山東鄒平市自然生態與社會經濟系統耦合協調研究

趙曉帥 王宜成

（1.鄒平市生態環境監控中心，山東鄒平 256200；2.青島農業大學資源與環境學院，山東青島 266109）

1 引言

黃河流域生態保護和高質量發展是重大國家戰略，《黃河流域生態保護和高質量發展規劃綱要》明確指出，到2030 年，黃河流域逐步形成生態共治、環境共保、城鄉區域協調聯動發展的格局［1］。鄒平市位于魯西北，北靠黃河，其社會經濟近年來實現了快速發展，地區生產總值從2011 年的632 億元迅速增長到2017 年的898 億元，與此同時，其生態環境保護工作面臨巨大的壓力，主要大氣污染物SO2的排放量從2011 年的3.56 萬t 增長到2016 年的8.56 萬t，生態環境與社會經濟的矛盾日益突出。本文選擇靜態耦合與動態耦合相結合的方法，分析研究鄒平市社會經濟發展與自然生態之間的耦合程度及發展規律，以期為該市經濟與環境政策的制定提供重要的理論基礎和數據支撐，實現黃河流域生態保護和高質量發展。

2 研究方法

2.1 評價指標體系構建

根據鄒平市社會經濟與自然生態的實際，借鑒相關研究成果［2］，構建經濟與環境綜合評價指標系統［3］。指標體系由自然生態系統和社會經濟系統組成，其中，自然生態系統選取年均降水量和SO2排放量等10 個指標，社會經濟系統選取地區生產總值和固定資產投資額等10 個指標，見表1。

表1 鄒平市生態與經濟耦合協調發展指標體系

2.2 數據來源與處理

本研究以2011—2020 年為研究時段，數據來源于《鄒平市統計年鑒》《鄒平市國民經濟和社會發展統計公報》。

本文主要采用極差變換法［4］對各指標進行量化［5］，公式如下：

式中，xij表示系統指標的原始值；maxxij，minxij分別表示第j 個指標第i 年的最大值和最小值；Xij為指標標準化值，其值介于0～1 之間。通過極差變換法分別得到社會經濟系統的標準化值xi和自然生態系統的標準化值yi。

2.3 耦合協調度模型

耦合是指多個系統之間相互作用并彼此影響的現象和程度［6-7］。社會經濟系統和自然生態系統的耦合關系主要表現為兩系統內各指標之間相互作用的演化趨勢［8］。

2.3.1 指標權重測算

本研究采用熵值法計算各個指標的權重，各指標的信息熵（Ej）公式為：

各項指標的權重（wj）公式為：

式中，pij為第j 個指標第i 年指標值的比重；m 為某項指標的個數；k 為各個子系統的指標數。

通過上述2 個公式計算得到社會經濟系統指標權重（ai）和自然生態系統指標權重（bi）。

2.3.2 綜合評價指數測算

綜合評價指數測算公式如下：

式中，F（x）為社會經濟系統的綜合評價指數。

式中，F（y）為自然生態系統的綜合評價指數。

2.3.3 耦合協調度計算

耦合協調度計算公式如下：

式中，C 為兩系統的耦合度；T 為兩系統的綜合發展指數，g 和h 分別為社會經濟系統與自然生態系統在評價指標體系的權重，取值均為0.5；D 為復合系統的耦合協調度。借鑒已有研究文獻［6］，鄒平市社會經濟發展與生態環境的耦合協調類型見表2。

表2 鄒平市社會經濟與自然生態耦合協調類型

2.4 剪刀差方法

剪刀差方法可用來反映社會經濟系統和自然生態系統的綜合評價指數的變化趨勢差異性［9］。本研究利用剪刀差方法對社會經濟發展與自然生態的變化速率構建切線夾角α。α 值越大，表示F（x）與F（y）兩條曲線變化趨勢之間的差異越大。

式中，V（x）與V（y）分別為F（x）與F（y）的變化速率。

3 結果與分析

3.1 鄒平市社會經濟系統與自然生態系統綜合發展指數分析

3.1.1 社會經濟系統綜合指數

2011—2020 年鄒平市社會經濟系統綜合發展指數變化趨勢見圖1。

圖1 2011—2020 年鄒平市社會經濟系統綜合發展指數變化趨勢

由圖1 可知，鄒平市社會經濟系統綜合發展指數在研究期間整體呈波動上升而后逐步下降的變化趨勢，2011—2017 年鄒平市社會經濟系統指數由0.270 1 波動上升到0.706 1，經濟實力明顯提升，而后社會經濟系統指數由2017 年的0.706 1 下降到2020 年的0.317 3，說明該時期內社會經濟整體面臨的壓力加大。

社會經濟系統分類指標中，經濟運行指數整體呈波動上升而后逐步下降的變化趨勢，這主要源自鄒平市2018 年和2019 年開展新舊動能轉換，淘汰了部分“兩高”項目及落后產能；社會發展指數整體呈波動緩慢上升的變化趨勢，2013 年指數下降明顯主要源自當年社會從業人員和衛生機構床位數減少。

3.1.2 自然生態系統綜合指數

2011—2020 年鄒平市自然生態系統綜合發展指數變化趨勢見圖2。

圖2 2011—2020 年鄒平市自然生態系統綜合發展指數變化趨勢

由圖2 可知，鄒平市自然生態系統綜合發展指數在研究期間整體呈波動上升的變化趨勢，2011—2014 年鄒平市自然生態系統指數由0.258 9 上升到0.654 0，說明該時期生態功能的作用逐漸發揮作用，使得生態指數明顯增加；2015—2016 年自然生態系統指數連續下降到0.429 8，說明該時期內生態環境整體面臨的壓力加大；2017—2020 年自然生態系統指數值又上升至0.797 2，說明生態環境質量明顯改善。

自然生態系統分類指標中，生態環境指數呈現出波動上升的演變趨勢，其中2015 年和2016 年下降明顯，主要源自工業廢水排放量和SO2排放量上升，以及工業固廢綜合利用率下降；自然資源指數呈現先上升后緩慢下降的演變趨勢，主要是2019—2020 年林地面積和人均綠地面積下降所致。

3.2 社會經濟與自然生態耦合協調度

2011—2020 年鄒平市社會經濟系統與自然生態系統耦合協調度變化趨勢見圖3。

圖3 2011—2020 年鄒平市社會經濟系統與自然生態系統耦合協調度變化趨勢

由表2 可知，耦合協調度的數值越大，表明自然生態系統與社會經濟系統耦合協調發展程度越高。由圖3 可知，鄒平市社會經濟系統與自然生態系統的耦合協調度在2011—2013 年屬于輕度失調型；2014—2017 年為瀕臨失調型；2018—2020 年為勉強失調型。10 年間，鄒平市社會經濟系統與自然生態系統的耦合協調度水平由0.323 6 增長至0.596 6，整體在向好的方向轉變，經歷了從輕度失調到瀕臨失調再到勉強失調的過程，說明鄒平市生態環境與經濟發展的耦合協調性有所改善。

3.3 社會經濟系統與自然生態系統演化剪刀差

以2011 年為基準年，2012—2020 年鄒平市社會經濟指數與自然生態指數增長速率見圖4。

圖4 2012—2020 年鄒平市社會經濟指數與自然生態指數增長速率

以2011 年為基準年，2012—2020 年鄒平市社會經濟系統與自然生態系統演化速率剪刀差見圖5。

圖5 2012—2020 年鄒平市社會經濟系統與自然生態系統演化速率剪刀差

由圖4～5 可知，以2011 年為基準年，2012—2020 年鄒平市社會經濟系統的演化速率呈緩慢波動上升趨勢，自然生態系統的演化速率呈波動下降趨勢，兩系統的演化速率的差異越來越大，剪刀差呈平穩波動上升趨勢，大體在0.418 0～0.428 0 之間波動，說明兩系統發展演化速率的差異基本維持在穩定水平。

4 討論

本文選擇靜態耦合與動態耦合相結合的方法，利用耦合協調度模型和剪刀差方法，對鄒平市的經濟與環境的協調發展狀態和二者的發展速度差異進行分析判斷，為當地制定經濟與環境協調發展的政策體系提供了重要理論基礎和數據支撐。

研究結果表明：（1）鄒平市社會經濟系統綜合水平整體呈波動上升而后逐步下降的變化趨勢，自然生態系統綜合水平呈波動上升的變化趨勢，前者發展速度總體上快于后者。（2）經濟與環境的協調發展度在研究期內不斷提高，由0.323 6 增長至0.596 6，整體在向好的方向轉變，經歷了從輕度失調到瀕臨失調再到勉強失調的過程，說明鄒平市生態環境與經濟發展的耦合協調性有所改善。（3）經濟與環境系統演化速率的剪刀差呈平緩波動上升趨勢。

社會經濟與生態環境耦合協調度同經濟發展和生態環境建設密切相關，經濟發展水平和生態環境建設水平直接影響二者耦合協調發展的程度。因此，鄒平市未來應著重關注經濟與環境的協調發展。經濟方面，加快新舊動能轉換，創新經濟活力和提高經濟效益；環境方面，加強環境治理，大力發展環保產業，持續改善環境質量。鄒平市自然生態與社會經濟系統耦合協調研究可為區域可持續發展提供科學依據，有助于鄒平實現黃河流域生態保護和經濟高質量發展。