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概述

S省作为黄河流域入海口，是黄河下游生态保护与治理的主战场，同时也是重点建设的黄河流域高质量发展实验区，探究沿黄地区城市生态与数字经济耦合协调发展的现状和驱动因素对于S省经济高质量发展具有重要意义。该文以S省沿黄九城为研究对象，首先构建城市生态与数字经济发展水平指标体系，基于2011—2020年的面板数据通过熵值法测算出两者的发展水平，分析其发展现状和城市之间的发展差异；其次通过耦合度模型探究不同城市间生态与数字经济的内在耦合协调状况和空间发展变化格局；最后从空间视角构建空间杜宾模型探究其耦合驱动因素。研究表明，黄河流域S段整体生态发展水平呈现上升趋势，数字经济发展水平城市间差距较大。在城市生态与数字经济耦合协调发展方面，济南表现最好，且耦合协调水平一直呈现上升趋势；滨州表现最差，并且从2014年开始耦合协调水平一直呈现下降趋势。在本地效应中，内源动力和政府动力所构建良性循环格局持续促进两者耦合协调发展，而外生动力加剧了城市生态污染，阻碍了两者耦合协调发展；在邻地效应中，邻近地区的内源动力对耦合度存在显著的正向溢出效应，外生动力和政府动力对耦合度存在显著的负向溢出效应。

研究背景

黄河发源于青藏高原，呈“几”字型，一路流经我国九省，最后在东营入海，源远流长，哺育了代代华夏儿女。在改革开放如火如荼的进程中，黄河流域的经济建设突飞猛进，一度成为中国北方的经济命脉。但是伴随着城镇化和工业化的快速发展，黄河流域的生态环境却变得十分脆弱，难以支撑目前我国经济的发展。多年来，黄河流域形成了矿业、能源和重化工业粗放式开发为主的低端产业结构，水资源受到了短缺和污染的双重威胁。在这一固化的产业结构中，水资源的供给大多来自黄河过境水，但它远不能满足目前经济生活中生产经营的需要，超出了黄河流域的自然承载能力。例如在煤电产业中，用水量约占黄河工业用水总量的25%。重化工厂企业的污染排放更是使得本就匮乏的可利用水资源更加短缺，同时也加剧了环境的污染。在长期的经济建设活动影响之下，黄河流域草地不断退化，水源涵养功能下降，水土流失严重。虽然生态退耕政策的实行有效缓解了黄河流域的水土流失，但却对经济产生了负面影响。生态环境与经济发展的矛盾日益激化，其问题的本质在于长期的经济发展需求和粗放的经济发展实现模式。

在此背景下，促进黄河流域生态保护和经济高质量发展成为我国新一轮战略目标。作为沿黄九省中的经济强省，也作为黄河的入海省，S省责任重大。和其他省一样，S省产业经济发展高度依赖黄河水资源，下游河道和黄河三角洲的生态问题也同样十分突出。该文将围绕黄河流域S段对生态与数字经济耦合协调发展开展深入研究，探究其耦合驱动因素，发挥S省的先行带头示范作用，有效推进黄河流域生态保护和高质量发展战略目标的实现。

文献综述

黄河作为我国第二长河，其生态环境问题一直备受关注。黄河流域最主要的生态问题就是土地沙化、盐碱化、冻融侵蚀和水土流失，生态敏感性极高。源头流域生态退行，上游地区农业源污染严重，中游地区水土流失严重，下游地区泥沙淤积。水资源污染严重，含沙量较高，严重威胁下游地区经济可持续发展。经济建设开发、水资源的过度利用、外来物种入侵、污染等还导致了黄河流域生物多样性的大幅缺失，对生态环境造成了不可逆的破坏。

对于黄河流域数字经济的研究，李蕾从四个维度构建了数字经济指标体系，运用熵权法评价出沿黄九省的数字经济发展水平。研究表明黄河流域数字经济发展水平较低，各省之间水平差距较大。吕德胜等运用同样的方法分析出黄河流域数字经济在15年间得到了很大的提升，目前仍处于上升趋势。陈海霞从理论层面出发，指出目前黄河流域存在数字经济发展不均衡、动力不足、人才缺口较大的问题。

生态保护和经济发展是相辅相成的。生态保护是经济发展的基础，经济发展是生态保护的重要支撑。专家学者对黄河流域生态与经济耦合问题十分关注。首先在黄河流域生态保护与经济发展耦合分析中，薛明月研究分析出目前两者的耦合水平较低，协调度有待进一步提高，呈现上游到下游逐渐增强的空间变化格局。刘潭等通过耦合分析得到二者之间的耦合协调度正在逐年上升，但是生态环境系统发展相对滞后。其次是在黄河流域生态保护与经济高质量发展耦合分析中，康艳青等研究得出两者的发展水平对应程度比较弱，协调度具有先上升后下降的发展趋势，整体处于中度协调水平。张伟丽等从地级市的层面也同样得出二者耦合度先上升后下降，总体处于临界值0.5以上水平。自我国19年正式进入“数字经济”红利时代，我国学者才开始了对黄河流域生态保护与数字经济的耦合分析。吕德胜等运用耦合协调度模型研究得出生态保护和数字经济经历了濒临失调到初级协调的时空变化，其中下游地区耦合度最高。

目前黄河流域生态环境问题十分严重，或影响到我国经济建设；黄河流域数字经济发展水平仍然处于起步阶段，区域间发展水平差异较大，国内学者多采用熵值法对其从不同维度进行测度，指标还不够全面细致；现阶段学者多对省级层面的截面数据对黄河流域生态与经济发展、高质量发展的耦合进行分析，生态与数字经济的耦合协调发展还有待进一步研究，仍然缺乏两者耦合驱动因素的探索。

数据说明与模型介绍

数据说明

1.研究区域概况

该文将S段九个城市确定为研究区域。黄河流域流经我国9个省份，最终于S省东营汇入渤海。作为黄河流域的下游，S段是黄河流域至关重要的一段，其多为平原，属于黄河三角洲冲积平原；少部分地区是泰山余脉，多分布于济南。选择黄河流域S段城市作为研究对象，意在发挥S省的带头示范作用，促进黄河流域生态与数字经济高质量耦合协调发展。

2.指标体系

为了探究城市生态、数字经济的发展状况，该文首先对生态与数字经济的分别构建了指标体系。由于社会的能源消耗、工厂的排放污染、人类的生产生活等都会对城市生态环境产生影响，基于数据的可得性，该文从能源消耗、天气气象、环境污染三个维度对城市生态进行测度，共涉及15个三级指标：全社会用电量（亿千瓦时）、工业用电量（亿千瓦时）、全年平均气温（℃）、全年降水量（毫米）、废水排放量（万吨）、工业废水排放量（万吨）、污水处理厂集中处理率（%）、化学需氧量排放量（吨）、工业化学需氧量排放量（吨）、氨氮排放量（吨）、工业氨氮排放量（吨）、二氧化硫排放量（吨）、工业二氧化硫排放量（吨）、烟（粉）尘排放量（吨）、工业烟（粉）尘排放量（吨）。

借鉴中国通信研究院将数字经济拆分为数字产业化和产业数字化两部分，本文从数字产业发展、数字网络应用、数字科研支撑三个维度测度数字经济发展水平，指标体系共涉及13个三级指标：电信业务总量（亿元）、信息传输、软件和信息技术服务业就业人员（万人）、每百人使用计算机数（台）、企业拥有网站数（个）、互联网宽带接入用户（万户）、移动电话用户数（万户）、电子商务销售额（万元）、电子商务采购额（万元）、有电子商务交易活动企业占总企业数的比重（%）、专利授权数（件）、R&D经费内部支出（万元）、R&D人员折合全时当量（人年）、科学研究技术服务业从业人员占比（%）。

3.数据来源

该文数据均来自2011—2022年《中国城市统计年鉴》《山东省统计年鉴》和EPS数据库，对于部分缺失数据根据临近年份数据利用ARIMA模型进行预测填补。另由于莱芜在2019年并入济南，所以济南市的指标在2019—2020年之间数据值会明显高于其他年份和市区。

4.模型介绍

该文首先使用熵值法对生态、数字经济的发展水平进行测度，然后使用耦合度模型分析两者的耦合协调关系，最后使用空间杜宾模型探究其驱动因素。

发展水平现状分析

城市生态发展水平分析

通过熵值法测度S沿黄城市生态发展水平指数。从区域整体均值来看，2018年黄河流域S段生态发展水平达到最高为0.643，比2011年的0.577增长了0.066，2014年下降到最小0.547。在9个城市中，东营在2011-2020间的生态综合水平最高，达到了0.842，东营作为黄河的入海口城市，其生态治理处于重要地位。

从各个城市来看，黄河流域S段九个城市中大部分城市生态发展水平呈现上升趋势，说明S段的生态治理有效果。其中济宁、淄博上升幅度最大，这是因为济宁矿产资源丰富，长期的煤炭开采对济宁的生态造成影响，经过十年的生态治理，利用大数据和云计算技术，转型升级，成效显著。同样，淄博作为重工业为主的传统城市，坚持以“有解思维”践行“两山”理论，提升污染治理水平。相反，9个城市中唯有滨州的生态综合发展水平持续下降，仅在2014-2015年间略有上升，增加了0.046，而其他城市生态综合发展水平保持持续缓慢增长。究其原因滨州在生态环境治理方面还存在众多不足，产业结构以重工业方面为主，能源方面煤炭消耗量居高不下。

数字经济发展水平分析

通过熵值法测度S沿黄城市生态综合发展水平指数。从区域整体均值来看，2011—2014年，黄河流域S段大部分城市数字经济处于缓慢发展阶段，2014- 2015年间，数字经济综合水平有明显提高，但在2015—2016年又下降，并在之后趋于平缓。

济南的数字经济综合水平指数远远高于其他8个城市，评分为0.923，且2011—2020年数字经济综合水平指数稳定在0.9附近。体现出济南作为S省会城市，构建以数字经济为引领、先进制造业为重点、现代服务业为支撑的现代产业体系在大力发展数字经济方面的优势。而聊城、滨州数字经济综合水平指数偏低，主要原因是经济结构不合理，聊城以服务业为主，滨州以重工业为主，数字经济的基础薄弱，体系不完善，存在诸多问题。

生态－数字经济耦合协调实证分析

生态－数字经济耦合度结果分析

基于耦合协调度模型测算出2011—2020年黄河流域S段9个城市的生态－数字经济的耦合协调度结果。由表1和表2可知，黄河流域S段大多城市的耦合协调度呈现上升趋势，不同地区略微存在差异，其中济南从2011年以后总体呈现持续上升，而淄博、济宁、德州、聊城、菏泽呈现较为明显的波动变化，整体略微上升；另外，东营、泰安和滨州整体耦合度呈现下降趋势。说明S省济南市数字经济和城市生态之间相互作用强、关联程度高。这可能是因为济南作为省会城市一直贯彻绿色发展的政策要义，加大经济投入的同时主动发展新能源数字经济，打造河南黄河流域S段新的增长点，快速交通体系进程一直在完善，城市能级一直在提高，从而使得数字经济和能源生态之间的耦合协调水平较高。东营、泰安和滨州的耦合协调度下降，这可能是受到地理区位限制和生态环境质量低下以及生态环境压力等原因，导致耦合协调度逐渐下降。经济活力低下，以重工业为主，同时工业废水排放量较大以及废水处理率进一步加大其生态环境压力，导致这几个城市在城市生态和数字经济之间的耦合协调作用较低。

耦合协调度时空格局

为了更直观地分析黄河流域S段9个城市数字经济－城市生态耦合协调度在时间和空间上的布局，利用 Pixso 软件对2011、2014、2017、2020年黄河流域S段城市数字经济－城市生态耦合协调度的测算结果进行可视化分析，颜色越偏向于红色，代表耦合协调度越高。2011年济南和东营处于较明显的协调阶段，其他市区处于协调边缘阶段；2014年，相比较于2011年，淄博市的数字经济－城市生态耦合协调度由勉强协调开始演变为濒临失调阶段，此后的2018年，2020年一直如此，其他城市的耦合协调度一直处于波动平衡的状态。

生态－数字经济耦合驱动因素实证分析

空间计量模型的检验与选择

黄河流域自西向东依次流经S省菏泽、济宁、泰安、聊城、济南、德州、滨州、淄博和东营9个城市，考虑到地理邻近特征会对生态与数字经济耦合度的产生一定的影响，所以该文使用0-1标记各个城市的空间相邻状态，构建简单二进制邻接空间权重矩阵。

经过计算得到S段沿黄地区的城市生态与数字经济耦合度的莫兰指数为0.744，说明其空间自相关性十分显著。考虑空间杜宾模型，Wald检验的结果显示均拒绝原假设，说明SDM不会退化成SAR或SEM模型，因此该文选择空间杜宾模型进行建模。在Hausman检验中，P值为0.026小于0.05，拒绝原假设，因此选择固定效应。通过双向固定效应和时间固定效应模型对比模型效果，该文最终确定使用时间固定效应建立空间杜宾模型。

耦合驱动因素选择与说明

城市生态与数字经济的耦合协调会受到很多因素的影响，该文从内源动力、外向动力和政府动力三方面探究其驱动因素。内源动力包括全社会电力消费量（亿千瓦时）、城镇化率（%）、科学技术支出（万元）、人均城市道路面积（平方米）、建成区绿化覆盖率（%）。全社会电力消费量代表的是资源的消耗度，对于黄河流域的生态问题，其中资源的不合理利用也是一方面；城镇化率反映了城镇化水平，揭示城镇化的发展进程，有利于改善地区产业结构，推进科学技术进步，是聚集数字经济发展的有利因素；科学技术支出体现了科技投入，技术的进步发展意味着互联网、大数据等新兴技术进步；人均城市道路面积表现的是交通可达性，一定程度反映城市建设的程度与经济发展水平；建成区绿化覆盖率体现的是生态禀赋推动力方面，禀赋可以理解为天赋，从城市的生态禀赋看出城市在生态环境保护方面所做出的努力。外向动力选取指标进出口总额（万美元），衡量国家对外贸易规模，指标所体现的是对外开放水平对耦合协调的驱动作用。数字经济想要发展与创新分不开，技术的创新与产业升级需要不断的摩擦与开放。政府动力选取了地方财政支出（万元），体现了政府关注的方向与热点范围以及政府的调控能力。

空间杜宾模型实证结果与分析

为消除量纲和多重共线性的影响，首先进行了对数化处理，然后基于2011—2020年九个城市的面板数据进行分析。Stata 16的分析实证结果如表3。

首先，从内源动力、外向动力和政府动力三方面对驱动因素的本地效应进行分析。第一在内源动力中，资源消耗度、城镇化水平、禀赋推动力都对耦合度产生了显著影响。资源消耗度会抑制城市生态与数字经济的耦合发展。S省一直是一个用电大省，任何行业的发展离不开电力的支持，这正是其背后的产业结构所致。虽然近年来S省大力发展可再生能源发电，促进清洁型电力生产，控制煤电使用度，但从实证结果分析来看，沿黄城市的行业生产还主要依靠煤炭发电，污染排放严重，致使生态环境下行，与促进生态高质量发展的理念背道而驰。城镇化水平会促进城市生态与数字经济的耦合发展。说明S段沿黄城市的城镇化已经迈入了高质量发展阶段，城镇化与生态经济处于协同发展阶段，人类的生产生活能够与生态经济处于一种和谐的关系。一方面高度文明的城镇化会增加对高科技人才的吸引力和聚集力，加速沿黄城市第三产业发展；另一方面，人类生活污水排放经过科技净化之后流入大自然，减少了废水的污染排放。禀赋推动力对耦合发展表现出明显的正向推动影响作用，城镇绿化率每提高1%，耦合度平均增加34.9%，这与城镇绿化率的规模有一定的关系。只有在城镇绿化覆盖面积达到相当规模时，才能足够的能力将经济生产中的废气排放物吸收转换，促进城市生态与数字经济的耦合发展。第二外向动力对耦合度表现出显著的负向影响作用。在对外开放水平不断加大的态势下，这是值得重点关注的地方。根据“污染避难所”原理，发达国家会将污染严重的生产制造厂建立在发展中国家环境规制度低的地区，将污染转移，破坏发展中国家的生态环境，降低生态与数字经济的耦合度。第三政府动力对城市生态与数字经济的耦合发展表现出显著的正向促进作用。在所有的驱动因素中，政府动力的驱动效应最为明显。财政支出每增加1%，耦合度平均就会增加36.4%。政府动力通过促进内源动力中的科技投入和城镇绿化率发展，最终作用于城市生态与数字经济的耦合发展。各个城市将国家的财政拨款用于生态保护和数字化经济发展，一方面数字化生产、清洁生产可以从源头上遏制废水、废气的排放，另一方面绿化覆盖加大对生态环境的净化，两者协同作用，共同促进城市生态与数字经济友好协同发展。在两者耦合发展取得显著成效时，国家也会持续增加财政预算支持，促进两者长效协同发展，形成内源动力和政府动力持续促进生态与数字经济耦合发展的良性循环格局。

其次，从内源动力、外向动力和政府动力三方面对邻近地区的驱动因素进行分析。第一在内源动力中，邻近地区的科技投入和禀赋推动力对耦合度存在显著的正向溢出效应。邻近地区的科技投入水平越高，本地地区的生态与数字经济耦合度就会越高。数字经济最大的特点就是会以其高渗透性与实体经济相结合，其核心就是科学技术。在数字经济的红利作用下，沿黄城市之间的数据和科技可以实现跨区域流动，新型生产要素逐渐替代传统生产要素，产业结构会不断调整，从劳动密集型逐渐过渡到资本密集型和技术密集型，由粗放式生产向集约式生产转型，在保护环境的同时促进数字经济的发展。邻近地区的城镇绿化率越高，本地地区的生态与数字经济耦合度就会越高。城镇绿化具有还原生态系统的功能，是保护生态环境的重要途径，也是维护大环境甚至是全球环境的基础。当邻近地区的城镇绿化覆盖面积足够大时，不仅会显著改善当地的生态环境，还会对本地的生态环境产生正向的溢出效应。第二在外生动力中，邻近地区的开放程度会抑制本地生态与数字经济的耦合发展。在生态环境这个大区域内，各个城市是紧密结合的共同体。当邻近地区的生态环境质量下降时，本地的生态无疑会受到影响。开放的营商环境虽然促进了城市的经济增长，但也将环境污染留在了生产制造地。第三在政府动力中，邻近地区的地方财政支出对生态与数字经济耦合发展存在显著的负向溢出效应，这是因为国家每年的财政拨款预算总数是固定的，各个城市之间财政预算处于一种竞争状态。当用于邻近地区的财政支出增加时，无疑会减少本地的财政支出，本地就会减少对于生态与数字经济方面的财政支持；另外，只有当邻近地区的生态与数字经济耦合发展到一定的高度时，邻近地区的政府动力才会反向促进本地生态与数字经济的耦合。

结论与建议

结论

该文以黄河流域S段9个城市为研究对象，构建了城市生态与数字经济发展水平指标体系，对两者发展水平和耦合协调进行分析，并通过空间计量模型探究其耦合驱动因素，得出如下结论：S段黄河流域流经地区城市生态发展水平除却BZ 呈现下降趋势，其余城市均呈现上升趋势，整体上生态治理起到了一定的效果。研究期内，大部分城市数字经济都经历了缓慢发展－明显提高－迅速下降－趋于平缓的发展历程。总体上看，菏泽、济南、淄博和德州的数字经济发展水平提高，其余城市受传统固化的粗放式工业生产结构的影响，数字经济发展水平呈现下降趋势。同时，除滨州外，各地区整体上城市生态与数字经济的耦合协调水平呈现上升趋势，区域间耦合度具有差异性。其中济南表现最为良好，耦合协调度一直呈现上升趋势；滨州在数字经济发展与城市生态保护的协调度表现最差，一直呈现下降趋势。在耦合驱动因素分析中，内源动力中的资源消耗度、城镇化水平、禀赋推动力都对耦合度产生了显著影响。S段沿黄城市的行业生产主要依靠煤炭发电，污染排放严重，而高质量的城镇化发展和绿化面积的扩大不仅会吸引高科技人才聚集，促进数字经济发展，还对城市生态起到了保护作用。外向动力对耦合度表现出显著的负向影响作用，外商投资将污染转移，破坏了S段沿黄城市的生态环境。政府动力对城市生态与数字经济的耦合发展表现出最为明显的正向促进作用，财政预算支出投向不断加速城市能源的清洁和经济的发展，促使其形成了内源动力和政府动力持续促进两者耦合发展的良性循环格局。在邻地效应的分析中，邻近地区的科技投入和禀赋推动力对耦合度存在显著的正向溢出效应，开放程度和地方财政支出对耦合度存在显著的负向溢出效应。

建议

1.加强水质监测力度

以用水区的水质监测为重点，加强对黄河流域下游地表水水资源质量和周围环境的监测，完备常规水质监测所需使用设备的配置和对监测员工的培训。以工业园区排污口为重点，安装在线自动监测设备，建立流域入海排污口数据库和实时监控平台，实现污水总排放量的动态实时监控，并加强对污水排放中常规有机污染物和石油类、重金属、挥发酣等特征污染物的监测。

2.强化流域内水污染治理

严格控制污水入河的水质，保证入河水质达标，加强对排污口的管理，依法取缔未经审批的入河排污口。督促污水排放量大的工业企业全面实现废污水处理，减少内源污染。

3.开展河口水生态的规划建设

汇入黄河河口的地区土地平坦，地形占据优势，但由于长时间的河床裸露问题，造成水生态环境的恶化。在此情形下可以借助外力采取一系列措施，将黄河丰富的水资源利用起来，建设相应的生态修复工程，以此改善的水生态环境，充分扬长避短有效利用黄河水资源。

4.促进产业结构优化升级

S段沿黄城市长期以粗放式的重工业为主，以牺牲生态环境为代价发展经济。因此S九城需要向中心城市群看齐，借助数字经济的红利，以创新绿色，能源转型为目标，加速推动传统产业调整转型，以尽快融入高新产业发展队伍。重点是凝聚主力大抓项目建设，招引人才。S沿黄九城要抓住机遇大力开展骨干企业的创新和跨越式发展，提高经济和生态的耦合协调发展水平。

5.减少源头污染排放

重度依赖煤电生产的产业发展使S九城的环境不断恶化，因此加强新型可持续能源发电势在必行，如风能、电能、水能发电；要从源头上减少污染排放，就要利用科技对废水、废气进行净化，加强科技的生态优化作用。

6.加大政府资金定向支持力度

针对S段黄河流域城市间生态与经济耦合协调发展不平衡的问题，政府要把握住资金预算投向，不断加强对科学技术和城镇绿化建设的扶持，加速区域间新型生产要素的流动，营造开放绿色的营商环境。要发展就离不开开放，但开放要建立在生态友好的基础上。因此政府要加强对外商投资企业的环境管制，避免成为发达国家的污染转移地区。