克拉玛依市城镇化与生态环境耦合协调发展研究

杨 帆，安瓦尔·买买提明，阿里木江·卡斯木，2

（1.新疆师范大学，a.地理科学与旅游学院；b.丝绸之路经济带城镇化发展研究中心，乌鲁木齐 830054；2.新疆干旱区湖泊环境与资源重点实验室，乌鲁木齐 830054）

城镇化与生态环境耦合关系的研究一直以来都是地理学家研究的核心热点问题之一［1-3］。中国城镇化建设自改革开放以来一直处于快速发展中，截至2019 年，中国常住人口城镇化率已达到60.60%，首次突破60%大关。城镇化发展在快速推进的同时也面临环境污染、资源过度利用、生态系统恶化等问题，严重影响城市的可持续发展［4］。随着经济发展由高速增长向高质量增长的转变，解决城镇化快速发展带来的各种环境问题成为目前城镇化发展的战略目标。因此，在国家“一带一路”的战略背景下，新疆在高速发展的同时，关于如何协调城镇化与生态环境之间的可持续发展已经成为研究的核心热点问题［5，6］。

关于城镇化与生态环境耦合关系问题的研究，国内外学者已有诸多研究成果。国外学者对城镇化研究较早。Panayotou［7］和 Grossman 等［8］提出了“环境库兹涅茨曲线（EKC）”理论，认为城市经济发展与生态环境的相互关系呈现倒“U”型曲线波动；Wlter［9］提出要实现城镇化与生态环境的协调发展，需要合理利用当地资源、避免资源无效利用，提高其利用效率；OECD［10］提出了脱钩理论（Decoupling-theory）对城镇化与生态环境关系进行论述。国内相关研究随着中国城镇化的发展也日益丰富，马世俊等［11］在早期提出了“社会-经济-自然”复合生态系统，开启了中国城镇化与生态系统研究；黄金川等［12］和方创琳等［13］研究了城镇化与生态环境之间的耦合关系；刘耀彬等［14］以定量和定性相结合、灰色关联度分析等方法研究相互耦合的机理；廖李红等［15］结合夜间灯光指数和遥感生态指数来定量测度城市化与生态环境的耦合协调度。综上研究发现，国内外对于城镇化与生态环境相互关系的研究较为广泛，多集中于城镇化程度较高的城市和区域，研究方法多样，但对干旱区绿洲城市研究相对较少，干旱区生态环境脆弱且受人类活动的影响较大，城市的分布同样也受环境因素的影响。因此，在新疆城镇化快速发展的同时也应重视对新疆城镇化与生态环境关系的研究。

本研究以新疆克拉玛依市为研究区，构建城镇化与生态环境综合评价指标体系，运用熵值法和耦合协调度模型，分析了2008—2019 年各指标耦合协调关系及发展趋势，以期为克拉玛依市及天山北坡经济带城镇化可持续发展研究提供借鉴。

1 研究区概况及数据来源

1.1 研究区概况

克拉玛依市（84°44＇—86°01＇E，44°07＇—46°08＇N）位于准噶尔盆地西部、天山北麓，泛中亚地区的中心区，是重要的石油石化基地和新型工业化城市。截至2019 年，总人口为46.23 万人，户籍人口为31.09万人，地区生产总产值达972.9 亿元，其城镇化发展一直处于快速发展之中。克拉玛依市地处沙漠戈壁，生态环境脆弱。由于资源开采、人类活动等原因，是新疆水土流失、沙漠化严重的地区之一，同时石油工业生产和过多使用危险化学品，其生态环境脆弱性更为显著［16］。作为资源型工业城市［17］，克拉玛依市发展受自然资源和生态环境的影响较大，因此加强城镇化与生态环境耦合协调发展是其未来发展不可忽视的重要问题。

1.2 数据来源

选取的所有指标数据均来源于2009—2020 年的《中国城市统计年鉴》《新疆统计年鉴》《克拉玛依市国民经济和社会发展统计公报》及其他政府部门公开的数据。

2 研究方法

2.1 构建指标体系

为了更好地研究克拉玛依市城镇化与生态环境的耦合关系，依据城镇化和生态环境的内涵，在借鉴其他学者研究成果的基础上，结合克拉玛依市城镇化与生态环境发展状况，按照研究数据的系统性、连续性、科学性和可获取性原则，分别从人口、经济、社会和空间城镇化［18-20］4 个方面构建城镇化综合发展水平指标体系；依据PSR 模型从生态环境压力、状态、响应［21，22］3 个方面构建生态环境综合发展水平指标体系。对克拉玛依市城镇化与生态环境耦合协调关系进行科学的评价。

2.2 数据标准化及处理

由于所选择的数据量纲、数量级的差异，对研究结果有影响，需对选取数据进行标准化处理。本研究采用极差标准化法处理，同时为了避免主观赋权法的主观性偏差，各指标权重采用熵值法来确定，以期更客观反映各指标的重要程度。

正向型指标：

逆向型指标：

计算第i年第j指标值的比重。标准化后的各指标处于［0，1］。每个指标信息熵的公式如下：

如果pij=0，则定义：

式中，n为评价对象数量，Ej是指标的信息熵。

根据信息熵计算各指标的权重：

式中，m为指标数量，Wj是第j个指标权重。

2.3 综合发展指数

根据标准化后的值和各指标的权重计算克拉玛依市2008—2019 年城镇化与生态环境7 个子系统的综合发展指数。综合发展指数即综合发展水平的量化值，公式如下：

式中，Ui表示第i个评价对象的综合发展指数（综合得分）；Wj表示第j个指标的权重；Yij是标准化数据值。

2.4 耦合协调度模型

本研究参考物理学中的容量系数模型，借鉴其他学者的研究得出耦合度模型［20］：

式中，C为耦合度，C∈［0，1］，C由 0 到 1 表示耦合度由低到高，当C=0 时耦合度最小，认为两个系统互不影响，当C=1 时，耦合度最大，认为两个系统具有极强的相关性。

由于耦合度只能反映系统之间的相互影响程度，本研究引入耦合协调度模型来反映城镇化与生态环境的协调发展关系［20］。公式如下：

式中，T表示城镇化与生态环境的综合协调指数；D表示耦合协调度，D∈［0，1］，D越接近 1 耦合协调度越大；α、β为待定系数，参考其他学者研究，认为城镇化和生态环境对一个城市的发展同等重要［19，22］。故α、β均取值为 0.5。参考相关文献耦合度协调类型的划分方案［20］，按如下标准划分耦合度协调发展类型、发展阶段与发展特征（表1）。

表1 城镇化与生态环境耦合协调发展

3 结果与分析

3.1 城镇化与生态环境综合评价指标分析

从表2 城镇化综合发展指标体系中各子系统指标层可以看出，克拉玛依市城镇化中人口、经济、社会、空间城镇化的权重分别为0.253 0、0.253 9、0.316 9、0.176 2，其中，社会城镇化权重最高，其次是经济城镇化和人口城镇化，但差异不大，空间城镇化的权重最低。说明克拉玛依市在城镇化发展的进程中人口、经济、社会3 方面综合协调发展，而城市空间发展相对缓慢。

表2 城镇化与生态环境综合发展水平评价指标

生态环境的压力、状态、响应的权重分别为0.343 4、0.472 6、0.184 0，其中，权重最高的是生态环境状态，生态环境响应最低。生态环境状态要素中，权重最高的是建成区绿化覆盖率，权重为0.198 0，说明克拉玛依市在典型干旱区城市的地理环境背景下，当地政府在城镇化的进程中，注重城镇绿化和人民生活环境的改善，采取有效措施创造“戈壁沙漠中的绿色发展奇迹”的绿色工业城市，并在2013 年成为新疆第一个国家级生态区。

3.2 城镇化与生态环境综合发展指数分析

2008—2019 年克拉玛依市城镇化与生态环境综合发展指数及耦合协调度见表3。克拉玛依市城镇化的综合发展指数从2008 年的0.200 3 上升到2019 年的 0.832 3。虽然在 2010 年和 2016 年有所下滑，但是城镇化综合发展水平总体呈上升趋势，2011—2013 年和2017—2019 年这两个阶段城镇化增长速度较快。在这两个阶段中，城镇居民人均财政收入与年末人均储蓄余额也明显增加，说明在城镇化发展进程中，经济随之得到发展。与此同时，2008—2019 年克拉玛依市的居民收入不断提高，城市建成面积、城市道路面积不断扩大，医疗等公共服务设施不断完善，人民生活质量得到了提升。

表3 2008—2019 年克拉玛依市城镇化与生态环境综合发展指数及耦合协调度

2008—2019 年克拉玛依市生态环境综合发展指数虽然有一定的波动，但总体呈上升趋势。2010年生态环境综合指数波动较大，主要是由于工业二氧化硫排放量从2009 年的42 777 t 减少到了2010年的34 224 t，建成区绿化覆盖率从2009 年的42.6%增加到了2010 年50.68%。因此，2010 年生态环境综合发展指数较高，但对其总体上升趋势影响不大。总的来说，克拉玛依市生态环境综合发展指数从2008 年的 0.257 6 上升到 2019 年的 0.734 5，表明克拉玛依市的生态环境在城镇化快速发展进程中，不断改善生态环境、减少工业废弃物的排放，城市绿地面积、城市生活垃圾及污水的处理率不断增加，在积极发展城镇化的过程中保持生态环境的协同发展，注重城镇化的发展速度并保障发展质量，努力建设国家生态保护区，走可持续发展的新型城镇化道路。

3.3 城镇化与生态环境耦合协调度分析

由表 1、表 4 可知，2008—2019 年克拉玛依市城镇化与生态环境耦合协调度整体呈上升趋势，虽然2010 年与2016 年有小幅度下降，但是其总体发展阶段是由过渡阶段逐步发展为协调发展阶段，其耦合度协调发展类型也由2008 年的濒临失调型发展为良好耦合协调型，其发展逐步形成良性互动。在研究期内，克拉玛依市政府在发展城镇化的过程中注重生态环境的改善，虽然有生态环境系统滞后的时期，但是总体来说，克拉玛依市城镇化与生态环境总体上是协同发展的关系。

表4 2008—2019 年克拉玛依市耦合协调发展情况

2008—2011 年属于过渡阶段。其中，2008—2010 年为濒临失调型，2011 年为勉强耦合协调型，2008、2009、2011 年为城镇化与生态环境系统同步型，2010 年城镇化系统属于滞后型。因该阶段城镇化发展水平处于过渡阶段，所以城镇的发展对生态环境带来的压力较小，城镇化系统同步或滞后于生态环境系统。

2012—2019 年属于协调发展阶段。其中，2012—2013 年为初级耦合协调型。2012 年为城镇化与生态环境系统同步型，2013 年为生态环境系统滞后型。因该阶段城镇化发展水平进入协调发展阶段，所以城镇化与生态环境系统先进入同步期，而后城镇化发展带来的生态环境压力逐步增加，造成生态环境系统滞后。

2014—2017 年为中级耦合协调型。其中，2014—2015 年为生态环境系统滞后型，2016—2017 年进入城镇化系统与生态环境系统同步型。因该阶段城镇化发展水平进一步提升，克拉玛依市在发展城镇化的同时，不忘走绿色发展的道路，不断改善并提升城市的生态环境，努力建好国家生态保护区。

2018—2019 年为良好耦合协调型。耦合协调度进一步提升，为生态环境系统滞后型。因该阶段城镇化发展水平进一步提高，克拉玛依市政府认真贯彻落实党的十九大精神，坚持稳中求进和新发展理念，坚持高质量发展，努力推动克拉玛依市资源型城市的转型升级和高质量发展的新型城镇化道路。

4 小结与讨论

4.1 小结

本研究以新疆克拉玛依市为研究区，采用熵值法和耦合协调度模型，构建克拉玛依市城镇化和生态环境的综合发展水平评价指标，分析2008—2019年克拉玛依市城镇化与生态环境耦合协调的关系，为克拉玛依市探索绿色、包容、和谐的可持续发展新型城镇化道路提供借鉴和参考。

1）克拉玛依市城镇化综合发展指数从2008 年到2019 年基本保持稳步上升的趋势。综合发展指数由0.200 3 上升到0.832 3。而生态环境综合发展水平虽然略有起伏，其总体发展趋势也是上升的状态。综合来看，2013 年之前城镇化和生态环境综合发展指数各有高低，从2013 年起，城镇化综合发展指数略高于生态环境综合发展指数，城镇化与生态环境处于协同发展的状态。

2）2008—2019 年克拉玛依市城镇化水平和生态环境耦合协调度虽有起伏，但整体呈上升的趋势。2008—2010 年为濒临失调型，2011 年为勉强耦合协调型，2012—2013 年为初级耦合协调型，2014—2017 为中级耦合协调型，2018—2019 年为良好耦合协调型。

3）综上所述，克拉玛依市城镇化和生态环境协调发展水平在研究期间内在呈上升趋势。克拉玛依市在过渡阶段时，城镇化水平相对较低，经历过城镇化系统相对滞后型，近年来，克拉玛依市已经进入协调发展阶段，城镇化水平逐渐提高，生态环境系统滞后型时有出现，这就要求克拉玛依市政府要正确认识城镇化与生态环境的动态耦合关系，采取适当的城镇化发展战略，注重发展速度的同时保证发展质量，要走好绿色发展的道路，走好城镇化和生态环境协同发展的道路。

4.2 讨论

克拉玛依市地处西北干旱区，其地理位置与资源分布特殊，属于典型的资源型工业城市［23］。在其城镇化过程中，更加应该注重推进石油产业发展与生态文明建设相协调发展的政策，坚持解放思想，实事求是。由于其地理位置的特殊性、生态环境的脆弱性等特点，更应该摒弃“先污染后治理”的发展思路，推动城镇化与生态环境建设协同发展［24-26］。特别是作为资源型城市，更是应该摒弃发展只能依赖资源的单一化的发展道路，向多元化发展。按照和谐发展理论，加快产业结构的调整，走出一条高质量、绿色、和谐、可持续发展的新型城镇化道路。

由于数据的获取难度较大，时间相对滞后，不同数据的选取对研究结果也会有所不同。本研究选取了较为适合克拉玛依市发展的各项指标，这些指标获取难度相对较小且真实度较高。在以后的研究中可适当延长研究期，选择其他相关数据，进一步探讨城镇化与生态环境的内在机理。