乌鲁木齐市人口―经济―环境耦合协调发展及障碍度分析

　　中图分类号：F127 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2018）09-0116-05

　　DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.09.028

　　Analysis on the Coordinated Development and Obstacle Degree of Population- Economy-Environment Coupling in Urumqi City

　　PANG Dong1，HE Bing-yu1，2

　　（1.Institute of Resources and Environmental Science，Xinjiang University，Urumqi 830046，China；

　　2.Laboratory of Wisdom City and Environmental Modeling，Urumqi 830046，China）

　　Abstract： Based on related literature and the actual situation of Urumqi，the regional coordination index system of population-economy-environment coupling in Urumqi was constructed，and the trend of the population-economy-ecology coupled coordination degree in Urumqi in recent 10 years and the main influence factors were analyzed by using the coupled coordination degree model and obstacle degree model. The results showed that，the coupling of population-economy-environmental system in Urumqi from 2005 to 2015 had a trend of continuous improvement，and the coupling degree was mild disorder and recession，moderate disorder and decline，mild disorder and recession，near coupled coordination，and barely coupled coordination respectively，and the coupled coordination indicated 3 types，from the initial economic lag type to the ecological environment lag type，population lag type. The main factors influencing the coordinated development of Urumqi population-economy-environment system were：excellent rate of environmental air quality，industrial wastewater discharge，centralized treatment rate of urban sewage，proportion of tertiary industry，total retail sales of social consumer goods and total import and export volume.

　　Key words： population；economics；environment；coupling degree；coupled coordination degree；obstacle degree；Urumqi city

　　人口、?济、资源是当今世界社会经济发展的重要课题。区域人口、经济、生态环境系统之间相互促进又相互制约，其是否能协调发展以及如何使之协调发展是关系到区域能否实现可持续发展的重大问题，具有重要的现实意义。同时，生态文明建设和“两型社会”建设的基础也需要区域人口、经济、环境系统协调发展的支撑。人口、经济和环境协调发展问题已经逐渐引起世界范围内的关注。

　　1987年联合国世界环境与发展委员会提出了关于人与自然的和谐发展思想，为区域人口-经济-环境协调发展理论奠定了基础[1]。1991年Grossman等[2]提出了著名的环境库兹涅茨曲线，作为以经济为核心的人口-资源-生态环境系统性研究最为突出的理论成果，用以说明环境与经济增长之间的关系，这为以后的相关研究提供了重要指导。中国国内对该问题也极为重视，1994年提出了人口-经济-环境协调发展的具体内涵和具体发展方向[3，4]。 　　国内在人口、经济和生态三者耦合协调关系方面的研究已取得初步进展，如王春萍等[5]对庆阳市人口、经济、环境协调发展问题进行定量分析，并针对研究区濒临失调衰退类环境类型的现状提出降低自然增长率、提高人口素质、转变经济发展方式，以促进人口-经济-环境的协调发展。但对人口-经济-环境系统耦合协调度的障碍度研究却甚少。乌鲁木齐市近年来人口快速增长，经济发展速度加快，生态环境改善明显，分析三者关系变化趋势可以为乌鲁木齐市可持续发展提供科学依据。本研究根据乌鲁木齐市人口、经济发展及自然环境条件，构建人口-经济-环境综合评价体系，利用乌鲁木齐市2005―2015年的相关数据，运用耦合协调度模型及障碍度模型对三系统耦合协调程度和障碍度进行测算，分析乌鲁木齐人口-经济-生态环境系统耦合协调发展态势，诊断与识别经济快速发展下影响城市发展的特征性人口、经济与环境问题，以期为区域科学合理地处理人口、经济、生态环境之间的相互关系提供理论支持。

　　1 材料与方法

　　1.1 研究区概况

　　新疆是“丝绸之路经济带”的核心区，乌鲁木齐则是核心区的核心。地理坐标为东经86°37′33″-88°58′24″，北纬42°45′32″-44°08′00″，属于中温带半干旱区。2015年年末乌鲁木齐市常驻人口355万人，实现地区生产总值（GDP）2 680.00亿元，人均地区生产总值74 000元；建成区面积429.96 km2，城市建成区绿化覆盖率达40.3%。

　　1.2 数据来源及指标体系建立

　　数据来源于乌鲁木齐市统计年鉴（2005-2016年）、新疆维吾尔自治区统计年鉴（2005-2016年）、乌鲁木齐市相关统计公报、乌鲁木齐市政府工作报告、环境质量公报等，部分指标数据来源于与指标相关的文献[5-18]以及资源环境和人口经济研究领域的文献资料等。

　　目前对人口-经济-环境系统耦合协调分析尚无统一的指标体系。为了科学量化乌鲁木齐市人口、经济、环境发展水平，分析三系统的耦合协调关系，在查阅大量相关文献的基础上，初选了69项三级指标，运用频次分析法[13]，初选指标层指标。再运用SPSS 20.0软件对各系统指标进行因子分析，根据KMO值大于0.6的条件筛选出适合因子分析的指标。依照数据的全面性、科学性、合理性和可获得性等原则[14]，并结合乌鲁木齐市人口、经济、环境发展的实际情况[19-24]对指标进行第三次筛选和补充，最后确定了具有代表性、使用频率较高的19项指标，构建了乌鲁木齐市人口-经济-环境系统耦合协调发展评价指标体系（表1）。

　　1.3 数据标准化处理

　　运用极差标准化方法对原始数据进行标准化处理。设Xi、Yj、和Zk分别为人口系统、经济系统和生态环境系统按照极差标准化方法处理后的数据，计算公式为：

　　正向指标：X′i=（xi-min{xi}）/（max{xi}-min{xi}），i=1，2，…，7 （1）

　　负向指标：X′i=（max{xi}-min{xi}）/（max{xi}-min{xi}），i=1，2，…，7 （2）

　　Yj、Zk的原始数据遵照上述方法处理，其中j=1，2，…，7；k=1，2，…，5。

　　1.4 指标权重计算

　　熵权法是用客观信息量的大小来确定权重，该方法在很大程度上规避了评价指标权重计算的主观因素，评价结果更贴近实际，具有客观性和科学性[25，26]。本研究运用此方法来计算各指标的权重。

　　1）计算第j个指标下第i项目的指标值比重Sij。

　　Sij=■ （i=1，2，…，m；j=1，2，…，n） （3）

　　式中，Xij为标准化处理后所有的各元素值。

　　2）计算第j个指标的熵值ej：

　　ej=-（1/lnm）lnSij （4）

　　3）?算第j个指标的权重？棕j：

　　？棕j=■ （5）

　　1.5 耦合协调度模型

　　计算乌鲁木齐市近11年各年经济-人口-生态环境综合评价指数，分析这11年变化情况，确定协调程度，计算步骤如下。

　　1）确定经济、人口、生态环境综合评价函数分别为f（x）、g（y）、h（z）[27，28]。

　　f（x）=∑■■aix′i （6）

　　式中，ai为权重；g（y）、h（z）的计算方法遵照上述公式。

　　2）借鉴廖重斌[29]物理学中的容量耦合模型：

　　Cn={u1，u2，…，um}/[∏（ui+uj）]1/n，Ui（i=1，2，3，…，m） （7）

　　因为本研究中n=3，所以得到三大系统的耦合度计算公式为：

　　C=■ ■ （8）

　　耦合协调度模型为：

　　D=■ （9）

　　T=？琢f（x）+？茁g（y）+？酌h（z） （10）

　　式中，D为耦合协调度，C为耦合度，T为经济-人口-生态环境综合评价指数，？琢、？茁、？酌均为待定系数。本研究根据乌鲁木齐市近年经济发展速度、生态环境等实际情况及专家意见，将f（x）、g（y）和h（z）3个待定系数？琢、？茁、？酌拟定为0.2、0.4、0.4。

　　1.6 耦合协调度评判标准

　　将f（x）、g（y）和h（z）的值分别代表人口系统、经济系统和环境系统的综合得分。通过3项值的对比分析，值大代表该系统发展相对较快；反之，发展缓慢。按照最终所求耦合协调度D的大小，在借鉴已有研究[28，30]的基础上，将区域人口-经济-环境协调发展现状标准划分为3大类10亚类。并将每个亚类的发展协调类型根据其3大因素的比重，划分为人口滞后型、经济滞后型、环境滞后型和同步发展型，耦合协调度等级划分标准见表2。 　　1.7 障碍度模型

　　在城市人口-经济-生态环境系统耦合协调度评判的基础上引入障碍度模型[31]，进一步对乌鲁木齐市协调发展的障碍因子进行诊断。第i个指标对应的障碍度为：

　　Oi=■×100% （11）

　　式中，Fi为因子贡献度，Fi=Wi×？棕ij，Ii=1-Xi；Ii为指标偏离度；Wi为第i个准则层指标权重；？棕ij为第i个准则层指标所属的第j个单项指标的权重；Xi为标准化值。

　　2 结果与分析

　　2.1 乌鲁木齐市人口-经济-生态环境耦合结果

　　利用公式（1）～（11）以及各项指标的权重，在EXCEL 2010中建立3大系统综合评价函数模型以及人口经济生态耦合度、综合评价指数和耦合协调度的计算模型，根据该模型计算出乌鲁木齐市2005―2015年人口、经济、生态综合评价函数f（x）、g（y）和h（z），以及人口-经济-生态环境耦合度（C）、综合评价指数（T）和耦合协调度（D）（表3）。

　　2.2 乌鲁木齐市人口-经济-环境耦合结果分析

　　2.2.1 耦合度及耦合协调度时间序列分析 2005―2015年乌鲁木齐市人口-经济-环境系统耦合度处于0.32左右，耦合协调度总体上呈缓慢增长态势（图1）。耦合协调类别由中度失调衰退类逐渐过渡到勉强耦合协调类；耦合协调类型由最初的经济滞后型发展为环境滞后型，最后发展到人口滞后型。2005―2006年耦合协调类型经济滞后，此段时间由于乌鲁木齐市地区生产总值较低、人口基数较大，可供利用的能源资源有限，导致经济发展处于被动状态。2007―2010年耦合协调类型为环境滞后型，这与乌鲁木齐市经济发展模式有关，以环境为代价的发展模式在经济得到快速发展的同时势必会给环境带来巨大压力。从2011年开始为人口滞后型，这与乌鲁木齐市非农业人口比重不断增加、城镇化进程加快密切相关，虽然人口城镇化在一定程度上增加了城市劳动力，有利于集中化生产，促进了产业结构升级，但却增加了乌鲁木齐市的人口规模，降低了人均资源拥有量，从而不利于人口的协调发展。

　　2.2.2 三大系统综合评价时间序列分析 乌鲁木齐市的人口、经济与环境综合发展评价指数从2005年的0.285 2到2015年的0.827 1，总体呈现快速上升趋势（图2）。其中，经济、环境综合评价指数与综合评价指数的发展趋势基本相当，但人口综合评价指数在2010年后明显低于综合评价指数。

　　由图2可知，人口综合评价指数以2014年为界，整体呈现波动中先缓慢下降后快速上升的态势，综合得分由2005年的0.406 7上升至2015年的0.681 0，人口发展速度较快。人口素质的提高增加了城市的吸引力，优化了城市的产业结构，对城市社会经济的可持续发展起到了显著作用；但随着城镇化进程的加快，城市人口规模的不断增加势必会给城市的基础设施、交通、环境等方面带来巨大压力。

　　由经济综合评价指数可以看出，乌鲁木齐的经济发展呈现指数式增长，说明工业化和城市化进程在不断加快，三大产业的产值也在不断提升，各个产业都得到了较快的发展。2007年之前三大系统中经济系统和人口、环境系统发展差异较大，人口和环境综合评价指数均大于经济综合评价指数，但这种差异在逐步缩小。经济综合评价指数与综合评价指数发展趋势相近，这说明该时期经济发展有较好的人口和生态基础，但经济发展不是该时期社会发展的重要推动力。2007年后，经济综合评价指数与环境综合评价指数发展态势一致，但2013年之后，环境综合评价指数高于经济综合评价指数，说明乌鲁木齐市在经济快速发展的大趋势下，城市环境也得到了改善。

　　生态环境综合评价指数呈现“三波段”变化特征。2005―2008年缓慢下降，2008―2011年快速增长，2011―2015年缓慢增长。特别是2008年乌鲁木齐市环境综合评价指数达到了近10年的最低值，而后呈现大幅度上升趋势。自2010年始，乌鲁木齐坚持把治理大气污染作为最大的民生工程，5年?砝奂仆度?400多亿元实施了126个重点大气污染治理项目，大气污染治理取得了历史性突破。截至2015年，乌鲁木齐的“蓝天目标”已基本达成，乌鲁木齐全年空气质量优良率达85%以上。

　　2.3 障碍度诊断结果

　　根据障碍度模型计算乌鲁木齐市指标的障碍度值，本研究只列出了每年障碍度值排序前3位的因子（表4）。由表4可知，2005―2015年障碍度排序前3位的指标均有环境空气质量优良率，乌鲁木齐市的平均环境空气质量优良率仅为73%，低于全新疆平均水平（82%），但2012年后乌鲁木齐市环境空气质量优良率均高于全新疆的平均水平。2008―2014年（2011年除外），障碍度排序第一位的均为工业废水排放量，经济的发展使工业废水排放量处于持续增长趋势。从2005―2015年障碍度排序前3位的指标种类的变化趋势来看，由最初的环境因子变为经济因子和人口因子，这说明随着社会经济的发展，乌鲁木齐市的环境质量在改善，环境指标对障碍度的影响力不再具有持续性，但人口和经济发展问题成为影响其可持续协调发展的新因素。总的来说，经济子系统和环境子系统障碍度较大，并且经济子系统与环境子系统中的分项指标，如环境空气质量优良率、工业废水排放量、城镇污水集中处理率、第三产业比重、社会消费品零售总额、进出口总额等对乌鲁木齐市人口-经济-环境系统耦合协调发展程度的障碍度影响较大也较为持续。在此期间，经济与生态环境成为制约乌鲁木齐人口-经济-环境系统耦合协调发展的最大因素。

　　3 结论

　　1）2005―2015年乌鲁木齐市人口-经济-环境的耦合状态呈现持续好转态势，3大系统已由无序逐步向有序发展，耦合协调类别依次为轻度失调衰退类、中度失调衰退类、轻度失调衰退类、濒临耦合协调类和勉强耦合协调类。

　　2）2005―2015年乌鲁木齐市人口-经济-环境系统中各准则层指标的综合评价指数均呈上升趋势，但经济综合评价指数增长速度明显高于人口和环境综合评价指数增长速度，耦合协调类型由最初的经济滞后型发展为环境滞后型，最后发展到人口滞后型。 　　3）由障碍度分析可知，2005―2015年，3大系统的障碍度对乌鲁木齐市人口、经济、环境协调发展的影响程度各不相同，其中人口、经济子系统的障碍度呈上升趋势，经济子系统的障碍度呈下降趋势；从长远来看，人口发展和环境保护是制约乌鲁木齐市未来可持续发展的主要因素。由障碍度排序可知，影响乌鲁木齐人口-经济-环境系统协调发展的主要因子为环境空气质量优良率、工业废水排放量、城镇污水集中处理率、第三产业比重、社会消费品零售总额和进出口总额。

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