黃河流域城市群新型城鎮化與生態安全協調發展研究

孫斌 杜松樸 薛建春 童鑫

摘 要：為推進中國式現代化建設，統籌黃河流域生態保護和高質量發展，提升城市群新型城鎮化與生態安全協調發展水平，以黃河流域內的7個城市群為研究對象，構建新型城鎮化與生態安全評價指標體系，運用耦合協調度模型和相對發展模型，并結合時空演化過程分析了黃河流域城市群新型城鎮化與生態安全耦合協調度發展格局，最后通過系統動力學模型模擬未來5年耦合協調發展趨勢.結果表明，研究期內，黃河流域城市群新型城鎮化與生態安全耦合協調度總體呈上升趨勢，部分城市群出現輕度波動，耦合協調特征由失調、瀕臨協調轉化為勉強協調、初級協調；最后通過預測未來5年黃河流域城市群新型城鎮化與生態安全耦合協調度發展過程，推斷城市群均處于顯著提升狀態，且逐步達到初級協調階段.針對目前黃河流域城市群新型城鎮化與生態安全協調發展存在的不足，提出了相應的對策建議.

關鍵詞：新型城鎮化；生態安全；系統動力學模型；耦合協調；黃河流域城市群

中圖分類號：F291.1;X826文獻標志碼：A文章編號：1000-2367（2024）02-0016-11

2022年10月，黨的二十大報告首次提出建設中國式現代化的戰略任務^［1］，中國式現代化是物質文明與精神文明相協調的現代化，是人與自然和諧共生的現代化，其本質要求包括實現高質量發展^［2］.全面建設社會主義現代化國家的首要任務是實現高質量發展.以人為核心的新型城鎮化建設和社會主義生態文明建設是實現高質量發展和區域協同發展的重要舉措，是推動中國式現代化建設的重要戰略.建設中國式現代化，是推進新型城鎮化和生態文明建設的重要歷史使命.

黃河流域是我國重要的生態屏障，是北方經濟的重要支撐，也是“一帶一路”重要走廊.但是黃河流域仍存在著生態環境脆弱、水資源匱乏、整體發展水平偏低等問題.近年來，黃河流域生態保護和高質量發展上升為重大國家戰略.2021年10月黨中央印發了《黃河流域生態保護和高質量發展規劃綱要》，此規劃是指導今后一個時期黃河流域生態保護和高質量發展的綱領性文件.2022年10月通過的《中華人民共和國黃河保護法》為黃河流域生態保護和高質量發展提供了法律保障.黃河流域城市群盡管在全國城市群中發育程度相對較低，但作為流域高質量發展主要載體，具有很高的戰略地位^［3］.因此，研究黃河流域城市群新型城鎮化與生態安全協調發展對于實現黃河流域高質量發展、全面貫徹落實中國式現代化內涵、更好地維護國家生態安全具有十分重要的戰略意義.

“新型城鎮化”是在“城鎮化”概念的基礎上進一步展開的.隨著城鎮化的不斷進展，新型城鎮化的意義也在不斷加強，新型城鎮化的核心目標是實現人口的城市化.高質量發展的新型城鎮化意味著采取一種集約型發展道路，以低能耗、低污染、低排放為特征，同時具備高綜合效益.這種發展道路的內涵可以概括為以下幾個方面：優質的城市建設、高標準的基礎設施建設、高水平的公共服務提供、宜居的人居環境、高效的城市管理以及市民化進程的高質量有機結合^［4］.生態安全可以從廣義和狹義兩個方面來理解.廣義上講，生態安全是指一種可持續的狀態，其中人類正常的生產和生活所需得到保障，幾乎沒有威脅.這種狀態包括人類自身的健康、未來的可持續發展、必要的資源保證和社會發展的秩序調節等方面.生態安全的這一層面涉及經濟、社會和環境等3個主要方面，構成了一個涉及多方面的復雜系統^［5］.狹義上講，生態安全指的是周圍自然生態系統的安全狀況.在這種狀態下，人類可以維持基本的生存需求.相對于廣義的概念，狹義的生態安全范圍更窄.它強調生態系統功能的完整性，并且能夠和諧健康地運行^［6］.以人為核心的新型城鎮化涵蓋了人口、經濟、社會、空間等方面.新型城鎮化的基礎是人口，城鎮化的不斷發展會促進人口轉移，進而實現居民就業方式的轉變，改善居民生活質量，使受教育程度顯著提升，居民整體素質的提升會使居民逐漸提高生態保護意識.但是，城鎮化規模的盲目擴張會導致人口城鎮化的發展速度遠超于空間城鎮化的發展速度，使得在有限的空間范圍內生態環境原本的自身凈化恢復能力不能滿足，產生了諸多生態破壞和環境污染問題.生態安全為新型城鎮化發展提供了各類生態要素，良好的生態環境可以為新型城鎮化發展提供良好的物質資源保障.

新型城鎮化與生態安全系統是一個復雜的非線性系統，針對二者之間的協調發展關系，國內外學者做了以下探討：（1）理論演化過程分析.在國外，1998年，PSR（壓力狀態響應）模型的首次提出體現了經濟與環境間的相互作用^［7］；環境庫茲涅茨曲線豐富了經濟增長與生態環境間的理論研究^［8］； OECD^［9］提出的脫鉤理論探討了阻斷環境損害與經濟發展關聯的可能.在國內，黃金川等^［10］、劉耀彬^［11］模擬了城鎮化與生態環境耦合規律曲線；“耦合魔方”概念為解釋城鎮化與生態環境耦合提供了跨學科研究范式^［12-13］.（2）新型城鎮化與生態安全綜合測度與仿真研究.國外相關學者在美國、歐洲均進行了實證研究^［14-15］.我國學者喬標等^［16］構建耦合發展模型探尋了城市和干旱地區耦合發展規律；唐志強等^［17］對研究地區耦合協調度進行測度并分析未來耦合關系演變趨勢；楊振龍等^［18］、王秀明等^［19］則探尋了研究地區城鎮化與生態安全耦合驅動機制.

梳理文獻發現，經濟與環境的耦合研究奠定了生態經濟學的基礎，城鎮化與生態環境耦合研究進一步將環境問題與城市化聯系起來，為新型城鎮化與生態安全的提出創造了條件.新型城鎮化與生態安全研究則在前兩個階段的基礎上，將高質量發展與可持續發展理念等融入城市化進程，強調人與自然和諧共生，對城鎮規劃、政策制定和實踐提出了更高的要求.盡管學術界圍繞新型城鎮化與生態安全開展了大量研究，但仍存在一些不足：一是新型城鎮化和生態安全這兩個系統概念具有不確定性，同時很少選取體現高質量發展內涵和中國式現代化內涵的評價指標體系；二是以往關于城鎮化與生態環境之間的關系研究較多，但是關于以人為核心的新型城鎮化和生態安全的關系研究較少；三是鮮有學者研究黃河流域城市群新型城鎮化與生態安全耦合協調關系.目前黃河流域城市群高質量發展具有舉足輕重的戰略地位，研究其新型城鎮化與生態安全耦合協調關系具有十分重要的戰略意義.因此本文在以往相關研究的基礎上，以黃河流域7個城市群為研究區域，將高質量發展要素和中國式現代化理念融入新型城鎮化與生態安全評價指標體系，構建耦合協調度模型和相對發展模型，結合時空演化過程分析研究了黃河流域城市群新型城鎮化與生態安全耦合協調發展格局，建立系統動力學模型預測未來演化趨勢.以期為推動黃河流域生態保護和高質量發展與中國式現代化建設提供參考.

1 研究區域概況及數據來源

1.1 研究區域概況

黃河流域城市群包括寧夏沿黃、呼包鄂榆、中原、關中平原、蘭西、晉中和山東半島7個城市群^［20］，橫跨了中國多個省區.黃河流域是我國重要經濟發展中心和生態屏障^［21］，黃河流域城市群在我國的經濟發展中具有重要地位，同時黃河流域城市群具有豐富的煤炭、石油及天然氣等資源，是我國重要的能源和化工產業聚集區.黃河流域城市群是我國人口分布相對密集的地區之一，各城市之間人口流動頻繁，隨著經濟發展和城市化進程的推進，黃河流域城市群的城鎮化率逐漸提升.城鎮化過程中，農村人口向城市轉移，城市建設和基礎設施的不斷完善，以及城市經濟的發展，都對城鎮化率的增長起到推動作用.黃河流域城市群仍面臨著諸多環境問題，由于過度的農業開墾和過度放牧，土地沙漠化、水土流失和鹽堿化等問題比較嚴重，進而導致了農田質量下降、農作物減產以及生態系統的破壞.

本研究界定的黃河流域和城市群研究范圍見圖1.考慮到部分少數民族自治州、縣級市數據收集齊全性問題以及部分城市群城市重疊問題，本文選擇黃河流域58個核心城市作為城市群內部研究樣本，并進行數據的收集.

1.2 數據來源

本文以黃河流域7個城市群58個核心城市為基本單元，選取2011-2021年為時間序列.數據來源于黃河流域各省市自治區統計年鑒、《中國環境統計年鑒》和社會經濟統計公報等，缺失值通過插值法進行填補.

2 研究方法

2.1 評價指標體系

中國式現代化的本質要求包括實現高質量發展和促進人與自然和諧共生.隨著高質量發展和中國式現代化建設的提出，對經濟發展要求不僅體現在速度上，而是更注重發展效率和質量.梳理以往相關文獻發現，有關城鎮化系統評價指標體系往往選取PESS（population-economic-sociology-space）模型.因此，本文基于實現高質量發展這一中國式現代化的本質要求，在PESS模型中融入高質量發展內涵，并在此基礎上細分出對外開放、協調發展、民生改善、創新驅動4方面來表征高質量發展中的創新、協調、綠色、開放、共享理念^［22］，參考已有文獻［23］，選取進出口總額、外商貿易投資等指標表征對外開放；選取人口密度、農業產值占GDP比重等指標表征協調發展；選取城鎮失業率、國際互聯網用戶數等指標表征民生改善；選取授權專利件數等指標表征創新驅動.最終從人口城鎮化、經濟城鎮化、社會城鎮化和空間城鎮化4個維度選取19個指標建立起新型城鎮化指標體系.如表1所示.

梳理以往關于生態安全的文獻發現，大多數研究基于PSR（pressure-state-response）模型構建生態安全評價指標體系.PSR模型中壓力是指經濟社會活動對環境造成的負荷和生態脅迫，狀態是指特定時間內生態和自然環境現狀，響應是指社會和個人采取行動來改善當前生態安全狀態.根據數據可獲得性和實際情況，遵循指標體系的全面性和科學性等原則，本文將中國式現代化中的人與自然和諧共生這一本質要求融入PSR模型，通過人口自然增長率、人均擁有公園綠地面積等人與環境息息相關的指標體現，并構建了生態安全評價指標體系，包括10個評價指標，如表2所示.

2.2 數據處理與指標權重

2.2.1 數據的標準化處理

為避免熵權法中指標數值為0無法取對數的情況，運用極差標準化處理指標量綱，參考已有文獻對公式的處理^［24］，公式如下.

正向指標標準化：

負向指標標準化：

式（1）、（2）中，x′_ij表示第i年第j項評價指標標準化處理后的值；x_ij表示第i年第j項評價指標的當年實際值.

2.2.2 確定指標權重

通常用主觀確權法和客觀確權法計算指標權重.由于選取的指標數量較多，涵蓋范圍較廣，為獲取更精確的指標權重，本文采用主觀確權法和客觀確權法相結合確定權重，其中主觀確權法選取層次分析法、客觀確權法選取熵值法，兩種方法的具體計算過程詳見文獻［25-26］，計算最終權重的表達式為：

式中，ω_j為第j項指標的最終權重；ω′_j為第j項指標的主觀權重；ω″_j為第j項指標的客觀權重.最終權重計算結果見表1、表2.

2.3 耦合協調度模型

新型城鎮化與生態安全耦合協調度模型為：

其中，T為新型城鎮化與生態安全系統間的綜合協調指數；U為新型城鎮化系統綜合評價指數；E為生態安全系統綜合評價指數； C為耦合度；D為耦合協調度；α、β均等賦權，均取0.5.

參考相關文獻［27］的劃分方法，將耦合協調度劃分為以下等級，如表3所示.

2.4 系統動力學模型

2.4.1 結構分析

綜合系統動力學的建模原理，以黃河流域7個城市群為空間邊界，2011-2026年為時間邊界，再結合黃河流域城市群城鎮發展與生態安全的實際狀況，建立新型城鎮化和生態安全協調發展系統模型.利用Vensim軟件，將黃河流域城市群新型城鎮化和生態安全兩個子系統之間的關系量化，構建系統模型流程圖，模型選取了8個水平變量、9個速率變量和58個輔助變量模擬仿真黃河流域城市群新型城鎮化和生態安全的協調發展狀況.具體的系統模型結構流程圖如圖2所示.

2.4.2 系統分析

（1）新型城鎮化子系統

新型城鎮化子系統選取GDP、固定資產投資額等6個水平變量表示新型城鎮化子系統的主要發展水平；選取投資增長額、人口變化量等6個速率變量表征增長速率；此外，選取28個輔助變量作為主要影響因子.環境治理投資是以占GDP的比重來衡量的，而人均道路面積又與人口密度密切相關，因此新型城鎮化與生態安全兩個子系統的關系是緊密相連的.

（2）生態安全子系統

生態安全子系統選取廢水總量和公園綠地面積2個水平變量表征生態安全子系統的主要發展水平；用公園綠地面積增長量、廢水排放量等3個速率變量來表征增長速率；選取30個輔助變量表征影響因子.

2.4.3 參數設定

通過系統內部因果確定各變量之間的函數關系，該模型中主要方程包括：

GDP=INTEG（GDP增長量，α），

固定資產投資額=INTEG（投資增長量，β），

城鎮化率=城鎮人口/總人口，

環境治理投資=環境治理投資占GDP比重*GDP，

人均城市道路面積=城市道路面積/總人口.

2.5 相對發展模型

耦合協調模型可以科學評價城市群新型城鎮化與生態安全兩個系統的協調發展水平，為進一步探尋兩者之間的相對發展水平，引入相對發展系數R：

式中，R體現新型城鎮化與生態安全水平的相對發展狀況，U、E分別為新型城鎮化系統、生態安全系統的發展指數.當0＜R≤0.9時，相對發展類型為新型城鎮化滯后于生態安全型；當0.9＜R≤1.1時，相對發展類型為二者同步發展型；當R＞1.1時，相對發展類型為生態安全滯后于新型城鎮化型.

3 實證分析

3.1 新型城鎮化與生態安全耦合協調水平時空演變分析

通過黃河流域城市群新型城鎮化與生態安全耦合協調度模型，分別測度2011-2021年7個城市群的耦合協調度，結果如圖3所示.

由圖3所示，黃河流域城市群兩個系統間的耦合協調度總體上顯著提升.山東半島城市群耦合協調度總體較高，在2011年其耦合協調度為0.447，位于黃河流域7個城市群之首，2005年《山東半島城市群總體規劃》提出以青島為龍頭，青島、濟南為雙中心，打造競爭力強大的都市連綿區和城市空間聯系密集區，高起點規劃、高水平建設是山東半島城市群耦合協調度變高的主要原因；中原城市群區域發展活力較高，但相較于山東半島城市群耦合協調度略低，2021年耦合協調度為0.548；呼包鄂榆城市群耦合協調度在2011-2016年之間略有波動，在2012-2013年由0.419下降到0.396，主要是由于呼包鄂榆城市群資源密集，且城鎮化發展過程中犧牲了生態環境成本，但之后耦合協調度一直保持穩步提升趨勢；晉中城市群耦合協調度增長較為穩定，在2013年略有降低；寧夏沿黃城市群在2011-2015年一直保持緩慢增長態勢，在2014-2017年出現了快速增長；蘭西城市群相對偏遠，地區發展相對貧困，但也一直呈現緩慢增長的趨勢.

根據耦合協調度區間劃分標準，劃分兩系統耦合協調度等級并進行空間格局呈現，如圖4所示.

不同城市群的經濟基礎差異顯著、自然資源差異明顯，導致耦合協調存在著較大空間差異.由圖4可以看出，2011年，蘭西、呼包鄂榆和關中平原城市群處于輕度失調階段，山東半島、中原等城市群則處于瀕臨失調階段.2014年，關中平原城市群和呼包鄂榆城市群耦合協調度仍處于輕度失調階段，其余城市群處于瀕臨失調階段；2017年，山東半島、晉中和寧夏沿黃城市群新型城鎮化與生態安全協調水平較高，達到了勉強協調等級，周圍城市群均表現為瀕臨失調狀態.2021年，7個城市群耦合協調度均相較于之前有了顯著提升，其中關中平原城市群達到初級協調等級，其余城市群均處于勉強協調階段.

3.2 新型城鎮化與生態安全耦合協調預測分析

基于系統動力學的結構分析，通過Vensim 軟件構建系統動力學模型，分析新型城鎮化與生態安全兩系統間的作用關系，利用初始數據模擬仿真未來5年研究區域內新型城鎮化與生態安全耦合協調度指數.耦合協調度預測結果見表4.

由表4可見，未來黃河流域城市群耦合協調水平總體向好.關中平原城市群在2022年耦合協調度由上一年的0.547（圖3）下降為0.534，其后不斷上升；山東半島城市群的耦合協調度一直位于黃河流域7個城市群的前列，預測其耦合協調度在2026年將達到0.685；中原、呼包鄂榆、晉中和寧夏沿黃城市群的耦合協調度都呈現穩步增長的趨勢，預測它們的耦合協調度在2026年分別達到0.690、0.649、0.672、0.678；蘭西城市群在黃河流域城市群中排在相對靠后的位置，預測其在2022年的耦合協調度略有下降，但之后一直保持上升趨勢.對黃河流域7個城市群預測結果進行空間演變分析，結果如圖5所示.

由2023-2026年新型城鎮化與生態安全空間耦合格局可知，空間格局表現為中原、晉中和山東半島城市群耦合協調水平較高，其余城市群新型城鎮化與生態安全協同水平較低.2024年，呼包鄂榆城市群進入初級協調階段，其余城市群仍處于勉強協調階段；2025年，蘭西城市群和關中平原城市群達到初級協調階段，因此，預測黃河流域各城市群均將達到初級協調階段.

3.3 新型城鎮化與生態安全相對發展分析

通過構建黃河流域城市群新型城鎮化與生態安全相對發展模型，利用計算得出的各系統評價指數，對2011-2026年黃河流域7個城市群分別進行相對發展分析，結果如表5所示.

由表5可見，2011年黃河流域中原和寧夏沿黃城市群呈現新型城鎮化滯后型，山東半島和晉中城市群則為二者同步發展型，其余城市群表現為生態安全滯后型；2016年，表現為生態安全滯后型的城市群為關中平原城市群，表現為二者同步發展的為山東半島城市群，其余城市群表現為新型城鎮化滯后型；2021年，由于近年來國家對于生態環境的重視與保護，黃河流域7個城市群均沒有出現生態安全滯后型，中原、寧夏沿黃、蘭西和關中平原城市群呈現為新型城鎮化滯后型，山東半島、呼包鄂榆和晉中城市群為二者同步發展類型；預測2026年，山東半島、關中平原和寧夏沿黃城市群表現為二者同步發展型，呼包鄂榆、中原、晉中和蘭西城市群表現為新型城鎮化滯后型.

4 結論與建議

4.1 結論

1）通過耦合協調度模型，分析2011-2021年黃河流域城市群新型城鎮化與生態安全耦合協調時空演變格局.從時間序列上看，黃河流域城市群新型城鎮化與生態安全耦合協調發展水平總體呈上升趨勢，其中山東半島城市群和中原城市群耦合協調程度較高，蘭西城市群和關中平原耦合協調程度較低且出現小幅波動.從空間格局上看，耦合協調程度隨時間不斷向前推進，由失調、瀕臨協調轉為勉強協調、初級協調，未能達到良好耦合狀態，呈現出山東半島、中原和呼包鄂榆城市群協調發展水平較高，其余城市群較低的空間格局.

2）通過構建系統動力學模型預測未來黃河流域城市群兩系統間耦合協調發展水平.結果顯示：2022-2026年，黃河流域城市群兩系統間耦合協調度等級均有一定提升，呈現出山東半島、呼包鄂榆和中原城市群耦合協調度較高，其余城市群較低的空間格局.

3）通過構建相對發展模型，測度黃河流域城市群新型城鎮化與生態安全的相對發展水平.結果表明；由于國家越來越重視黃河流域高質量發展與生態保護，黃河流域城市群生態環境水平顯著提升，2021年黃河流域7個城市群均沒有出現生態安全滯后型，其中，處于新型城鎮化滯后型的城市群有中原、寧夏沿黃、蘭西和關中平原城市群，處于二者同步發展類型的城市群有山東半島、呼包鄂榆和晉中城市群.

4.2 建議

1）推動黃河流域中國式高質量城鎮化發展建設.兼顧城鎮化建設和生態環境保護，制定可持續的高質量發展策略.針對發展波動和不穩定現象，要避免功利和冒進，資源型城市群和經濟社會、城鎮規?？焖侔l展的城市群應更加重視生態安全問題及生態文明建設，加強黃河全流域城鎮化的“大協同”.寧夏沿黃、呼包鄂榆、晉中等資源型城市群要統籌推進經濟高質量發展和生態高質量保護，推動產業綠色化發展，提升服務和融入“雙循環”新發展格局的能力.

2）樹立各城市群新型城鎮化與生態環境協調發展的理念，建立黃河流域城市群城鎮發展與生態安全保護協調機制.貫徹落實國家安全發展觀念，統籌黃河流域城市群新型城鎮化與生態安全協調涉及不同區域空間關聯，需各城市群合作解決發展問題.蘭西城市群具有豐富的資源和獨特的自然環境，地處絲綢之路經濟帶和青藏高原，可以發展旅游業、文化創業產業和生態農業等具有地方特色的產業，努力提升城市群的經濟競爭力，加強黃河源頭保護和流域治理.

3）黃河流域城市群未來要不斷加強各城市群省會、重點城市輻射帶動作用，推動重點城市帶動和提升城市群新型城鎮化與生態安全耦合關系，再通過城市群整體兩個系統的協調發展帶動整個流域實現黃河流域高質量發展.山東半島城市群要增強自覺性和主動性，積極發揮山東半島城市群的龍頭作用，帶動輻射沿黃城市群的交流與合作，推動流域高質量發展與生態安全保護.關中平原城市群和中原城市群具有得天獨厚的地理位置，被視為中西部戰略發展的關鍵地區.未來，應致力于推動除了鄭州和西安之外的次級中小城市的成長與壯大，從而促進整個區域的協調發展，并不斷提升其發展水平.

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Research on the coordinated development of new urbanization and ecological

security in the Yellow River Basin urban agglomeration

Sun Bin， Du Songpu， Xue Jianchun， Tong Xin

（School of Economics and Management， Inner Mongolia University of Science and Technology， Baotou 014010， China）

Abstract： This research is aimed to promote China's modernization， coordinate the Yellow River Basin's high-quality development and ecological security protection， and enhance the level of coordinated development between new urbanization and ecological security in urban agglomerations. Taking seven city clusters within the area as the research objects， the article constructs a new urbanization and ecological security evaluation index system. By applying a coupled coordination model and a relative development model， the development pattern of the coupling coordination of new urbanization and ecological security in the Yellow River Basin city clusters through the spatiotemporal evolution process is analyzed. Finally， the development trends for the next five years through constructing a system dynamics model are simulated. The results indicate an upward trend of the holistic integration between new urbanization and ecological security， encompassing their coordinated synergy and interaction， with some urban agglomerations experiencing slight fluctuations. The coupling coordination characteristics transform from imbalance and near coordination to reluctant coordination and primary coordination. It is found in the simulation that all urban agglomerations are in a significantly improved state and gradually reach the primary coordination stage. In response to the current shortcomings， corresponding strategic recommendations have been proposed.

Keywords： new urbanization; ecological safety; system dynamics model; coupling and coordination; urban agglomeration of Yellow River Basin

［責任編校 趙曉華 陳留院］