic growth quality and ecological environment optimization

2 結果與分析

2.1 耦合協調度空間特征分析

2.1.1 經濟發展水平

選取2020年數據，基于耦合協調度模型，計算了黃河流域9?。▍^）經濟發展與生態環境綜合指數及其耦合協調度. 研究發現，黃河流域9?。▍^）經濟發展與生態環境存在較大差距：東部地區經濟發展各項指標明顯優于中西部，山東的GDP為青海的24.3倍，稅收規模為22.3倍；中部地區生態環境優越，陜西深林覆蓋率達43.06%，內蒙古深林覆蓋率為23.2%，分別為青海的5.8倍和3.09倍（表2）.

表2 變量描述性統計分析Tab.2 Descriptive statistical analysis of variables

從經濟增長質量綜合評分來看，2020 年黃河流域東部與中部的山東、河南、山西、四川、山西以及內蒙古發展水平較高，經濟增長質量綜合評分為0.5～0.7（圖1）. 這些?。▍^）收入水平較高、工業技術水平高、工業化程度高，產業結構正在進行轉型升級. 位于西部地區的青海、寧夏、甘肅經濟質量發展水平較低，經濟增長質量綜合評分為0.2～0.3. 這些?。▍^）經濟增長長期依靠資源的開發和投入，粗放型經濟增長明顯.

圖1 黃河流域9?。▍^）耦合協調度狀況Fig.1 Coupling coordination degrees of nine provinces（autonomous regions）in the Yellow River Basin

從生態環境優化綜合水平綜合評分來看，內蒙古生態環境優化處于較高水平，2020 年生態環境優化綜合水平綜合評分為0.82. 內蒙古不僅擁有優質的生態環境資源，而且在近些年頒布了一系列環境保護措施，極大促進了生態環境的改善. 黃河流域其他各?。▍^）生態環境優化指數為0.3～0.55. 這些?。▍^）第二產業占比高，資源型城市多，能源利用效率低，污水和SO2等污染物排放量較高，生態破壞嚴重.

2.1.2 經濟增長與生態環境耦合協調度差異

樣本?。▍^）的耦合協調水平同樣存在較大差異，最高值和最低值之間的差異約為0.47. 內蒙古和山西的耦合協調度較高，大于0.8，處于優質協調階段；青海的耦合協調水平較低，小于0.5；其余大部分?。▍^）耦合協調度水平處于中級協調階段.

河南、山西、陜西都保持著較高水平的經濟與環境因素協調均衡發展；內蒙古生態優化水平和經濟發展較為滯后；山東經濟發展水平較高，但生態環境優化水平較為滯后.

2.2 耦合協調度時間趨勢分析

2011—2020 年黃河流域各?。▍^）經濟增長質量綜合評分、生態環境優化綜合評分、經濟增長質量與生態環境優化耦合協調度總體呈上升趨勢（表3、表4、表5），表明黃河流域的綜合發展水平不斷提升總體向好，且經濟質量增長速度優于生態環境增長速度（圖2），此類現象使黃河流域9?。▍^）未來存在生態發展滯后的風險.

圖2 黃河流域9?。▍^）2020年對比2011年經濟質量增長、生態環境優化增長倍數Fig.2 Comparison of economic quality growth and ecological environment optimization growth multiple in the nine provinces（autonomous regions）of the Yellow River Basin in 2020 with 2022

表3 2011—2020黃河流域9?。▍^）經濟增長質量綜合評分Tab.3 Comprehensive scores of economic growth quality in nine provinces of the Yellow River Basin from 2011 to 2020

表4 2011—2020黃河流域9?。▍^）生態環境優化綜合評分Tab.4 Comprehensive scores of ecological environment optimization in nine provinces of the Yellow River Basin from 2011 to 2020

表5 黃河流域9?。▍^）經濟增長質量與生態環境優化耦合協調度Tab.5 Coupling and coordination degrees between economic growth quality and ecological environment optimization in nine provinces of the Yellow River Basin

2011年黃河流域9?。▍^）的經濟發展與生態環境全部位于耦合不協調等級，但到2020年，除青海外，其余?。▍^）全部達到耦合協調等級. 2011—2020年，黃河流域9?。▍^）的經濟發展與生態環境耦合協調度除青海增長幅度較小和寧夏雖有小范圍波動但整體也呈上升態勢之外，其他?。▍^）均大幅上升.

2011—2020年黃河流域9?。▍^）的耦合協調水平總體可分為3個階段：第一階段（2011—2014 年），經濟發展水平相對較低且發展形式粗放，綠色低碳水平較低，環境治理能力不足，未實現良性耦合，經濟發展與生態環境耦合協調水平全部處于失調等級. 第二階段（2015—2016 年），經濟發展與生態環境耦合協調水平開始進入快速增長階段，耦合協調類型從失調衰退快速向耦合協調轉變，各?。▍^）耦合協調水平均進入基本協調階段，但這一時期黃河流域各?。▍^）經濟發展與環境保護步調仍存在較大差異.第三階段（2017—2020年），除青海外，其余?。▍^）的經濟發展與生態環境全部進入耦合協調等級.

3 結論

1）2011—2020 年，黃河流域9?。▍^）經濟與環境綜合發展水平不斷提升，勢頭向好，但經濟指數提升速度快于環境指數速度，表現出環境滯后的特征. 耦合協調度總體處于上升趨勢，由失調等級逐步進入中級耦合協調.

2）耦合協調水平在時間維度可分為3 個階段：2011—2014 年為耦合失調期，2015—2016 年為耦合協調度快速增長期；2017—2020年為耦合協調期.

3）環境經濟協調度相對較好的地區主要集中在黃河流域東部和中部，這些地區處于高質量發展轉型階段.

4）污染嚴重、環境經濟耦合協調水平低的?。▍^）集中在黃河流域西部地區，如甘肅和寧夏. 長期以來，西部地區資源型城市依靠巨大資源消耗產生資源經濟效益，環境保護與經濟發展的區域矛盾日益突出［17］，促進自身結構優化和綜合發展質量提升，是黃河流域西部提升耦合協調水平的關鍵.

4 建議

1）建議對黃河流域生態環境基礎設施建設和產業結構進行調整，如能源結構調整. 結合黃河流域各?。▍^）自身產業優勢和相關地區建設綠色能源體系的需要，開展綠色能源技術合作和可再生能源投資聯合項目. 可在甘肅和青海建設風能、太陽能、水力發電項目，建立綠色能源與節能電力體系［18］.

2）對黃河流域進行統籌規劃，開展生態環保聯合項目，向經濟發展水平高但生態環境落后的地域提供綠色公共產品，傳播生態文明綠色發展理念和經驗；經濟發展水平高的?。▍^）則應對經濟發展相對落后的?。▍^）給予經濟建設支持，促進這些?。▍^）經濟發展水平的提高.

3）建立與黃河流域統籌規劃相關的金融機構，如基礎設施投資銀行、黃河流域經濟合作基金［19］，為黃河流域產業發展和基礎設施建設提供保障.