烏魯木齊市人口—經濟—環境耦合協調發展及障礙度分析

龐冬　何秉宇

摘要：依據相關文獻和烏魯木齊市的實際情況構建了區域人口-經濟-環境耦合協調度指標體系，運用耦合協調度模型及障礙度模型分析了烏魯木齊市近10年的人口、經濟、環境耦合協調度變化特征及其主要影響因子。結果表明，2005—2015年烏魯木齊市人口-經濟-環境系統的耦合狀態呈現持續好轉態勢，耦合度類別依次為輕度失調衰退類、中度失調衰退類、輕度失調衰退類、瀕臨耦合協調類、勉強耦合協調類；耦合協調度類型由最初的經濟滯后型發展為生態環境滯后型、人口滯后型。影響烏魯木齊人口-經濟-環境系統協調發展的主要因子為環境空氣質量優良天數、工業廢水排放量、城鎮污水集中處理率、第三產業比重、社會消費品零售總額和進出口總額。

關鍵詞：人口；經濟；環境；耦合度；耦合協調度；障礙度；烏魯木齊

中圖分類號：F127 文獻標識碼：A 文章編號：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、經濟、資源是當今世界社會經濟發展的重要課題。區域人口、經濟、生態環境系統之間相互促進又相互制約，其是否能協調發展以及如何使之協調發展是關系到區域能否實現可持續發展的重大問題，具有重要的現實意義。同時，生態文明建設和“兩型社會”建設的基礎也需要區域人口、經濟、環境系統協調發展的支撐。人口、經濟和環境協調發展問題已經逐漸引起世界范圍內的關注。

1987年聯合國世界環境與發展委員會提出了關于人與自然的和諧發展思想，為區域人口-經濟-環境協調發展理論奠定了基礎[1]。1991年Grossman等[2]提出了著名的環境庫茲涅茨曲線，作為以經濟為核心的人口-資源-生態環境系統性研究最為突出的理論成果，用以說明環境與經濟增長之間的關系，這為以后的相關研究提供了重要指導。中國國內對該問題也極為重視，1994年提出了人口-經濟-環境協調發展的具體內涵和具體發展方向[3，4]。

國內在人口、經濟和生態三者耦合協調關系方面的研究已取得初步進展，如王春萍等[5]對慶陽市人口、經濟、環境協調發展問題進行定量分析，并針對研究區瀕臨失調衰退類環境類型的現狀提出降低自然增長率、提高人口素質、轉變經濟發展方式，以促進人口-經濟-環境的協調發展。但對人口-經濟-環境系統耦合協調度的障礙度研究卻甚少。烏魯木齊市近年來人口快速增長，經濟發展速度加快，生態環境改善明顯，分析三者關系變化趨勢可以為烏魯木齊市可持續發展提供科學依據。本研究根據烏魯木齊市人口、經濟發展及自然環境條件，構建人口-經濟-環境綜合評價體系，利用烏魯木齊市2005—2015年的相關數據，運用耦合協調度模型及障礙度模型對三系統耦合協調程度和障礙度進行測算，分析烏魯木齊人口-經濟-生態環境系統耦合協調發展態勢，診斷與識別經濟快速發展下影響城市發展的特征性人口、經濟與環境問題，以期為區域科學合理地處理人口、經濟、生態環境之間的相互關系提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

新疆是“絲綢之路經濟帶”的核心區，烏魯木齊則是核心區的核心。地理坐標為東經86°37′33″-88°58′24″，北緯42°45′32″-44°08′00″，屬于中溫帶半干旱區。2015年年末烏魯木齊市常駐人口355萬人，實現地區生產總值（GDP）2 680.00億元，人均地區生產總值74 000元；建成區面積429.96 km2，城市建成區綠化覆蓋率達40.3%。

1.2 數據來源及指標體系建立

數據來源于烏魯木齊市統計年鑒（2005-2016年）、新疆維吾爾自治區統計年鑒（2005-2016年）、烏魯木齊市相關統計公報、烏魯木齊市政府工作報告、環境質量公報等，部分指標數據來源于與指標相關的文獻[5-18]以及資源環境和人口經濟研究領域的文獻資料等。

目前對人口-經濟-環境系統耦合協調分析尚無統一的指標體系。為了科學量化烏魯木齊市人口、經濟、環境發展水平，分析三系統的耦合協調關系，在查閱大量相關文獻的基礎上，初選了69項三級指標，運用頻次分析法[13]，初選指標層指標。再運用SPSS 20.0軟件對各系統指標進行因子分析，根據KMO值大于0.6的條件篩選出適合因子分析的指標。依照數據的全面性、科學性、合理性和可獲得性等原則[14]，并結合烏魯木齊市人口、經濟、環境發展的實際情況[19-24]對指標進行第三次篩選和補充，最后確定了具有代表性、使用頻率較高的19項指標，構建了烏魯木齊市人口-經濟-環境系統耦合協調發展評價指標體系（表1）。

1.3 數據標準化處理

運用極差標準化方法對原始數據進行標準化處理。設Xi、Yj、和Zk分別為人口系統、經濟系統和生態環境系統按照極差標準化方法處理后的數據，計算公式為：

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

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

Yj、Zk的原始數據遵照上述方法處理，其中j=1，2，…，7；k=1，2，…，5。

1.4 指標權重計算

熵權法是用客觀信息量的大小來確定權重，該方法在很大程度上規避了評價指標權重計算的主觀因素，評價結果更貼近實際，具有客觀性和科學性[25，26]。本研究運用此方法來計算各指標的權重。

1）計算第j個指標下第i項目的指標值比重Sij。

Sij=■ （i=1，2，…，m；j=1，2，…，n） （3）

式中，Xij為標準化處理后所有的各元素值。

2）計算第j個指標的熵值ej：

ej=-（1/lnm）lnSij （4）

3）計算第j個指標的權重？棕j：

？棕j=■ （5）

1.5 耦合協調度模型

計算烏魯木齊市近11年各年經濟-人口-生態環境綜合評價指數，分析這11年變化情況，確定協調程度，計算步驟如下。

1）確定經濟、人口、生態環境綜合評價函數分別為f（x）、g（y）、h（z）[27，28]。

f（x）=∑■■aix′i （6）

式中，ai為權重；g（y）、h（z）的計算方法遵照上述公式。

2）借鑒廖重斌[29]物理學中的容量耦合模型：

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

因為本研究中n=3，所以得到三大系統的耦合度計算公式為：

C=■ ■ （8）

耦合協調度模型為：

D=■ （9）

T=？琢f（x）+？茁g（y）+？酌h（z） （10）

式中，D為耦合協調度，C為耦合度，T為經濟-人口-生態環境綜合評價指數，？琢、？茁、？酌均為待定系數。本研究根據烏魯木齊市近年經濟發展速度、生態環境等實際情況及專家意見，將f（x）、g（y）和h（z）3個待定系數？琢、？茁、？酌擬定為0.2、0.4、0.4。

1.6 耦合協調度評判標準

將f（x）、g（y）和h（z）的值分別代表人口系統、經濟系統和環境系統的綜合得分。通過3項值的對比分析，值大代表該系統發展相對較快；反之，發展緩慢。按照最終所求耦合協調度D的大小，在借鑒已有研究[28，30]的基礎上，將區域人口-經濟-環境協調發展現狀標準劃分為3大類10亞類。并將每個亞類的發展協調類型根據其3大因素的比重，劃分為人口滯后型、經濟滯后型、環境滯后型和同步發展型，耦合協調度等級劃分標準見表2。

1.7 障礙度模型

在城市人口-經濟-生態環境系統耦合協調度評判的基礎上引入障礙度模型[31]，進一步對烏魯木齊市協調發展的障礙因子進行診斷。第i個指標對應的障礙度為：

Oi=■×100% （11）

式中，Fi為因子貢獻度，Fi=Wi×？棕ij，Ii=1-Xi；Ii為指標偏離度；Wi為第i個準則層指標權重；？棕ij為第i個準則層指標所屬的第j個單項指標的權重；Xi為標準化值。

2 結果與分析

2.1 烏魯木齊市人口-經濟-生態環境耦合結果

利用公式（1）～（11）以及各項指標的權重，在EXCEL 2010中建立3大系統綜合評價函數模型以及人口經濟生態耦合度、綜合評價指數和耦合協調度的計算模型，根據該模型計算出烏魯木齊市2005—2015年人口、經濟、生態綜合評價函數f（x）、g（y）和h（z），以及人口-經濟-生態環境耦合度（C）、綜合評價指數（T）和耦合協調度（D）（表3）。

2.2 烏魯木齊市人口-經濟-環境耦合結果分析

2.2.1 耦合度及耦合協調度時間序列分析 2005—2015年烏魯木齊市人口-經濟-環境系統耦合度處于0.32左右，耦合協調度總體上呈緩慢增長態勢（圖1）。耦合協調類別由中度失調衰退類逐漸過渡到勉強耦合協調類；耦合協調類型由最初的經濟滯后型發展為環境滯后型，最后發展到人口滯后型。2005—2006年耦合協調類型經濟滯后，此段時間由于烏魯木齊市地區生產總值較低、人口基數較大，可供利用的能源資源有限，導致經濟發展處于被動狀態。2007—2010年耦合協調類型為環境滯后型，這與烏魯木齊市經濟發展模式有關，以環境為代價的發展模式在經濟得到快速發展的同時勢必會給環境帶來巨大壓力。從2011年開始為人口滯后型，這與烏魯木齊市非農業人口比重不斷增加、城鎮化進程加快密切相關，雖然人口城鎮化在一定程度上增加了城市勞動力，有利于集中化生產，促進了產業結構升級，但卻增加了烏魯木齊市的人口規模，降低了人均資源擁有量，從而不利于人口的協調發展。

2.2.2 三大系統綜合評價時間序列分析 烏魯木齊市的人口、經濟與環境綜合發展評價指數從2005年的0.285 2到2015年的0.827 1，總體呈現快速上升趨勢（圖2）。其中，經濟、環境綜合評價指數與綜合評價指數的發展趨勢基本相當，但人口綜合評價指數在2010年后明顯低于綜合評價指數。

由圖2可知，人口綜合評價指數以2014年為界，整體呈現波動中先緩慢下降后快速上升的態勢，綜合得分由2005年的0.406 7上升至2015年的0.681 0，人口發展速度較快。人口素質的提高增加了城市的吸引力，優化了城市的產業結構，對城市社會經濟的可持續發展起到了顯著作用；但隨著城鎮化進程的加快，城市人口規模的不斷增加勢必會給城市的基礎設施、交通、環境等方面帶來巨大壓力。

由經濟綜合評價指數可以看出，烏魯木齊的經濟發展呈現指數式增長，說明工業化和城市化進程在不斷加快，三大產業的產值也在不斷提升，各個產業都得到了較快的發展。2007年之前三大系統中經濟系統和人口、環境系統發展差異較大，人口和環境綜合評價指數均大于經濟綜合評價指數，但這種差異在逐步縮小。經濟綜合評價指數與綜合評價指數發展趨勢相近，這說明該時期經濟發展有較好的人口和生態基礎，但經濟發展不是該時期社會發展的重要推動力。2007年后，經濟綜合評價指數與環境綜合評價指數發展態勢一致，但2013年之后，環境綜合評價指數高于經濟綜合評價指數，說明烏魯木齊市在經濟快速發展的大趨勢下，城市環境也得到了改善。

生態環境綜合評價指數呈現“三波段”變化特征。2005—2008年緩慢下降，2008—2011年快速增長，2011—2015年緩慢增長。特別是2008年烏魯木齊市環境綜合評價指數達到了近10年的最低值，而后呈現大幅度上升趨勢。自2010年始，烏魯木齊堅持把治理大氣污染作為最大的民生工程，5年來累計投入400多億元實施了126個重點大氣污染治理項目，大氣污染治理取得了歷史性突破。截至2015年，烏魯木齊的“藍天目標”已基本達成，烏魯木齊全年空氣質量優良率達85%以上。

2.3 障礙度診斷結果

根據障礙度模型計算烏魯木齊市指標的障礙度值，本研究只列出了每年障礙度值排序前3位的因子（表4）。由表4可知，2005—2015年障礙度排序前3位的指標均有環境空氣質量優良率，烏魯木齊市的平均環境空氣質量優良率僅為73%，低于全新疆平均水平（82%），但2012年后烏魯木齊市環境空氣質量優良率均高于全新疆的平均水平。2008—2014年（2011年除外），障礙度排序第一位的均為工業廢水排放量，經濟的發展使工業廢水排放量處于持續增長趨勢。從2005—2015年障礙度排序前3位的指標種類的變化趨勢來看，由最初的環境因子變為經濟因子和人口因子，這說明隨著社會經濟的發展，烏魯木齊市的環境質量在改善，環境指標對障礙度的影響力不再具有持續性，但人口和經濟發展問題成為影響其可持續協調發展的新因素。總的來說，經濟子系統和環境子系統障礙度較大，并且經濟子系統與環境子系統中的分項指標，如環境空氣質量優良率、工業廢水排放量、城鎮污水集中處理率、第三產業比重、社會消費品零售總額、進出口總額等對烏魯木齊市人口-經濟-環境系統耦合協調發展程度的障礙度影響較大也較為持續。在此期間，經濟與生態環境成為制約烏魯木齊人口-經濟-環境系統耦合協調發展的最大因素。

3 結論

1）2005—2015年烏魯木齊市人口-經濟-環境的耦合狀態呈現持續好轉態勢，3大系統已由無序逐步向有序發展，耦合協調類別依次為輕度失調衰退類、中度失調衰退類、輕度失調衰退類、瀕臨耦合協調類和勉強耦合協調類。

2）2005—2015年烏魯木齊市人口-經濟-環境系統中各準則層指標的綜合評價指數均呈上升趨勢，但經濟綜合評價指數增長速度明顯高于人口和環境綜合評價指數增長速度，耦合協調類型由最初的經濟滯后型發展為環境滯后型，最后發展到人口滯后型。

3）由障礙度分析可知，2005—2015年，3大系統的障礙度對烏魯木齊市人口、經濟、環境協調發展的影響程度各不相同，其中人口、經濟子系統的障礙度呈上升趨勢，經濟子系統的障礙度呈下降趨勢；從長遠來看，人口發展和環境保護是制約烏魯木齊市未來可持續發展的主要因素。由障礙度排序可知，影響烏魯木齊人口-經濟-環境系統協調發展的主要因子為環境空氣質量優良率、工業廢水排放量、城鎮污水集中處理率、第三產業比重、社會消費品零售總額和進出口總額。

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