楊振龍，左其亭,2，姜龍,2，張志卓,2，邱夢(mèng)

(1.鄭州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，鄭州 450001；2.河南省水循環(huán)模擬與水環(huán)境保護(hù)國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，鄭州 450001；3.天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300000)

黃河流域作為我國(guó)重要的生態(tài)屏障，近年來(lái)生態(tài)環(huán)境有恢復(fù)趨勢(shì)。2019年9月，黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展上升為重大國(guó)家戰(zhàn)略[1]，為流域探索生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展協(xié)同模式提供了新契機(jī)。因此，明確城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)安全系統(tǒng)間的交互作用機(jī)制，探討黃河流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)協(xié)同模式，對(duì)推動(dòng)黃河流域高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

國(guó)內(nèi)外對(duì)城鎮(zhèn)化發(fā)展的相關(guān)研究較為豐富，一些學(xué)者采用多種模型對(duì)城鎮(zhèn)化水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，如Theil指數(shù)分解[2]、動(dòng)力機(jī)制模型[3]、Lotka-Volterra模型[4]等。目前，對(duì)于城鎮(zhèn)化水平的研究多集中在城市化與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)關(guān)系研究分析[5]、城市化區(qū)間格局研究[6]、城市化與資源承載力研究[7]、城市群博弈研究[8]等方面，基本形成了系統(tǒng)的理論和方法體系。對(duì)于生態(tài)安全的研究也漸有雛形，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)[9]、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[10]等方面對(duì)區(qū)域生態(tài)安全開(kāi)展定量化評(píng)價(jià)。隨著全球發(fā)展趨勢(shì)的轉(zhuǎn)變，越來(lái)越多的學(xué)者將研究重心轉(zhuǎn)向城鎮(zhèn)化與生態(tài)安全關(guān)聯(lián)研究，如匹配分析[11]、協(xié)同發(fā)展研究[12]、耦合分析[13-14]等。本文構(gòu)建多維度的城鎮(zhèn)化與生態(tài)安全指標(biāo)體系，用城鎮(zhèn)化水平發(fā)展指數(shù)和生態(tài)安全指數(shù)量化表征黃河流域城鎮(zhèn)化和生態(tài)安全水平，并分析其動(dòng)態(tài)演變趨勢(shì)，定量識(shí)別黃河流域城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)安全系統(tǒng)間的交互作用機(jī)制，探討近年來(lái)兩系統(tǒng)間解耦狀態(tài)演變特征，識(shí)別關(guān)鍵制約因素。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

黃河位于東經(jīng)96°～119°、北緯32°～42°，是我國(guó)第二長(zhǎng)河，流經(jīng)青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西、河南、山東省，全長(zhǎng)5 464 km，流域總面積75.2萬(wàn)km2,見(jiàn)圖1。黃河流域是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)帶，流域人口約占比全國(guó)總?cè)丝诘?4.1%，地區(qū)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值約占比全國(guó)26.5%，但是由于黃河流域生態(tài)較為脆弱，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了較大的影響，生態(tài)系統(tǒng)退化、水土流失、濕地面積萎縮等問(wèn)題已經(jīng)成為影響黃河流域健康綠色發(fā)展的重要制約因素。因此，探求城鎮(zhèn)化與生態(tài)安全交互影響因素，對(duì)黃河流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境協(xié)同治理具有重要的參考價(jià)值。

圖1 黃河流域九省區(qū)地理位置

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

選取2008—2018年的指標(biāo)數(shù)據(jù)，城鎮(zhèn)人口比重、人均GDP等經(jīng)濟(jì)社會(huì)指標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》和各省《統(tǒng)計(jì)年鑒》，污水排放量、污水處理率等水資源指標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)源于各省《水資源公報(bào)》和各省《統(tǒng)計(jì)年鑒》，森林覆蓋率、人均公園綠地面積等生態(tài)環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》和各省《生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》。

2 研究方法

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與生態(tài)安全系統(tǒng)各要素之間存在著緊密的聯(lián)系，構(gòu)建科學(xué)的指標(biāo)體系是分析城鎮(zhèn)化系統(tǒng)與生態(tài)安全系統(tǒng)作用關(guān)系的基礎(chǔ)。參考相關(guān)文獻(xiàn)[15-16]，統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)頻率較高的指標(biāo)，并遵循科學(xué)性、通用性、層次性、易收集性等原則，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行篩選，最終從目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層等3個(gè)層次構(gòu)建了城鎮(zhèn)化和生態(tài)安全系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，見(jiàn)表1。

表1 城鎮(zhèn)化與生態(tài)安全指標(biāo)體系

城鎮(zhèn)化準(zhǔn)則層包含人口城鎮(zhèn)化、經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化、社會(huì)城鎮(zhèn)化、空間城鎮(zhèn)化4個(gè)方面。人口城鎮(zhèn)化是城鎮(zhèn)化興起和存在的前提，包括城鎮(zhèn)人口比重和二、三產(chǎn)業(yè)就業(yè)人口比重2個(gè)指標(biāo)；經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化是城鎮(zhèn)化發(fā)展的目的，包括人均GDP和城鎮(zhèn)居民人均可支配收入2個(gè)指標(biāo)；社會(huì)城鎮(zhèn)化是城鎮(zhèn)化過(guò)程中社會(huì)資源的發(fā)展，包括每萬(wàn)人衛(wèi)生機(jī)構(gòu)床位數(shù)和教育科學(xué)支出占地方財(cái)政比例2個(gè)指標(biāo)；空間城鎮(zhèn)化反映了城鎮(zhèn)化進(jìn)程中基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，包括建設(shè)用地占行政區(qū)面積比重和人均道路面積2個(gè)指標(biāo)。

生態(tài)安全準(zhǔn)則層包括生態(tài)壓力、生態(tài)治理、生態(tài)狀況等3個(gè)方面。生態(tài)壓力反映地區(qū)現(xiàn)存環(huán)境問(wèn)題，包括人均污水排放量和每萬(wàn)人二氧化硫排放量2個(gè)指標(biāo)；生態(tài)治理反映了相關(guān)部門(mén)對(duì)生態(tài)安全的修復(fù)，包括污水處理率、生活垃圾無(wú)害化處理率、環(huán)境污染治理占GDP比重3個(gè)指標(biāo)；生態(tài)狀況表明了生態(tài)安全的現(xiàn)狀，包括建成區(qū)綠化覆蓋率、人均公園綠地面積、森林覆蓋率3個(gè)指標(biāo)。

2.2 城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)安全指數(shù)計(jì)算

2.2.1計(jì)算綜合指數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)化處理。由于所選指標(biāo)類(lèi)型不同，為避免指標(biāo)量綱不同導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)偏差，首先要對(duì)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，具體操作為

(1)

(2)

式中：x′ij為第i年第j項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值；xij為第i年第j項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)際數(shù)值。

計(jì)算系統(tǒng)綜合指數(shù)S來(lái)表示城鎮(zhèn)化發(fā)展水平指數(shù)(urbanization development level index,UDI)和生態(tài)安全指數(shù)(ecological security index,ESI)，計(jì)算公式[17]為

(3)

式中：S為系統(tǒng)綜合指數(shù)；ωj為第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重。

2.2.2確定指標(biāo)權(quán)重

確定指標(biāo)權(quán)重的方法可分為主觀確權(quán)法和客觀確權(quán)法。主觀權(quán)重更多依賴(lài)于決策者的意識(shí)，具有較強(qiáng)的主觀性；客觀權(quán)重則完全取決于數(shù)據(jù)自身特征，可能會(huì)導(dǎo)致權(quán)重結(jié)果偏離實(shí)際。本文選取的指標(biāo)數(shù)量較多，涉及多個(gè)方面，為使結(jié)果更精準(zhǔn)，采用層次分析法(主觀確權(quán)法)與熵權(quán)法(客觀確權(quán)法)相結(jié)合確定權(quán)重，2種方法的具體計(jì)算過(guò)程詳見(jiàn)文獻(xiàn)[18-19]。計(jì)算出主觀、客觀2種權(quán)重后，采用公式(4)計(jì)算組合權(quán)重，即為最終權(quán)重。

(4)

式中：ωj為第j項(xiàng)指標(biāo)的最終權(quán)重，ω′j和ω″j分別表示第j項(xiàng)指標(biāo)的主觀權(quán)重和客觀權(quán)重。

2.3 灰色關(guān)聯(lián)模型

灰色關(guān)聯(lián)理論是鄧聚龍教授于1982年提出的研究不確定性問(wèn)題的理論，灰色關(guān)聯(lián)分析是該理論中最常用的一種分析方法[20]。該方法根據(jù)系統(tǒng)中各因素間的發(fā)展趨勢(shì)的趨同或趨異程度來(lái)反映各因素之間的關(guān)聯(lián)程度，灰色關(guān)聯(lián)度值越大，說(shuō)明兩因素間的變化趨勢(shì)越相近，關(guān)聯(lián)程度越高，反之亦然。城鎮(zhèn)化與生態(tài)安全2個(gè)系統(tǒng)之間具有復(fù)雜的關(guān)系，為了深入分析其內(nèi)部因素影響，明確指標(biāo)和準(zhǔn)則層間的交互作用，構(gòu)建灰色關(guān)聯(lián)模型[21]。

計(jì)算城鎮(zhèn)化與生態(tài)安全指標(biāo)間關(guān)聯(lián)系數(shù)。計(jì)算公式為

(5)

計(jì)算關(guān)聯(lián)度值。將2008—2018年各關(guān)聯(lián)系數(shù)求均值，求得各指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)度值。

(6)

式中：γab為指標(biāo)a與指標(biāo)b的關(guān)聯(lián)度；k為樣本數(shù)(k=11)。

參考文獻(xiàn)[22]和黃河流域?qū)嶋H情況，本文將關(guān)聯(lián)度識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分級(jí)，γab∈[0,0.35)，關(guān)聯(lián)性弱；γab∈[0.35,0.65)，關(guān)聯(lián)性中等；γab∈[0.65,0.85)，關(guān)聯(lián)性強(qiáng)；γab∈[0.85,1]，關(guān)聯(lián)性極強(qiáng)。

2.4 解耦模型

經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)首次提出解耦理論[23]，用其量化經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和環(huán)境資源消耗耦合關(guān)系的破裂程度。為探究城鎮(zhèn)化與生態(tài)安全兩系統(tǒng)間的解耦程度，構(gòu)建解耦模型為

(7)

式中：εtk為第tk時(shí)期的解耦度值；ΔEtk為第tk時(shí)期的ESI變化率；ΔUtk為第tk時(shí)期的UDI變化率；Etks和Etke分別為第tk時(shí)期末期和初期的ESI；Utks和Utke分別為第tk時(shí)期的UDI。

結(jié)合黃河流域?qū)嶋H情況并參考文獻(xiàn)[24]，對(duì)城鎮(zhèn)化與生態(tài)安全的解耦程度進(jìn)行分級(jí)，具體細(xì)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)圖2。

圖2 解耦等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)解耦模型對(duì)解耦等級(jí)進(jìn)行細(xì)分，以0.8和1.2為閾值，將黃河流域九省區(qū)城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)安全的動(dòng)態(tài)解耦關(guān)系劃分為8種類(lèi)型：強(qiáng)解耦，表征生態(tài)安全隨著城鎮(zhèn)化水平的發(fā)展而降低；弱解耦，表征生態(tài)安全與城鎮(zhèn)化水平雙向提升；衰退性解耦，表征生態(tài)安全與城鎮(zhèn)化水平同時(shí)衰退；擴(kuò)張性耦合，表征生態(tài)安全與城鎮(zhèn)化水平同時(shí)提升且增幅相當(dāng)；衰退性耦合，表征生態(tài)安全與城鎮(zhèn)化水平雙向降低且降幅相當(dāng)；擴(kuò)張性負(fù)解耦，表征生態(tài)安全隨著城鎮(zhèn)化水平的升高而升高，且增速大于城鎮(zhèn)化水平；弱負(fù)解耦，表征生態(tài)安全與城鎮(zhèn)化水平同時(shí)降低，但前者降低速度更慢；強(qiáng)負(fù)解耦，表征生態(tài)安全在城鎮(zhèn)化水平的降低中有所提升。

3 結(jié)果與分析

3.1 城鎮(zhèn)化水平時(shí)空演變趨勢(shì)分析

通過(guò)對(duì)城鎮(zhèn)化水平時(shí)間特征分析，近10年來(lái)黃河流域UDI整體呈上升趨勢(shì)(圖3)；通過(guò)對(duì)原始指標(biāo)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，二、三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人口占比上升，人均GDP提升幅度較大，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)跳躍式增長(zhǎng)：這是九省區(qū)全力建設(shè)“以人為核心”的新型城鎮(zhèn)化的成果。九省區(qū)UDI整體呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，部分省份增長(zhǎng)率較為明顯，其中，四川省增幅最大，為214.29%，原因是四川省在遭受了“5·12”汶川大地震后，全力推進(jìn)災(zāi)后的基本公共服務(wù)設(shè)施建設(shè)，國(guó)家和政府部門(mén)積極進(jìn)行政策引導(dǎo)，為四川省新型城鎮(zhèn)化建設(shè)提供了大力支持[25]。2015—2018年，黃河流域九省區(qū)UDI增幅減緩，其中，山東省城鎮(zhèn)化水平基本處于停滯狀態(tài)，寧夏、內(nèi)蒙古、甘肅UDI不升反降，結(jié)合各省區(qū)發(fā)展實(shí)際情況，發(fā)現(xiàn)其原因是上述省區(qū)加大了生態(tài)環(huán)境修復(fù)力度，提高了對(duì)污染產(chǎn)業(yè)的治理投入，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)放緩，這與相關(guān)研究[26]中寧夏、甘肅等省區(qū)同時(shí)期生態(tài)保護(hù)指數(shù)明顯增高具有一致性。

圖3 2008—2018年黃河流域城鎮(zhèn)化發(fā)展水平指數(shù)

通過(guò)空間維度對(duì)比分析可知，九省區(qū)之間的UDI區(qū)域性差異顯著。山東、河南、山西、內(nèi)蒙古、陜西等中下游地區(qū)UDI較高，這與長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶“流域下游城鎮(zhèn)化發(fā)展指數(shù)大于上中游”趨勢(shì)具有一致性。青海省地處我國(guó)西北內(nèi)陸，交通等基礎(chǔ)設(shè)施不完善，二、三產(chǎn)業(yè)占比較小，導(dǎo)致UDI較其他省份低，但是近些年在西部大開(kāi)發(fā)政策[27]引領(lǐng)下，青海省積極發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，升級(jí)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，其UDI也有了明顯提升，與其他省份差距逐漸縮小。

3.2 生態(tài)安全時(shí)空演變特征分析

九省區(qū)ESI整體呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，但山東省的ESI卻呈現(xiàn)持續(xù)降低趨勢(shì),見(jiàn)圖4。2008—2011年，山東省的ESI處于領(lǐng)先地位，但由于該時(shí)間段極力推進(jìn)城鎮(zhèn)化建設(shè)，原始指標(biāo)數(shù)據(jù)顯示二氧化硫等污染氣體排放量驟增，綠化面積逐漸降低，大量生態(tài)用地被開(kāi)發(fā)為建筑用地，破壞了原有土地利用結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致ESI逐漸降低。與上文結(jié)果綜合對(duì)比分析，山東省的發(fā)展側(cè)重點(diǎn)由2008年的城鎮(zhèn)化建設(shè)轉(zhuǎn)變?yōu)?015年的生態(tài)保護(hù)優(yōu)先，這也表征了城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)安全之間存在一定的相互制約作用。相反，2008—2015年內(nèi)蒙古在追求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，堅(jiān)持生態(tài)保護(hù)與綠色產(chǎn)業(yè)結(jié)合，加強(qiáng)廢水廢氣排放檢測(cè)，堅(jiān)決打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)，ESI持續(xù)上升，并于2014年達(dá)到黃河流域領(lǐng)先地位，這與馮琰瑋等[28]的研究結(jié)論具有一致性。2016年前后，九省區(qū)ESI波動(dòng)較大，這是因?yàn)椴糠质》輰?duì)于環(huán)境治理重視度下降，污染治理投資占GDP比重逐漸降低，且大量人口聚集城鎮(zhèn)，導(dǎo)致污水排放量有所增加。

圖4 2008—2018年黃河流域生態(tài)安全指數(shù)

依據(jù)ESI空間分布數(shù)據(jù)可知，青海和寧夏的ESI在流域中處于較低水平。2016年是黃河流域九省區(qū)ESI最高的一年，但整體僅達(dá)到0.43。這一年ESI排序?yàn)椋簝?nèi)蒙古(0.530)、山西(0.502)、寧夏(0.496)、陜西(0.491)、山東(0.432)、四川(0.428)、河南(0.357)、甘肅(0.341)、青海(0.260)。由此可知，黃河流域ESI存在明顯的地區(qū)性差異，內(nèi)蒙古ESI是青海省的2.04倍。在此后兩年，全流域ESI逐漸降低，依據(jù)原始指標(biāo)數(shù)據(jù)分析造成這一現(xiàn)象的原因是：第一，部分省區(qū)人口密度大，人類(lèi)生產(chǎn)和生活活動(dòng)頻繁，對(duì)環(huán)境造成一定的壓力；第二，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，各省區(qū)大力發(fā)展工業(yè)，導(dǎo)致廢棄物排放量增加，對(duì)生態(tài)安全造成了一定的影響。

3.3 城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)安全交互作用分析

城鎮(zhèn)化發(fā)展水平與生態(tài)安全有著錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系,見(jiàn)圖5。黃河流域UDI不斷升高，但是增長(zhǎng)趨勢(shì)逐漸放緩，由2008年的0.24上升到2018年的0.58，年均增幅為9.23%；ESI由2008年的0.30升至2018年的0.41，年均增幅為3.2%，上升速度較前者更慢。UDI與ESI增長(zhǎng)趨勢(shì)的變化表明兩系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)發(fā)展中逐漸出現(xiàn)了相互抑制的作用。為識(shí)別兩系統(tǒng)之間的具體障礙因素，通過(guò)式(5)和(6)計(jì)算得出兩系統(tǒng)間各因素的關(guān)聯(lián)度值，具體矩陣數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。研究時(shí)段內(nèi)UDI與ESI關(guān)聯(lián)度范圍為[0.60，0.88]，均處于中等關(guān)聯(lián)與極強(qiáng)關(guān)聯(lián)之間，說(shuō)明兩系統(tǒng)存在較強(qiáng)的相互作用。

表2 城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)安全指標(biāo)間關(guān)聯(lián)度矩陣

圖5 2008—2018年城鎮(zhèn)化與生態(tài)安全指數(shù)變化趨勢(shì)

3.3.1城鎮(zhèn)化水平對(duì)生態(tài)安全的脅迫作用

城鎮(zhèn)化水平對(duì)生態(tài)安全的脅迫作用比較明顯，各準(zhǔn)則層對(duì)生態(tài)安全的關(guān)聯(lián)度分別為人口城鎮(zhèn)化(0.741)、經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化(0.713)、社會(huì)城鎮(zhèn)化(0.726)、空間城鎮(zhèn)化(0.718)。人口城鎮(zhèn)化對(duì)生態(tài)安全的脅迫作用最強(qiáng)，深入分析指標(biāo)間關(guān)聯(lián)度可以看出，城鎮(zhèn)人口比重(0.77)、萬(wàn)人醫(yī)療床位數(shù)(0.76)、建設(shè)用地占行政區(qū)比重(0.73)這3個(gè)指標(biāo)對(duì)生態(tài)安全關(guān)聯(lián)程度較高。依據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)可知，人口聚集、建設(shè)用地面積擴(kuò)張、產(chǎn)業(yè)廢棄物排放量增加是對(duì)生態(tài)安全脅迫的主要因素，因此，流域相關(guān)部門(mén)應(yīng)適當(dāng)疏散城鎮(zhèn)人口，增強(qiáng)對(duì)環(huán)境治理的資金投入，限制建筑面積的持續(xù)擴(kuò)張，修復(fù)土地利用結(jié)構(gòu)，減少城鎮(zhèn)化進(jìn)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。

3.3.2生態(tài)安全對(duì)城鎮(zhèn)化水平的約束作用

生態(tài)安全各準(zhǔn)則層對(duì)城鎮(zhèn)化水平的關(guān)聯(lián)度由大到小依次為生態(tài)治理(0.726)、生態(tài)環(huán)境(0.722)、生態(tài)壓力(0.713)。生態(tài)治理準(zhǔn)則層對(duì)城鎮(zhèn)化水平形成較強(qiáng)約束，高強(qiáng)度發(fā)展導(dǎo)致了污染物的排放量劇增，為達(dá)到生態(tài)安全標(biāo)準(zhǔn)需支出相當(dāng)一部分財(cái)政用于治理污染，導(dǎo)致流域各省區(qū)減少產(chǎn)業(yè)資金投入，成為約束城鎮(zhèn)化水平發(fā)展的主要因素。分析指標(biāo)間因素可以看出，污染環(huán)境治理投入占GDP比重和建成區(qū)綠化覆蓋率對(duì)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的影響最為嚴(yán)重：污染治理投入占比過(guò)高，導(dǎo)致其他產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)投入受到限制，不利于城鎮(zhèn)化水平的提高；建成區(qū)綠化覆蓋率增高可以發(fā)揮自然凈化功能，進(jìn)而降低污染治理投入。因此，流域相關(guān)部門(mén)應(yīng)注重恢復(fù)地區(qū)生態(tài)功能，增加綠化面積，限制污染排放，發(fā)展綠色產(chǎn)業(yè)。

3.4 城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)安全解耦分析

為了深入分析黃河流域九省區(qū)城鎮(zhèn)化與生態(tài)安全的相互作用關(guān)系，采用式(7)分別計(jì)算出2008—2018年城鎮(zhèn)化和生態(tài)安全綜合得分較上一年的變化率ΔU、ΔE和兩系統(tǒng)的解耦彈性系數(shù)值。計(jì)算結(jié)果依據(jù)圖2進(jìn)行分級(jí)，分級(jí)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 2008—2018年黃河流域九省區(qū)城鎮(zhèn)化與生態(tài)安全解耦程度

2008—2018年黃河流域九省區(qū)城鎮(zhèn)化與生態(tài)安全的解耦程度存在較大差異：2009—2010、2011—2012、2014—2015年城鎮(zhèn)化與生態(tài)安全呈現(xiàn)弱解耦關(guān)系，城鎮(zhèn)化水平增長(zhǎng)速度大于生態(tài)安全提升速度，說(shuō)明此時(shí)城鎮(zhèn)化水平對(duì)生態(tài)安全具有脅迫作用但并不顯著；2010—2011、2013—2014、2016—2017年城鎮(zhèn)化與生態(tài)安全呈現(xiàn)強(qiáng)解耦關(guān)系，解耦關(guān)系顯著，在城鎮(zhèn)化水平提升的同時(shí)，生態(tài)安全水平下降，表明此時(shí)城鎮(zhèn)化對(duì)生態(tài)安全具有很強(qiáng)的脅迫作用；2008—2009、2012—2013、2015—2016年城鎮(zhèn)化與生態(tài)安全呈現(xiàn)擴(kuò)張性耦合狀態(tài)，說(shuō)明此時(shí)城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)安全同步提升，具有動(dòng)態(tài)協(xié)同性；2017—2018年為擴(kuò)張性負(fù)解耦，說(shuō)明此時(shí)生態(tài)安全在一定程度上約束了城鎮(zhèn)化水平的提升。

總體而言，黃河流域九省區(qū)城鎮(zhèn)化與生態(tài)安全呈現(xiàn)了擴(kuò)張性耦合與強(qiáng)弱解耦交替的循環(huán)演變狀態(tài)，前幾年主要表現(xiàn)為城鎮(zhèn)化水平對(duì)生態(tài)安全的脅迫作用，隨著近幾年國(guó)家政策對(duì)環(huán)境的重視，已經(jīng)有了生態(tài)安全約束城鎮(zhèn)化發(fā)展水平的跡象，這也為相關(guān)部門(mén)制定流域生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展相關(guān)政策提供了側(cè)重點(diǎn)。

4 討 論

2008—2018年黃河流域UDI不斷提升，但2008—2015年的UDI的年平均增長(zhǎng)率(16.67%)遠(yuǎn)高于2015—2018年(3.85%)，表明黃河流域近年來(lái)城鎮(zhèn)化水平在一定程度上受到生態(tài)安全的制約，未來(lái)可能存在生態(tài)安全約束城鎮(zhèn)化水平的風(fēng)險(xiǎn)。因此，不能以犧牲生態(tài)環(huán)境來(lái)?yè)Q取經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，要協(xié)調(diào)保護(hù)與發(fā)展的關(guān)系，加強(qiáng)生態(tài)治理投入，嚴(yán)格限制企業(yè)污染物排放，發(fā)展綠色可持續(xù)產(chǎn)業(yè)。結(jié)合地區(qū)實(shí)際打造綠色、可持續(xù)的生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈，建立健全生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，打破生態(tài)保護(hù)對(duì)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的制約瓶頸。

本文對(duì)城鎮(zhèn)化水平的評(píng)價(jià)結(jié)果與刁藝璇等[13]的研究有部分差異，原因是本文構(gòu)建城鎮(zhèn)化指標(biāo)體系更為全面，綜合考慮人口、經(jīng)濟(jì)、醫(yī)療、公共設(shè)施等維度，而后者研究重心為城鎮(zhèn)化水平與水資源利用水平的耦合協(xié)調(diào)分析，并未深入對(duì)城鎮(zhèn)化水平評(píng)價(jià)。近10年來(lái)黃河流域生態(tài)安全水平呈上升趨勢(shì)，但是增幅逐漸變緩，本文研究結(jié)果與孫繼瓊等[29]的研究成果一致顯示黃河流域生態(tài)安全指數(shù)不斷提升，但后者認(rèn)為部分省區(qū)增幅仍較大，原因是本文計(jì)算ESI時(shí)側(cè)重考慮生態(tài)環(huán)境的壓力與治理投入等維度，而后者更側(cè)重于計(jì)算單位GDP的污染物排放量，較少考慮環(huán)境治理投入。分析發(fā)現(xiàn)城鎮(zhèn)化發(fā)展與生態(tài)安全兩系統(tǒng)間存在較強(qiáng)的交互作用，與張瑾青等[30]的研究成果基本一致，說(shuō)明城鎮(zhèn)化發(fā)展與生態(tài)保護(hù)息息相關(guān)，良好的生態(tài)環(huán)境是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，因此在城鎮(zhèn)化的各個(gè)階段都應(yīng)該有針對(duì)性地對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)和修復(fù)。

城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)安全交互作用是一個(gè)涉及多方面的復(fù)雜的系統(tǒng)問(wèn)題，本文從城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)安全兩系統(tǒng)構(gòu)建指標(biāo)體系，通過(guò)灰色關(guān)系模型分析系統(tǒng)間交互作用機(jī)制，有助于深入分析兩系統(tǒng)間的制約因素分析，為黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展提供參考。然而，影響流域城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)安全系統(tǒng)發(fā)展的因素是復(fù)雜多變的，需進(jìn)一步考慮多系統(tǒng)間的交互作用機(jī)制，全面、深入地剖析制約因素。此外，城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)安全的定義是動(dòng)態(tài)變化的，本文所選取的指標(biāo)僅考慮了部分維度，需不斷引入新的指標(biāo)完善指標(biāo)體系，增強(qiáng)結(jié)果的科學(xué)性和全面性。本文僅從省級(jí)尺度對(duì)城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)安全兩系統(tǒng)間的交互作用進(jìn)行初步分析，未來(lái)應(yīng)對(duì)流域各地市進(jìn)行深入分析研究。

5 結(jié) 論

城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)安全水平近些年持續(xù)增長(zhǎng)，城鎮(zhèn)化水平增長(zhǎng)率大于生態(tài)安全水平，但兩系統(tǒng)增長(zhǎng)趨勢(shì)都有所降低。教育科學(xué)支出占地方財(cái)政比重降低是城鎮(zhèn)化水平增勢(shì)減緩的主要原因，污水排放量的增加和環(huán)境污染治理占GDP比重減少影響生態(tài)安全水平的良序增長(zhǎng)。

城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)安全系統(tǒng)間存在著較強(qiáng)的交互作用，人口城鎮(zhèn)化對(duì)生態(tài)安全的脅迫作用最強(qiáng)，生態(tài)治理投入是城鎮(zhèn)化水平的主要約束，未來(lái)主要以生態(tài)安全約束城鎮(zhèn)化水平發(fā)展為主。

從城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)安全系統(tǒng)之間的相關(guān)關(guān)系來(lái)看，黃河流域九省區(qū)存在著擴(kuò)張性耦合與強(qiáng)弱解耦循環(huán)交替現(xiàn)象，主要是以解耦為主。