《Regional Studies in Marine Science》:SPATIOTEMPORAL COORDINATION OF RESOURCES, ECONOMY, AND ENVIRONMENT IN THE YELLOW RIVER BASIN (2002–2022)
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摘要实现资源、经济与环境的协调发展是重大河流流域可持续治理面临的核心挑战。本研究分析了2002年至2022年间黄河流域九省自治区资源经济环境协调发展的时空动态。通过整合耦合协调度模型、熵权TOPSIS评估、空间自相关分析以及面板计量经济学方法,量化了20年间水资源利用、经济增长与
摘要
实现资源、经济与环境的协调发展是重大河流流域可持续治理面临的核心挑战。本研究分析了2002年至2022年间黄河流域九省自治区资源经济环境协调发展的时空动态。通过整合耦合协调度模型、熵权TOPSIS评估、空间自相关分析以及面板计量经济学方法,量化了20年间水资源利用、经济增长与环境质量之间的相互作用关系。研究结果表明,黄河流域的耦合协调度指数从2002年的0.312上升至2022年的0.574,由近乎无序的协调状态转变为中等协调状态,但各省份之间存在显著差异。上游地区(青海、甘肃、宁夏)的协调度始终低于下游地区(山东、河南),这反映出两者在经济实力和资源禀赋方面的结构性差异。空间自相关分析显示,整个研究期间存在显著的正向空间聚类现象(全局莫兰指数为0.38,p<0.01),表明协调度的提升会向周边行政区域扩散。面板计量模型指出,固定资产投资、城市化率、技术创新和政策力度是推动资源经济环境协调度提升的重要因素,而水资源压力和产业结构固化则构成制约因素。这些研究结果为针对黄河流域不同发展阶段的差异化治理策略提供了实证依据,有助于在中国黄河生态保护与高质量发展战略下实现流域层面的可持续发展。
引言
黄河发源于青藏高原,流经约5464公里后注入渤海,是中国最具战略重要性却又生态最为脆弱的河流系统之一。它为九省自治区约12%的人口提供生活保障,同时在农业产出、能源生产以及北方缺水地区的工业发展中发挥着重要作用(Wang等人,2022)。该流域的发展状况极为多样,既有中国经济最发达的沿海省份,也有干旱严重、黄土侵蚀严重且长期处于贫困状态的内陆地区,这种差异给治理工作带来了巨大挑战,需要同时兼顾生态恢复、经济现代化和社会公平目标(Li等人,2022)。在2002年至2022年期间,黄河流域经历了快速的城市化进程、产业结构调整、大规模基础设施投资以及生态文明政策体系的逐步实施,这些变化使得资源系统、经济动态和环境质量之间产生了复杂的相互作用,而其在流域尺度上的内在机制至今仍不完全清楚(Chen等人,2022)。
资源-经济-环境协调这一概念自1987年布伦特兰委员会提出可持续发展理念以来,就一直备受学术界关注。它既是一种理论框架,也是一种实际的治理目标,经过不断发展,已从最初的概念性表述逐步发展为通过综合指数构建、耦合协调度模型以及多元面板分析等手段实现的更为严谨的定量分析方法(Nawaz等人,2021)。耦合协调度模型最初用于描述复杂系统之间的非线性相互依赖关系,如今已被广泛用于衡量资源利用、经济表现与环境质量是在相互促进还是相互制约的关系中发展,从而便于在区域、省级及流域层面进行时空比较(Ali等人,2022)。此前将这一模型应用于中国各河流流域的研究表明,大多数地区的协调度存在显著的空间差异,并且呈现出随时间逐步改善的趋势;然而,由于黄河流域纵向跨度大、气候差异明显、跨省水资源治理的制度较为复杂,再加上2019年中国提出的黄河生态保护与高质量发展战略要求同时推进发展与保护目标,这一流域在分析上面临着特殊挑战(Ayad & Lefilef,2024)。
目前关于黄河流域可持续性的研究大多孤立地探讨资源-经济-环境三者中的某一个方面,导致对系统边界之间相互作用机制的理解不够全面,无法准确解释协调失败或加强的现象。水资源相关研究详细描述了流域内的水文变化、水资源分配冲突以及地下水枯竭情况(Borongan & NaRanong,2022),而经济地理学研究则分析了各省间的增长差异、产业结构演变以及基础设施带来的趋同现象(Clayton等人,2021)。环境评估方面则记录了黄河流域各子区域的空气质量变化、土地退化情况以及生物多样性变化(Federigi等人,2022)。然而,将这三个方面整合在一个涵盖2002年至2022年整个发展时期的统一时空分析框架中进行研究的案例相对较少,因此关于协调度提升的驱动因素及其空间传播机制等关键问题仍缺乏实证答案(Gao等人,2022)。
为弥补这些不足,本研究构建了一个涵盖黄河流域九省自治区20年间的全面资源经济环境协调度评估体系,采用了熵权TOPSIS多准则评估、耦合协调度建模、探索性空间数据分析以及面板计量经济学估计等多种方法。2002年至2022年的研究时段涵盖了中国加入世界贸易组织后的快速发展阶段,直至生态文明建设政策的实施,这一较长的时间跨度有助于区分结构性趋势与周期性波动,进而准确评估各项政策干预对协调度发展的影响。
本研究的主要贡献有四点。首先,我们为整个黄河流域构建了一个具有理论依据且经过实证检验的资源经济环境协调度指数,提供了目前文献中时间覆盖最全面的流域尺度评估结果。其次,我们详细分析了协调度发展的时空变化规律,尤其关注了上游、中游和下游地区之间的协调态势是趋于一致还是出现分歧。第三,通过纳入空间依赖修正的面板计量经济学分析,我们确定了协调度提升的主要驱动因素与制约因素。第四,我们根据流域内各省份不同的发展阶段提出了差异化的政策建议,为中国正在实施的黄河发展战略提供了可操作的治理指导。
章节要点
文献综述
在环境经济学、区域科学以及可持续治理领域,重大河流流域的资源、经济与环境协调发展已成为一个重要的研究方向。本文献综述总结了四个主题领域的现有研究成果:资源经济环境耦合协调的理论框架、衡量协调发展动态的定量方法、有关空间分布的实证证据
材料与方法
黄河流域覆盖中国北部和中部九省自治区,面积约为795,000平方公里,西起青海省,东至山东省,其自然地理、气候条件、经济结构以及生态特征都具有极大的多样性(图1)。该流域通常被划分为三个部分:上游地区从青海省玛多县的水源地开始,一直到内蒙古河口镇
黄河流域资源经济环境协调度的时间变化
2002年至2022年间,黄河流域九省的耦合协调度平均值从0.312上升至0.574,20年间的协调度提升了0.262个单位,这意味着到研究结束时,该流域的协调状态已从近乎无序的阶段过渡到了中等协调状态的较低临界值(图2A)。这一提升过程可分为三个阶段:2002年至2008年期间协调度逐步上升,年均提升幅度为0.012个耦合协调度单位
讨论
2002年至2022年间黄河流域耦合协调度提升的趋势,与其他中国主要河流流域的长期研究结果基本一致,比如长江经济带(Hu,2023)和珠江流域(Jiwarungrueangkul等人,2021)的研究结果。不过,由于黄河流域的水资源约束更为严峻,上下游地区的发展差距更为明显,因此其协调度的绝对数值普遍较低
结论
本研究对黄河流域九省20年间的资源经济环境耦合协调发展状况进行了全面评估,发现尽管整体上协调水平有了显著提升,但各省份之间的提升程度存在差异。2002年时这些地区的协调度几乎处于无序状态,而到2022年则已进入初级到中等的协调范围。各省份的耦合协调度平均提升了0.262个单位,其中在2009年至2015年期间,随着相关政策的加强,协调度提升尤为明显
CRediT作者贡献说明
余苏远:论文撰写——初稿撰写、数据可视化、结果验证、研究监督、软件应用、资源协调、项目管理、方法设计、数据收集与分析、正式文本撰写。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关系或个人关系
致谢
本研究得到了中国甘肃省哲学社会科学规划项目的资助(项目编号:2025QN10)。
Xiaobing Liang|Ruxin Zhang|Peisong Shao|Suyuan Yu