区域经济与生态环境系统动态耦合协调发展研究——基于上海市数据刘慧霞（南京师范大学地理科学学院）摘要：如何协调高速经济增长与环境恶化及资源耗竭的关系涉及到人类能否实现可持续发展。
环境是经济增长的重要影响因素和承载,二者之间的耦合协调发展是实现可持续发展的核心。
上海是中国的代表性城市，基于经济子系统和环境子系统18 项指标构成的“经济增长与环境”系统指标体系,通过耦合协调度模型和熵值赋权法对1995--2009年上海市经济增长与环境耦合协调发展的时空分布进行了实证分析。
在分析区域经济与生态环境系统交互耦合关系的基础上，建立了区域经济与生态环境系统协调发展的动态耦合模型，并对上海市经济与生态环境系统的协调发展进行了研究。
结果表明，1995～2009年间，上海市的经济系统综合发展指数呈快速上升的趋势，生态环境系统的综合发展指数在曲折变化中缓慢上升；经济与生态环境处于协调发展状态。
关键词:区域经济；生态环境；动态耦合；耦合度；耦合协调发展；上海市The Dynamic Coupling Model of Coordinated Development between Regional Econom ic and Ecological Environm ent System s Based on J iangsu ProvinceLiuhuixia（Geography, Nanjing Normal University）Abstract: how to reconcile rapid economic growth and resource depletion and environmental degradation related to human relations can achieve sustainable development. Environment is an important factor of economic growth and bearing, the coupling between the coordinated development of the core of achieving sustainable development. Shanghai is China's representative cities, based on the economic subsystem and the environment subsystem consisting of 18 indicators, "Economic Growth and the Environment" index system, coordinated by the coupling model and the degree of entropy weighting method in 1995--2009, the coupling between economic growth and environment, spatial and temporal distribution of the coordinated development of the empirical analysis. In the analysis of regional economic and ecological environment system based on the coupling interaction, theestablishment of a regional economic coordinated development and ecological environment system dynamic coupling model, and the Shanghai economy and the coordinated development of ecological environment system were studied. The results showed that from 1995 to 2009, the Shanghai Composite development index of the economic system was a rapid upward trend, the ecological environment comprehensive system development index increased slowly in the twists and turns; economy and ecological environment in theCoordinated development of the state,。
Keywords: regional economy; ecological environment; dynamic coupling; coupling; coupled coordination of development; Shanghai如何协调高速经济增长与环境恶化及资源耗竭的关系涉及到人类能否实现可持续发展。
在1980年3 月5 日联合国大会向世界发出了确保全球的持续发展的呼吁后,我国在1995 年召开的“全国资源环境与经济发展研讨会”上提出了“可持续发展的根本点就是经济社会的发展与资源环境相协调,其核心是生态与经济相协调”。
可见,协调发展已被全世界公认为处理经济增长与环境保护之间关系的最佳选择,也是保证实现人类社会可持续发展战略目标的必由之路。
1930 年代起国外学者就开始了对协调发展的研究,但当时过于强调经济的发展。
到了1960 年代,英国经济学家Boulding[1 ] 将系统方法应用于经济与环境相关性的分析,倡导的是储备型、休养生息型和福利型的经济发展,其目的在于建立既不会使资源枯竭,又不会造成环境污染和生态破坏的、能循环利用各种物质的“循环式”经济体系来代替过去的“单程式”经济系统;Norgaad[2 ] 提出了协调发展理论,认为通过反馈循环在社会与生态系统之间可实现共同发展。
在国内的研究中,刘思华认为生态环境是经济发展过程中的内生变量, 即“生态环境内因论[3 ] ”;吕淑萍指出协调发展的总体目标是:生态环境趋向良性循环,环境与经济发展基本协调,环境质量达到良好水平,使人与自然和谐发展[4 ] ;李文彦认为环境与经济的协调发展与《我们共同的未来》中提出的可持续发展是完全一致的,而且从任何区域范围来看,可持续发展都要求协调经济发展与自然资源利用以及生态环境的关系[5 ] 。
李胜芬在研究环境系统与经济系统时,认为协调发展内涵有三: ①经济的发展应在资源环境承载力阈值之内; ②在可持续基础上,达到经济发展的最大化; ③依靠经济发展,提高环境承载力[6 ] 。
实际上,环境与经济协调发展有“共同发展,持续发展”的涵义,协调发展并不意味着“平等发展”,而是相互促进、耦合协同的发展。
近年来，许多学者应用耦合理论研究经济与环境的协调发展问题。
左其亭等[7]建立了社会经济一生态环境耦合系统动力学模型；宋红丽等 [8]基于耦合理论探讨经济一环境系统影响因子的协调程度，建立区域经济一环境系统耦合度模型。
许振宇等[9] 、贾士靖等 [10]分别对湖南省生态一经济系统的动态耦合状态、农业生态环境与经济发展的耦合关系进行了研究。
大多数学者研究的是静态耦合问题，对动态耦合研究得较少。
在分析区域经济与生态环境系统交耦合关系的基础上，运用系统科学理论建立区域经济与生态环境协调发展的动态耦合模型，并以上海市l995—2009年的数据为支撑，对上海市经济与生态环境协调发展的动态耦合规律进行实证研究，以期对推进上海市经济与生态环境的协调发展有所裨益。
1 经济增长与环境耦合协调发展理论模型及指标体系1.1耦合理论模型耦合是指两个或两上以上的系统或运动方式之间通过各种相互作用而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。
系统由无序走向有序机理的关键在于系统内部序参量之间的协同作用,它左右着系统相变的特征与规律,耦合度正是对这种协同作用的度量。
基于这种认识,本文把经济增长与环境两个系统通过各自的耦合要素产生相互作用、彼此影响的程度定义为“经济增长- 环境”系统耦合度。
经济增长与环境的交互耦合关系,就是两者相互作用、相互影响非线性关系的总和。
依据经济增长与环境交互作用的强弱程度,一般可以将其耦合的过程划分为低水平耦合、颉颃1) 、磨合和高水平耦合4 个阶段。
设变量ui ( i = 1 ,2 , ⋯, m) 是“经济增长- 环境”系统序参量, uij为第个序参量的第j 个指标,其值为Xij ( j = 1 ,2 , ⋯, n) 。
αij 、βij 是系统稳定临界点序参量的上、下限值。
则“经济增长- 环境”系统对系统有序的功效系数uij可表示为[11 ] :uij =( Xij - βij )P(αij - βij ) uij 具有正功效(αij - Χij )P(αij - βij ) uij 具有正功效式中: uij 为变量Xij 对系统的功效贡献大小,数值取值范围为。
由于经济增长、环境是两个不同而又相互作用的子系统,对子系统内各个序参量的有序程度的“总贡献”可通过集成方法来实现[15 ] :式中: ui 为子系统对总系统有序度的贡献;λij 为各个序参量的权重。
借鉴物理学中的容量耦合(Capacitive Coupling)概念及容量耦合系数模型,推广得到多个系统(或要素) 的相互作用耦合度模型[12 ] :式中:耦合度值C ∈[0 ,1 ] 。
由于本文度量的是由经济和环境两个子系统构成的耦合度模型,故n 取2。
考虑到耦合度的两个极限值可将耦合度C 分为以下6 种类型: ①当C = 0 时,“经济增长- 环境”系统耦合度极小,系统之间处于无关状态且向无序发展;②当C∈(0 ,013 ]时“, 经济增长- 环境”系统处于较低水平的耦合阶段;③当C ∈(013 ,015 ]时“, 经济增长- 环境”系统的耦合处于颉颃时期; ④当C ∈(015 ,018 ]时“, 经济增长- 环境”系统的耦合进入磨合阶段,两者间开始良性耦合; ⑤当C ∈(018 ,110 ] 时“, 经济增长- 环境”系统处于高水平的耦合阶段;⑥当C = 1 时,“经济增长- 环境”系统的耦合度最大,系统之间达到良性共振耦合且趋向新的有序结构。