江西省城市脆弱性时空格局演变及障碍因素分析

徐 进, 黄志强, 刘成东

(1. 东华理工大学 自然保护地规划研究院,江西 南昌 330013;2. 东华理工大学 地球科学学院,江西 南昌 330013;3. 东华理工大学 地质调查研究院,江西 南昌 330013)

城市脆弱性是指城市在发展过程中抵抗资源、生态环境、经济、社会发展等内外部自然要素和人为要素干扰的应对能力[1]。对城市进行脆弱性研究,掌握城市现行健康状况,发现城市发展过程中存在的瓶颈问题,对加快推进新型城镇化建设,实现城市全面协调的可持续发展具有重要的现实意义。

目前,国内外对城市脆弱性研究主要集中在三个方面:一是对城市脆弱性基础理论研究[2-6];二是对特殊城市的研究,如沿海城市[7]、资源型城市[8]、旅游城市[9]、绿洲城市[10]、山地城市[11]等;三是对城市开展定量测度研究,如城市综合脆弱性[12]、城市经济脆弱性[13,14]、城市社会脆弱性[15,16]、城市生态环境脆弱性[17-19]等。研究方法包括集对分析法、加权求和法、投影寻踪模型、BP神经网络模型等。总体来看,大多数研究是从全国或某一特定城市的单一角度探讨城市脆弱性,而对区域性省际城市的综合脆弱性缺乏系统而有效的研究。

江西省作为长江三角洲、珠江三角洲和闽南三角地区的腹地,是重要的省际交通廊道,在我国长江中游城市群经济社会发展格局中具有重要地位。为全面认识和分析评价江西省区域城市可持续发展状况,本研究从资源环境子系统、经济子系统、社会子系统三个方面构建城市脆弱性综合评价指标体系,以江西省11个地级市为研究对象,采用加权求和法对江西省城市脆弱性时空格局演变进行综合分析,应用障碍度模型揭示影响其脆弱度降低的关键因素,在一定程度上丰富了城市脆弱性的研究成果,科学地对江西省各地级市的可持续发展状况进行综合评估,为各地政府制定相关政策提供一定参考,同时对促进江西省及其周边省份城市及区域统筹发展具有一定的理论和实践意义。

1 研究方法与数据来源

1.1 江西省城市脆弱性评价指标体系

依据城市脆弱性的概念内涵,结合研究区的实际情况及数据的可获性、指标的代表性及可操作性等原则,参考以往相关研究[20],基于资源环境、经济、社会三个子系统选取 25 项指标构建江西省 11 个地级市城市脆弱性评价指标体系,见表1。

表1 江西省11个地级市城市脆弱性评价指标体系

1.2 数据来源

数据主要来源于 2010—2019 年《中国城市统计年鉴》《江西省统计年鉴》《江西省生态环境状况公报》,各地级市统计年鉴和统计公报,个别缺失数据通过线性插值法计算求得。

1.3 熵权法确定指标权重

主观赋权法通常是依据专家的实践经验来判断,主观性较强,容易产生一定的偏差。因此,为了避免人为主观因素的干扰,采用客观赋权法中的熵值法确定各指标权重。首先根据公式(1)和(2)将各项指标数值进行归一化处理,得到标准化矩阵R=(rij)m×n,然后根据公式(3)计算比重矩阵F=(fij)m×n,最后由公式(4)和(5)计算信息熵hi和权重ωi,具体过程如下。

正向指标 :

rij=(xij-xjmin)/(xjmax-xjmin)

(1)

负向指标:

rij=(xjmax-xij)/(xjmax-xjmin)

(2)

比重矩阵:

(3)

信息熵:

(4)

权重:

(5)

1.4 城市脆弱性评价方法——加权求和法

采用加权求和法测度江西省11个地级市城市脆弱性。先通过加权求和计算子系统脆弱性,最后求得江西省城市综合脆弱性指数。子系统脆弱性是子系统各指标根据加权求和计算得来,计算公式如下。

(6)

式中:k表示子系统,UVIk表示江西省各地级市子系统脆弱性指数,k取值为1、2、3,分别表示资源环境脆弱性、经济脆弱性、社会脆弱性;p为子系统包含的指标个数;rij为评价指标的标准化值;ωi为评价指标的权重。

江西省各地级市综合脆弱性是由目标层下各子系统脆弱性根据加权求和取得,计算公式为:

(7)

式中:UVI为江西省各地级市综合脆弱性指数;UVIk表示江西省各地级市子系统脆弱性指数;k表示江西省地级市脆弱性子系统;q为城市综合脆弱性包含的子系统个数;ωk为城市综合脆弱性各子系统的权重。

1.5 城市脆弱性分级

依据已有研究成果[21],结合江西省的实际情况,采用等间距方法,将江西省城市脆弱性划分为5级,依次为低脆弱度、较低脆弱度、中脆弱度、较高脆弱度、高脆弱度,具体分级标准见表2。

表2 江西省城市脆弱性分级标准

2 江西省城市脆弱性评价结果分析

表3 为基于城市脆弱性评价方法计算获得的 2010—2019 年江西省及各地级市脆弱性指数,结合表 3 数据绘制出江西省城市脆弱性整体变化趋势图(图 1)、江西省各类型脆弱性城市所占的比例图(图 2)。

表3 2010—2019年江西省及各地级市脆弱性指数

2.1 城市脆弱性的时间格局演变特征分析

表3和图1显示,2010—2019年,江西省11个地级市城市脆弱性程度整体上呈下降趋势。江西省城市脆弱性均值为0.471 1,属于中脆弱度。从11个地级市的脆弱性指数平均值来看,2010年为0.706 5,属于较高脆弱度,2019年则下降为0.184 1,属于低脆弱度,可见江西省城市脆弱性明显降低。江西省各类型脆弱性城市所占比例图(图2)显示,2010年以来,较高脆弱度的城市所占比例骤减,而中脆弱度和较低脆弱度的城市所占比例快速增长。例如,2010年和2011年,较高脆弱度的城市有10个,占全省总数的91%;到2013年,较高脆弱度的城市则下降至2个,仅占18%,而中脆弱度的城市达到9个,占82%;到2019年,11个城市全部为较低脆弱度和低脆弱度城市。这说明江西省城市可持续发展能力不断提高,脆弱性程度不断降低。特别是“十二五”时期以来,江西省坚持经济增长与生态文明相统一,在保护生态中加快发展,在加快经济发展中建设生态文明,努力探索经济与生态协调发展的新模式。因此,江西省城市脆弱性近年来明显好转。

图1 2010—2019年江西省城市脆弱性整体变化趋势图

图2 江西省各类型脆弱性城市所占比例图

江西省各类型脆弱性城市所占比例图(图2)显示,江西省城市脆弱性在时间上呈现明显的阶段性特征,可以划分为3个阶段:一是较高脆弱主导阶段(2010—2012年),江西省较高脆弱度的城市所占比例较高,2010和2011年高达91%,直到2012年仍占64%;二是中度脆弱主导阶段(2013—2016年),江西省较高脆弱度城市急剧减少,2013年所占比例为18%,中脆弱度城市数量快速增多,所占比例为82%,2015年起江西省不存在较高脆弱度城市;三是较低脆弱主导阶段(2017—2019年),2017年较低脆弱度城市为64%,到2019年降至36%,低脆弱度的城市为64%。以上结果表明江西省城市脆弱性问题逐渐改善,生态建设方面取得较大进步。

2.2 城市脆弱性的空间格局演变特征分析

基于表3 绘制2010—2019年江西省各地级市平均脆弱性趋势图(图3)。整体看来,江西省城市脆弱性空间分布总体趋于均衡,较高脆弱度区域不断减少,较低脆弱度区域不断扩大。然而,各城市间的脆弱性又体现出显著的区域差异性,如赣州市平均脆弱性指数为0.517 8,位居江西省城市脆弱性首位,平均脆弱性最低的城市是鹰潭市,平均脆弱性指数为0.399 9。

图3 2010—2019年江西省各地级市平均脆弱性趋势图

具体而言,2010—2011年仅有赣州和萍乡属于中脆弱度等级城市,其他均为较高脆弱度等级城市。2012—2014年,中脆弱度城市主要分布在江西省北部,如九江、上饶等。2014年除赣州外,均达到了中脆弱度等级,尤其是鹰潭,已发展为较低脆弱度等级。2015—2017年,较低脆弱度等级城市主要以吉安、鹰潭、南昌、赣州等为主。2018—2019年,江西省低脆弱度城市以景德镇、萍乡、鹰潭、吉安、宜春、抚州、上饶7个地级市为代表。

3 关键障碍因素分析

3.1 城市脆弱性障碍因素分析——障碍度模型

为了进一步找出阻碍城市脆弱性降低的主要因素,促进城市更好地可持续发展,引入障碍度概念。借鉴相关研究[22],脆弱性障碍度计算公式如下。

(8)

式中:障碍度Aij为评价指标对城市脆弱性的影响程度,ωi为评价指标权重,rij为评价指标的标准化值,m为评价指标个数。

表4 2010—2019年江西省各地级市脆弱性的主要障碍因素

3.2 障碍度结果分析

根据公式8计算2010—2019年江西省各地级市评价指标脆弱性障碍度值。为有效识别各地级市的障碍因素,采用每项指标各年份障碍度值之和作为障碍度,并将障碍度位于前五位的因素作为城市关键致脆因素,得出2010—2019年江西省各地级市脆弱性的主要障碍因素(表4),进一步将相关障碍因素出现频率≥50%的视为影响江西省城市整体脆弱性的障碍因素。

由表4统计结果显示,2010—2019年,江西省城市脆弱性障碍因素出现频率≥50%的指标依次为:空气质量优良率(X3)、GDP增长率(X13)、人均道路面积(X21),频率分别为10次(90.91%)、8次(72.73%)、6次(54.55%)。整体看来,空气质量优良率是影响各地级市脆弱性指数下降的最大阻力,尤其是对鹰潭、萍乡、宜春影响最为明显,障碍度依次为94.04%、93.85%、91.33%。根据各地级市统计年鉴显示,2010—2019年,江西省各地市的GDP增长率整体呈下降的趋势,GDP增长率对萍乡、吉安、宜春等城市脆弱性产生了较为明显的影响,其中对萍乡市影响最为显著,障碍度为83.84%。此外,人均道路面积是影响景德镇、鹰潭、宜春、萍乡、上饶、九江城市脆弱性指数下降的重要因素。

4 讨论

4.1 江西省各地级市城市脆弱性整体呈下降趋势

2014年,江西省列入全国首批生态文明先行示范区,中央要求打造生态文明建设“江西样板”。江西省把生态文明建设放在突出战略位置,优化产业结构,坚持生态优先、绿色发展,并加大城市基础建设投入[23]。2019年底,江西省建成区绿化覆盖率已高于全国平均水平,位居全国第二位,城镇人民生活水平不断得到改善,持续加大吸引外资力度,推进三大产业结构优化升级和高新技术产业发展。自2010年以来,江西省各地级市资源环境、经济、社会不断走向协调,城市可持续发展能力不断增强,城市脆弱性整体得到较大降低。

4.2 江西省城市脆弱性仍以中脆弱度等级为主

中国城市发展面临的共同问题主要有生态环境治理、公共基础设施建设等滞后于社会经济发展,城市抵御风险能力不足[24]。根据障碍度分析结果及江西省生态环境状况公报统计数据显示,江西省空气质量优良率虽然有所改善,但截至2019年底,空气质量达国家二级标准的只有7个城市,宜春、九江、萍乡和鹰潭仍面临空气污染问题。近年来,江西省经济发展迅速,产业结构不断优化,但空气污染问题仍然存在,如鹰潭市主要空气污染物来源于贵溪市,贵溪市是江西省新兴的工业基地,工业排放的污染物对周围甚至整个鹰潭市都有一定的影响;萍乡市是江西省重要工业城市之一,市内分布大量高耗能和易产生污染物的大型企业,存在环保技术落后问题;宜春市近年来人口和机动车保有量大幅上升,汽车尾气排放给空气质量改善带来了巨大挑战[25]。此外,江西省各地级市的GDP增长率整体呈下降的趋势,还需全面激发经济发展新动能,加快经济转型。结合江西省统计年鉴数据,2010—2015年,景德镇、萍乡、鹰潭、宜春城市人均道路面积增加缓慢,甚至出现下降的情况,说明城市道路系统有待进一步完善,进而有效促进城市脆弱性的降低。

4.3 江西省各地级市城市脆弱性时间上具有明显阶段性

具体表现为2010—2012年属于较高脆弱主导阶段,2013—2016年属于中度脆弱主导阶段,2017—2019年属于较低脆弱主导阶段。已有研究表明,国家战略规划、区域发展理念、环境政策设计、创新制度体系等因素通过微观层面作用于宏观层面,进而在一定程度上影响城市脆弱性程度[26]。2012年,党的十八大提出大力推进生态文明建设以来,江西省生态优势稳步提升。2016年底,江西省基本建成生活垃圾收集、转运、处理体系,土壤环境质量得到有效改善,创新驱动能力增强,新技术、新产业不断涌现。2013—2016年,江西省各地级市脆弱度明显下降,逐渐过渡为中脆弱度。2017年,党的十九大以后,江西省继续深入落实生态文明体制改革,打造建设美丽中国“江西样板”。各地级市主要污染物排放量进一步降低,低碳环保的生态理念不断深化,加大推进“绿水青山就是金山银山”的实践创新,积极实施植树造林、城市绿化等工程建设,并取得显著成果[27]。资源综合利用方面,单位生产总值能耗整体呈下降趋势。城市建设方面,城市基础设施不断完善,城乡环境治理成效显著,居民绿色生活指标大幅提升。2017年以来,江西省各地级市城市脆弱性进一步降低至较低脆弱度阶段。

4.4 江西省各地级市城市脆弱性空间区域差异性显著

从城市脆弱性空间分布来看,江西省各地级市平均脆弱性指数最高的是赣州市。工业技术和发展成本会影响城市脆弱性空间格局的形成。近年来,尽管赣州市在生态环境保护工作上采取了一定的措施,但生态系统依然较为脆弱,具体表现为垃圾围城问题日益显现,其中以卫生填埋作为主要处理生活垃圾的方式,成为周边大气环境的主要污染源[28]。此外,赣州市是中西部承接珠三角产业转移第一城,工业是推动赣州市经济社会发展的主要动力。但据《中国城市统计年鉴》数据显示,相比其他地级市,赣州市工业区污水处理设施建设滞后,部分工业废水未能有效处理,污水处理厂集中处理率偏低,这与赣州市经济发展和城市化进程不相匹配。因此,赣州市应从资源环境、经济、社会等多方面共同促进其稳定和谐的发展,取得更大的城市效应。江西省各地级市平均脆弱性程度最低的是鹰潭市。鹰潭市在城乡生活垃圾第三方治理上形成了“鹰潭经验”。2016年,鹰潭市被列为“全国城乡生活垃圾第三方治理”4个试点城市之一。全流程市场化运作的城乡垃圾处理方式,极大地提高了生活垃圾无害化处理率[29]。此外,鹰潭市通过大力发展城市经济,提高城市基础设施建设,为城市可持续发展创造了更好的医疗卫生、教育学习条件。

5 结论与建议

5.1 结论

本研究从资源环境、经济、社会三个子系统方面构建了城市脆弱性指标体系,运用熵权法确定城市脆弱性各项指标的权重,基于加权求和法对2010—2019年江西省城市脆弱性进行实证分析。在此基础上,构建障碍度模型,分析制约江西省各地级市城市脆弱性降低的关键障碍因素,得出以下结论。

(1)2010—2019年江西省城市脆弱性整体上呈明显下降趋势,这表明江西省城市可持续发展态势良好,但总体仍处于中等脆弱等级,环境问题依然严峻。

(2)从时间角度看,江西省城市脆弱性可以划分为三个阶段:较高脆弱主导阶段(2010—2012年)、中度脆弱主导阶段(2013—2016年)和较低脆弱主导阶段(2017—2019年)。得益于江西省进入“十二五”规划以来,坚持经济增长与生态文明的有机统一,城市脆弱性明显好转。

(3)从空间演化来看,虽然江西省城市脆弱性具有显著的地区差异性,但总体上呈日趋均衡的发展态势。赣州市平均脆弱性指数最高(0.517 8),平均脆弱性指数最低的城市是鹰潭(0.399 9)。

(4)从关键障碍度因素来看,空气质量优良率、GDP增长率、人均道路面积及工业固体废弃物综合利用率,是阻碍江西省城市脆弱性指数下降排名前四的关键障碍因素。

5.2 建议

基于以上研究结果与分析,江西省政府需采取措施防范脆弱性风险,促进江西省城市的可持续发展,具体研究启示如下。

(1)改善生态环境。江西省政府要继续保持对生态环境的高度重视,加强对大气污染行业和水环境的监管力度,加大治污的科技投入,研发减排技术,提升城市污染治理能力。政府应鼓励居民低碳出行,控制和减少机动车废气排放,改善空气质量;对现有的污水处理厂进行升级,加强污水集中处理率,并且制定生态修复计划,加大对污染治理的资金和人员投入,引导遭受破坏的生态系统逐步恢复自我调节能力,提升造林绿化水平,推动实现碳达峰、碳中和的目标,进而改善整个江西省的生态环境。

(2)优化产业结构。江西省各地级市工业部门应加强对工业污染的控制,优化产业结构,转变经济发展方式,推广使用节能新技术、新工艺、新能源,降低原材料和能源的消耗,加快区域绿色和循环经济发展。政府应加大对科学技术的投入,出台优惠政策扶持技术导向型企业的发展,制定人才引进政策吸引更多的创新型人才,将创新视为发展的主要动力,推进科技产业发展,以此创造更高的经济效益[30]。此外,政府还需对第三产业内部结构进行优化调整,在传统服务业的基础上发展电子商务、金融保险等现代服务业,促进江西省经济的可持续发展。

(3)完善公共基础设施,增强环保意识。随着城市化进程的推进,城市的人口负担不断增加,需继续推进基础设施建设。城市人均道路面积不足也是影响城市脆弱性降低的一个因素,相关部门应大力加强对城市道路建设,开拓宽广的交通道路,合理规划道路交通系统。政府要注重社会服务和人民生活保障建设,制定符合城市特征的教育、医疗、就业等方面的福利保障性举措,保障城市居民的生活质量。同时,各级政府还应广泛开展环境保护宣传教育活动,社区可通过微信公众号、宣传标语等多种形式进行环保宣传,增强居民的环境保护意识,树立生态保护观念。