干旱区城市化与生态环境交互耦合的规律性及其验证

在分析干旱区城市化与生态环境交互耦合关系的基础上,系统阐述了城市化与生态环境之间的交互耦合函数、耦合轨迹、耦合类型和耦合阶段,并以河西走廊为例,对干旱区城市化与生态环境交互耦合的规律进行了验证.在干旱区城市化与生态环境之间,既有相互胁迫的过程,也有相互促进的环节,它们之间是一种在交互胁迫中相互促进的动态耦合关系;这种耦合关系在其演化周期内呈现出双指数函数的变化规律,其耦合演化轨迹是一条双指数曲线;在城市化与生态环境的交互耦合过程中,可能会出现低级协调型、生态主导型、同步协调型、城市化滞后型、逐步磨合型、城市化超前型、生态脆弱型、低级磨合型和不可持续型等九种基本耦合类型,并经历低水平协调、拮抗、磨合、好转和高水平协调等5个耦合阶段.河西走廊各城市城市化与生态环境交互耦合的演进过程符合双指数函数的变化规律,其耦合轨迹均呈现出双指数曲线的变化形式;嘉峪关市属于逐步磨合型,目前处于好转阶段;金昌市属于城市化超前型,处于磨合阶段;酒泉市属于生态主导型,处于拮抗阶段;张掖市属于同步协调型,处于拮抗阶段;武威市属于生态脆弱型,处于拮抗阶段;玉门市属于低级磨合型,处于好转阶段;敦煌市属于生态脆弱型,处于拮抗阶段;河西走廊属于生态脆弱型,处于拮抗阶段.     

京津冀地区城市化与生态环境交互耦合关系定量测度

城市化与生态环境之间客观上存在着极其复杂的交互耦合关系,如何实现城市化与生态环境协调发展将是世界经济社会发展的核心议题,也是近年来国内外研究的热点命题。首先构建了城市化和生态环境系统综合评价指标体系,然后借助物理学耦合模型,构建了城市化与生态环境动态耦合协调度模型,定量分析了1980—2011年京津冀地区城市化与生态环境的耦合过程与演进趋势。结果表明:人口城市化和生态压力分别对城市化子系统与生态环境子系统的贡献份额最大,明显高于其他因素;在耦合协调度测算模型中,城市化子系统与生态环境子系统3种不同贡献份额所得出的耦合协调度的变化趋势是一致的,表明耦合协调度模型受城市化与生态环境子系统贡献份额比例的影响很小;1980年以来京津冀地区的城市化与生态环境耦合协调度呈现出S型曲线变化,协调类型从严重不协调-城市化受阻发展到高级协调-生态环境滞后类型;正确认识城市化与生态环境交互胁迫的时空动态耦合规律,采取恰当的区域发展政策和适当的城市发展战略,对进一步加快区域城市化进程,改善生态环境,实现京津冀地区城市化与生态环境的协调和可持续发展具有重要的指导意义。     

基于模糊物元的淮河流域城市化与生态环境系统的耦合协调测度

基于2010年淮河流域35个地级市城市化和生态环境指标数据,运用模糊物元分析模型建立城市化-生态环境系统指标体系,采用熵值法确定指标权重,构造改进的城市化与生态环境耦合协调度函数,测度淮河流域城市化与生态环境系统交互耦合的协调程度.结果表明:2010年,淮河流域城市化子系统的发展水平低于生态环境子系统,两者综合协调指数值为0.186,两类响应指标之间存在一定差距.城市化与生态环境耦合度的平均值为0.475,流域城市化-生态环境系统处于颉颃阶段.不同城市的城市化发展子系统之间存在较大差异,而生态环境子系统现状发展水平之间差异相对较小.城市化与生态环境协调度的平均值为0.706,表明淮河流域正处于高度协调耦合阶段,城市化与生态环境建设的整体“功效”与“协同”效应较高.     

1996—2008年广东省城市化进程与生态环境的协调性分析

在构建城市化和城市生态环境评价指标体系、并对广东省城市化发展水平与城市生态环境质量分别进行综合评价的基础上,将模糊数学中的隶属度引入到城市化与市生态环境协调度的计算中,并对两者协调发展程度的变化趋势进行了分析。结果发现,1996-2008年间,广东省城市综合发展与城市环境的协调度具有明显的阶段性和波动性特征,总体均呈现下降趋势;静态协调度可大体上划分为两个阶段,其中前9年均处于总体协调阶段,以1998年的静态协调度为最高,但自2005年后,两者的静态协调度逐年降低,处于不协调阶段;与静态协调发展度相比较,广东省的城市化发展与城市生态环境的动态协调度变化略为平滑。说明广东省生态环境对城市化的响应较为明显,但生态环境质量发展指数的上升滞后于城市化发展的进程。随着城市化进程的不断发展,城市化与生态环境的矛盾逐渐加剧,生态环境对城市化的约束作用逐渐增加,系统的协调性也有所下降。     

黄土高原生态与经济系统耦合协调发展状况

在借助系统科学理论建立黄土高原生态与经济系统协调发展耦合模型基础上,提出了黄土高原生态与经济系统耦合发展的评判标准和基本类型,并对黄土高原各县域生态与经济系统协调发展状况进行了研究.结果表明：黄土高原生态经济系统之间的相互作用可分为严重失调发展、轻度失调发展、低水平协调发展、高水平良好协调发展4个阶段,在不同的发展阶段又存在着损益-拮抗-磨合-主导-同步发展的循环往复过程;黄土高原生态与经济系统耦合发展度整体上处于较低水平,其中62.7%的县域处于严重失调发展阶段,30.1%的县域处于轻度失调发展阶段,7.1%的县域处于低水平协调发展阶段.基于耦合模型所建立的协调耦合度,能够较好地反映黄土高原经济社会与生态环境之间的交互胁迫耦合发展状况.正确认识黄土高原生态与经济系统耦合规律,采取适当的发展模式,对于促进黄土高原县域生态与经济协调发展具有重大意义.     

1949-2008年黄土高原沟壑区农业生态经济系统耦合分析——以陕西长武县为例

在分析农业经济系统与农业生态系统相互胁迫、动态演进关系的基础上,采用改进的熵值法确定了位于黄土高原沟壑区的长武县农业生态经济系统评价指标权重,利用耦合度模型分析了1949-2008年长武县农业生态经济系统耦合规律.结果表明:1949-2008年,长武县农业生态经济系统的发展经历了"粗放式传统农业阶段-农业机械化进程阶段-前现代化农业协调发展阶段"3个历史时期,与国家宏观经济政策调控效应基本吻合,系统耦合在"协调发展"和"极限发展"间经历了两起两落的急剧变化过程.1955-1961年、1984-1992年,长武县农业生态经济系统处于极限化耦合态势;1962-1965年、1981-1983年,为纠正前阶段宏观政策后的快速过渡期;1949-1954年、1966-1980年为生态系统与经济系统的低水平协调发展阶段;1993年以后,农业生态经济系统经过螺旋式发展,进入高水平协调发展阶段.目前,长武县农业生态经济系统有突破协调发展水平,并向极限化发展的潜在危险.良好的农业政策和外部环境能够促进农业生态经济系统在协调发展的水平上稳定发展,反之,容易出现系统相悖发展的局面.     

马鞍山市城市化与生态环境耦合协调发展研究

伴随城市化的快速推进, 生态环境面临日益严峻的挑战, 因此研究城市化与生态环境的耦合协调发展显得尤为重要。以安徽省马鞍山市的街道及乡镇为研究对象, 利用DMSP/OLS夜间灯光数据和Landsat遥感影像数据, 建立夜间灯光指数和遥感生态指数, 并引入耦合协调模型, 对1993—2013年马鞍山市城市化与生态环境耦合协调关系进行探索。结果表明: (1)1993—2013年马鞍山市城市化水平提高, 但城市化水平存在地区差异, 城市化水平高的地方主要集中在花山区和雨山区; (2)1993—2013年马鞍山市生态环境质量呈现先上升再下降的趋势, 生态环境较好的地区主要分布在西部丘陵地区如含山县的清溪镇、仙踪镇、昭关镇等地方; (3)1993—2013年马鞍山市城市化与生态环境耦合协调发展水平提升, 耦合度和耦合协调度不断提高, 耦合协调类型由低度协调阶段转向中度协调阶段; 在马鞍山市东西和南北方向耦合协调度空间演变趋势皆呈倒U型。该研究结果可为马鞍山市城市的发展和生态环境的保护提供科学参考。     

陕北安塞县生态与经济系统耦合协调发展

协调生态环境与社会经济的均衡发展,是实现县域可持续发展的重要因素。以延安市安塞县为对象,基于社会经济与生态环境的数据,构建安塞县社会经济系统与生态环境系统的指标体系,利用熵权法计算社会-经济-环境综合评价指数,在此基础上利用耦合协调度模型、剪刀差方法和耦合度模型分析了社会经济系统与生态环境系统的耦合协调状态、发展速度差异以及耦合度演变趋势。结果表明:1996—2013年间,安塞县社会经济系统综合评价指数稳定上升,自然生态系统综合水平呈现波动下降趋势,前者发展速度总体上快于后者;耦合协调度指数由0.33增长至0.59,反映了该区域社会经济与生态环境的关系不断改善,较好地实现了二者的协调;剪刀差在0. 032水平范围内波动上升,说明二者发展趋势之间的差异逐渐增大;安塞县社会经济与生态环境的耦合度分布于45°β90°范围内,二者处于协调发展阶段,耦合度β表现为先下降后上升,说明经济与环境之间的矛盾开始显露。研究表明,安塞县应着力加强生态建设的固基和推进作用,缓解社会经济和生态环境的矛盾,实现二者的协调发展。     

贵阳市城市化与生态环境耦合研究

随着中国西部地区城市化的快速推进, 生态脆弱城市的环境问题日益引起国内学者的重视。通过构建贵阳市城市化与生态环境指标体系, 以综合指数评价模型为基础分析贵阳市城市化与生态环境发展趋势, 并利用协调发展度模型揭示贵阳市城市化与生态环境耦合协调的演化轨迹。结果表明, 贵阳市城市化综合指数与生态环境综合指数总体上呈上升趋势, 两大系统的发展均依赖于各子系统的共同进步, 不同子系统与指标对综合评价体系具有不同的作用;协调度的演变明显表现为不同的两个阶段, 而协调发展度演变表现为线形的上升趋势, 由严重不协调阶段逐渐步入高级协调阶段。只有两大系统共同发展, 二者的耦合关系才会逐渐增强。     

福建省新型城镇化与生态环境的耦合分析

识别和揭示城镇化与生态环境之间的耦合关系及其形成机理,进而针对性地提出调控对策,有助于城市管理相关部门制定决策.本研究针对福建省所处立地环境构建新型城镇化与生态环境系统指标体系,利用变异系数确定指标权重,通过耦合度模型和耦合协调度模型探讨福建省新型城镇化与生态环境系统的耦合过程,并实现空间可视化.结果表明: 2000-2015年,福建省地级市的新型城镇化与生态环境系统耦合度变化相对平稳,其值在0.77～0.99,且各城市间差异不显著,只有2000年莆田和2015年漳州的耦合度处于磨合阶段;福建省新型城镇化与生态环境系统耦合协调度在0.50上下波动,从东向西演变时间短,空间分异显著;福建省两系统耦合协调类型以调和发展型为主,还存在中度失调衰退型、中度协调发展型和高度协调发展型,两系统耦合协调类型间还存在转化现象,到2015年只有厦门发展为高度协调发展型城市;城市发展以城镇化滞后为主,到2010年(厦门)和2015年(厦门和福州)才出现生态环境滞后现象.     

成渝城市群城镇化与生态环境耦合协调及交互影响

以成都-重庆(简称成渝)城市群为研究对象,从经济、社会、生态和城乡协调4个子系统构建城镇化综合评价指标体系,将生态环境承载力和生态弹性结合构建生态环境综合评价指标体系,应用耦合协调度模型测度2005—2018年成渝城市群各地级市城镇化与生态环境的耦合协调度,借助GIS空间分析法、象限分析法和Tapio模型,分析成渝城市群各地级市城镇化与生态环境交互作用的类型、演化路径及其解耦路径。结果表明: 研究期间,成渝城市群的城镇化质量呈现波动上升趋势,以成都、重庆为高值区呈“双核”向四周辐射;生态环境质量缓慢提升,呈四周高、中部低,开口向北的“U”型空间格局。城镇化系统和生态环境系统耦合协调水平较高,总体呈上升的趋势,协调类型由以濒临失调和勉强协调为主逐渐向以中度协调为主演变,呈现中部低、东西高的空间格局。城镇化与生态环境交互作用的演化路径呈现稳定型和变化型2个大类。稳定型包括5个亚类20个城市,成都、德阳、绵阳等城市始终是良好协调型;变化型包括9个亚类16个城市,重庆主城区、铜梁等多数城市的协调度提升,呈“上升式”发展;合川、自贡等少数城市呈“下沉式”发展。生态环境增长率和城镇化增长率均为正,城镇化与生态环境的解耦路径以弱脱钩和扩张连接为主。     

河西走廊城镇化与资源环境承载力的动态耦合及空间格局

城镇化和资源环境承载力耦合的时空演化是生态、地理、经济社会学等研究的重要内容之一,对促进城镇的可持续发展具有重要意义。为研究县域尺度上河西走廊城镇化与资源环境承载力协调度的空间分布格局,基于核密度分析、探索性分析、时空数据模型等方法,对该区域城镇化和资源环境承载力协调度的空间异质性及其动态演进过程进行了研究。结果表明:2000-2018年,河西走廊城镇化与资源环境承载力的协调度呈先递减后升高趋势,协调度峰值在0.35~0.42,现阶段仍以不协调为主;区域城镇化与资源环境承载力协调度的空间分布不均衡,西北高东南低,存在空间集聚和空间自相关现象,热点主要分布在酒泉-嘉峪关等传统工业区,冷点主要分布在东南部的武威区域;区域城镇化与资源环境承载力协调度主要受环保治理投入、产业结构和开发效率等因素的影响。河西走廊城镇化与资源环境承载力协调发展格局及其演化机制的研究对促进该地区城镇化与生态环境协调发展、实现丝绸之路经济带城镇可持续发展具有重要意义。     

黄河三角洲区域生态经济系统动态耦合过程及趋势

黄河三角洲地区正处于快速开发建设时期,资源丰富,但生态环境脆弱,区域生态经济耦合状况影响着区域可持续发展的态势。借鉴一般系统论的思想,构建了区域生态经济系统耦合过程模型,定量分析了黄河三角洲区域生态经济系统的耦合过程与演进趋势。结果表明:1990年以来黄河三角洲区域生态系统综合指数与经济系统综合指数均呈上升趋势,区域资源供给和生态环境调节能力逐渐提高,经济生产能力和社会消费水平不断提升;黄河三角洲区域生态系统与经济系统总体上处于互动协调发展状态,1990—2007年区域生态经济系统耦合度指数先增加后减少,耦合过程经历了由相悖发展到良性耦合的过程;按照区域生态经济系统耦合趋势外推,2019年将接近最佳耦合点45°;区域生态经济系统仍处于较低水平的良性耦合,区域生态经济发展的速度和质量有待进一步提升。应协同推进区域经济生态化和生态经济化建设,建立高效生态经济体系,努力实现区域生态资源资产化、价值化,提升区域生态经济系统耦合的状态水平。     

武陵山片区城镇化与生态环境耦合协调度时空分异——以六个中心城市为例

城镇化与生态环境之间是相互联系和促进的唇齿关系，其耦合协调程度对实现地区高质量发展和可持续发展具有重大影响。将物理学中的"耦合"概念引入城镇化与生态环境耦合协调研究中，建立了耦合协调度模型，并构建了城镇化与生态环境耦合协调度评价指标体系和耦合协调度基本类型划分体系，分析了2010-2018年武陵山片区六个中心城市城镇化与生态环境耦合协调度的时空分异。结果表明：（1）各中心城市的耦合协调基础较好，且呈现出良好的发展态势。（2）各中心城市的空间差异明显，2010年、2015年与2018年六个中心城市城镇化与生态环境耦合协调发展内部差异性较大，东部大于西部，怀化市"单核"特征明显。（3）武陵山片区城镇化与生态环境耦合协调度没有实现突破性、跨越式的提升，且城镇化滞后的问题较为明显，影响了两者实现高耦合协调度的进程。研究认为须要坚持以绿色为底色，以生态为引领，加快提升武陵山片区城镇化发展水平，走出一条绿色生态的城镇化高质量发展新路。     

俄罗斯东部城镇化与生态环境协调发展的时空演变特征

以俄罗斯东部地区为对象，结合PES和PSR模型分别构建其城镇化和生态环境的评价指标体系，结合熵值赋权、变异系数赋权的综合确权法测算城镇化和生态环境的发展水平，利用耦合协调度模型探讨二者协调发展程度，划分其阶段类型。研究表明：2005-2018年，（1）俄东部城镇化发展水平呈上升趋势，经济城镇化的贡献份额最大；生态环境发展水平呈小幅下降态势，生态环境压力的影响作用最大；二者的耦合协调度呈增长趋势，但整体处于基本不协调阶段，其内部由城镇化滞后转变为系统均衡发展。（2）西伯利亚联邦区的城镇化发展水平高于远东联邦区，二联邦区生态环境发展水平差距较小，西伯利亚区协调发展程度略强于远东区；西伯利亚区内部由城镇化滞后→系统均衡发展，远东区内部始终为城镇化滞后。多数联邦主体处于基本不协调阶段、高级协调的数量最少。（3）空间上，城镇化、生态环境、二者协调发展度均呈"西高东低"的格局特征，核心高值区分布在新西伯利亚州-阿尔泰边疆区-克麦罗沃州-克拉斯诺亚尔斯克边疆区-伊尔库茨克州的串联区，边缘低值区位于阿尔泰共和国和楚科奇自治区。最后探讨了促进俄东部城镇化和生态环境协调发展的具体对策。     

山东半岛城市群城镇化与生态环境耦合协调发展的时空格局

城镇化与生态环境耦合协调发展研究,是目前国际研究的热点与前沿领域。以山东半岛城市群为研究对象,建立城镇化系统和生态环境系统指标体系,运用耦合协调度模型定量分析山东半岛城市群2000—2016年城镇化与生态环境耦合协调发展时空格局。结果表明:(1)2000—2016年城镇化水平不断提高,多年平均值表现为空间城镇化人口城镇化经济城镇化社会城镇化,生态环境水平呈现出波动中上升的趋势,生态压力子系统曲线下降,生态状态和生态保护子系统曲线不断上升,生态环境总体有了一定的改善和提高;(2)2000—2016年耦合协调度逐渐增强,依次经历了严重不协调、基本不协调、基本协调、中度协调、高级协调5个阶段,实现了从极度不协调向优质协调的转变,子系统耦合协调特征从严重不协调-城镇化滞后型向高级协调-生态环境滞后型演变;(3)17地市城镇化以中等水平城镇化区为主要类型,高水平城镇化区集中在济南、青岛"双核"地区和北部的东营,较低水平城镇化区范围逐渐缩小,低水平城镇化区消失;生态环境优质区主要集中在东部沿海城市带威海、青岛、烟台、日照和中部泰安,生态环境中等区从胶济城市带轴线向南北扩散,生态环境较低区主要集中在菏泽、聊城、滨州,生态环境恶劣区不存在;(4)2000—2016年城市耦合协调度不断提高,空间差异明显,呈现出由沿海城市带、济南都市圈核心城市向西南地区逐渐降低的空间分布趋势,子系统耦合协调特征由城镇化滞后型向同步型、生态环境滞后型开始转化,发达城市的集聚作用明显,落后地区的城镇化问题和生态环境问题比较严重。     

水资源约束下西北干旱区城市经济发展与城市化阈值

城市化水平阈值是指在水资源硬约束下,在确保经济发展达到一定速度与规模、生态环境建设得到基本保障、并具备足以支撑城市接纳一定数量农民进城转为非农人口的经济能力时,能达到的“农转非”人口占总人口的最大比例。以干旱区河西走廊为例,分析了在水资源约束下城市经济发展总量及其对应的城市化阈值。采用阈值模型计算表明,未来30a在不跨区调水的前提下,河西走廊总需水量的上限阈值为7.81×109m3,其中生态需水、生产需水和生活需水比例调整为13.2:83.5:3.3,总需水量对应的国内生产总值为1.81×1011元,历年平均增长速度最快可达到6.91%,第一、二、三产业结构调整为18.99:47.20:33.81。在总需水量阈值、经济总量、需水结构与产业结构调整优化和经济增长速度不低于7%、农业需水按0.61%的速度退水9.12×108m3、生态需水比例不低于13%等多重条件约束下,求得河西走廊未来30a能够达到的总人口为5.82×106人,城镇非农业人口可达到2.05×106人,城市化水平可达到35.14%,这一水平仅相当于中国2001年的平均城市化水平。在跨区调水1.31×109m3的条件下,城市化水平可望达到47.17%。进而采用总人口人均拥有的GDP、非农业人口人均拥有的第二、三产业增加值、农业人口人均拥有的第一产业增加值3项经济指标对水资源约束下经济发展总量对城市化水平的保障程度进行了验证分析。由于各城市的缺水状况、取水条件、发展性质、发展阶段与经济发展实力与前景等各不相同,致使不同城市之间对应的总需水量、经济总量、经济增长速度和城市化水平等均表现出较大的差异性。     

城市化对区域生态足迹的影响及其耦合关系

城市系统与区域生态系统间存在着复杂的相互影响,分析二者的交互耦合关系,可以客观地反映区域生态协调发展程度,为区域城市化发展提供科学依据。在修正城市生态足迹模型的基础上,计算了2000—2015年昆明市三维生态足迹动态,并建立了城市化综合评价指标体系,探讨生态足迹模型变化的驱动因子,构建城市化与生态耦合模型并测算其协调度。结果表明:过去15年间,昆明市土地利用类型的流转加剧、建设用地比例提升、经济增长和社会进步指标反映出城市化水平逐年提高;自然资源消耗增加和污染排放加剧使得人均生态足迹逐年上升。研究初期,人均生态承载力下降态势明显,后逐渐有所上升,生态赤字逐年减小,资源压力有所减轻。生态足迹广度基本不变、生态足迹深度先上升后下降、资源的利用效率逐年增加,其主要驱动因素在于社会层面的高质量城市化发展与经济产业结构调整。昆明市生态足迹与城市化耦合水平及协调度均呈逐年稳定上升,于2015年基本过渡到协调阶段;生态承载力与城市化耦合水平及协调度均呈波动上升态势,这与城市化负向作用逐渐积累、集中凸显相关。总体上,昆明市城市化进程中,需要提升城市化发展质量,管控城市扩张规模。