湘江流域新型城镇化与生态环境耦合协调关系研究

1研究背景及目的
2014年3月发布《国家新型城镇化规划》将“新型城镇化”首次提升到国家政策层面。

新型城镇化的“新”体现为城镇化和生态的融合与转型，重视生态环境资源的可持续是我国推动城市发展的必经之路。

湘江作为长江重要的一级支流，是湖南省人口、经济和城镇集聚区域，也是新型城镇化发展的重要基地。

城镇发展也给生态环境带来深刻的影响。

城镇发展与生态环境协调冲突问题日益凸显，引起相关学者的关注。

国内外有关城市化与生态环境之间关系的研究成果较为丰富。

“可持续发展”理念首次出现在《世界自然保护大纲》，由世界自然保护联盟、联合国环境规划署和野生动物基金会联合发表[1]，在城镇化发展中首次将目光放到生态环境上。

1991年，经合组织和联合国环境规划署共同提出了生态环境评价的“压力—状态—响应（pressure-state-response, PSR）”的概念模型[2]。

1995年，著名学者Grossman 和Krueger 从计量经济学角度出发，研究42个发达国家的经济发展与环境质量的时空演变轨迹，发现两者的发展曲线呈现倒“U”形特征。

随着城市发展经济的提升，生态环境水平呈现先下降再上升的倒“U”形变化轨迹，即环境库兹涅茨曲线[3]。

2019年，陈炳等学者面对长江流域，分析了2008—2015年长江三角洲城市群26市生态文明建设与城市化耦合协调度及演变过程[4]；2020年，赵建吉等学者面对黄河流域，构建随机效应面板Tobit 模型，展开新型城镇化与生态环境耦合的影响因素研究[5]。

研究流域新型城镇化与生态环境的耦合有助于提高城市可持续发展能力，为城市的可持续发展提供科学依据和技术支持。

在实证研究方面，主要的研究方法包括主成分分析法、系统动力学模型法、生态足迹法、集成方针法、时间序列
摘要 伴随新型城镇化进程的推进，城市规模和数量不断扩大，
协调新型城镇化与生态环境成为重要的研究课题。

基于2011—2019年湘江流域9个地级城市，通过熵值法，建立新型城镇化与生态环境耦合协调模型，探索其在时间维度与空间维度上的演变规律。

得出结论：在时间维度上，2011—2019年湘江流域新型城镇化与生态环境的评价值协调评价值整体处于濒临协调阶段，但呈现积极上涨趋势；在空间维度上，湘江流域新型城镇化与生态环境耦合协调评价值，呈现出明显的空间集聚效应，且以长沙为中心，由下游地区向上游地区扩散。

关键词 新型城镇化；生态环境；耦合协调度；PVAR 模型；
湘江流域
中图分类号 TU984 文献标识码 A
基金项目 湖南省普通高等学校教学改革研究项目“服务乡村
振兴战略的独立学院建筑学专业人才培养体系改革与实践”（HNJG-2020-1312）
DOI 10.19892/ki.csjz.2023.08.18
Abstract With the advancement of new urbanization, the scale and number of cities are expanding, and the coordination of new urbanization and ecological environment has become an important research topic. Based on nine prefecture-level cities in Xiangjiang River basin from 2011-2019, this paper establishes a coupled coordination model of new urbanization and ecological environment through entropy value method to explore its evolution pattern in time dimension and spatial dimension. The results show that in the time dimension, the overall coordination value of new urbanization and ecological environment in the Xiangjiang River basin from 2011 to 2019 is on the verge of coordination, but shows a positive upward trend. In the spatial dimension, the coupled coordination evaluation value of new urbanization and ecological environment in the Xiangjiang River basin shows an obvious spatial clustering effect, and is centered on Changsha, spreading from the downstream area to the upstream area.
Key words new urbanization; ecological environment; coupling coordination degree; PV AR model; Xiangjiang River Basin
作者简介：李敏杰（1998-），女。

研究方向：人居环境设计及其理论。

通信作者：向云波（1978-），男，副教授、硕士生导师。

研究方向：土地利用与可持续发展。

作者单位：湖南科技大学建筑与艺术设计学院
湘江流域新型城镇化与生态环境耦合协调关系研究
Study on the Coupling and Coordination Relationship Between New Urbanization and Ecological Environment in Xiangjiang River Basin
李敏杰 向云波 周 凯
Li Minjie, Xiang Yunbo, Zhou Kai
法、GIS分析法、熵值法等。

研究尺度主要涉及国家、省域、市域、城市群等。

研究内容主要包含定量评价、时空演变、趋势预测等方面的研究。

胡祥福结合熵权法、耦合协调度模型等方法，对江西省地级市耦合协调现状及空间格局进行了探讨[6]；赵建吉结合定量分析法，研究了黄河流域新型城镇化与生态环境之间的协调耦合时空演进趋势，定量分析其影响因子[5]。

从已有的研究文献看，更多的研究在于城镇化对生态环境的单向影响，对二者的耦合相互作用的研究较少；在研究尺度上，学者们大多从国家、城市群区域等宏观尺度展开协调研究，对流域这一特殊地理单元展开的研究较少。

流域中下游地区往往是人口集聚、经济发达、城镇化水平高、城镇化与生态环境作用剧烈的地区，因此运用耦合协调模型研究湘江流域新型城镇化与生态环境协调关系，对流域城镇化、生态环境治理具有重要意义。

2研究方法与数据来源
2.1研究区概况
依据《湘江流域科学发展总体规划》（2011—2020年）对湘江流域范围的界定，主要涵盖的城市包括长沙、湘潭、株洲、衡阳、郴州、永州、娄底、邵阳、岳阳等9市67个县市区，面积8.5万km2。

根据各市行政区划的完整性和数据的可得性，选取长沙、湘潭、株洲、衡阳、郴州、永州、娄底、邵阳、岳阳9市的完整区域作为研究区域。

2.2研究方法
2.2.1指标体系构建
结合新型城镇化内涵，从人口城镇化、空间城镇化、经济城镇化和社会城镇化四个维度，构建湘江流域新型城镇化评价指标体系；根据P-S-R评价模型，从压力、状态和响应三个维度，构建生态环境发展水平指标体系（见表1）。

2.2.2指标权重确定
采用极差标准化法对原始指标数据进行标准化处理，使不同类型指标数据具有可比性，具体过程如下：建立两个m×n的初始矩阵。

其中，在城市新型城镇化评价指标体系矩阵中（m＝9，n=12），生态环境评价指标体系矩阵中（m=9，n=10），即：
111
1
n
m mn
r r
R
r r
=
（1）
其中正向指标公式：
V
ij
=（r
ij
-r
i min
）/（r
i max
-r
i min
） （2）其中负向指标公式：
V
ij
=（r
i max
-r
ij
）/（r
i max
-r
i min
） （3）2.2.3耦合协调模型
标准化处理后，计算确定评价指标体系中的各项指标权重。

采用熵权法对评价指标进行权重赋予[7]。

具体步骤如下：对标准化后的数据进行归一化处理，具体公式如下：
P
ij
=V
ij
/∑m
i=1
V
ij
（4）第j个指标的熵值，具体公式如下：
1
ln m
e
j
=-k·∑m
i=1
p
ij
·ln p
ij
，其中k=（5）计算各指标的熵权，具体公式如下：
w
j
=（1-e
j
）/∑n
j=1
（1-e
j
） （6）最终总结得出相关指标的权重。

确定好各权重后，计算湘江流域新型城镇化发展与生态环境发展的综合发展指数，具体公式如下：
Y
1
（Y
2
）=W
j
×V
ij
n
j=1
∑（7）
其中Y
1
和Y
2
分别为湘江流域城市新型城镇化综合发展指数与湘江流域生态环境综合发展指数。

得出两者的综合发展指数后，引入耦合度概念，即两个或多个系统之间相互依赖、互相配合的程度。

具体公式如下：
（8）
1/2
C=
Y
1
×Y
2
（aY1+bY2）
其中a、b为待定系数，0≤a≤1，0≤b≤1。

因为在经济社会稳步发展的历程当中，新型城镇化和生态环境互相促进，都发挥了重要作用，因此。

本文对a和b开展取值估算的时候，让它们取同样的数值1/2。

C指耦合度，C∈[1，1]，C值越大，系统之间的相互影响程度越大。

为了补充耦合度评价的不足，引入耦合协调度概念，即从两个系统之间的关联与协调特性入手，综合反映各系统之间自身发展水平的高低，以及与其他系统协调、互促的关联程度[8，9]。

具体公式如下：
T=αy
1
+βY
2
（9）
表1 新型城镇化与生态环境系统评价指标体系
目标层要素层指标层指标方向
新型城镇化人口城镇化
人口密度（人/km2）正向
城镇化率（%）正向
第三产业从业人员比重（%）正向空间城镇化
人均城市道路面积（m2/人）正向
人均建成区面积（m2/人）正向
每万人拥有公共交通车辆（标台）正向经济城镇化
人均GDP（元）正向
第三产业占GDP比重（%）正向
人均固定资产投资额（元）正向社会城镇化
每百人拥有公共图书馆藏书量（本）正向
每千人拥有卫生技术人员数（人）正向
每千人拥有卫生机构床位数（张）正向
生态环境生态环境压力
人均工业二氧化硫排放量（kg/人）负向
人均工业烟尘排放量（kg/人）负向
人均工业废水排放量（kg/人）负向生态环境状态
建成区排水管道密度（km/km2）正向
建成区绿化覆盖率（%）正向
人均公园绿地面积（m2）正向
人均日生活用水量（L）负向生态环境响应
生活垃圾无害化处理率（%）正向
城市生活污水处理率（%）正向
工业固体废物综合利用率（%）正向
（10）
D =C ×
T 其中，T 指耦合协调度，α、β指待定系数，确定新型城镇化系统与生态环境系统两者之间的相互影响是同等重要的，故取α=β=1/2；D 为耦合协调度，C ∈[1，1]。

与耦合度类似，耦合协调度越大，表明两个系统的整体发展水平及协调促进程度就越高。

新型城镇化和生态耦合协调发展指数通过耦合协调度模型能够量化度量，但对二者之间的相对发展状况无法具体阐述。

引入相对发展指数模型，通过相对指数K 反映二者之间的相对发展程度。

具体计算公式如下：
K =
Y 1Y 2
（11）
2.3数据来源
数据来源于2011—2019年《中国城市统计年鉴》《中国统计年鉴》《湖南省统计年鉴》和《中国城市建设统计年鉴》，对于少数数据缺失问题，依据临近年份数据，通过差值法计算得出。

3 新型城镇化与生态环境耦合协调分析
根据相关学者研究结论将耦合协调度分为几种类型[10]
（见表2）。

构建耦合协调模型，计算得出湘江流域各市州2011—2019年新型城镇化与生态环境的耦合协调度评价值。

3.1湘江流域耦合度时间维度演变分析
评价结果详见表3，整体来看，在2011—2019年湘江流域新型城镇化与生态环境耦合协调评价值处于0.399~0.537，协调评价值水平不高，可见湘江流域城市化进程缓慢，城乡差距大。

一些城市的城市化进程比较缓慢，城市化率低，城市人口规模小等问题限制城市的经济发展与生态环境治理，由此降低了新型城镇化与生态环境的耦合协调评价值。

同时，湘江流域耦合协调评价值在2011—2019年间整体呈现持续增长发展态势。

可见湘江流域在调整城市发展模式，改变原有的单一追求经济增长，采用高耗能、高排放、高污染的发展模式，积极开展生态文明建设，实行绿色发展，鼓励发展节能环保产业，提高生产力和资源利
表2 新型城镇化与生态环境耦合协调发展阶段类型及编号
注：表中类型编号划分依据结合湘江流域新型城镇化与生态环境耦合协调度值范围。

*代表衰退型，**代表发展型，Ⅰ—Ⅵ为亚类别等级标号，a、b、c 分别代指生态环境滞后、同步发展、新型城镇化滞后。

耦合协调度
类别
亚类别
相对发展度类别特征0.8<D ≤1.0发展型（**）高度协调（Ⅰ）K>1.1
生态环境滞后（a）0.9<K <1.1同步发展（b）0<K ≤0.9新型城镇化滞后（c）0.6<D ≤0.799发展型（**）中度协调（Ⅱ）K>1.1
生态环境滞后（a）0.9<K <1.1同步发展（b）0<K ≤0.9新型城镇化滞后（c）0.5<D ≤0.599发展型（**）基本协调（Ⅲ）K>1.1
生态环境滞后（a）0.9<K <1.1同步发展（b）0<K ≤0.9新型城镇化滞后（c）0.4<D ≤0.499衰退型（*）濒临失调（Ⅳ）K>1.1
生态环境滞后（a）0.9<K <1.1同步发展（b）0<K ≤0.9新型城镇化滞后（c）0.3<D ≤0.399衰退型（*）轻度失调（Ⅴ）K>1.1
生态环境滞后（a）0.9<K <1.1同步发展（b）0<K ≤0.9新型城镇化滞后（c）0<D ≤0.299衰退型（*）严重失调（Ⅵ）K>1.1
生态环境滞后（a）0.9<K <1.1同步发展（b）0<K ≤0.9
新型城镇化滞后（c）
表3 湘江流域2011—2019年各市州新型城镇化与生态环境耦合协调度评价值
注：数据来源于耦合协调度模型计算，作者整理。

城市2011年2012年2013年2014年2015年2016年2017年2018年2019年历年均值长沙0.534 0.548 0.522 0.577 0.572 0.572 0.607 0.603 0.621 0.573株洲0.448 0.456 0.469 0.506 0.487 0.494 0.538 0.541 0.557 0.499湘潭0.415 0.451 0.473 0.501 0.513 0.521 0.534 0.541 0.552 0.500衡阳0.412 0.408 0.423 0.440 0.467 0.478 0.497 0.509 0.530 0.463邵阳0.352 0.381 0.398 0.419 0.428 0.417 0.460 0.479 0.496 0.425岳阳0.397 0.425 0.428 0.435 0.469 0.468 0.500 0.504 0.522 0.461郴州0.366 0.381 0.401 0.475 0.470 0.471 0.529 0.537 0.542 0.464永州0.335 0.380 0.393 0.453 0.461 0.461 0.484 0.500 0.516 0.443娄底0.334 0.358 0.371 0.424 0.426 0.430 0.467 0.487 0.499 0.422均值
0.399
0.421
0.431
0.470
0.477
0.479
0.513
0.522
0.537
—
用效率，降低排放，促进循环经济，使得湘江流域新型城
镇化与生态环境耦合评价值呈现积极上升态势。

具体来看，2011—2019年各市州的耦合协调评价值整体都朝着更优良的方向发展，增长情势呈现“M”状。

根据湘江流域各市州历年耦合协调度均值，可将其划分为三个梯度：第一梯度D ＞0.5，仅有长沙，属于基本协调发展型，占比为11.1%；第二梯度0.45＜D ≤0.5，有湘潭、株洲、衡阳、岳阳和郴州5个城市，均属于濒临失调衰退型，占比为55.6%；第三梯度D ＜0.45，有邵阳、永州和娄底3个城市，属于濒临偏向轻度失调衰退型，占比为33.3%。

由此可知，
湘江流域的各城市之间的耦合协调评价受多种因素的影响，湘江流域内的资源利用不尽相同，一些城市可能依赖于周边城市的资源，这种依赖会促进城市间的联系与耦合，但也会因资源竞争而导致关系紧张。

总体来说，随着湘江流域新型城市化进程的加速，城市间的联系和耦合程度不断加深。

一些城市可能会对周边城市产生较大的影响，形成较为稳定的区域性经济中心。

但在这个过程中，也存在城市之间的竞争和合作关系。

3.2湘江流域耦合度空间维度演变分析
如图1所示，为了剖析湘江流域耦合协调评价值在空
图1 湘江流域各市州耦合协调度评价值（图片来源：作者自绘）
轻度失调
濒临失调基本协调中度协调高度协调
图例
N
轻度失调濒临失调基本协调中度协调高度协调
图例
N
轻度失调濒临失调基本协调中度协调高度协调
图例
N
轻度失调濒临失调基本协调中度协调高度协调
图例
N
（b）2013年
（a）2011年
（c）2016年（d）2019年
0 20 40 80 120 1600 20 40 80 120 1600 20 40 80 120 160
0 20 40 80 120 160
km
km
km
km
间维度上的演变特征，选取2011年、2013年、2016年和2019年4个时间节点，结合湘江流域当地发展情况，划分耦合协调发展阶段。

其中，2011年轻度失调阶段的城市数量最多，有邵阳、郴州、岳阳、永州和娄底5个城市，占比高达55.6%；2013年濒临失调的城市数量增加了2个，有湘潭、衡阳、株洲、岳阳和郴州5个城市，占比为55.6%；2016年濒临失调的城市数量不变，其中湘潭和永州耦合协调度阶段上升一级，说明新型城镇化与生态环境在2013—2016年间得到良性互促发展；2019年濒临失调城市仅剩邵阳和娄底，其余市州位基本协调和濒临协调。

整体来说，湘江流域各市州的耦合协调评价值在空间维度上，呈现以长沙为中心的下游地区高于邵阳、娄底等上游地区的特征。

且耦合评价值的上升，呈现以长沙为中心的空间集聚效应。

长沙作为湘江流域的经济中心，在4个时间节点上均保持在基本协调往上，且城市耦合协调评价值稳居首位。

明显可以看出，发展程度高的城市可能会对周围的城市产生吸引作用，形成产业聚集效应，促进城市间的经济联系与耦合。

总之，要鼓励绿色产业和低碳经济的发展，积极培育和引导绿色产业，推进低碳经济的发展，加强能源和资源的节约利用，实现经济发展与生态保护的有机结合。

加强城市之间的合作和交流，推动城市之间的资源共享和信息共享，加强区域间的协调和合作，推进城市的共同发展。

提高城市生态环境与新型城镇化发展的耦合度，实现经济发展和生态环境保护的双赢，推动城市的可持续发展。

4结论
本文以湘江流域9个地级市为研究单元，借助耦合协调模型，探查2011—2019年湘江流域各市州耦合协调评价值在时间维度和空间维度上的演变特征。

主要结论为：（1）时间维度上，2011—2019年，湘江流域的新型城镇化与生态环境的评价值协调评价值，整体处于0.399~0.537，濒临协调阶段，上升空间较大。

不过，9年间湘江流域耦合协调评价值积极上涨，随着湘江流域新型城市化进程的加速，城市间的联系和耦合程度不断加深，新型城镇化建设中积极调整为合适的发展模式，推进湘江流域治理的综合协调。

（2）空间维度上，湘江流域各市州的耦合协调评价值，体现出以长沙为中心的下游地区高于邵阳、娄底等上游地区。

且耦合评价值的上升，呈现以长沙为中心的空间集聚效应。

长沙作为湘江流域的经济中心，对周边城市产生较大的影响，形成较为稳定的区域性经济中心。

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