塔里木盆地城镇化与生态环境和谐度评价

塔里木盆地城镇化与生态环境和谐度评价

0城市化与生态环境交互胁迫机理现在，在和谐社会的实践中，我们面临的主要挑战是经济增长与人口、资源和环境之间的突出矛盾。人口总量不断增长，自然资源不足，生态环境恶化，已成为制约社会经济发展的瓶颈。城市化与生态环境的和谐是实现和谐社会的重要基础。近年来，国内外许多科学家对此进行了深入研究和取得了许多成果。外国科学家主要从三个方面研究了城市可持续城市与生态城市的影响、城市环境对环境的影响，以及可持续城市与生态城市的影响。在中国，虽然已经开始研究城市化与环境因素的关系，但已经取得了一些成果。国内科学家更加重视城市化与生态环境的互动机。环境克兹涅茨曲线模型、对数模型和耦合模型等数学模型的应用，从生态环境的支持角度分析了城市化与生态环境的密切关系效果，为中国特色城市发展模式的建立奠定了理论基础。刘耀斌等人[15、16、18、19、20、21]认为，一个国家或地区的城市规模的扩大和城市化水平的提高离不开生态支持。生态环境的质量直接关系到城市化的速度和规模。方创林研究团队[22、23、24、25、26、27、28]和干旱地区城市化与生态环境保护之间存在着不同的矛盾和障碍。另一方面，干旱地区脆弱生态环境的发展受到周围生态环境的影响，导致不同程度的生态环境造成的环境破坏。另一方面，由于严重脆弱的生态环境受到破坏，城市发展的规模和空间结构的优化加剧，城市的转型和废弃。金朝川等人根据gossian环境的ekc曲线和m.北达的城市化s曲线，提出了它们的序列规律曲线。最后，数学方法揭示了城市化与生态环境结合的内在机制。本文借助前人研究成果,积累塔里木盆地城镇化与生态环境方面的数据资料,在综合分析和研究的基础上,确定了城镇化与生态环境和谐的若干关联指标,应用熵值法计算了指标权重,运用模糊数学理论,以模糊评价法的基本原理为指导,查出城镇化与生态环境和谐度模糊集合中各变量的隶属度,利用地理信息系统(GIS)方法进行空间分析及可视化,确定塔里木盆地县域城镇化与生态环境和谐度的等级;根据各县域城镇化与生态环境和谐度的级别,结合城镇化与生态环境综合指数,归纳出二者和谐的6种类型、3种模式及10种组合形式.1城镇化与生态环境和谐度判别指标体系构建依据人与自然和谐度方面的大量研究文献和统计数据,根据科学性、简单性、综合性和可得性原则,构建了城镇化与生态环境和谐度判别指标体系.城镇化与生态环境和谐度判别指标体系是由两个一级指标、20个二级指标构成(表1).2数据和方法2.1塔里木盆地的州际分布塔里木盆地位于新疆南部,行政区划上包括巴音郭楞蒙古自治州、阿克苏地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州、喀什地区、和田地区,土地面积为105万km2,约占全疆土地总面积的64%,2008年人口为970.86万人,占全疆总人口的45.6%.塔里木盆地是我国以维吾尔族为主的少数民族聚集地,少数民族人口占总人口的82%,也是贫困县和贫困人口比较集中的地区,全疆27个国定贫困县中,21个分布在塔里木盆地,占全疆贫困县总数的77.8%.它具有典型的大陆干旱气候,降水量少,天然植物稀少,生态系统脆弱,风、沙等灾害性天气频繁,是我国主要的干旱荒漠区.随着国家西部开发力度的加大和能源战略重点的转移,塔里木盆地已逐渐成为国家重要的石油天然气开采基地,城镇建设和工业化方兴未艾.2000年以来,在塔里木盆地新设市2个,镇21个,分别占同时期全疆新建制市镇的67%和60%,2008年塔里木盆地各地州平均城镇化率达到了47.9%,与全疆的城镇化率39.6%相比高出8个百分点.2.2新疆环保及水资源概况本文参考使用的主要数据来源于《新疆统计年鉴2009》、《新疆辉煌五十年》、《新疆五十年》、《新疆城市30年》、《新疆城乡人民生活30年》、《新疆水资源公报2008》、《新疆环境状况公报2008》以及塔里木盆地各地州统计年鉴、水资源公报和环境状况公报等.2.3学习方法2.3.1采用熵值法确定指标权重确定指标权重就是对各指标的重要性进行评价,指标越重要,其权重就越大.权重一般要进行归一化处理,使之介于0与1之间,各指标权重之和等于1.目前,确定指标权重的方法比较多,本文采用熵值法确定了指标权重.熵值法是一种客观赋权法,根据各项指标观测值所提供信息的大小来确定指标权重.采用熵值法计算评价指标权重的主要步骤如下.(1)向型指标tg选择的指标是反映城镇化与生态环境和谐度的参数,但原始指标可能存在着量纲不同和原始数据大小差异悬殊等问题.因此,确定各指标权重之前,必须对指标进行标准化处理,使其具有无量纲性和可比性,并且能体现其本身对城镇化与生态环境和谐的影响力.有些指标呈正相关的关系,称为正向型指标;而有些指标呈负相关的关系,称为负向型指标.标准化方法如下:对于正向型指标,令yij=(xij-minxij)/(maxxij-minxij)(1)yij=(xij−minxij)/(maxxij−minxij)(1)对于负向型指标,令yij=(maxxij-xij)/(maxxij-minxij)(2)yij=(maxxij−xij)/(maxxij−minxij)(2)式中:maxxij和minxij分别为第j个指标下各评价样本的最大值和最小值.然后再采用Z-Score标准化公式Ζij=(yij-ˉy)/SjZij=(yij−y¯)/Sj,进行标准化.式中:ˉyy¯为第j个指标的均值,Sj为标准差.由于计算熵时要取自然对数,因此指标值必须为正数,令uij=Ζij+duij=Zij+d式中:d为使minZij+d略大于0的一个正数.这样便得到了标准化矩阵U=(u)m×nU=(u)m×n(2)计算模型的检验和计算效度计算pij=uij/m∑i=1uij(3)其次,第j项指标的熵值ej:ej=-km∑i=1pijln(pij)(4)式中:常数k与样本数m有关,此时令k=1/ln(m),则0≤e≤1.然后,计算指标的效用值d=1-e,d越大,该指标价值越大,其权重也就大.那么第j项指标权重:wj=dj/m∑j=1dj(5)2.3.2模糊数学法赋能的隶属评价城镇化与生态环境的和谐度取决于若干因素的相互作用,各因素之间的关系与作用机理又具有相当程度的模糊性.因此,我们应用模糊数学的隶属概念描述了各指标值的分级界限,建立了其评价矩阵,并计算各参数的隶属度.(1)不同等级赋值k本文根据各指标参数标准化值的大小,选择6个等级,即很好、好、较好、一般、较差、很差,各个等级分别赋值k=(1.00、0.80、0.60、0.40、0.20、0.00).(2)各指标隶属度表1所谓隶属度表示某事物所属某种标准的程度,一般用隶属函数来表示:Rl={xij-x0x1-x0或x1-xijx1-x0,(x0<xij<x1)1(对应于x1所属的那一等级),(xij≥x1)0(对应于x1所属的那一等级),(xij≤x1)(6)式中:Rj为x0或x1所规定的第j个指标下,各二级指标的隶属度;xij为实测值;x0、x1为某项参数值相邻的两级基准.(3)根据第一阶段指标的属于度计算一级指标L的隶属度λl为:λl=kRΤl(7)式中:k为各个评价等级赋值.2.3.3各指标权重数一级指标L的综合评价Bl为:Bl=wjλl(8)式中:wj为各二级指标权重数模糊向量.根据综合评价值的大小,城镇化与生态环境水平可以分为优、良、好、中、差等5种类型.2.3.4各指标权重均赋值借助前人研究成果,本项研究建立的城镇化与生态环境和谐度判别模型为:Ρ=n∑l=1wlBl(n=2)(9)式中:wl为l一级指标的权重.我们认为城镇化与生态环境之间的相互作用中,二者所起的作用同等重要,因此,二者权重均赋值0.5;n为一级指标的个数;Bl为一级指标的综合指数得分.根据和谐度,可以将城镇化与生态环境之间的和谐状态划分为6种类型:(Ⅰ)和谐度P=1,则城镇化与生态环境处于完全和谐状态;(Ⅱ)和谐度0.8≤P<1,则城镇化与生态环境处于良好和谐状态;(Ⅲ)和谐度0.6≤P<0.8,则城镇化与生态环境处于中度和谐状态;(Ⅳ)和谐度0.4≤P<0.6,则城镇化与生态环境处于勉强和谐状态;(Ⅴ)和谐度0.2≤P<0.4,则城镇化与生态环境处于低度不和谐状态;(Ⅵ)和谐度0≤P<0.2,则城镇化与生态环境处于严重不和谐状态.3分析与讨论3.1县的城镇化综合水平排放前7位用式(1)～(8)计算塔里木盆地各县市的城镇化综合指数,从人口、经济和社会等3个方面进行了综合评价(图1).由评价结果可知,喀什市、库尔勒市、库车县、和田市、阿克苏市、轮台县和沙雅县的城镇化水平综合评价值较高,其城镇化综合水平排在前7位.喀什市、库尔勒市、和田市、阿克苏市分别是塔里木盆地四地州的首府城市,人口密度和非农业人口比重比较高,人均GDP、农牧民纯收入以及非农产业的比重等经济发展水平较高而且社会消费零售额和农村用电量比较高.库车县、轮台县和沙雅县等三座县分布在南疆铁路沿线东部的新兴工业带,以石油开采、旅游为主导产业,交通便捷,资源丰富,工业化及第三产业水平较高;皮山县、策勒县、于田县、阿合奇县、民丰县和阿克陶县等农牧业大县,城镇化发展综合水平则较低.整体来看,塔里木盆地的城镇化综合水平呈现东部高、西部低的态势.3.2塔里木盆地的生态环境综合评价用公式(1)～(8)计算塔里木盆地各县市的生态环境综合指数,从资源条件、生态条件、生态压力、环境威胁等方面对塔里木盆地各县市生态环境进行综合评价(图2).评价结果得知,于田县、皮山县、若羌县、莎车县、巴楚县、叶城县、伽师县、泽普县、麦盖提县、且末县和拜城等县的生态环境综合评价结果排在前11位.它们都分布在塔里木盆地的边远地区,人类活动对生态环境的影响程度比较低,因此,生态环境破坏不严重,整体水平比较好.和田市、乌恰县、阿合奇县、喀什市、柯坪县、阿克苏市、焉耆县、和静县、轮台县和博湖县等县的生态环境综合评价结果排在后位.其中,和田市、喀什市和阿克苏市由于人口比较集中,城镇化引起的生态环境破坏比较严重.而其余的县则是由于分布在南疆铁路沿线地带,经济较快发展,水资源紧张,环境恶化严重,导致生态环境综合指数不高.整体来看,塔里木盆地的生态环境综合水平呈现南高北低的态势.3.3和谐度的空间类型根据公式(9)计算塔里木盆地42个县市城镇化与生态环境和谐度.由和谐度评价结果可知(表2),在塔里木盆地42个县市中和硕县的城镇化与生态环境和谐度达0.99995,而皮山县的和谐度最小,仅为0.164.为了对塔里木盆地各县市城镇化与生态环境的和谐度空间分布类型有所把握,应用了地理信息系统的空间分析功能,在MapInfo7.8平台下,用评价分类标准,对全区42个县市的和谐度予以空间类型划分(图3).从整体上看,塔里木盆地北部的和谐度大,南部的和谐度较小.结合和谐度的大小并根据分类标准,大致可以将塔里木盆地42个县市划分为以下6种地域类型(图3):完全和谐地区(Ⅰ):包括和硕县和阿图什市,占塔里木盆地县市总数的4.76%.良好和谐地区(Ⅱ):包括尉犁县、阿瓦提县、墨玉县、博湖县、洛浦县、塔什库尔干县、新和县、和田县、沙雅县、柯坪县、拜城县、和静县、温宿县、乌恰县、阿合奇县、岳普湖县、泽普县、疏勒县、且末县和焉耆县等20个县市,占塔里木盆地县市总数的47.6%.中度和谐地区(Ⅲ):包括疏附县、巴楚县、轮台县、阿克陶县、英吉沙县、伽师县、库车县、乌什县、麦盖提县、莎车县、阿克苏市、若羌县和叶城县等13个县市,包括塔里木盆地县市总数的30.95%.勉强和谐地区(Ⅳ):包括民丰县、库尔勒市和策勒县,占塔里木盆地县市总数的7.14%.低度不和谐地区(Ⅴ):包括和田市和喀什市,占塔里木盆地县市总数的4.76%.严重不和谐地区(Ⅵ):包括皮山县和于田县,占塔里木盆地县市总数的4.76%.3.4生态环境综合指数的差距的确定城镇化与生态环境和谐度的高低取决于城镇化综合指数和生态环境综合指数的协调程度,即二者的分数的差距有关.如果二者的分数差距的绝对值小,和谐度就高,反而就低.在MapInfo平台下,利用城镇化与生态环境综合指数差距的绝对值,将塔里木盆地42个县市城镇化与生态环境的和谐划分为3种模式(图4).(1)不同县城镇化与生态环境和谐度类型包括尉犁县、和静县、和硕县、博湖县、新和县、阿瓦提县、柯坪县、阿图什市、阿合奇县、乌恰县、塔什库尔干、和田县、墨玉县、洛浦县等14个县市,占塔里木盆地县市总数的三分之一.从表2可以看出,以上14个县市城镇化与生态环境的和谐度都属于完全和谐和良好和谐类,但是从它们城镇化综合指数和生态环境综合指数的分值可以看出,以上14个县市城镇化与生态环境之间的和谐以低水平的完全和谐为主,即低城镇化水平、低生态环境质量、高和谐度类型.(2)各城市发展的和谐度分析库尔勒市、轮台县、焉耆县、阿克苏市、库车县、沙雅县、喀什市、和田市等4市4县.以上8个县市的城镇化综合水平都高于0.2,高于塔里木盆地其他县市并排在前8位.其中喀什市、库尔勒市、阿克苏市和和田市分别为喀什地区、巴音郭楞蒙古自治州、阿克苏地区和和田地区的首府城市,城镇化建设速度快,城镇基础设施质量高.其余的4个县分布在南疆铁路沿线地区的东部,库尔勒-阿克苏新型工业地带,石油、天然气、旅游和水资源比较丰富.近几年来,由于国家西部大开发力度的加大和能源战略重点的转移,这些县市的城镇化得到了快速的发展.但是,从城镇化与生态环境的和谐度的角度来看,以上8个县市中,4个县的和谐度较高,而4个城市的和谐度较低.这从某一种角度来讲,显示出城镇化过程对生态环境的破坏和压力.该类地区继续加快城镇化步伐的同时,政府部门应该采取适当的措施,加强环境保护建设,加大环境保护投入,提高生态环境的综合质量,减弱城镇发展对生态环境的影响,实现二者和谐发展.(3)城镇化与生态环境的和谐类型组合其余的20各县市属于这一类.包括若羌县、且末县、温宿县、拜城县、乌什县、阿克陶县、疏附县、疏勒县、英吉沙县、泽普县、莎车县、叶城县、麦盖提县、岳普湖县、伽师县、巴楚县、皮山县、策勒县、于田县、民丰县等,多为农牧业大县,以生态条件好、城镇化水平相对不高为特征,城镇化综合指数和生态环境综合指数的差距均大于0.区域内资源开发利用程度低,原始生态环境好,政府有严格的保护政策,加上交通条件相对较差,区域发展相对缓慢,对生态环境胁迫作用不强,生态环境维持较好.从城镇化与生态环境的和谐度的角度来看,除了皮山县和于田县属于不和谐类型之外,其余的县市都属于和谐类型.其中且末县、疏勒县、泽普县、岳普湖县、温宿县、拜城县等6个县的和谐度还属于良好和谐类型.这进一步验证了城镇化的初级阶段,城镇化对生态环境破坏作用的较弱性.结合和谐类型和和谐模式,将塔里木盆地42个县市城镇化与生态环境之间的和谐可以分为10种组合形式(表3).4差别化发展策略根据塔里木盆地城镇化与生态环境和谐度的空间差异性,针对塔里木盆地各县市的特点,制定和实施差别化的城镇化与生态环境建设对策,进行更有针对性的调控和引导,促进塔里木盆地城镇化与生态环境系统的和谐发展.4.1完全和谐区域的调控对策塔里木盆地的城镇化与生态环境同步和谐型区域包括尉犁县、和静县、和硕县、博湖县、新和县、阿瓦提县、柯坪县、阿图什市、阿合奇县、乌恰县、塔什库尔干、和田县、墨玉县、洛浦县等14个县市.这些区域城镇化与生态环境之间的和谐以低水平的完全和谐为主.因此,这种区域的调控对策主要是加快工业化和城镇化进程,在提高经济增长质量和效益基础上壮大经济规模,吸引人口集聚.该类地区继续加快城镇化步伐的同时,政府部门应该采取适当的措施,加强环境保护建设,加大环境保护投入,提高生态环境的综合质量,减弱城镇发展对生态环境的影响,实现二者和谐发展.4.2进行区域生态环保与产业发展塔里木盆地的城镇化超前型区域包括库尔勒市、轮台县、焉耆县、阿克苏市、库车县、沙雅县、喀什市、和田市等4市4县.这些区域由于在一定地域范围内部分城镇的集聚与迅速扩展以及以重化型为主的产业结构对生态环境的干预大大增强,对一些本来就很脆弱的生态环境造成了严重的破坏.因此,对这些区域应采取以保护和治理生态环境为主,适度发展城镇化的同时,因地制宜发展