區(qū)域開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力耦合協(xié)調(diào)分析
——以中國(guó)沿海城市群為例

,b

(中國(guó)海洋大學(xué)a.經(jīng)濟(jì)學(xué)院;b.海洋發(fā)展研究院,山東 青島 266100)

1　引言

開發(fā)強(qiáng)度是土地利用程度及其累積承載密度的綜合反映,是區(qū)域建設(shè)空間占總面積的比例[1]。資源環(huán)境承載力是在一定時(shí)間和區(qū)域內(nèi),在保證資源合理開發(fā)利用和生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)前提下,資源環(huán)境系統(tǒng)承載人口增長(zhǎng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能力[2],兩者作為主體功能區(qū)劃的重要依據(jù),存在相互制約的動(dòng)態(tài)耦合協(xié)調(diào)關(guān)系。近年來,隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化與工業(yè)化進(jìn)程的逐漸加快,區(qū)域開發(fā)建設(shè)強(qiáng)度不斷加大,開發(fā)建設(shè)方式愈發(fā)粗放,不可持續(xù)性問題日趨嚴(yán)峻。學(xué)者們運(yùn)用日漸成熟的方法手段,對(duì)開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力研究開展大量工作。總體看,以全國(guó)、省域和省內(nèi)為空間尺度[3,4],關(guān)注開發(fā)強(qiáng)度的時(shí)空特征[5]、資源環(huán)境承載力的時(shí)空特征[6]、開發(fā)強(qiáng)度與交通運(yùn)輸?shù)年P(guān)系[7]、開發(fā)強(qiáng)度與碳排放的關(guān)系[8]、城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境承載力的關(guān)系[9]等內(nèi)容,一定程度上忽視了省際地域單元,較少涉及開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系,且針對(duì)兩者協(xié)調(diào)發(fā)展影響因素的分析幾乎空白。

城市群作為直接參與全球競(jìng)爭(zhēng)和國(guó)際分工的新型地域單元,是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中最具活力與潛力的增長(zhǎng)點(diǎn)[10,11]。20世紀(jì)90年代以來,伴隨著大量農(nóng)村剩余勞動(dòng)力和產(chǎn)業(yè)的集聚,城市群進(jìn)入快速成長(zhǎng)階段,城市群規(guī)劃方興未艾,城市群開發(fā)愈演愈烈,城市群成為人口集聚區(qū)、經(jīng)濟(jì)集聚區(qū)和城鎮(zhèn)集聚區(qū)。然而,高速度成長(zhǎng)、高密度集聚和高強(qiáng)度運(yùn)轉(zhuǎn)的模式同樣產(chǎn)生資源消耗、環(huán)境污染和生態(tài)破壞等問題,導(dǎo)致資源使用和污染排放比重越來越大,城市群成為生態(tài)環(huán)境問題頻發(fā)的重災(zāi)區(qū),制約著區(qū)域開發(fā)的有序進(jìn)行、資源環(huán)境的高效利用與國(guó)土空間格局的合理優(yōu)化。

針對(duì)此,本文以我國(guó)遼中南、京津冀、山東半島、長(zhǎng)三角和珠三角五大沿海城市群為研究區(qū),以1995年、2005年和2015年為時(shí)間點(diǎn),運(yùn)用耦合協(xié)調(diào)度模型測(cè)算開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力的時(shí)空耦合關(guān)系,運(yùn)用障礙度模型分析影響開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力協(xié)調(diào)發(fā)展的主要障礙因素,這不但有助于沿海城市群人口資源環(huán)境的均衡和經(jīng)濟(jì)社會(huì)生態(tài)效益的統(tǒng)一,而且對(duì)中西部城市群開發(fā)質(zhì)量的提升、開發(fā)秩序的規(guī)范和健康良性發(fā)展態(tài)勢(shì)的形成等具有重要參考借鑒意義。

2　指標(biāo)選取與模型構(gòu)建

2.1　指標(biāo)選取與數(shù)據(jù)來源

基于區(qū)域開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力的已有研究[12-14],選取城市建設(shè)用地面積占市轄區(qū)土地總面積比重表征開發(fā)強(qiáng)度。從資源環(huán)境壓力和資源環(huán)境承壓兩方面綜合測(cè)評(píng)資源環(huán)境承載力,其中選取人口自然增長(zhǎng)率、GDP年均增長(zhǎng)率、人均水資源消耗量、萬元GDP能耗、萬元GDP工業(yè)廢水排放量、萬元GDP工業(yè)SO2產(chǎn)生量、萬元GDP工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量表征資源環(huán)境壓力;人均GDP、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入、農(nóng)民人均純收入、人均水資源量、人均耕地面積、建成區(qū)綠化覆蓋率、工業(yè)固體廢物綜合利用率、污水集中處理率、生活垃圾無害化處理率表征資源環(huán)境承壓。鑒于資源環(huán)境壓力包括人口增長(zhǎng)壓力和經(jīng)濟(jì)發(fā)展壓力,與資源環(huán)境承壓共同組成三維狀態(tài)空間軸,因此本文運(yùn)用狀態(tài)空間法[15]計(jì)算資源環(huán)境承載力得分,并比較現(xiàn)實(shí)值與理想值。數(shù)據(jù)主要來源于1996年、2006年和2016年的《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》。

2.2　耦合協(xié)調(diào)度模型

引入耦合協(xié)調(diào)度模型分析開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力彼此影響、相互作用、和諧一致的程度,全面測(cè)度兩者的交互耦合協(xié)調(diào)程度,公式為[16,17]:

(1)

式中,C為耦合度,其中0

2.3　障礙度模型

引入障礙度模型對(duì)開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力協(xié)調(diào)發(fā)展的障礙因素進(jìn)行診斷,以此確定各障礙因素對(duì)開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力協(xié)調(diào)發(fā)展的制約程度,公式為[19,20]:

(2)

3　結(jié)果與分析

3.1　開發(fā)強(qiáng)度時(shí)空特征分析

我國(guó)沿海城市群開發(fā)強(qiáng)度加速上升,1995年、2005年和2015年開發(fā)強(qiáng)度平均值分別為2.9976%、3.3553%和5.2944%,超過2030年4.67%的國(guó)土開發(fā)強(qiáng)度紅線。原因在于：改革開放以來我國(guó)人口和產(chǎn)業(yè)向東部沿海集聚態(tài)勢(shì)不斷增強(qiáng),受此影響,新城新區(qū)廣泛設(shè)立,城鎮(zhèn)建成區(qū)面積快速增長(zhǎng),土地城鎮(zhèn)化進(jìn)程逐漸加快。其中,珠三角開發(fā)強(qiáng)度的增幅最明顯,由1995年的5.9397%增加到2015年的12.9686%。開發(fā)強(qiáng)度大小排序依次為：珠三角>長(zhǎng)三角>京津冀>山東半島>遼中南,其開發(fā)強(qiáng)度的平均值分別為8.5892%、4.8049%、2.1125%、1.9836%和1.4595%,可見改革開放先行一步的珠三角開發(fā)強(qiáng)度最大,人口密度、經(jīng)濟(jì)密度和城市化水平均處最高一級(jí),長(zhǎng)三角作為我國(guó)最大城市群,人口規(guī)模水平最高,人口聚集能力最強(qiáng),開發(fā)強(qiáng)度僅次于珠三角。在結(jié)構(gòu)性與體制性深層次矛盾制約下,遼中南經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈現(xiàn)“斷崖式下滑”,人口紅利面臨枯竭,城鎮(zhèn)化增速減緩,開發(fā)強(qiáng)度處于最低一級(jí)。從53個(gè)城市來看,開發(fā)強(qiáng)度空間差異明顯,三個(gè)年份的標(biāo)準(zhǔn)差分別為5.3528、6.8626和9.4035,高值集中分布于珠三角和長(zhǎng)三角沖積平原,深圳(35.6402%)和上海(35.0359%)開發(fā)強(qiáng)度始終處于最高一級(jí),超過國(guó)際公認(rèn)的30%的國(guó)土開發(fā)警戒線,這兩個(gè)城市基本沒有可供成片開發(fā)的土地資源,許多大型項(xiàng)目無法落地,后備建設(shè)空間潛力不足;承德(0.1172%)開發(fā)強(qiáng)度最低,這與其山谷地形限制、基礎(chǔ)設(shè)施滯后、自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)等密切相關(guān)(圖1)。

圖1　沿海城市群開發(fā)強(qiáng)度的時(shí)空特征

3.2　資源環(huán)境承載力時(shí)空特征分析

我國(guó)沿海城市群資源環(huán)境承載力穩(wěn)步上升,1995年、2005年和2015年資源環(huán)境承載力平均值分別為0.3636、0.4376、0.4411,低于資源環(huán)境承載力的理想值4.0395、4.8622和4.9012,說明沿海城市群資源環(huán)境承載狀況得到不斷提升且均處于可載狀態(tài),其中長(zhǎng)三角資源環(huán)境承載力增幅最明顯,資源環(huán)境承載力由1995年的0.3277增加到2015年的0.4240,環(huán)境治理力度增強(qiáng)、環(huán)境保護(hù)投資增加、生態(tài)修復(fù)工程實(shí)施等的成效顯著。沿海城市群資源環(huán)境承載力大小排序?yàn)橹槿?遼中南>山東半島>京津冀>長(zhǎng)三角,平均值分別為0.4352、0.4230、0.4181、0.4102、0.3895。從53個(gè)城市來看,資源環(huán)境承載力空間差異相對(duì)較小且逐年遞減,標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.05858、0.0733、0.0645,高于資源環(huán)境承載力指數(shù)平均值的城市數(shù)量分別為22個(gè)、30個(gè)、16個(gè),占全部城市數(shù)量的41.51%、56.60%、30.19%,集中分布于遼中南、山東半島和長(zhǎng)三角北部。其中,深圳(0.6806)資源環(huán)境承載力最高,通過主動(dòng)對(duì)標(biāo)全球生態(tài)環(huán)境標(biāo)桿城市,執(zhí)行一流的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),運(yùn)用一流的環(huán)保技術(shù)等,加大環(huán)保工作力度,使優(yōu)良的生態(tài)環(huán)境成為深圳重要競(jìng)爭(zhēng)力;肇慶(0.2738)資源環(huán)境承載力最低,內(nèi)河涌黑臭現(xiàn)象明顯、湖庫(kù)水質(zhì)有待持續(xù)改善、礦山開采導(dǎo)致水土流失加劇、環(huán)境監(jiān)測(cè)與監(jiān)察力度不夠等是制約肇慶資源環(huán)境承載力提升的主要問題(圖2)。

3.3　耦合協(xié)調(diào)關(guān)系分析

我國(guó)沿海城市群開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力的耦合度總體處于拮抗耦合階段,1995年、2005年和2015年的耦合度平均值分別為0.4275、0.3740、0.3924。沿海城市群開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力的耦合度大小排序?yàn)殚L(zhǎng)三角>山東半島>珠三角>京津冀>遼中南,耦合度平均值分別為0.4506、0.4110、0.4079、0.3746、0.3458。從53個(gè)城市來看,開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力耦合度空間差異相對(duì)較小但逐年遞增,標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.0657、0.0759、0.0766。1995年、2005年和2015年資源環(huán)境承載力高于耦合度平均值的城市數(shù)量分別為34個(gè)、25個(gè)、31個(gè),占到全部城市數(shù)量的64.15%、47.17%、58.49%,其中北京、濟(jì)南、淄博、青島、揚(yáng)州、鎮(zhèn)江、泰州、南京、鎮(zhèn)江等23個(gè)城市的開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力耦合度始終高于平均水平,相對(duì)集中地分布于山東半島、長(zhǎng)三角和珠三角,深圳(0.4964)開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力耦合度最高,承德(0.1940)開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力耦合度最低,處于最低一級(jí)的低水平耦合階段,兩者相差2.56倍。

圖2　沿海城市群資源環(huán)境承載力的時(shí)空特征

我國(guó)沿海城市群開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力的協(xié)調(diào)度整體不高,以輕度失調(diào)類型為主,1995年、2005年和2015年資源環(huán)境承載力協(xié)調(diào)度平均值分別為0.3294、0.3209、0.3335,呈現(xiàn)較明顯的非同步發(fā)展特征。沿海城市群開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力的協(xié)調(diào)度大小排序?yàn)殚L(zhǎng)三角>珠三角>山東半島>京津冀>遼中南,協(xié)調(diào)度平均值分別為0.3650、0.3394、0.3325、0.3109、0.2918。從53個(gè)城市來看,開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力協(xié)調(diào)度空間差異特征與耦合度空間差異特征完全一致,標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.0695、0.0705、0.0753。1995年、2005年和2015年高于協(xié)調(diào)度平均值的城市數(shù)量均為24個(gè),占全部城市數(shù)量的45.28%。其中,沈陽、北京、濟(jì)南、淄博、青島等22個(gè)城市開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力協(xié)調(diào)度始終高于平均水平,相對(duì)集中地分布于長(zhǎng)三角和珠三角。深圳(0.6048)開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力協(xié)調(diào)度最高,屬于初級(jí)協(xié)調(diào)型;上海(0.5225)開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力協(xié)調(diào)度次之,屬于勉強(qiáng)協(xié)調(diào)型;承德(0.1981)開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力協(xié)調(diào)度最低,屬于嚴(yán)重失調(diào)型(圖3)。

圖3　沿海城市群開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力的耦合度與協(xié)調(diào)度

3.4　協(xié)調(diào)發(fā)展的障礙因素分析

1995—2015年,各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)沿海城市群開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力協(xié)調(diào)發(fā)展的障礙度差異較為明顯,平均值為∈[14.1680%,20.0023%],前五位障礙指標(biāo)分別是人口密度(20.0023%)、人均耕地面積(20.0013%)、經(jīng)濟(jì)密度(20.0004%)、城市建設(shè)用地占比(20.0003%)和人均公園綠地面積(20.0001%),可見開發(fā)強(qiáng)度是影響兩者協(xié)調(diào)發(fā)展的主要障礙子系統(tǒng)。其中:①人口密度是首要障礙因素。發(fā)達(dá)的經(jīng)濟(jì)水平、便利的公共服務(wù)和便捷的交通運(yùn)輸使大城市的“虹吸效應(yīng)”突出,中小城市人口流失,沿海城市群人口畸形分布。其中,人口密度對(duì)遼中南障礙作用最強(qiáng),地理位置較偏、經(jīng)濟(jì)實(shí)力較弱、社會(huì)保障不足等加速了該區(qū)人口流失,出現(xiàn)“人才陷阱”與“北雁南飛”問題,加上超低生育率的影響,三個(gè)年份中遼中南人口密度分別僅為312人/km2、326人/km2和331人/km2。②人均耕地面積是第二大障礙因素。城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展使建設(shè)用地規(guī)模持續(xù)增加,大量耕地后備資源被開發(fā)利用,加上災(zāi)毀和生態(tài)退耕等因素的影響,人均耕地面積不斷減少,土地壓力巨大。其中,人均耕地面積對(duì)珠三角的障礙作用最強(qiáng),這與其土地面積不足且可墾率低、空間分布零散、耕地質(zhì)量不高等密切相關(guān),耕地資源緊缺成為其硬約束。③經(jīng)濟(jì)密度、城市建設(shè)用地占比和人均公園綠地面積是重要的障礙因素。GDP增速作為政績(jī)考核的長(zhǎng)期標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致忽視經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量,大城市利用政策支撐條件和配套服務(wù)設(shè)施等成為高經(jīng)濟(jì)密度區(qū),中小城市多是低經(jīng)濟(jì)密度區(qū),城市建設(shè)用地呈現(xiàn)低效、無序、快速擴(kuò)張,人均城市建設(shè)用地水平參差不齊,城市公園綠地存在面積不足、配套設(shè)施陳舊、養(yǎng)護(hù)管理缺失等問題,不利于居民幸福指數(shù)的提升(圖4)。

圖4　沿海城市群開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力協(xié)調(diào)發(fā)展的障礙因子

4　結(jié)論與討論

4.1　結(jié)論

本文運(yùn)用耦合協(xié)調(diào)度模型和障礙度模型,對(duì)中國(guó)五大沿海城市群開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力的時(shí)空耦合協(xié)調(diào)關(guān)系特征及其障礙因素進(jìn)行了量化診斷,得出以下結(jié)論:①中國(guó)沿海城市群開發(fā)強(qiáng)度加速上升,開發(fā)強(qiáng)度均值由2.9976%增加到5.2944%,超過2030年4.67%的國(guó)土開發(fā)強(qiáng)度紅線,珠三角開發(fā)強(qiáng)度最高,長(zhǎng)三角開發(fā)強(qiáng)度次之,遼中南開發(fā)強(qiáng)度最低;53個(gè)城市開發(fā)強(qiáng)度空間差異明顯,深圳和上海開發(fā)強(qiáng)度處于最高一級(jí),承德開發(fā)強(qiáng)度最低。沿海城市群資源環(huán)境承載力穩(wěn)步上升,資源環(huán)境承載力均值由0.3636增至0.4411,低于資源環(huán)境承載力理想值,珠三角資源環(huán)境承載力最高,長(zhǎng)三角資源環(huán)境承載力最低;53個(gè)城市資源環(huán)境承載力空間差異較小且逐年遞增,深圳資源環(huán)境承載力最高,肇慶資源環(huán)境承載力最低。②中國(guó)沿海城市群開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力的耦合度處于(0.3,0.5]的拮抗耦合階段,三個(gè)年份的耦合度均值分別為0.4275、0.3740和0.3914,長(zhǎng)三角耦合度最高,遼中南耦合度最低;53個(gè)城市開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力耦合度空間差異相對(duì)較小但逐年遞增,深圳(0.4964)耦合度最高,承德(0.1940)耦合度最低。沿海城市群開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力的協(xié)調(diào)度整體不高,以(0.3,0.39]的輕度失調(diào)類型為主,三個(gè)年份的協(xié)調(diào)度均值分別為0.3294、0.3209和0.3335,長(zhǎng)三角協(xié)調(diào)度最高,遼中南協(xié)調(diào)度最低;53個(gè)城市開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力協(xié)調(diào)度空間差異特征與耦合度空間差異特征完全一致,深圳(0.6048)協(xié)調(diào)度最高,承德(0.1981)協(xié)調(diào)度最低。③各指標(biāo)對(duì)沿海城市群開發(fā)強(qiáng)度和資源環(huán)境承載力協(xié)調(diào)發(fā)展的障礙度差異明顯,平均值∈[14.1680%,20.0023%],前5位障礙指標(biāo)是人口密度>人均耕地面積>經(jīng)濟(jì)密度>城市建設(shè)用地占比>人均公園綠地面積,障礙度的平均值依次為20.0023%、20.0013%、20.0004%、20.0003%、20.0001%。其中人口密度是首要障礙指標(biāo),以對(duì)遼中南(41.5305%)障礙作用最強(qiáng),人均耕地面積的障礙作用次之,耕地資源緊缺成為兩者協(xié)調(diào)發(fā)展的硬約束,以對(duì)珠三角(48.3592%)障礙作用最強(qiáng),經(jīng)濟(jì)密度、城市建設(shè)用地占比和人均公園綠地面積成為制約沿海城市群開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力協(xié)調(diào)發(fā)展的潛在障礙因子。

4.2　討論

綜上所述,開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力的本質(zhì)內(nèi)涵較為深厚,推進(jìn)兩者的協(xié)調(diào)發(fā)展是一個(gè)相對(duì)宏大的系統(tǒng)工程,城市群作為一種復(fù)雜的綜合集群體,實(shí)現(xiàn)其社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境保護(hù)的全面協(xié)同更是需要循序漸進(jìn)。本文針對(duì)我國(guó)沿海城市群開發(fā)強(qiáng)度與資源環(huán)境承載力耦合協(xié)調(diào)及其障礙因素診斷的成果是較為初步的,今后應(yīng)在區(qū)域選擇、指標(biāo)構(gòu)建、方法運(yùn)用以及政策響應(yīng)等方面應(yīng)做進(jìn)一步的探討與研究。