自改革开放以来,我国经济社会迅速发展,城市化进程不断加快。2013年,城市化率已达53%。然而,随着城市化的发展,生态环境问题也日益突出,主要表现为大气污染、水资源短缺和生态退化等。如何协调城市化与生态环境的关系成为愈发重要的问题。呼和浩特市地处我国北部边疆,为干旱半干旱地区,生态环境脆弱。作为国家主体功能区划的重点开发区、呼包鄂榆城市群的核心城市和内蒙古自治区推进城市化进程的主战场,呼和浩特市面临巨大的城市化和生态环境压力。因此对其城市化与生态环境的耦合协调发展研究也具有更强的理论和现实意义。本研究以呼和浩特市为研究对象,在构建了符合地区实际的城市化水平与生态环境质量综合评价指标体系的基础上,首先运用层次分析法(AHP)、熵权法和灰色关联度综合评价法计算出1990—2012年呼和浩特市的城市化水平和生态环境质量综合指数;然后运用耦合关联度模型、耦合度模型和协调度模型,定量辨识了城市化与生态环境相互影响和制约的关键因子,得到了1990—2012年城市化与生态环境的耦合度和协调度;最后运用系统动力学(SD)模型在模拟了2000—2012年城市化与生态环境巨系统的基础上,通过对11个控制参数的调整,仿真模拟了系统在自然发展型、城市化快速发展型、生态环境保护型和城市化与生态环境协调发展型4种发展模式下2015—2025年的发展状况。本研究得到如下结论:(1)1990—2012年,呼和浩特市城市化水平综合评价指数除2003—2004年出现较大波动外,整体上呈逐步增长态势,由0.3825增长到0.7710,年均增长0.0169;生态环境质量综合指数整体上呈双倒“U”型模式,由1990—2005年和2006—2012年两个倒“U”型曲线组成,两倒“U”型曲线的最高点分别是2003年的0.7203和2007年的0.6801;1990—2007年,生态环境质量综合指数高于城市化水平综合指数,且随着城市化水平的波动上升,生态环境质量也随之上升,2008—2012年,生态环境质量综合指数低于城市化水平综合指数,且随着城市化水平的稳步上升,生态环境质量反出现波动下降;城市化水平和生态环境质量年际增长率呈“反—正—反”向相关关系。(2)1990—2012年,呼和浩特市人口城市化和经济城市化对生态环境的影响最为显著,同时人口城镇化率和GDP是城市化对生态环境影响最主要的指标;自然资源环境对城市化的限制作用最为明显,环境治理、生态破坏与环境污染对城市化进程也有较明显的影响,人均水资源量不仅是限制城市化发展的关键因素,也是影响其他自然资源环境指标发展的重要原因;城市化与生态环境处于磨合阶段,为中度协调的耦合。(3)城市化与生态环境协调发展型模式为今后呼和浩特市城市化与生态环境系统耦合协调发展的最优调控策略。即人口自然增长率应设定为4.50‰;GDP增长率应设定为7.00%;工业总产值增长率应设定为10%;固定资产投资比例应设定为60%;第一产业产值占GDP比例应设定为5.00%;教育经费占财政支出比例应设定为13.5%;第二产业产值占GDP比例应设定为30.00%;科技经费支出占GDP比例应设定为1.00%;第三产业产值占GDP比例应设定为65.00%;耗水量增长率应设定为0.1%;环境污染治理投资占GDP比例应设定为0.5%。