基于耦合模型的生态环境与经济协调发展研究

【摘要】经济发展与生态环境相协调是发展低碳经济，建设资源节约型环境友好型社会的必然要求。党的十八届三中全会更是首次将“建设生态文明”纳入国家的战略规划中。本文以青岛市为例，研究分析了2008年到2014年的相关数据，构建了经济与生态环境两大系统的指标体系，并利用线性加权法确定了经济系统与生态环境系统的综合发展水平，进而运用耦合协调度评价模型分析青岛市生态环境与经济发展的协调状况，之后根据研究分析结果，得出结论-青岛市经济系统与生态环境系统二者的耦合协调等级经历了从严重失调到初级协调的过程，2011年到2014年青岛市的生态环境建设低于同期的经济发展水平，生态环境建设还有很大进步空间。最后对青岛市生态环境与经济可持续发展提出合理建议。

【关键词】耦合模型 生态环境 经济 协调发展 青岛市

一、引言

经济的高速增长与生态环境的急剧恶化形成了鲜明的对比。在资源枯竭，生态退化，环境污染的背景下，经济成就不再那么令人欣喜。2013年5月，在中央政治局第六次集体学习时指出“要处理好经济发展同生态环境保护的关系，牢固树立保护生态环境就是保护生产力，改善生态环境就是发展生产力的理念”。这充分彰显了党和国家对保护生态环境的重视。如何在经济发展与生态环境保护方面建立科学有效的协调机制，从而使社会保持良好可持续的发展趋势是当前研究的重点。

二、文献综述

对于生态环境与经济协调发展的研究，一直是国内外学术界研究的重点。Meadows等经济学家联合发表了《增长的极限》 ，它借助系统动力模型对经济与环境的关系进行模拟。Grossman和Krueger提出了环境库茨涅茨曲线，他们认为随着经济的增长，环境质量会出现先恶化后改善的过程。Costanza Robert认为要实现经济-生态系统协调耦合，不但要依靠经济增长与环保技术，而且还要重视对社会发展的度量。在国内，陈祖海将生态环境与经济的协调过程分为原始演化阶段、近代演化阶段和现代演化阶段三个阶段，他认为经济活动和生态环境之间是一种非线性、不连续的相互关系。江红莉等认为经济与生态环境协调发展是相互促进，耦合协同发展。董会忠认为区域经济对环境的胁迫机制是通过两种正反力量交互作用下进行的。

经过多年的发展，生态环境与经济协调发展的研究成果比较丰富。现有的研究主要集中在对单个系统的分析，对两个系统耦合协调关系和评价研究较少，缺少解释二者耦合关系的模型，实证分析亦显不足。因此，本文以青岛市为例，借鉴物理学中的耦合模型对生态环境与经济协调发展进行实证研究，希望可以对其他城市的发展提供有益借鉴。

三、研究区概况

青岛市地处山东半岛东南部沿海，东，南紧靠黄海，毗邻山东烟台市，日照市，威海市，潍坊市，同时与日本和韩国隔海相望。青岛市由于其独特的地理位置，逐渐发展成为国际性海港和区域性枢纽空港。青岛市是山东半岛蓝色经济区规划核心区域龙头城市，拥有一个部级新区-青岛西海岸新区，其经济总量排在上海浦东新区和天津滨海新区之后，位列第三。青岛的经济发展一直处于山东省领先地位，2014年全市GDP达8692.1亿元，在全国城市排名第13位。青岛市经济的快速飞跃发展不得不让我们考虑其是否以牺牲生态环境为代价，经济发展与生态环境二者是否能友好协调。

四、研究方法及数据来源

耦合是指两个或两个以上的系统或运动形式通过各种相互作用彼此影响以至协同的现象，是在各子系统之间的良性互动下，相互依赖、相互协调、相互促进的动态关联关系。耦合度就是系统或要素之间相互影响的大小程度。耦合协调度是度量系统之间或系统内部要素之间在发展过程中彼此和谐一致的程度，体现了系统由无序走向有序的趋势。运用耦合协调度模型，我们能够很好的分析生态环境与经济发展二者之间的协调发展情况。

（一）耦合评价模型

对于协调度的计算，本文借鉴物理学中的容量耦合系数模型，多个系统相互作用的耦合度模型为：

其中：C2代表两个系统的耦合度，u1，u2分别代表经济系统与生态环境系统的综合评价指数。但是，此模型的不足之处在于很难判断经济系统与生态环境系统两个子系统是在各自什么样的发展水平下达到协调的。可能会出现两个子系统的发展水平较低，但是耦合协调程度确较高的情况，这种情况下的耦合协调度就偏离了实际情况。为了能较精准的反映经济系统与生态环境系统二者的协调发展水平及状态，本文将上述的耦合度模型做拓展，得到耦合协调度模型：

其中：C为经济系统与生态环境系统的耦合度，T为经济发展与生态环境的综合评价指数，D为经济系统与生态环境系统的耦合协调度，α，β为待定系数。由于经济发展同生态环境的保护同等重要，所以α，β都取值为0.5。

为了更直观清晰的反映经济系统与生态环境系统协调发展的耦合情况，现对经济系统与生态环境系统二者的耦合协调度进行等级划分，如表1所示：

（二）经济与生态环境耦合协调度评价模型

（1）指标体系的建立。根据指标体系构建的科学性、可比性、可操作性、关联性等原则，从青岛市选取GDP、人均GDP、财政收入、城市居民人均可支配收入、第三产业比重、进出口总额作为经济系统的指标。同时选取造林总面积、工业废水排放达标量、工业固体废物综合利用量、公园数、公园绿地面积、建成区绿化覆盖面积、垃圾无害化处理量作为生态环境系统的指标。

（2）数据来源。本文中经济系统所用数据主要来自于2009-20

15年青岛市统计局公布的《青岛市统计年鉴》 、《青岛市社会经济发展统计公报》 ；生态环境系统中有关数据数据主要来自于山东省统计局公布的2009-2015年《山东省统计年鉴》 ，《青岛市统计年鉴》作为补充。

（3）指标的标准化处理。本文所用的经济系统与生态环境系统的指标均是正向指标，即指标值越大越好。为了消除数据量纲及指标极值的影响，需对原始数据进行标准化处理。计算公式如下：

根据上述方法和青岛市有关数据，可计算出青岛市经济系统和生态环境系统的各指标权重，权重结果如下表2所示：

（5）经济系统与生态环境系统综合发展水平评价模型。对经济系统与生态环境系统各自的综合发展水平采用线性加权法进行计算，计算公式如下：

其中，u1，u2分别代表经济系统与生态环境系统综合评价值，wij为指标权重。

五、结果评价分析

根据耦合协调度模型和系统综合发展水平评价模型计算得出青岛市2008-2014年经济系统和生态环境系统综合评价指数 ，二者的耦合度C，耦合协调度D，经济发展与生态环境综合评价指数T。具体结果如下表3所示：

（一）青岛市经济系统与生态环境系统发展水平

从表3可以看出，青岛市经济系统与生态环境系统的综合发展指数u1，u2从2008年到2014年都呈现出稳步增长的趋势。对于经济发展系统u1来说，受国际金融危机的影响，青岛市2008年的综合发展指数较低，仅为0.031，2009年略有提高，达到0.095.随着2009年以来山东半岛蓝色经济区的提出，国家大力发展海洋经济的战略规划的落实，青岛市抓住机遇，发挥自己山东半岛蓝色经济区龙头城市的辐射带动作用，大力发展海洋经济，使得青岛市的经济发展水平达到了一个新的高度，青岛市GDP从2008年的4436.18亿元增长到2014年的8692.1亿元，财政收入从2008年的342.44亿元增长到2014年的895.2亿元，进出口总额从2004年的521.58亿美元增长到2014年的798.9亿美元。对于生态环境系统u2来说，青岛市的生态环境呈现出逐步改善，稳定良好发展的态势。在生态环境保护方面，青岛市委、市政府贯彻执行“环湾保护、拥湾发展”的战略，坚持“环保为民、环保惠民”的思想，大力发展循环经济，注重环境保护，节能减排工作，加强对环境质量的监督力度和惩罚力度，青岛市的环境质量得到极大改善。特别是青岛制定和实施了《青岛市“十二五”期间污染物减排和环境改善考核奖励办法》、《墨水河流域生态补偿暂行办法》、《2011-2012年环湾保护行动计划》等一系列措施，使得青岛市的环境保护质量总体保持良好状态，青岛市工业废水排放达标量从2008年的9663万吨，到2014年达到10402万吨，建成区绿化覆盖面积从2008年的11086公顷，到2014年达到21939公顷，公园绿地面积从2008年的4014公顷，到2014年达到4741公顷。生态环境评价指数也从2008年的0.099达到2014年的0.862.

（二）青岛市经济系统与生态环境系统耦合协调度评价

从表3可以看出，青岛市经济系统与生态环境系统的耦合协调度总体上呈上升趋势，2008年二者的耦合协调度为0.167，2014年二者的耦合协调度达到0.681。协调等级也从2008年的严重失调向2014年的初步协调转变，这说明青岛市经济与生态环境协调发展耦合关系密切，经济发展与生态环境保护相互促进，共同发展。从表3我们也可以看出青岛市经济系统与生态环境系统二者的协调等级只达到初步协调状态，生态环境系统还有很大的发展空间，应进一步加大对生态环境的保护，使二者的耦合协调等级向更高层次发展。

依据青岛市经济系统与生态环境系统二者各自的发展水平不同，还可将每种耦合协调度等级在分为3种类型：u1u2，为生态环境保护滞后型；u1=u2，为经济发展与生态环境保护同步型。从表3我们可以看出2008年、2009年、2010年为经济发展滞后型，2011年、2012年、2013年、2014年为生态环境保护滞后型。从这一分析结果我们可以得出，虽然青岛市的生态环境系统综合发展指数较高，但从2011年到2014年青岛市的生态环境质量水平都低于同时期的经济发展水平。

六、结论及建议

通过对基于耦合模型的生态环境与经济协调发展研究，得出以下结论：

（1）经济系统与生态环境系统二者存在显著的耦合发展特征，它们之间是相互影响、相互制约的耦合互动关系。经济发展促进生态环境向更高层次，更好状况发展；反过来，生态环境为经济发展奠定基础，并在一定程度上可制约经济发展。

（2）青岛市经济系统与生态环境系统综合指数从2008年到2014年呈逐年增加的趋势。

（3）青岛市经济系统与生态环境系统二者的耦合协调度经历了严重失调，中度失调，轻度失调，濒临失调，勉强协调，初级协调6个阶段，二者之间的优化协调趋势越来越明显。

（4）青岛市2011年到2014年生态环境的保护低于同期经济发展水平，生态环境保护还有很大的进步空间。

为了使青岛市经济系统与生态环境系统二者的耦合协调度达到更高的一个水平，特提出以下几点建议：

（1）抓住“山东半岛蓝色经济区”建设这一战略机遇，大力发展海洋经济，优化产业结构，依靠自身优势发展滨海生态旅游经济，推动青岛经济发展水平更上一个台阶。

（2）大力开发太阳能，风能等清洁能源，不断利用技术创新减少能源消耗和对环境的污染；建立生态补偿模式，优化人文社会软环境，构建环境友好型城市，打造“宜居青岛，幸福青岛”。

（3）加强对经济发展和生态环境保护二者协调发展的研究和检测，运用经济、技术、规划、行政等手段促使二者向最优协调方向发展。

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