青海省社会经济与资源环境承载力协调度分析

刘斯洋，迟妍妍，王夏晖，许开鹏，张丽苹，付 乐，张 信，王晶晶

（生态环境部环境规划院, 北京 100012）

1978 年以后，中国社会经济进入高速发展阶段并取得了一系列显著的成果[1-5]，然而由于发展方式粗放、生态环境保护意识淡薄等原因[6-7]，在过去的几十年中我国生态环境遭到了严重破坏[8]，目前亟需加强资源、环境与生态的保护与修复力度以解决各类生态环境问题[9]，同时为了实现2050 年现代化的发展目标，还需继续保持经济社会的快速发展[10]。社会经济发展与资源环境保护之间的矛盾日益突出，如何统筹社会经济与资源环境之间的关系，使二者协调且持续健康发展是我国所面临的重要挑战之一。

社会经济与资源环境之间的关系可采用综合指数模型、耦合协调度和包络模型等方法来量化[11]。协调度模型用以分析系统之间的相互匹配程度，能够反映两个系统由无序走向有序的过程，协调度模型作为识别与解决不同系统之间矛盾与问题的有效方法[12-13]。因其可反映两个或多个子系统之间的动态变化趋势和联系被广泛应用，目前已被广泛应用于我国各类与资源环境承载力相关的研究中，并取得了较好的成果[14-15]。如通过改进传统的功效函数和协调度函数，以更适用于城市土地利用系统研究的协调度模型对广州市天河区的城市土地利用潜力进行分析，而天河区的土地利用系统发展较协调，但并未达到最优状态，环境和社会子系统的发展都还需提升[16]；以协调发展度模型对1997-2014 年黑龙江省的城镇化质量与生态环境质量协调程度进行分析，黑龙江省生态环境发展远落后于城镇化水平，城镇化与生态环境的协调性已由濒临协调向良好协调迈进[17]。通过构建城市开发强度及资源环境承载力指标体系，采用耦合协调模型对珠三角九市的可持续发展水平进行评估，结果显示区域内过半城市生态经济系统濒临失调，受经济因素驱动影响更大[7]。结合因子分析法与协调度模型，分析了2011-2015 年陕南3 市城镇化质量与资源承载力水平协调发展程度，除安康市外，汉中市和商洛市均属于城镇化质量超前发展型，资源承载力有待提高[18]。三江源地区生态经济系统经历了从不协调发展到各子系统良性互动状态的动态演变过程[15]。以上研究反映了协调度模型在多因子动态变化的广泛应用。

青海省位于我国西北部，区域内包含三江源水源涵养区等重要生态功能区，是我国西北部生态屏障的重要组成部分，生态环境脆弱且敏感，生态地位突出。青海省也是我国社会经济发展水平落后的地区之一，较高的生态环境保护要求与迫切的社会经济发展的矛盾突出，如何在快速发展社会经济的同时保障资源环境承载力水平稳定提升是青海省需解决的重点问题。本研究以青海省全域为研究区域，基于协调度理论构建社会经济发展与资源环境承载力指标体系，运用协调度评估模型分析该区域当前社会经济发展水平与资源环境承载力的协调匹配程度，判断影响其协调度变化的主要因素，为青海省社会经济与生态环境协调发展的相关政策制定提供思路参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于青藏高原东部(图1)，总面积约722 000 km2，海拔1 618-6 610 m，地势呈西高东低、南北高、中部低。该区域位于干旱半干旱气候区，属于典型的高原大陆性气候，年均温在-1～15 ℃。我国重要的大江大河如长江、黄河、澜沧江等都发源于此，该区域生态系统与自然景观多样、自然资源丰富，是西部生态文明建设的重要区域。青海省年径流量为611.23 亿m3，人均水资源量比全国平均水平高5 倍。但近年来，东部和黄河源区水土流失面积、侵蚀程度、危害程度均呈加剧趋势，水土流失面积和侵蚀面积远高于全国水平[19]。青海的经济基础较我国东部发达地区更为薄弱，严格的生态环境保护要求一定程度的影响了其社会经济发展。

图1 研究区域Figure 1 Study area

2010-2017 年青海省地区生产总值由1 350.43亿元增至2 642.80 亿元，人均GDP 由13 854.99 元增至44 348 元。常住人口由563.47 万人增至598.38万人，增幅6.20%；其中，城镇人口由251.98 万人增至317.54 万人，城镇人口占比由44.72%提高至53.07%。产业结构由41.40 ∶ 22.60 ∶ 36.00 变为35.11 ∶22.41 ∶ 42.48。即2010-2017 年青海省城镇化进程良好，社会经济发展和人民生活水平得到显著改善。

1.2 数据来源与预处理

数据来源于2010-2017 年《青海省社会经济统计年鉴》《青海省环境质量公报》《青海省水资源公报》。为保障评估结果的有效与可靠，在模型评估之前需先对评估数据进行标准化处理，本研究选用Min-max 法对原始数据标准化，具体公式：

式中：Xi(i= 1, 2, 3…,n)为序参量，Xij为第i个序列参量的第j个指标；xij为标准化后的功效函数值；αij与βij为系统稳定临界点序列参量的上下限值。

中国多时期土地利用土地覆被遥感监测数据集(CNLUCC)来源于资源环境科学数据注册与出版系统[20]，国界线来自于资源环境科学与数据中心(https://www.resdc.cn)。

1.3 指标体系构建

本研究体系分为社会经济发展与资源环境承载力两类。参考相关研究成果[21-24]，从经济、产业、人口、居民生活、基础设施建设、农业等方面选取了11 项指标，构建社会经济发展指标体系；从资源、环境、生态等方面选取了10 项指标，构建资源环境承载力指标体系，共计21 项指标。指标权重计算采用层次分析法，并通过一致性检验。指标与权重如图2 所示。

图2 指标体系与权重设置Figure 2 Index system and weight setting

1.4 评估方法

本研究使用协调度模型对青海省社会经济与资源环境的发展协调水平进行分析。协调度分析模型分为耦合度分析与协调度分析两个部分，其中耦合度分析模型公式[1]：

式中：f(x)为社会经济发展指数，g(x)为资源环境承载力指数，K(≥2)为调节系数，本研究中K值取2。耦合评价结果取值范围为0-1，等分越高，说明两者之间的耦合程度越高。

为了能够对青海省社会经济与资源环境承载力之间的协调程度进行分析，需通过协调度模型对其协调程度进行评估。协调度分析模型[1]：

式中：D为协调度；C为协调度(耦合度)；T为社会经济发展水平与资源环境承载力的综合评价指数；α 与β 为待定权数，与评价指标的重要性相关，本研究将社会经济发展与资源环境承载设为同等重要，因此取α = β = 0.5，协调度模型取值范围为0-1，得分越低协调度越低，得分越发协调度越高。协调度分为10 个等级[21]，具体分级如表1 所列。

表1 协调度分级表Table 1 Scale of the degree of coordination

其中，每个协调等级可依据f(x)与g(x)关系进一步分析其协调类型：当f(x) ＜g(x)说明社会经济发展相对滞后，当f(x) =g(x)时说明二者发展同步，当f(x) >g(x)时说明资源环境承载力建设相对滞后。

2 结果与分析

2.1 社会经济发展

青海省经济社会发展指数评价结果表明，2010-2017 年青海省经济指标持续增长，而2012-2015 年地方生产总值、居民净收入、城镇与农村居民可支配收入等经济参数明显提升，经济发展速度明显加快；第三产业生产总值占比由2010 年的34.9%增长至2017 年的46.6% (图3)。2010-2017 年青海省不但经济总量得到提升，其经济结构正在不断趋于优化。

图3 青海省社会经济发展指数Figure 3 Qinghai socioeconomic development index

2010-2017 年青海省社会指标总体呈上升态势，各项指标基本保持平稳增长的趋势，人口增长率始终保持在8%以上，除2014 年教育与科技类指标有所回落外，其余年份的卫生、教育与科技建设类指标均保持持续增长，整体向好。污水集中处理设施建设较为缓慢，2011-2016 年污水集中处理率始终保持在60%左右，2017 年受青海省污水治理投入加大影响，污水集中处理率上升至78.1%，但仍然远远低于国家平均水平。

2010-2017 年青海省经济社会发展指数持续增加，由2010 年的0.087 2 上升至2017 年的0.461 5。与经济指标和社会指标相比，经济社会发展指数增长速度相对较慢。社会经济发展指数说明社会经济始终处于稳步发展、逐步提升的状态。

2.2 资源环境承载力

青海省资源环境承载力指数评价结果表明，2010-2017 年，青海省资源承载力总体波动较大，其中2012、2014 与2017 年资源承载力指数相对较高，远远高于其他年份，而2010、2011、2013、2015与2016 年则资源承载能力相对较低(图4)。通过对资源类指标统计结果分析可知，耕地面积、人均耕地面积与用水量等指标都呈平稳增长的趋势，而水资源总量与人均水资源量在不同年际之间则有着较大的波动，2012、2014 与2017 年为降水丰年，地表水资源总量与人均水资源量都高于其他年份，导致这3 年的资源存在能力指数总体较高。此外，从更长时间尺度来看，青海省受全球气候变化的影响，区域内降水量将呈不断增加的趋势[25]，未来其资源承载能力将也呈现上升的趋势。

图4 青海省资源环境承载力指数Figure 4 Qinghai resource environmental capacity index

2010-2017 年青海省生态环境指标总体呈现平稳上升-下降-再上升-再下降的趋势。其中2013-2014 年生态环境指标得分最低，对生态环境类指标统计结果分析可知，2013 年大气环境污染问题较为突出，西宁市2013 年二类以上空气天数仅为60.6%，2012 与2014 年则存在水环境治理下降的问题，其主要原因为湟水流域的工业生产导致一定程度的水环境污染。生态质量总体呈逐年上升趋势，植被覆盖水平不断增加，但2017 年生态环境优良区域面积出现了较大程度的下降，该现象主要是由于青海省地区受全球气候变化影响强烈，高海拔地区的草甸与湿地退化显著[26-27]，导致区域内生态环境优良区域面积出现下降的现象。总体而言，2010-2017 年青海省资源环境承载能力总体在波动中缓慢上升。

2.3 综合协调度

基于社会经济发展与资源环境承载力指数计算结果，最终得到青海省社会经济与资源环境承载力协调度(图5)。

图5 社会经济发展与资源环境承载力协调度Figure 5 The coordination of socioeconomic development and environmental resource capacity

与其他年份相比，2010-2011 年青海省资源环境与社会经济发展水平程度都相对较低，且社会经济发展水平总体滞后于资源环境承载能力，处于严重失调阶段[28-29]。2011-2012 年，青海省社会经济发展开始加速与资源环境承载力水平显著上升，使得社会经济与资源环境承载力协调度得到较快的提升，达到了中度失调水平，社会经济发展发展依然滞后于资源环境承载力。2012-2013 年资源环境承载水平有一定程度下降，因此二者的协调度增长开始放缓，社会经济发展指数开始高于资源环境承载力指数。研究显示，2009-2013 年，河西走廊5 市和甘肃省的社会经济发展水平均落后于资源环境发展水平[30-31]，黄河流域西部地区也呈现出类似的发展状况，而黄河流域东部地区也表现出相反的趋势。造成这种情况的原因可能是西北地区因地理位置等原因导致社会经济水平低于东部城市，另一方面社会经济的发展一定程度上是以资源环境的破坏为代价实现的，尤其是2010 年之前。2014 年社会经济发展水平与资源环境承载力同步上升，其中资源环境承载力由于变化幅度较大，导致其指数高于社会经济发展指数，协调度达到轻度失调水平。2015-2016 年受水资源下降影响资源环境承载力指数出现下降，虽然社会经济保持继续发展，但二者协调水平并未显著上升，社会经济发展指数再次高于资源环境承载力指数。2017 年，青海省资源环境承载能力再次上升，社会经济与资源环境协调度出现显著上升，达到濒临失调水平。

3 讨论

1)社会经济发展水平仍整体较低。2011-2017年青海省社会经济发展虽整体呈上升趋势，但与全国平均水平相比仍有较大差距，特别是第三产业生产总值占比、能量消耗总量变化速率、污水集中处理率等重点指标近年来增速缓慢。该结果一方面是由于青海省生态地位极其特殊，区域内建设用地面积不足全省总面积的2%，且生态环境保护要求较高，产业发展受生态环境保护与用地规模约束较大；另一方面是由于青海省地处高原，地广人稀，部分城镇、农村分布偏远且条件恶劣，开展污水、生活垃圾等基础设施建设存在客观困难，难以实现全面覆盖[32]。

2)资源环境承载力受水资源与水环境影响较大。由资源环境承载力评价结果可知，2010-2017年青海省水资源总量与人均水资源量两项指标出现了较为显著的波动，该现象主要是由于青海省生态环境较为脆弱，受近年来全球气候变化影响较为显著，导致不同年际间的降水量差异较大。水环境类指标也出现了较为显著的年际变化，该结果主要是由于青海省地表水环境治理能力不足，特别是湟水流域工业生产引发的水环境污染问题未能够得到有效解决，导致在枯水年易出现水环境质量下降的情况。从更长时间尺度来看，在全球气候变化的影响下黄河上游地区气候逐步暖湿化，青海省降水量将整体呈增加趋势，同时水环境质量在治理投入持续加大的情况下也将继续向好，资源承载能力将持续缓慢上升。研究表明，黄河流域乡村人口密度、PM2.5年均浓度、人均耕地面积、地形起伏度、高程和年均气温是影响区域社会经济与资源环境协调耦合性的主要因子[33]。

3)未来资源环境承载力将对协调水平产生较大影响。分析可知，社会经济与资源环境承载力的协调水平整体呈上升趋势，但资源与生态环境部分指标的波动变化导致2014-2016 年协调度上升放缓，是影响区域协调水平的因素。与之相反，江西省的环境资源禀赋较好，而当地新型城镇化建设水平虽逐年上涨，但仍一定程度落后于生态环境，表明经济、人口、社会及空间的推动效能仍有待提升[34]。对于山东省而言，2008-2012 年社会经济因素对其生态-社会-经济系统耦合协调度起着主导作用，2013-2017 年除社会经济因子的影响外，新增林地面积和地均水资源总量等生态资源指标对耦合协调度的影响也逐渐增大[11]。江苏省环境系统的波动主要是由于水资源和污水排放的变化，这也是影响整体发展协调水平的主要因素[35]。随着青海省产业结构逐步趋于优化以及“一带一路”等政策影响，社会经济水平将得到快速提升，同时青海省生态环境质量本底较为优秀，社会经济与资源环境承载力的协调水平将持续上升。考虑到目前资源环境承载力滞后于社会经济发展，若要加快实现青海省社会经济与资源环境承载力的良好协调，则需以提升资源环境承载指数为重点，进一步加强区域生态环境保护、资源配置与利用水平。

4)可持续发展是复杂政策和目标系统相互作用的结果，而协调发展是实现可持续发展的过程。社会经济子系统与生态环境子系统协调发展，是保持经济持续快速增长的迫切需要。该研究可明确青海省的社会经济与资源环境的动态变化，识别二者发展水平的差异及其主要的影响因素，有利于推进循环经济的建设，打造经济、社会、资源、环境交换和互动发展的有效渠道，从而为减少经济社会建设中的环境损失，加强经济社会对环境的反馈，实现更高水平发展提供有效途径。

4 对策与建议

1)加大生态环境保护投入力度。加强顶层设计，从法律法规、标准体系、体制机制等方面进行总体部署，提高对生态环境保护的重视程度。加大资金投入力度，完善生态环境保护基础设施建设，积极争取国家进一步加大对青海省水污染防治和水环境保护、土壤污染治理和风险管控、大气污染防治、农村环境综合整治、面源污染治理、环保基础设施建设、环境科技创新及推广应用等方面环保专项资金支持力度。

2)提升水资源利用效率。完善规划和建设项目水资源论证及节水评价制度，建立城市节水管理长效机制。建立用水单位重点监控名录，推进合同节水管理，继续开展“水效领跑者”引领行动。大力推进节水型社会建设，加强农业、工业、城镇节水，积极创建节水型社区、机关、学校、企业、家庭等。加大非常规水资源利用力度，推动再生水、雨水用于工业园区、城市绿化和清洗杂用、生态环境补水，实现“优质优用、低质低用”。

3)加强水环境污染防治。开展重点流域水生态环境状况调查评估，实施长江源头、黄河流域、湟水流域等重点流域水生态环境综合治理。强化重点流域控制单元水环境质量目标管理，整合流域水生态环境功能分区，强化环境质量目标管理。加大水环境治理力度，重点针对污染问题较为突出的湟水流域实施污染土及地下水修复、农业面源阻隔及人工湿地建设、污水处理厂提标改造及中水回用、畜禽养殖污染防治和城镇集中式饮用水水源地规范化整治等工程，巩固水环境治理成果。完善水环境监测系统建设，构建现代化监测信息平台。

4)开展重点区域生态环境修复。聚焦“两屏三区”生态安全格局，以江河湖流域、山体山脉等相对完整的自然地理单元为基础，统筹部署区域、流域、生态系统、场地等不同尺度的山水林田湖草沙冰一体化保护和修复，重点推动实施三江源地区、柴达木盆地、泛共和盆地、青海湖流域、湟水河流域等重大生态保护修复工程。推动重要生态系统整体性保护，开展生态系统尺度主要生态问题及关联性、紧迫度和优先度识别诊断，科学划定综合保护修复单元，分级分类实施生态修复。加强自然保护地建设与监管，将更大面积的野生动植物重要栖息地纳入保护地严格保护范围，强化栖息地整体系统与珍惜野生动植物保护。