鞠小玉，刘俊豪，马春爱

（1.中国石油大学（北京） 经济管理学院，北京 102249；2.南京大学 环境学院，南京 210023）

城市脆弱性主要是用来评价一座城市的可持续健康发展水平，是评估城市安全的一项重要指标。[1-3]全球环境变化人文因素计划（IHDP）已经把城市的脆弱性研究作为一项重点的研究内容并提出了许多具有指导意义的观点：对典型的城市进行脆弱性综合研究与评价，具有非常重要的理论和现实意义。[4]脆弱性研究最早是出现在自然灾害等问题的研究当中，随着经济社会发展和认知的拓宽，脆弱性研究也逐渐从自然科学领域发展到了社会科学领域。[5]White、Timmernan、Dow等早期学者先后对脆弱性的概念进行了界定。[6-8]进入21世纪以来，对脆弱性的研究呈现百花齐放的特征，形成了一批标志性成果。城市是资源、环境、经济、社会的耦合系统，方创琳、王岩结合以往学者对城市脆弱性的探讨，指出城市脆弱性是指城市抵抗生态环境、经济发展、社会发展和资源开发利用等要素干扰的能力，当这四种指标低于某一临界值时，城市便进入脆弱状态。[9]对城市脆弱性的研究是可持续发展研究的重要内容之一，而资源型城市作为重要的城市类型，有着资源主导经济结构的鲜明特征，所以资源型城市的脆弱性普遍较高。[10-14]到现在为止，国内对资源型城市脆弱性的研究也有不少，但是绝大部分都是探究煤炭资源型城市的脆弱性，而对石油资源型城市的研究相对较少，并且研究内容大部分是涉及资源城市的产业结构调整和城市转型发展方面。[15]克拉玛依市作为典型的因油而生的资源型城市，城市发展对油气资源高度依赖，单一的产业结构使克拉玛依市发展形成诸多脆弱性问题，转型与可持续发展任重道远。

本文结合石油资源型城市克拉玛依市的特点，在指标体系中加入了原油产量、能源自给率、资源综合开发利用技术创新能力等资源型城市实际相关指标，用熵权-TOPSIS模型进行资源型城市评价研究，并通过客观赋权的熵权法确定指标权重，结合TOPSIS模型进行综合评价，避免了人为主观因素的影响，使评价结果更加客观、科学，并力图通过科学的指标体系、合理的评价方法对克拉玛依市近 10年的发展情况进行综合评价，助力克拉玛依城市转型和健康发展，也为我国其他类似的资源型城市的协调可持续发展提供借鉴。

一、数据与方法

（一）数据来源

本文全部数据来自《克拉玛依市统计年鉴（2008—2017）》《克拉玛依市国民经济和社会发展统计公报（2008—2017）》《中国能源统计年鉴》以及克拉玛依市政府官网所公示的政府工作报告、公开信息等。对于缺失的个别年份数据则采用滑动平滑法或者趋势外推法获得。共搜集整理近10年的36个评价指标，利用熵权-TOPSIS模型进行实证分析与研究，根据分析结果对克拉玛依市的和谐可持续发展之路提供建议。

（二）研究方法

C.L.Hwang 等人于 1981 年提出 TOPSIS 模型，可理解为优劣解距离法。TOPSIS模型是较为常用的评价类模型，它能较为充分地利用原始数据信息，对原始数据的要求不高，并且评价结果也可以精确地反映各评价指标之间的差距，形成较为客观的评价结果。

TOPSIS法的基本过程是：先将原始数据矩阵进行一般正向化处理，得到新的正向化矩阵，再对该矩阵进行标准化处理，得到标准化矩阵。通过一定的方法从标准化矩阵中找到有限方案中的最优方案和最劣方案，最后分别计算各评价指标与最优方案和最劣方案之间的距离大小，获得各评价指标与最优方案的接近程度，并以此作为评价优劣的依据。具体步骤如下：

首先，标准化评价矩阵的构建。设资源型城市脆弱性的原始评价矩阵为：

式（1）中，T为原始评价矩阵，Xij为第i个指标第j年的原始数值，m为评价指标，n为评价年份。

针对选取指标的不同性质，进行不同的标准化处理。指标主要分为正向指标、负向指标和居中指标三大类，公式分别如下：

式（4）中，yij为指标的标准值，Xij为指标的初始值，p代表居中指标在评价区域内的最优值，max1≤i≤n(Xij)、min1≤i≤n(Xij)分别为指标评价区域内的最大值和最小值。n代表被评价的年份。

处理后的标准化矩阵为：

式子中，Yij为标准化后的评价矩阵，βij表示第i个指标第j年的数据标准值。

其次，根据所确定的熵权构建评价矩阵：

再次，利用TOPSIS模型确定正负理想解的距离。

到正理想解的距离：

到负理想解的距离：

最后，计算城市脆弱性评价得分mj（评价指数）。

mj代表第j年克拉玛依市城市脆弱性的评价得分，取值区间为(0,1)，越接近于0代表评价得分越低，城市越脆弱；越接近于1表示评价得分越高，城市越健康。计算公式为：

二、构建评价体系与模型

（一）评价指标构建的理论依据

石油城市的经济发展对石油资源的储量具有很高的依赖性，可采资源的储量变化是影响城市经济发展的主扰动因子。克拉玛依市的资源型特色十分明显，石油和天然气是克拉玛依最重要的矿产资源，为了确切地反映克拉玛依这座石油城市经济系统脆弱性的特征，从可持续发展和经济系统脆弱性的视角出发，结合城市对石油储量的敏感性和资源日趋枯竭的应对力，尝试从克拉玛依市在生态环境、经济发展、社会发展和抵抗资源开发利用等四个方面的应对能力，构建城市脆弱性的评价指标，进而探讨克拉玛依市城市脆弱性特征，为降低和应对城市脆弱性、实现可持续发展提供保障。

（二）评价指标体系的构建

根据克拉玛依市的实际情况和特色，遵循评价指标的可行性、可比性、代表性、科学性和系统性原则，本文构建了以生态环境建设脆弱性、社会发展脆弱性、经济发展脆弱性、资源开发利用脆弱性等4个一级指标和36个二级指标为基础的评价指标体系（见表 1），为克拉玛依市打造世界石油城、文明和谐可持续的新型工业化城市提供重要的参考。其中：克拉玛依市城市脆弱性评价为一级指标（目标层），生态环境建设脆弱性、社会发展脆弱性、经济发展脆弱性、资源开发利用脆弱性为二级指标（准则层），所涵盖的36个具体指标包括万元工业增加值废水排放强度、二氧化硫排放强度、建成区绿化覆盖率等为三级指标（指标层）。

表1 克拉玛依市城市脆弱性评价指标体系

C.E.Shannon 在 1984 年提出了信息熵的概念，并在其《通信的数学理论》一书中详细介绍了信息熵的基本原理。通过计算各指标的信息熵来反映不同指标在评价体系中的重要性，信息熵的值与该指标所含信息量的大小成反比，进而与该指标的权重成反比。也就是说，一个指标的信息熵越大，其所含的信息量越小，在评价体系中所占的权重也就越小。熵权法为指标赋予权重，其优势在于熵权法是一种客观的赋权方法，可以减少人为主观因素在赋权过程中的影响，且计算过程相对简洁，对数据也无特殊的要求。

具体过程如下：

第一步：数据标准化。假设给定了i个指标的j年的数据，计为Xij。假设对各指标标准化后对值为Yij，那么有：

第二步：求各指标的信息熵。确定第i个指标第j年的数值权数：

确定第j个指标的信息熵：

萧飞羽怅然若失，他含糊呢喃：“不仅仅是萧家人把光复家园的希望寄托在孩儿身上。孩儿去了，希望能有机会再承慈爱。”他起身向后退，退得怅然，退得苦涩。

第三步：确定各指标权重。根据信息熵的计算公式，计算出各指标的信息熵E1，E2，…，Ej。

通过信息熵计算各指标权重：

（三）TOPSIS评价模型的构建

1.数据标准化与指标权重的确定

通过对原始数据的收集与整理并进行标准化处理后，利用熵权法确定各指标的信息熵，并由此确定各指标的客观权重（见表 1），二者相结合得到基于熵权法的克拉玛依城市脆弱性评价指标体系标准化结果（见表2）。

表2 熵权法下克拉玛依城市脆弱性评价指标体系标准化结果

2.正负理想解与距离计算

利用上述标准化矩阵及熵权-TOPSIS相关模型方法，计算得出克拉玛依2008—2017年城市综合脆弱性评价得分到正理想解和负理想解的距离及其各子系统的脆弱性评价得分（见图1）。

图1 2008—2017年克拉玛依市脆弱性评价结果

总体上克拉玛依市城市脆弱性评价得分稳中有升，升中有降，总体偏低。评价得分介于0～0.2的区间，均处于较低水平，表明克拉玛依市目前的城市脆弱性依然处于高度预警阶段。克拉玛依城市总体脆弱性得分在 2008—2015年间处于不断上升的趋势，2016—2017年有轻微下降。其中，2008—2010年城市脆弱性水平较低，2011—2015年城市脆弱性水平增速较缓，但保持稳步提升，从2015年之后城市脆弱性出现下行的趋势。

三、结果分析

（一）生态环境建设脆弱性

克拉玛依市生态得分总体呈上升趋势（见图2），其中2008—2009年上升幅度较大，2011年增长放缓，到2013年呈现下降态势，在2014年又出现大幅度提升，之后到2017年都处于一个十分稳定的状态。从生态脆弱性评价的相关指标来看，绿化覆盖率、生活垃圾无害化处理率、污水集中处理率、工业危险废物处置率、工业固体废物综合利用率这五个指标一直处于优化提升的状态，对生态脆弱性的纵向水平起着重要的贡献作用，万元工业增加值废水排放强度、二氧化硫排放强度这两者的逆向指标，对生态脆弱性的横向波动起着不利影响。

图2 2008—2017年克拉玛依市生态建设脆弱性评价结果

每年克拉玛依市政府均将生态环境建设作为年度重点工作并投入大量的人力、物力、财力提升城市生态环境水平，并且获得了“国家园林城市”荣誉称号。但是从评价结果可以看出虽然克拉玛依市的生态环境脆弱性在不断改善，但是总体脆弱性指数依然处于较低水平，且存在着市区生态环境建设良好、郊区及其他区域生态环境极其脆弱的强烈对比。克拉玛依市在生态环境建设方面依然需要进一步提质增效、主攻薄弱环节，生态环境改善之路依然任重道远。

（二）社会发展脆弱性

克拉玛依市社会得分总体上呈上升态势（见图3）。2008—2013年呈递增趋势，2014年经历了一个短暂的下行，主要是因为本阶段城镇登记失业率、城镇居民恩格尔系数的不利表现拉低了社会得分。此后2015—2017年平稳上升。通过对具体评价指标数据的分析发现，过去10年克拉玛依市的城镇人均可支配收入、城市人均居住面积、城市人均道路面积等指标数据均稳步提升，其中变化最大的是城镇人均可支配收入，从2008年的14 026.7元增长到了 2017年的39 000元，增长迅速，可见克拉玛依市居民的生活水平不断改善、幸福度稳步提升。而与总评分比较可得克拉玛依市社会发展评价指标对于城市整体的脆弱性评价贡献巨大，说明克拉玛依市对社会发展的高度重视，基础设施建设得到有效提升，保障和改善民生的各项措施得到具体落实。

图3 2008—2017年克拉玛依市社会发展脆弱性评价结果

（三）经济发展脆弱性

克拉玛依市经济发展得分起伏较大，且整体上呈现下降趋势（见图4）：2008—2009 年经历了较大幅度下跌，随后出现大幅度上涨，说明城市经济过度依赖石油产业。经济得分随 2008—2009年金融危机期间国际油价暴跌而下降，又随2010—2013年油价恢复性回升而逐步恢复上行态势，由于2014年6月下旬开始的新一轮油价持续下跌，经济得分再次受到不利影响，直到2017年各产油国减产使油价回到每桶50美元以上，经济得分才得到恢复性上涨。由此可以看出克拉玛依市的经济发展对于石油产业的高度依赖，单一的产业结构使得克拉玛依市经济始终保持极高的脆弱性。国际油价的轻微变动就足以挑动克拉玛依城市经济的敏感神经。2010年克拉玛依城市脆弱性得分达到最高点，通过对评价指标数据的分析发现影响该年度脆弱性评价得分的最重要指标是 GDP增速。2010年克拉玛依市 GDP增速为17.4%，而 2009年为-1.2%。克拉玛依市经济增速的巨大波动使得该指标在熵权法下的评价权重较高，成为影响克拉玛依经济脆弱性评价结果的最重要指标，克拉玛依市经济转型迫在眉睫。

图4 2008—2017年克拉玛依市经济建设脆弱性评价结果

（四）资源开发利用脆弱性

克拉玛依市资源得分总体上呈现下降态势（见图5）。在2008—2015 年间缓慢递减，随后经历了两次较大幅度下跌，并且逐渐成为影响克拉玛依市脆弱性评价的最大不利子系统。根据资源脆弱性的内部指标来看，城市人均生活用水量、单位GDP能耗、单位GDP水耗、工业增加值能耗等关键指标均呈现大幅度的下降态势。其中单位GDP能耗从2008年的1.61吨标准煤/万元上升到了2017年的2.05吨标准煤/万元，单位GDP水耗从2008年的16.81吨/万元急剧上升到了2017年的61.77吨/万元。虽然克拉玛依市在培育发展新能源产业能力、资源综合利用技术创新能力等方面呈现稳步上升态势，但是速度缓慢。整体的城市资源得分处于一个不断下探的过程，给城市的稳健发展和石油石化资源的战略开发的效益性敲响警钟，石油石化资源利用效率以及可持续性问题亟待得到政府更多的关注和战略重视。

图5 2008—2017年克拉玛依市资源开发利用脆弱性评价结果

四、结论与建议

近年来克拉玛依市在加快经济建设的同时，注重打造文明美丽城市，强化减排、深化防治，促进产业结构调整趋向合理化，逐步改善生态环境质量，提升了资源利用效率，加大环境保护力度，但是克拉玛依市的城市脆弱性依旧处于高度预警阶段。克拉玛依市城市脆弱性对经济发展子系统的依赖性明显，随着经济发展脆弱性的波动而起伏。克拉玛依市社会系统和环境系统脆弱性得分均呈上升趋势，经济系统脆弱性得分波动幅度较大、整体呈上升态势，资源系统脆弱性得分呈下降态势。主要源于克拉玛依市为实现“打造世界石油城”发展战略目标，制定了具体的“632”工程，以加快产业经济转型为主线，各子系统均有不同程度的促进或减弱，但整体发展稳中向好。克拉玛依市城市脆弱性的主要障碍因素为：GDP增速、资源综合利用技术创新能力和固定资产投资密度。目前阻碍克拉玛依市协调可持续发展的因素主要在经济和资源两个方面，表现为克拉玛依市经济和资源的高度不稳定性和敏感性。

建议克拉玛依市积极探索城市转型，坚持既重视石油石化产业发展，又重视综合发展和多元发展；加强资源利用新型科技创新和石油资源勘探；促进区域统筹发展，降低社会脆弱性；落实污染物总量控制制度，优化城市环保基础设施；促进生态环境、经济发展、资源开发与利用、社会发展四个子系统之间的协调、可持续发展。