廣東沿海經(jīng)濟帶城市生態(tài)環(huán)境承載力綜合評價及障礙度測算

裴振鴻 葉蔚

摘要：進(jìn)入21世紀(jì)以來，海岸帶城市經(jīng)濟規(guī)模和社會水平得到顯著提升，但其生態(tài)環(huán)境也面臨著較大承受壓力。本文通過使用PSR模型構(gòu)建海岸帶城市生態(tài)環(huán)境承載力評價指標(biāo)體系，經(jīng)熵值法客觀賦權(quán)后，采用TOPSIS模型和障礙度模型，橫向分析2010、2015、2018年廣東沿海經(jīng)濟帶14座城市生態(tài)環(huán)境承載力水平，縱向分析2009-2018年4座典型城市生態(tài)環(huán)境承載力變化趨勢和障礙因素。研究表明，珠三角地區(qū)承載力基本處于良好水平，粵東粵西地區(qū)處于中等水平；深圳、珠海、汕頭、湛江4座城市的生態(tài)環(huán)境承載力在研究期內(nèi)呈現(xiàn)波動變化，2015年后承載力逐步恢復(fù)；從障礙度測算結(jié)果來看，主要單項障礙指標(biāo)包括自然保護(hù)區(qū)個數(shù)、人均耕地面積、森林覆蓋率等，主要分類障礙系統(tǒng)是響應(yīng)子系統(tǒng)?；谠u價結(jié)論，提出相關(guān)的決策措施。

關(guān)鍵詞：廣東沿海經(jīng)濟帶城市；生態(tài)環(huán)境承載力；PSR-TOPSIS模型；障礙度

中圖分類號：F2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2022.22.015

0引言

廣東沿海經(jīng)濟帶是廣東省人民政府于2017年提出規(guī)劃建設(shè)的經(jīng)濟發(fā)展區(qū)域，其范圍包括廣東省沿海陸域及相關(guān)海域，總面積約為12.09萬平方公里，以珠三角區(qū)域為核心，連接?xùn)|西兩翼。由于具備區(qū)位優(yōu)勢突出、資源儲量豐富、經(jīng)濟實力雄厚、基礎(chǔ)設(shè)施較完善等特點，廣東沿海經(jīng)濟帶發(fā)展前景廣闊。沿海城市群是作為廣東省經(jīng)濟發(fā)展的活力引擎，但隨著工業(yè)化進(jìn)程和經(jīng)濟發(fā)展的加快，粵東粵西地區(qū)因產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，內(nèi)生發(fā)展動力不足等原因，與珠三角地區(qū)的發(fā)展差距日益明顯，一體化格局尚未真正形成，導(dǎo)致廣東沿海經(jīng)濟帶城市群在經(jīng)濟增長、生態(tài)環(huán)境治理和資源開發(fā)保護(hù)等方面存在較突出問題，生態(tài)環(huán)境承載力壓力不斷加大，廣東沿海經(jīng)濟帶的發(fā)展仍面臨一系列的挑戰(zhàn)。

國內(nèi)學(xué)者針對生態(tài)環(huán)境承載力的研究成果頗豐，例如熊永柱、楊靜對海岸帶環(huán)境承載力的概念、指標(biāo)體系和評價概念模型進(jìn)行探討，豐富和發(fā)展海岸帶環(huán)境承載力的研究理論；葉蔚等在研究粵港澳大灣區(qū)海洋污染防治機制中提出構(gòu)建沿海城市綜合生態(tài)承載力評價指標(biāo)體系的建議；張緒良等、崔昊天等運用PSR模型對局部區(qū)域的海岸帶生態(tài)環(huán)境承載力進(jìn)行綜合評價。因此，本文基于PSR模型構(gòu)建海岸帶生態(tài)環(huán)境承載力綜合評價體系，運用熵值法客觀賦權(quán)，結(jié)合TOPSIS模型和障礙度模型，對2009-2018年廣東沿海經(jīng)濟帶生態(tài)環(huán)境承載力進(jìn)行量化評價，掌握廣東沿海經(jīng)濟帶城市近十年的生態(tài)安全演變趨勢，探討沿海城市可持續(xù)發(fā)展的方式，為廣東沿海經(jīng)濟帶的進(jìn)一步開發(fā)建設(shè)和生態(tài)環(huán)境治理與保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)與決策建議。

1生態(tài)環(huán)境承載力評價指標(biāo)體系構(gòu)建

1.1評價模型機理

PSR模型是由國際經(jīng)合組合（OECD）與聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）提出的，被廣泛應(yīng)用到環(huán)境、生態(tài)、資源等領(lǐng)域的問題研究。P代表“壓力”：主要是指人類生產(chǎn)活動和需求獲取對資源的消耗及污染物排放對環(huán)境造成的破壞；S代表“狀態(tài)”：是指在海岸帶城市社會、資源消耗和污染物排放壓力之下所呈現(xiàn)出的各種狀況；R代表“響應(yīng)”：是指海岸帶城市面對環(huán)境壓力、狀態(tài)問題而采取的有效措施和對策。該模型較好地貼近海岸帶城市的發(fā)展特點以及經(jīng)濟-資源-環(huán)境的相互關(guān)系，具體的作用機制見圖1。

1.2評價指標(biāo)體系構(gòu)建

本文在選取評價指標(biāo)時，根據(jù)海岸帶城市的環(huán)境壓力、資源供給及經(jīng)濟發(fā)展特點，結(jié)合人類經(jīng)濟社會活動與生態(tài)環(huán)境變化的關(guān)聯(lián)效果，按照科學(xué)全面、層次鮮明、獨立客觀、動態(tài)演化、可操作性等原則，從“壓力（P）-狀態(tài)（S）-響應(yīng)（R）”三個維度構(gòu)建海岸帶城市生態(tài)環(huán)境承載力評價指標(biāo)體系如表1所示。

2生態(tài)環(huán)境承載力評價及障礙度測算

2.1指標(biāo)權(quán)重確定

熵值法在一定程度上消除人為因素的影響，是一種按照各個指標(biāo)之間數(shù)值差異程度進(jìn)行客觀賦權(quán)的方法。本文運用熵值法來確定廣東省沿海經(jīng)濟帶城市生態(tài)環(huán)境承載力評價指標(biāo)的權(quán)重。

（1）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理。為便于指標(biāo)之間分析比較，采用極值法對正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

構(gòu)建指標(biāo)原始數(shù)據(jù)矩陣：

X=［Xij］n×m（1）

正向指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化計算見式（2）：

X′ij=（Xij-Ximin）（Ximax-Ximin）（2）

負(fù)向指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化計算見式（3）：

X′ij=（Ximax-Xij）（Ximax-Ximin）（3）

式中：評價指標(biāo)數(shù)i=1，2，…，n，評價年份數(shù)j=1，2，…，m，Ximax、Ximin分別表示原始數(shù)據(jù)中的評價指標(biāo)i所有年份的最大值和最小值，為防止標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果為零，X′ij需進(jìn)一步處理：

Rij=X′ij+0.01（4）

通過上述公式計算得到標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果，得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣：

R=［Rij］n×m（5）

（2）熵值法賦權(quán)。將各項指標(biāo)進(jìn)行同度量化，計算第i項指標(biāo)在第j年的樣本值的比重：

pij=Rij∑mj=1Rij（6）

計算第i項指標(biāo)的熵值ei：

ei=-k∑mj=1pijlnpij（7）

式中：ei>0，k>0，令

k=1lnm（8）

則此時的ei為極大值：

ei=-1lnm∑mj=1pijlnpij（9）

計算評價指標(biāo)權(quán)重：

wi=1-ei∑ni=11-ei（10）

2.2基于TOPSIS模型的評價方法

TOPSIS模型是Yoon和Hwang于1981提出的一種適用于多項指標(biāo)、多個方案進(jìn)行比較選擇分析的模型。TOPSIS模型通過計算評價對象與正、負(fù)理想值之間的距離，以此作為評價優(yōu)劣的依據(jù)。

（1）構(gòu)建加權(quán)規(guī)范化矩陣。

Z=［zij］n×m=Rij×wi（11）

（2）確認(rèn)正負(fù)理想解。

z+=max1≤i≤nzij∣i=1，2，…，n=z+1，z+2，…，z+n（12）

z-=min1≤i≤nzij∣i=1，2，…，n=z-1，z-2，…，z-n（13）

（3）計算指標(biāo)與正負(fù)理想解的距離。

D+j=∑ni=1（z+i-zij）2（14）

D-j=∑ni=1（z-i-zij）2（15）

（4）根據(jù)式（14）、（15）計算綜合評價指數(shù)。

Tj=D-jD+j+D-j，Tj∈（0，1］（16）

2.3基于障礙度模型的評價方法

為識別出制約評價結(jié)果的障礙因素，運用障礙度模型計算各指標(biāo)障礙度。因子貢獻(xiàn)度Fi是指單項指標(biāo)對總目標(biāo)的影響程度，指標(biāo)偏離度Iij則是指單項指標(biāo)與目標(biāo)100%的差距，而障礙度Pij和pij是指第j年分類指標(biāo)和單項指標(biāo)的對生態(tài)環(huán)境承載力的影響程度。

Fi=Wi×wi（17）

Iij=1-Rij（18）

pij=Fi×Iij∑ni=1（Fi×Iij）×100%（19）

Pij=∑pij（20）

式中：wi是第i個指標(biāo)的權(quán)重，Wi為第i個指標(biāo)所在的分類準(zhǔn)則層的權(quán)重，Rij為單項指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值。

2.4數(shù)據(jù)來源

本文研究數(shù)據(jù)主要來源于2010-2019年《中國城市統(tǒng)計年鑒》《廣東省統(tǒng)計年鑒》《廣東農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》《廣東省生態(tài)環(huán)境狀況公報》《廣東省水資源公報》和各城市統(tǒng)計年鑒、環(huán)境公報、國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報等資料，個別指標(biāo)數(shù)據(jù)通過公式計算生成。

3實證結(jié)果分析

3.1生態(tài)環(huán)境承載力評價結(jié)果

（1）選取代表年份橫向評價分析沿海14座城市生態(tài)環(huán)境承載力，測算結(jié)果見表2。

由于目前未有統(tǒng)一的評價標(biāo)準(zhǔn)，本文在參考相關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合廣東沿海經(jīng)濟帶城市現(xiàn)狀，將生態(tài)環(huán)境承載力等級分為［0，0.3）差、［0.3，0.4）較差、［0.4，0.5）中等、［05，0.6）良好、［0.6，1）優(yōu)。

2010年，深圳、惠州、汕頭、茂名生態(tài)環(huán)境承載力表現(xiàn)較差，其余10座城市表現(xiàn)均為中等。2015年，變化最顯著的是汕頭從較差上升至優(yōu)，深圳、珠海、汕尾、潮州均上升至良好，其余8座城市維持在中等水平，變化不大。2018年，14座城市生態(tài)環(huán)境承載力均達(dá)到中等以上，茂名環(huán)境狀況有所改善，躍升至等級優(yōu)，汕頭、汕尾、揭陽、湛江和陽江均下降至中等水平。

（2）縱向評價分析2009-2018年典型城市生態(tài)環(huán)境承載力變化趨勢，測算結(jié)果見圖2。

整體而言，4座典型城市生態(tài)環(huán)境承載力呈現(xiàn)波動式上升趨勢。2009-2015年間，汕頭、湛江出現(xiàn)明顯的波動，從0.4～0.5區(qū)間下降至0.3～0.4區(qū)間，最低值為2011年降至0.3水平。2015-2018年間，各市生態(tài)環(huán)境承載力逐步提升，總體維持在0.4～0.6區(qū)間。

2011年，《廣東省國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要（2011-2015）》的發(fā)布，具體地說明廣東省未來五年的發(fā)展規(guī)劃。2015年全省實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值7.28萬億，珠三角地區(qū)占全省比重79.2%，粵東西地區(qū)合計占13.1%，然而在社會經(jīng)濟快速提升的同時，全省也面臨著較大的下行壓力，經(jīng)濟發(fā)展方式總體粗放，資源環(huán)境約束趨緊，造成沿海經(jīng)濟帶城市的生態(tài)環(huán)境承載力出現(xiàn)較大波動。

“十三五”開局之年，按照省“十三五”綱要精神和工作部署加強生態(tài)文明建設(shè)，強化能源消費總量和強度的雙控力度，節(jié)約集約利用資源，重視環(huán)境治理和環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施投入資金等，因此在2015-2018年廣東省沿海經(jīng)濟帶城市生態(tài)環(huán)境承載力得以恢復(fù)，并呈現(xiàn)出穩(wěn)步上升的趨勢。

（3）子系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境承載力評價分析。結(jié)合海岸帶城市實際狀況，深入探討典型城市生態(tài)環(huán)境承載力子系統(tǒng)的評價結(jié)果。

壓力子系統(tǒng)：2009-2018年深圳生態(tài)環(huán)境壓力子系統(tǒng)評價值總體呈現(xiàn)上升趨勢，增幅較大，深圳在節(jié)能減排方面工作成效顯著，極大提升其環(huán)境承載力；珠海在2009-2018年總體呈現(xiàn)下降趨勢，原因在于其單位地區(qū)生產(chǎn)總值電耗、萬元生產(chǎn)總值工業(yè)廢氣排放量和萬元生產(chǎn)總值工業(yè)廢水排放量均處于較高水平；汕頭總體保持穩(wěn)定，2011-2012年出現(xiàn)較大幅度下降，單位地區(qū)生產(chǎn)總值電耗、萬元生產(chǎn)總值工業(yè)廢氣排放量達(dá)到十年中最高值，同時出現(xiàn)較高物價消費水平，均已超過103%。湛江在2009-2015年間大幅上升，得益于能源消耗和污染物排放的管控，人口自然增長率也逐年下降；2016-2020年出現(xiàn)下降趨勢，尤為突出的是萬元生產(chǎn)總值工業(yè)廢氣排放量連續(xù)3年超1.45萬標(biāo)立方米?？傮w而言，社會、資源和環(huán)境壓力仍會給海岸帶城市生態(tài)環(huán)境承載力帶來較大的挑戰(zhàn)。

狀態(tài)子系統(tǒng)：2009-2018年深圳生態(tài)環(huán)境響應(yīng)子系統(tǒng)評價表現(xiàn)為先升后降，作為經(jīng)濟開放特區(qū)，深圳人口數(shù)逐年激增，這勢必會導(dǎo)致人均資源占有量的減少，如人均耕地面積和人均海域面積，深圳作為城市化進(jìn)程飛速發(fā)展的代表之一，其環(huán)境質(zhì)量也面臨著巨大挑戰(zhàn)，空氣質(zhì)量和海水水質(zhì)成為其最突出的問題。珠海在2009-2018年間呈現(xiàn)出雙峰式增長態(tài)勢，轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)2013年和2017年，主要原因與深圳相似。汕頭在2009-2018年間呈現(xiàn)穩(wěn)定上升趨勢，得益于森林覆蓋率和公共綠地的增加，人均資源占有量變化幅度較小。湛江在2009-2018年間呈現(xiàn)出“W”形態(tài)勢，由于經(jīng)濟發(fā)展相對欠發(fā)達(dá)的原因，森林經(jīng)營狀態(tài)重經(jīng)濟輕生態(tài)，相關(guān)的管理機制不完善，導(dǎo)致森林覆蓋率變化不穩(wěn)定，對其生態(tài)承載力提升存在限制?？傮w而言，海岸帶城市環(huán)境質(zhì)量和資源狀態(tài)仍需要進(jìn)一步改善。

響應(yīng)子系統(tǒng)：在壓力子系統(tǒng)和狀態(tài)子系統(tǒng)的雙重影響下，各市響應(yīng)效果有所不同。2009-2018年深圳的生態(tài)環(huán)境響應(yīng)子系統(tǒng)評價值呈現(xiàn)快幅增長態(tài)勢，深圳政府加大環(huán)境保護(hù)和城市環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施的投資數(shù)量，取得了較好的治理成效。珠海在資源恢復(fù)方面，通過建設(shè)自然保護(hù)區(qū)，加強水土流失治理工作，促使評價結(jié)果的提高。汕頭的響應(yīng)子系統(tǒng)評價值集中于03～05區(qū)間，采取的環(huán)境治理措施持續(xù)改善響應(yīng)因素，城鎮(zhèn)污水處理率從5770%提高至9640%，城市生活垃圾無害化處理率從6413%提高至9800%，雖然評價結(jié)果存在變化波動，但其響應(yīng)措施能有效緩和總體承載力下降的趨勢。湛江實施的環(huán)境治理政策與措施，對于生態(tài)環(huán)境響應(yīng)子系統(tǒng)所取得的效果不佳，湛江近些年的經(jīng)濟實力正在穩(wěn)步提升，經(jīng)濟效益增長的同時應(yīng)更注重生態(tài)效益的協(xié)同發(fā)展，政府在節(jié)能環(huán)保、環(huán)境治理基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面的投入仍需加強。

3.2典型城市障礙因素診斷

（1）單項指標(biāo)障礙因素分析。通過障礙度模型測算結(jié)果，選取2018年4座典型城市生態(tài)環(huán)境承載力單項指標(biāo)障礙度，如表3。綜合4座典型沿海經(jīng)濟帶城市生態(tài)環(huán)境承載力的變化情況來看，雖然沿海經(jīng)濟帶城市注重落實各項生態(tài)環(huán)境治理和保護(hù)的措施，但隨著城市化和工業(yè)化進(jìn)程的加快使得現(xiàn)有措施取得的效果有限。為適應(yīng)廣東沿海經(jīng)濟帶城市經(jīng)濟發(fā)展和社會進(jìn)步的需要，通過對陸海的科學(xué)統(tǒng)籌規(guī)劃，調(diào)整區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，整治海岸帶開發(fā)無序和利用方式粗放的問題，合理利用生態(tài)資源，嚴(yán)格管控能耗和污染物排放，增強海岸帶城市環(huán)境治理能力等方法，緩解海岸帶城市生態(tài)環(huán)境承載壓力。

（2）分類指標(biāo)障礙因素分析。進(jìn)一步測算出2018年4座典型海岸帶城市生態(tài)環(huán)境承載力的分類指標(biāo)障礙度，結(jié)果見表4。

從總體來看，研究期內(nèi)廣東沿海經(jīng)濟帶城市生態(tài)環(huán)境承載力的主要分類障礙因素是響應(yīng)子，其次是壓力子系統(tǒng)、狀態(tài)子系統(tǒng)。因此，在城市經(jīng)濟快速發(fā)展、環(huán)境壓力不斷加大的現(xiàn)狀下，政府應(yīng)注重從響應(yīng)子系統(tǒng)進(jìn)行決策調(diào)整，同時兼顧壓力子系統(tǒng)和狀態(tài)子系統(tǒng)，加大資源恢復(fù)力度，同時確保污水的集中處理、生活垃圾的無害化處理、固體廢物綜合利用等，加大環(huán)境保護(hù)的一般性公共支出，完善城市環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，從而實現(xiàn)沿海經(jīng)濟帶城市的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境承載力的提高。

4結(jié)論

廣東沿海經(jīng)濟帶城市的發(fā)展模式是我國眾多海岸帶城市的典型代表之一，其研究具有一定的參考價值。根據(jù)評價結(jié)果來看，研究期內(nèi)沿海經(jīng)濟帶各市生態(tài)環(huán)境承載力都存在一定的波動，2010年深圳、惠州、汕頭、茂名4座城市生態(tài)環(huán)境承載力表現(xiàn)較差，進(jìn)入到2015年后，生態(tài)環(huán)境問題引起全社會的共同關(guān)注，各市積極響應(yīng)國家號召，按照省“十三五規(guī)劃”工作部署加強生態(tài)文明建設(shè)，資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會建設(shè)取得突破性進(jìn)展，生態(tài)環(huán)境承載力總體保持在中等以上水平，珠三角地區(qū)基本處于良好水平，而粵東、粵西地區(qū)多處于中等水平，這也表明經(jīng)濟發(fā)展水平與生態(tài)文明建設(shè)是相輔相成的。從4座典型城市的障礙度測算結(jié)果來看，主要的單項障礙指標(biāo)為：自然保護(hù)區(qū)個數(shù)、人均耕地面積、森林覆蓋率、建成區(qū)綠化率、人均海域面積等。分類指標(biāo)的障礙排序情況為：響應(yīng)＞壓力＞狀態(tài)?？梢姡瑸檫M(jìn)一步提高廣東沿海經(jīng)濟帶城市生態(tài)環(huán)境承載力應(yīng)重點從響應(yīng)子系統(tǒng)入手，兼顧壓力子系統(tǒng)和狀態(tài)子系統(tǒng)，實現(xiàn)沿海經(jīng)濟帶城市的可持續(xù)發(fā)展和城市效益最大化。

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基金項目：廣東海洋大學(xué)2019年人文社科項目（C19072）；湛江市非資助科技攻關(guān)專題項目（2020B01488）。

作者簡介：葉蔚，女，博士研究生，廣東海洋大學(xué)講師，研究方向：海洋生態(tài)系統(tǒng)的評價與核算。