黄河流域生态保护与高质量发展间的耦合协调关系及障碍度研究成果

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引用格式:史玉芳，张天伦.黄河流域生态保护与高质量发展耦合协调性及障碍度研究［J］.人民黄河，2024，46（2）：8－15.

作者简介:史玉芳（1978—），女，山东济南人，教授，博士，硕士生导师，研究方向为城市更新与可持续发展

摘要

为给黄河流域生态保护和高质量发展的政策研究提供参考，以2006—2020 年黄河流域九省（区）为研究对象，分别构建生态保护与高质量发展评价指标体系，采用熵值法进行测度，并借助耦合协调模型和障碍度模型，探究生态保护与高质量发展2 个系统之间的耦合协调关系及其障碍因子。结果表明：1）黄河流域九省（区）生态保护与高质量发展时序上发展态势良好，但各省（区）异质性明显；2）黄河流域生态保护与高质量发展耦合协调度整体处于上升阶段，但水平仍较低，在时序上经历了濒临失调—勉强协调—基本协调的演变历程，在空间上呈现下游＞中游＞上游的分布格局；3）黄河流域生态保护与高质量发展耦合协调关系主要受污染治理、生态建设和创新发展三重制约，且各省（区）的主要障碍因子存在差异。

关键词：生态保护；高质量发展；耦合协调；障碍因子；黄河流域

0 引言

2021 年10 月8 日，中共中央、国务院印发了《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》。任保平［1］认为，该纲要对加强黄河流域生态保护治理和推进高质量发展具有深远的历史意义和战略意义。黄河流域是我国生态安全的重要屏障，但其环境承载力差且各省（区）发展不均衡；黄河流域是我国高质量发展的重要试验区之一，但其经济发展缓慢，人才外流严重且产业缺乏竞争力。因此，探究黄河流域生态保护与高质量发展的耦合协调关系，有助于防范、化解生态安全风险，实现区域的可持续发展。

目前，学术界对高质量发展的研究主要包括内涵解读、指标体系的构建和测度等方面。关于高质量发展的内涵解读，金碚［2］认为高质量发展是能够更好满足人民不断增长的美好生活需要的经济发展方式、结构和动力状态；任保平等［3］认为，高质量发展是经济总量与规模增长到一定阶段，经济结构优化、新旧动能转换、经济社会协同发展、人民生活水平显著提升的结果；张文忠等［4］强调人本思想，即高质量发展能同步地为居民营造更舒适的经济环境、居住环境、社会环境及自然环境。关于高质量发展指标体系构建及测度，化祥雨等［5］从五大发展理念出发构建高质量发展水平测度指标体系；张旭等［6］以创新驱动、发展规模和发展质量为目标层构建指标体系，对33 个国家级创新型县（市）高质量发展系统内部的耦合协调关系进行分析，得出创新驱动、发展规模、发展质量的耦合协调呈磨合型为主的“橄榄核”分布模式；林珊珊等［7］构建了经济发展、创新驱动、民生福祉、绿色生态和安全保障五大子系统的评价指标体系，运用熵权TOPSIS 法对2014—2019 年我国30 个省份的高质量发展水平进行测度。在内涵界定和指标体系构建方面，还未形成公认的概念及体系，内涵及评价指标随着时代的发展而不断更新迭代。

关于生态保护与高质量发展的联动关系，徐福祥等［8］从生态保护、环境综合治理、人水关系调节、区域高质量发展、黄河文化复兴5 个维度构建评价指标体系，测度黄河流域治理水平，得出各省（区）异质性明显、总体呈“上下游高、中游低”的结论；刘建华等［9］基于生态环境健康、经济高质量发展、人水和谐共生、人民生活幸福4 个子系统采用“单指标量化－多指标综合－多准则集成”方法测度黄河流域生态保护和高质量发展协同度，得出2009—2018 年协同度由“接近协同”过渡至“较协同”的结论；韩君等［10］ 采用熵权TOPSIS 法、灰色关联度模型和耦合协调模型对2014—2019 年黄河流域九省（区）生态保护和高质量发展的关联度、协同度进行分析，得出生态保护与高质量发展不协调，处于高耦合度、低协同度阶段的结论；卢辉等［11］运用熵权法、耦合协调模型、相对发展度模型、面板VAR 模型测度2003—2020 年长江经济带生态保护与高质量发展水平，得出二者发展水平逐年上升且下游＞中游＞上游的结论。除对生态保护和高质量发展两系统间耦合协调进行分析外，学者研究扩展至复合系统。张力隽等［12］基于2004—2017 年的面板数据，采用极差变化法、熵权法和耦合协调模型对黄河流域资源－环境－经济复合系统的耦合协调水平进行分析评价，得出三系统耦合协调度取得一定成绩的同时水平仍较低的结论；赵金辉等［13］构建了能源－环境－经济－生态指标体系，分别分析了能源与环境、经济、生态的二元系统耦合及四元系统耦合的协调发展水平，得出黄河流域四元系统耦合协调度中、上游较高而下游较低的结论。

目前，学者对高质量发展、生态保护与高质量发展的联动关系研究成果较为丰硕，但已有的研究大多局限于高质量发展内涵的解读，以及生态保护与高质量发展水平的测度、系统间耦合协调水平的分析，鲜有文献从时空角度对黄河流域生态保护与高质量发展的耦合协调发展情况进行异质性分析，并在此基础上诊断障碍因子，且学者从不同角度构建的指标体系不尽相同。鉴于此，本文基于黄河流域九省（区）2006—2020年的面板数据，分别构建生态保护与高质量发展指标体系，采用熵权法进行测度，利用耦合协调模型和障碍度模型，分析生态保护与高质量发展的耦合协调关系，诊断关键障碍因子，以期为黄河流域生态保护和高质量发展的政策研究提供参考。

1 研究设计

1.1 指标选取

生态保护指标体系参考李福柱等［14］、韩君等［10］的研究成果，从污染排放、污染治理和生态建设3 个维度出发，选取工业废水排放量等10 个指标。高质量发展指标体系参考张圆等［15］的研究成果，从创新发展、协调发展、绿色发展、开放发展、共享发展5 个维度出发，选取R＆D 经费投入强度等19 个指标。运用熵值法分别对2 个指标体系数据进行计算，具体指标、属性及权重见表1、表2。

表1 生态保护评价指标体系

表2 高质量发展评价指标体系

1.2 数据来源

以黄河流域九省（区）为研究对象，不考虑省（区）内区域间的差异性。选择2006—2020 年为研究时段，数据来源于历年《中国统计年鉴》《中国环境统计年鉴》《中国科技统计年鉴》《中国能源统计年鉴》及各省（区）统计年鉴，部分缺失数据利用插值法补全。

1.3 研究方法

1.3.1 熵值法

熵值法是一种客观赋权的方法，在处理面板数据时得到广泛应用，计算过程不在此赘述。

1.3.2 耦合协调模型

依据熵值法计算生态保护与高质量发展的评价指数，按照如下耦合协调模型，计算生态保护与高质量发展的耦合度、耦合协调度：

式中：U1 和U2 分别为生态保护评价指数和高质量发展评价指数；C 和D 分别为生态保护与高质量发展的耦合度和耦合协调度；T 为生态保护与高质量发展的综合协调指数；α、β 分别为生态保护与高质量发展的权重，本文认为两系统同等重要，均取0.5。

为更好地反映生态保护与高质量发展的耦合协调关系，参照师海猛等［16］的研究成果，对耦合协调度的等级进行划分，见表3。

表3 耦合协调度等级划分

1.3.3 障碍度模型

为进一步探究黄河流域九省（区）制约生态保护与高质量发展耦合协调的障碍因子，引入因子贡献度Dj、指标偏离度Ij 及障碍度Mj，构建如下障碍度模型：

式中：Wj 为第j 个指标的权重，xj 为其标准化值。

2 结果分析

2.1 黄河流域生态保护与高质量发展测度结果

基于生态保护与高质量发展评价指标体系，对2006—2020 年黄河流域九省（区）生态保护与高质量发展指数分别进行测算，结果见表4、表5。

表4 2006—2020 年黄河流域九省（区）生态保护指数测算结果

表5 2006—2020 年黄河流域九省（区）高质量发展指数测算结果

2.1.1 生态保护指数测度结果

由表4 可知，近年来黄河流域九省（区）生态保护指数总体不断提升，这主要得益于国家出台的各项政策和各省（区）对生态环境治理的重视。在生态保护进程中，九省（区）以生态建设为着重点，同时严格监管污染排放、加大污染治理力度，但也可以看出各省（区）差异明显。

山西、河南、甘肃、宁夏的生态保护指数一直处于流域平均水平之下，其中：宁夏、甘肃生态保护成效较差；山西、河南虽成效不佳，但从增幅上来看是最高的，分别为127.46%、142.76%。山东、四川、青海的生态保护指数一直处于流域平均水平之上，其中：青海生态保护成效显著，生态保护指数远高于其他省（区）；四川、山东紧随其后，从增幅上来看，四川、山东增幅分别为99.57%、100.00%，与黄河流域平均增幅96.37%接近，可见四川、山东未来生态保护指数也不会有较大落差。内蒙古的生态保护指数除2006 年外均在流域平均水平之上，可见其成效近几年已经维持稳定。陕西的生态保护指数在流域平均水平上下波动，但有下行的趋势［17］。

2.1.2 高质量发展指数测度结果

由表5 可知，近年来黄河流域九省（区）高质量发展指数总体不断提升。九省（区）重点把握科创能力，同时发挥数字时代互联网的作用，医疗、教育协调发展，优化产业结构，保障黄河流域高质量发展，但也可以看出各省（区）差异明显。

山西、内蒙古、甘肃、青海、宁夏的高质量发展指数一直低于流域平均水平，其中内蒙古、青海、宁夏成效较差，增幅分别约为48.00%、39.00%、81.00%，均低于流域平均增幅139.64%；山西、甘肃的增速也略低于平均水平，因此需要一定的政策机制激发其赶超的潜力。山东、河南、四川、陕西的高质量发展指数一直高于流域平均水平，其中山东的高质量发展指数表现突出，已经与其他省（区）拉开较大差距，这与其科创优势是分不开的［18］；从增幅来看，河南的增幅高达约256.00%，远超平均增幅。

2.2 黄河流域生态保护与高质量发展耦合协调度时空分异

2.2.1 时序演进

2006—2020 年黄河流域九省（区）生态保护与高质量发展耦合协调度测算结果见表6。近年来黄河流域生态保护与高质量发展耦合协调度呈稳步提升态势，演变路径为濒临失调—勉强协调—基本协调，分别在2013 年、2020 年实现2 次质的跨越，九省（区）的生态保护与高质量发展两系统处于良性循环状态。具体来看，山西、内蒙古、甘肃、宁夏的耦合协调度一直处于流域平均水平之下，青海的耦合协调度由流域平均水平之上于2013 年下落至平均水平之下，河南于2008年上升到流域平均水平之上，山东、四川、陕西一直处于流域平均水平之上，各省（区）差异明显。可见，九省（区）在两系统耦合协调发展进程中遇到不同的壁垒，如何诊断障碍因子及今后如何发展成为新的难题。

表6 2006—2020 年黄河流域九省（区）生态保护与高质量发展耦合协调度测算结果

黄河流域生态保护与高质量发展耦合协调度均值从2006 年的0.417 提升至2020 年的0.607，增幅为45.57%。其中：山西、山东、河南、四川的增幅均大于流域平均增幅，山西的耦合协调度低于流域平均水平但增幅较大，凭借其污染防治政策及产业结构转型升级的思路，未来发展潜力较大，山东、四川在生态保护与高质量发展方面基础较为坚实且增幅明显，未来可发挥其优势带动周边地区进一步发展；宁夏的耦合协调度最低且与其他省（区）差距较大，应当借鉴其他省（区）经验，从创新投入、产出入手，尽快赶上。

2.2.2 空间演进

选取2006 年、2010 年、2015 年、2020 年为研究时间节点，通过ArcGIS10.8 软件绘制黄河流域九省（区）节点年份生态保护与高质量发展耦合协调度的空间分布及其趋势，见图1。

图1 黄河流域九省（区）节点年份生态保护与高质量发展耦合协调度空间分布及其趋势

由图1 可知，黄河流域生态保护与高质量发展耦合协调度在空间上呈“下游（山东、河南）＞中游（山西、陕西）＞上游（内蒙古、四川、甘肃、青海、宁夏）”的分布格局，东西方向呈U 形分布，由北向南呈现递增的趋势。主要原因是虽然上游生态保护成效明显，但其在高质量发展方面基础薄弱，无论是科创能力、医疗教育水平，还是互联网的普及应用程度都难以短期内快速提升，故上游的耦合协调度较低。中下游的高质量发展水平较高，同时上游生态保护方面取得成效也会外溢至中下游，故中下游地区耦合协调度高于上游。

具体来看，黄河流域下游的山东经历了濒临失调—勉强协调—基本协调—中度协调的优质演变历程，这不仅依赖于其优越的地理位置，而且其城镇化、生态文明等建设成效较为突出；河南从濒临失调过渡至勉强协调、基本协调，且有向中度协调发展的趋势。黄河流域中游的山西经历了中度失调—濒临失调—勉强协调的演变历程；陕西则从濒临协调演变至勉强协调、基本协调；山西、陕西的发展较为相似，都是煤炭相关能源的产出大省，生态建设方面需进一步加强，在高质量发展进程中应结合实际，树立“绿水青山就是金山银山”的意识［19］，未来应当优化升级能源结构、产业结构，走“绿色低碳循环发展”的新路。黄河流域上游仅四川演变历程与山东一致，达到了中度协调等级；内蒙古、甘肃的演变历程均为中度失调—濒临失调—勉强协调；青海的演变历程为濒临失调—勉强协调；宁夏的演变历程为中度失调—濒临失调，目前宁夏还未摆脱失调的等级；上游地理位置欠佳，荒漠化治理难度较大，同时还需把握好人为活动对生态的影响，应减少过度放牧、旅游以及资源开采对生态建设造成的影响，还应当兼顾经济高质量发展，上游其他省（区）可借鉴四川的成功经验，贯彻落实新发展理念，打好高质量发展与环境政策的组合拳，在省（区）内培育高质量发展“极核”聚能点，发挥多中心空间溢出效应，缩小省（区）内极差，引领全域高质量发展［20］。

2.3 黄河流域生态保护与高质量发展障碍因子诊断

由式（4）至式（6）的计算结果，根据障碍度对障碍因子进行影响排序，这里仅列出九省（区）2006 年、2010 年、2015 年、2020 年排名前三的障碍因子，见表7。

表7 节点年份黄河流域生态保护与高质量发展耦合协调主要障碍因子及其障碍度 %

从各省（区）障碍因子障碍度大小排序综合来看，前5 个障碍因子分别为C10、C14、C12、C5、C13，障碍度分别为46.88%、17.91%、16.71%、16.57%、16.28%。具体来看，在2006 年、2010 年、2015 年、2020 年4 个时间节点，黄河流域生态保护与高质量发展耦合协调障碍因子按维度排序为：生态建设＞创新发展＞污染治理＞共享发展＞开放发展＞协调发展＞污染排放＞绿色发展。可见，生态建设一直以来都是黄河流域生态保护的难点，也是高质量发展的重要任务。排名前五的障碍因子C10、C14、C5、C12、C13在各省（区）排名前三的障碍因子中出现的频次分别为34、29、22、11、6 次，以出现20次为划分界限并结合上述障碍度分析，认为C10、C14、C5 是影响黄河流域生态保护与高质量发展耦合协调关系的关键障碍因子，而C12、C13为重要障碍因子。

从黄河流域空间上来看，黄河流域整体的第一障碍因子一直为C10，这表明水资源短缺是黄河流域发展的最大的问题，相关文献研究也表明水资源是黄河流域高质量发展的最大刚性约束［21］，因此，在促进经济增长的同时减少水资源消耗及水环境污染是实现黄河流域生态保护和高质量发展的重要途径［22］。高水平的创新能力是提高能源利用效率的关键，能够从源头上解决黄河流域能源短缺等问题。具体来看，上游第一、二障碍因子未改变，分别为C10、C5，第三障碍因子由2015 年的C14变为2020 年的C12，仅青海的第一障碍因子为C5，可见即便地理位置邻近，其障碍因子也不尽相同，而青海亟须推进污染治理工作，构建与城市发展水平相匹配的污水治理体系，应以生态文明建设和宜居城市建设为抓手，完善基础设施建设，实现污染治理、生态建设和高质量发展的协调有效发展。四川、甘肃、宁夏、内蒙古的障碍因子较为相似，主要为C10、C14、C5，分别属于生态建设、创新发展、污染治理子系统，四省（区）地理位置相邻，应该加强合作，提升科创能力，建立健全创新投入及创新产出机制。中游山西和陕西第一、二障碍因子未变，为C10、C14，山西的第三障碍因子由2010 年的C5 变为2015 年的C12，后变为2020 年的C13，陕西的第三障碍因子由2015 年的C5变为2020 年的C12。下游第一障碍因子C10未改变，第二障碍因子由2006 年的C14变为2010 年的C12，后变为2020 年的C13，第三障碍因子在4 个研究时间节点由C12依次变为C14、C13、C12。山东2020 年第三障碍因子为C24，这依赖于其沿海的地理位置，在得到发展便利的同时也受一定程度的制约，未来应当不断优化外商投资服务体系，给外商投资创造更加具有吸引力的环境。

3 结论与建议

3.1 结论

本文分别构建生态保护与高质量发展评价指标体系，采用熵值法基于2006—2020 年黄河流域九省（区）的面板数据进行测度，在此基础上采用耦合协调模型分析两系统耦合协调度的时序变化情况及空间分布特征，并进一步运用障碍度模型诊断制约黄河流域两系统耦合协调发展的障碍因子，得到以下结论：

1）黄河流域九省（区）生态保护与高质量发展时序上发展态势良好。但各省（区）异质性明显，其中宁夏、甘肃生态保护成效较差，青海生态保护指数最高，宁夏的高质量发展指数最低，山东的高质量发展成效最显著。

2）黄河流域生态保护与高质量发展耦合协调度整体处于上升阶段，但水平仍较低。从时序上看，黄河流域两系统的耦合协调经历了濒临失调—勉强协调—基本协调的演变历程，分别在2013 年、2020 年实现2次质的跨越；从空间上看，呈现“下游＞中游＞上游”的分布格局，且各省（区）演变历程不尽相同。

3）黄河流域生态保护与高质量发展耦合协调关系主要受污染治理、生态建设和创新发展三重制约。从具体指标上看，主要受制于人均水资源量、国内发明专利授权量、R＆D 经费投入力度、城市污水日处理能力、技术交易活跃度等5 个障碍因子；各省（区）的主要障碍因子存在差异。

3.2 建议

1）分省（区）分区域构建生态保护与高质量发展评价指标体系。针对不同省（区）、不同地区的差异性，构建相应的指标体系进行综合评价，未来可设立专门工作小组，实时根据指标情况监测生态保护情况及高质量发展情况，以便在问题发生时能够及时处理。

2）重视黄河流域生态保护与高质量发展的空间非均衡性。基于对障碍因子的诊断，明确水资源配置的战略引导和约束功能，同时发挥科技创新的支撑引领作用，强化工业、农业及生活污染系统的协同治理。未来黄河流域生态保护、高质量发展两系统均衡发展过程中应充分发挥政府宏观调控的作用，建立生态保护与高质量发展耦合协调度的监测、响应、反馈及治理机制，加强各省（区）的沟通合作，搭建利益互惠桥梁。

3）明确各省（区）优劣势，因地制宜推动转型发展。要坚持黄河流域“一盘棋”的思想，但更要做好分类施策，加强上游区域水源涵养建设、恢复生态体系，加大中游水土流失治理力度，推进下游湿地保护、建设绿色生态走廊，各省（区）各地区生态建设重点不同，要分类推进保护和治理，同时应促进特色产业发展，培育经济增长极，带动全流域高质量发展，从而实现协同全面保护治理。

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