喬國通，何 剛，朱艷娜，衡連偉

(1.安徽理工大學電氣與信息工程學院，安徽 淮南 232001；2.安徽理工大學能源經(jīng)濟研究所，安徽 淮南 232001)

礦業(yè)城市轉型演進過程SD仿真及政策選擇

喬國通1，何 剛2，朱艷娜2，衡連偉1

(1.安徽理工大學電氣與信息工程學院，安徽 淮南 232001；2.安徽理工大學能源經(jīng)濟研究所，安徽 淮南 232001)

基于礦業(yè)城市轉型的基本方向，應用系統(tǒng)動力學理論和方法，以典型的煤礦城市——淮南市為例，分析礦業(yè)城市轉型過程中高新技術產業(yè)、旅游業(yè)和采礦業(yè)三個典型產業(yè)間的互動關系，建立該市轉型過程仿真模型，擬合變量間函數(shù)關系，預測該市經(jīng)濟在未來20年的發(fā)展趨勢，對比仿真轉型過程中管理資源在三個子系統(tǒng)間的流動規(guī)律和趨勢，通過調控不同產業(yè)的投入比對比分析，提出轉型升級過程中政府投入的政策選擇路徑，幫助礦業(yè)類城市提高轉型規(guī)劃的主動性和科學性。研究證實：現(xiàn)有投資結構下改變該市煤炭產業(yè)主導地位格局需要10年左右的時間，與加大對旅游業(yè)投入相比，此時間段內不斷增加高新技術產業(yè)投入是確保經(jīng)濟平穩(wěn)增長、實現(xiàn)成功轉型升級的最佳政策選擇。

礦業(yè)城市；轉型升級；系統(tǒng)動力學；政策選擇

隨著經(jīng)濟發(fā)展逐漸步入“新常態(tài)”，礦業(yè)類城市轉型勢在必得。早在2013年11月國務院就印發(fā)了《國務院關于印發(fā)全國資源型城市可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃(2013～2020年)的通知》，對全國資源型城市轉型與可持續(xù)發(fā)展問題做出了總體規(guī)劃，文件中界定的全國地市級礦業(yè)城市有119個，占全國333個地級城市總數(shù)的34%[1]。根據(jù)《中國國家地理》統(tǒng)計，我國目前各類礦業(yè)城市有400多座[2]，已經(jīng)成為我國城市群中重要類別，因此，礦業(yè)城市的順利轉型，是國家產業(yè)結構調整、升級戰(zhàn)略實施的重點內容。由于礦業(yè)城市長期產業(yè)機構單一，非礦業(yè)產業(yè)基礎薄弱，產業(yè)轉型升級面臨巨大困難，順利轉型往往需要一個長期過程，在實施中面臨眾多不確定因素，導致科學規(guī)劃難度較大；因此保持經(jīng)濟平穩(wěn)運行目標下，科學規(guī)劃投入結構，制定符合產業(yè)結構演進規(guī)律的決策，實現(xiàn)礦業(yè)興城市的順利轉型成為刻不容緩的研究課題。

1 研究現(xiàn)狀分析

國外學者對資源型城市或地區(qū)轉型發(fā)展的研究較早，早在20世紀30年代Innis.H.A (1930)就開啟了對資源型城市或地區(qū)轉型發(fā)展的理論研究[3]；Houston在研究澳大利亞資源型城市后，總結出轉型的“長距離通勤模式”(Long-Distance Commuting)[4]；J.H.Bradbury(1988)根據(jù)對加拿大和澳大利亞資源型城市的實證研究，提出了資源型城市的系統(tǒng)性的政策建議[5]；Gill(1990)對英國典型的煤炭城市伯明翰的產業(yè)轉型問題展開了系統(tǒng)研究[6]；Todd(1997)對德國的魯爾工業(yè)區(qū)轉型升級進行了研究，提出了整個工業(yè)區(qū)的集成轉型方向[7]；Barbier(2003)以澳大利亞的珀斯為研究對象提出了轉型的幾種模式[8]。國內在資源型城市轉型升級方面的研究相對較晚，具有代表性的有：于光、周進生等(2006)利用區(qū)位商模型找出了對實現(xiàn)資源型徐州轉型升級比較具有競爭力的產業(yè)，為其實現(xiàn)轉型提供了理論指導[9]；李洪娟(2008)分析了資源型城市在產業(yè)轉型過程中將會面臨著諸如結構、資金、體制、人才、環(huán)境、區(qū)位等障礙，并確立了資源型城市產業(yè)轉型應該遵循的原則[10]；王幫俊等(2009)基于系統(tǒng)動力學模型對資源型城市不同發(fā)展階段進行模擬，認為礦業(yè)對城市的發(fā)展所做出的貢獻率存在著一個閾值，并劃分出了4個不同的發(fā)展區(qū)間[11]；劉語軒(2009)基于資源基礎理論分析，結合資源城市的生命周期，探討了資源對資源城市轉型的作用機制[12]；李慧娟、龍如銀以徐州為例，構建城市轉型能力與產業(yè)動態(tài)優(yōu)勢之間的耦合度和耦合持續(xù)發(fā)展度模型，測算了資源型城市工業(yè)產業(yè)的耦合度和耦合持續(xù)發(fā)展度[13]；邱程錦等(2013)從遙感的角度，分析了資源型城市徐州市實行經(jīng)濟轉型后帶來的地表覆蓋率的變化和熱島效應的檢測變化[14]；周民良(2015)在對國外發(fā)達國家資源型城市成功轉型升級經(jīng)驗比較分析的基礎上，為我國東北地區(qū)再振興戰(zhàn)略下的資源型城市轉型發(fā)展探究了一系列的對策和建議[15]。

縱觀國內外的研究，在礦業(yè)城市轉型的意義、目標和制度保障上研究成果頗多，但還存在一些不足：一是描述性的研究較多，預測性的研究較少，導致對政府決策和規(guī)劃的幫助不夠；二是單獨研究某一產業(yè)轉型的較多，考慮不同產業(yè)間、特別是新(轉型的目標產業(yè))、舊(需要逐步淘汰或較弱的產業(yè))產業(yè)之間的互動關系的研究較少，導致研究內容孤立，與實際脫節(jié)；三是定性研究和單一定量評價的較多，動態(tài)演進的研究較少，導致對產業(yè)的演進規(guī)律把握不夠。

本文以典型的煤礦城市為例，將轉型的重點產業(yè)及其之間的互動關聯(lián)作為研究對象，應用系統(tǒng)動力學理論和方法，構建該市產業(yè)轉型的演進模型進行仿真，模擬產業(yè)轉型的演進規(guī)律，科學分析該市完成轉型目標的支撐條件，幫助政府提高決策的主動性，科學把握產業(yè)轉型規(guī)劃方向，實現(xiàn)礦業(yè)城市順利轉型。

2 礦業(yè)城市產業(yè)轉型系統(tǒng)分析

2.1 系統(tǒng)界定

研究對象屬于典型的煤礦城市，煤炭遠期儲量達到444億t，探明儲量達到153億t，保有儲量占到整個華東地區(qū)的50%，在過去較長時間煤電產業(yè)飛速增長，有力地支撐了當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展，但直接導致煤電獨大的產業(yè)結構單一問題。近年來，淮南市一直將“不唯煤、延伸煤、超越煤”作為轉型的出發(fā)點，旅游業(yè)和高新技術產業(yè)成為扶植的重點產業(yè)，簡單講，產業(yè)結構調控主要目標即在保持本市經(jīng)濟平穩(wěn)增長基礎上，逐漸減少采煤業(yè)的產值，不斷提高旅游業(yè)和高新技術產業(yè)的產值比重，形成新的、合理的產業(yè)結構“生態(tài)系統(tǒng)”，其它產業(yè)如農業(yè)、基礎工業(yè)等不在調控的重點內容。因此，為便于研究，將旅游業(yè)、高新技術產業(yè)和采礦業(yè)三個典型產業(yè)作為研究范圍，不考慮其他產業(yè)的變動影響，這也符合淮南市產業(yè)結構調整的宏觀環(huán)境。

2.2 系統(tǒng)因果關聯(lián)分析

確定系統(tǒng)邊界后，分析該系統(tǒng)內部變量及變量之間的關系，應用系統(tǒng)動力學仿真軟件VEVSIM_PLE描述系統(tǒng)內部因果關系，見圖1。

由圖1可以分析出，系統(tǒng)內部存在眾多由變量間因果關系構成的反饋環(huán)，如旅游產業(yè)產值的增加導致全市GDP的增加，在財政支出占GDP比重保持穩(wěn)定前提下，將會增加對旅游產業(yè)的投入，直接導致旅游景點的增加和景點管理水平的提高，進而吸引內外游客和提高人均旅游花費，從而促進旅游產業(yè)增加。類似的產業(yè)內部因果環(huán)還有很多，在此不再贅述。

圖1 礦業(yè)城市轉型過程因果關系圖

同時，產業(yè)之間也存在因果關聯(lián)，如隨著煤炭產值的增加，會導致污染物排放量的增加，從而直接對該市環(huán)境質量產生消極影響，對吸引外來游客產生負作用，降低旅游業(yè)產值，從而拉低GDP的增長幅度，進一步降低對煤炭產業(yè)的投入。其他子系統(tǒng)間的反饋關系也不再贅述。

在因果關系圖中，還可以看出旅游業(yè)投入的增加到旅游景點的增加存在延遲；高新技術產業(yè)的投入到高新技術企業(yè)數(shù)量的增加存在延遲；采礦業(yè)投入到煤礦數(shù)量的增加存在延遲，這也是符合實際情況的描述。

科學分析系統(tǒng)內部的因果關系，明確產業(yè)轉型過程系統(tǒng)中變量間的邏輯關聯(lián)，是系統(tǒng)動力學建模的基礎。

2.3 基礎數(shù)據(jù)來源

國務院于2015年12月批復同意將六安市壽縣劃歸淮南市管轄。為便于整體研究淮南市產業(yè)轉型的演進流程，科學把握未來淮南市產業(yè)轉型的趨勢，研究所需初始數(shù)據(jù)來自2014年淮南市和壽縣(原兩個地區(qū))數(shù)據(jù)的合并，基礎數(shù)據(jù)及來源見表1。

以上數(shù)據(jù)來自《淮南統(tǒng)計年鑒2015》和《壽縣年鑒》(2014)。其中高新技術產業(yè)界定是按照2016年1月13日國務院常務會議確定的《高新技術企業(yè)認定管理辦法》進行界定；旅游業(yè)投資數(shù)據(jù)包括直接用在景點開發(fā)與管理、品牌塑造傳播、配套設施的建設等方面支出合并而成。

表1 相關產業(yè)數(shù)據(jù)整理表

注：GDP、產值和投資單位均為“萬元”；總人口和旅游人次單位均為“萬人”。

3 礦業(yè)城市轉型過程仿真

3.1 SD流圖構建

在因果關系分析的基礎上，依據(jù)變量特征確定了系統(tǒng)內5個水平變量、7個速率變量、19個常量，建立系統(tǒng)仿真流圖。

本文仿真的目的在于分析現(xiàn)有投入結構下產業(yè)轉型的演進規(guī)律，具體包括：GDP未來的增長趨勢；旅游產業(yè)產值、高新技術業(yè)產值和煤炭業(yè)產值的對比變化，改變煤炭產業(yè)主導地位(煤炭業(yè)產值占50%以上)所需時間；加快轉型的調控策略。

基于研究對象的特征，產業(yè)調控的變化及結果一般需要一年左右時間才能顯現(xiàn)，故仿真步長設定為年；考慮到產業(yè)調整及升級的一般性周期，仿真周期設定為20年；為保證仿真順利開展，將GDP的其他構成如農業(yè)產值和基礎工業(yè)等產值設定為現(xiàn)有值不變；另外依據(jù)變量特性，設定個不同變量的單位，保證變量函數(shù)的邏輯統(tǒng)一。

3.2 函數(shù)關系及初始值賦值

礦業(yè)城市轉型過程仿真模型中，存在的大量的變量間函數(shù)關系，確定后方能進行仿真實驗。系統(tǒng)變量函數(shù)關系主要分兩類。一類是自然邏輯函數(shù)，如旅游業(yè)產值增量=游客數(shù)量×人均花費；本地總人口=現(xiàn)有人口+新出生人口-死亡人數(shù)等等。第二類需要擬合的函數(shù)，如旅游業(yè)投入與景點數(shù)量之間的關系；采礦業(yè)投入與平均煤礦產量的關系等等，這是函數(shù)關系確定的難點。文章在對淮南市相關數(shù)據(jù)進行了回歸分析，邀請了長期研究能源經(jīng)濟及宏觀管理的研究人員進行修正，提出了不同函數(shù)的擬合方法見表2。

表2 SD模型中變量間函數(shù)擬合方法

系統(tǒng)內變量的初始值均由淮南市2014年實際數(shù)據(jù)處理得來，在此不再羅列。其中GDP的構成除采礦業(yè)、旅游業(yè)和高新技術產業(yè)產值外，額外加上其他產業(yè)現(xiàn)有產值；煤炭價格由于受到國際國內煤炭需求等外來因素影響，以2015年12月份安徽省原煤價格為基數(shù)，基于近3年煤炭價格波動幅度，加上300元/t幅度隨機波動。

3.3 仿真

變量間函數(shù)關系確定后，對仿真模型進行調試，包括靈敏度測試和極端條件測試，邀請專家對比淮南市近十年的產值變化趨勢進行了初步驗證，調整了原有函數(shù)關系的精度，順利通過調試后，運行VENSIM_PLE軟件，仿真界面見圖2。

由仿真可以看出，淮南市GDP保持了平穩(wěn)增長，2014年GDP為9 127 000萬元(含壽縣)，預計第2年，即2016年超過1 000億元，第14年前后翻一番，在仿真周期內第20年預計達到2 500億元左右。

具體到不同產業(yè)，通過仿真，旅游業(yè)產值近乎直線上升，在第四年開始超過200億元；第9年超過400億元；在仿真周期末可達到800億元；高新技術產業(yè)產值第9年可達到100億元，第16年達到200億元；仿真周期結束時可達到300億元；采煤業(yè)由于生產規(guī)?；A比較雄厚，仍保持穩(wěn)定增長，第4年可達到300億元，第8年達到400億元；仿真周期末可達到900億元。但仿真周期末旅游產業(yè)和高新技術產業(yè)產值之和占比已經(jīng)超過采煤業(yè)，產業(yè)結構優(yōu)化明顯。

4 仿真結果分析及政策選擇

4.1 調控方案與對比仿真

鑒于礦業(yè)城市產業(yè)調整的目的，通過分析仿真中不通產業(yè)產值的增長趨勢，可以看出淮南市在保證基礎產業(yè)-采煤業(yè)穩(wěn)定運行的基礎上，可適當加大旅游業(yè)和高新技術產業(yè)的投入比重。為仿真不同政策的效果，對現(xiàn)有投入結構及規(guī)模進行充分論證，保障基本產業(yè)運轉基礎上，制定對比仿真方案；現(xiàn)有仿真為Current；從對采礦業(yè)投入中劃分5個百分點增加至高新技術產業(yè)投入方案為Crrent1；從對采礦業(yè)投入中劃分5個百分點增加至旅游業(yè)投入方案為Crrent2。按照調控方案進行仿真，仿真結果見圖3。

圖2 GDP及各產業(yè)產值趨勢 仿真界面

圖3 調控后對比仿真界面

圖3中不同方案分別對應不同的線形，通過對比仿真可以看出，調控后GDP水平和各產業(yè)產值均發(fā)生了顯著變化。從GDP水平變化來說，Current1方案，即增加高新技術產業(yè)投入取得了較好效果，GDP水平明顯提升，從仿真軟件提供的數(shù)據(jù)對比看，在第20年當年可提高超過2 000 000萬元的增量；相反，Current2方案，即增加旅游業(yè)投入取得了負面效果，導致GDP水平比調控前的水平下滑，但采礦業(yè)比重下滑明顯，產業(yè)結構調整取得效果明顯。VENSIM_PLE軟件提供了豐富的同步數(shù)據(jù)分析功能，通過數(shù)據(jù)分析更能準確對比不同方案的結果。

4.2 政策選擇

從仿真結果看，加大高新技術產業(yè)的投入無疑是一個最佳政策路徑。從實際上，淮南市多年圍繞“煤化工”產業(yè)發(fā)展，積累了一定的相關高新技術產業(yè)基礎，也是多年來“延伸煤、超越煤”戰(zhàn)略的體現(xiàn)，此政策路徑不僅穩(wěn)步降低了采煤業(yè)產值，減少了煤炭產業(yè)比重，還保持了經(jīng)濟規(guī)模的穩(wěn)定增長。

另一方面，加大旅游業(yè)的投入降低了GDP的增長速度，可能不是一條經(jīng)濟的政策路徑，但正是如此，也考驗著政府和民眾的“經(jīng)濟發(fā)展觀”，實際中由于淮南市歷來是一座煤炭城市，旅游資源開發(fā)不夠，旅游品牌不強，規(guī)模效應難以顯現(xiàn)，加大旅游業(yè)的發(fā)展雖在仿真周期內看不到預期的經(jīng)濟效益，但從環(huán)境保護和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展角度上，亦不能盲目否決。

5 結 論

文章以典型的礦業(yè)城市為例，應用系統(tǒng)動力學方法，模擬仿真了具有代表性的旅游產業(yè)、高新技術產業(yè)和采礦業(yè)三個子系統(tǒng)的演進過程，提出了轉型目標期內決策選擇路徑，得出以下結論。

1)淮南市實現(xiàn)非煤業(yè)比重超過一半的轉型目標需要10年甚至更長時間。對于淮南市而言，由于長期以來產業(yè)結構單一，非煤產業(yè)基礎薄弱，導致轉型壓力較大，成功實現(xiàn)轉型，實現(xiàn)非煤業(yè)比重超過一半需要10年甚至更長時間，這就一方面要求政府和民眾具備耐心，不能急躁，如果盲目追求快速轉型，會導致另一個不合理產業(yè)機構；另一方面需要政府科學規(guī)劃，依據(jù)不同產業(yè)的演進規(guī)律制定資源分配和管理政策，對于淮南市而言，加大高新技術產業(yè)的投入，是保持經(jīng)濟平穩(wěn)較快增長、實現(xiàn)成功轉型的最佳路徑。

2)在現(xiàn)有的產業(yè)投入產出率條件下，淮南市產業(yè)轉型的最佳路徑是加大高新技術產業(yè)的投入。從仿真結果分析看，與加大旅游產業(yè)相比，高新技術產業(yè)的投入帶來的經(jīng)濟增長效益更為明顯，且符合產業(yè)結構調整的要求。

鑒于研究的局限性，如沒有將所有產業(yè)作為研究對象，在一些數(shù)據(jù)的處理中還存在界定的主觀性等，這些都可能會導致仿真結果存在偏差。科學描述所有產業(yè)之間的關聯(lián)及演進模型，是一項巨大的工程，同時，在數(shù)據(jù)整理時候需要更加規(guī)范，制定更加清晰的標準，這亦是后續(xù)研究的方向和需要進一步改善的地方。

[1] 朱訓.中國礦業(yè)城市的幾個問題[J].中國礦業(yè)，2015，24(8)：1-2.

[2] 大河，黃濤.我國主要礦業(yè)城市分布示意圖[EB/OL].http：//www.dili360.com/cng/map/1101.htm，2016-5-17.

[3] Innis，Harold Adams.The fur trade in Canada：an introduction to Canadian economic history[M].Toronto：University of Toronto Press，1999.

[4] Houston，D.S.Long-Distance Commuting：A New Approach to Mining in Australia[J].Geographical Journal，1993，159(3)：281-290.

[5] BradburyJ.H.Living with boom and cycles：new towns on the resource frontier in Canada[C]//Resource Communities，Australia，1988：3-19.

[6] Gill A M.ENHANCING SOCIAL INTERACTION IN NEW RESOURCE TOWNS：PLANNING PERSPECTIVES[J].Tijdschrift Voor Economische En Sociale Geografie，1990，81(5)：125.

[7] Todd.D.North-South Energy Resource Transfers in German and the Port Intermediary[J].Applied Geography，1997(3)：45-47.

[8] Barbier B.Economics，Natural Resource Scarcity and Development[M].London：Ear thscan，2003：334-337.

[9] 于光，周進生，吳文，等.利用區(qū)位商模型判斷資源型城市產業(yè)轉型方向[J].中國礦業(yè)，2006，15(11)：24-26.

[10] 李洪娟.資源型城市產業(yè)轉型的障礙分析與路徑選擇[J].煤炭工程，2008(2)：96-98.

[11] 王幫俊，周敏，吉峰.系統(tǒng)動力學視角下的資源型城市經(jīng)濟增長機制與可持續(xù)發(fā)展分析[J].中國礦業(yè)大學學報：社會科學版，2009，11(4)：71-75.

[12] 劉語軒.資源型城市轉型的資源約束與轉型路徑分析[J].生產力研究，2009(24)：27-28.

[13] 李惠娟，龍如銀.城市轉型能力與產業(yè)動態(tài)優(yōu)勢耦合研究-以資源型城市徐州為例[J].科技進步與對策，2012，29(21)：40-44.

[14] 邱程錦，翟亮，桑會勇，等.資源型城市轉型過程中熱島效應監(jiān)測與分析[J].煤炭工程，2013，45(8)：106-109.

[15] 周民良.東北地區(qū)“再振興”戰(zhàn)略下資源型城市轉型發(fā)展研究[J].經(jīng)濟縱橫，2015(8)：58-63.

Simulation of industrial structure adjustment and optimal policy for mining cities based on system dynamics

QIAO Guotong1，HE Gang2，ZHU Yanna2，HENG Lianwei1

(1.Institute of Electrical and Information Engineering，Anhui University of Science and Technology，Huainan 232001，China；2.Institute of Energy Economy，Anhui University of Science and Technology，Huainan 232001，China)

Based on the basic view of the transformation of mining cities，by using system dynamics theory and method，takes a typical coal city-Huainan city as an example，analyzes the interactions of three typical industries：high technology industries，tourism and mining，sets up the city's transformation process simulation model，and then fits function relationship of variables，in order to predict the trend of urban economy over the next 20 years，and get the resource operation law of the three subsystems in the process of transformation.What’s more，comparative simulation and analysis of different industry is carried out to put forward the policy for the government investment，which helps improve the planning of transformation initiative and scientific for mining cities.Research proves that under the existing investment structure，changing the leading position of the coal industry needs 10 years or so，and it is optimal policy choice that keeps big growth of government investment in new and high technology industries，to keep stable economic growth.

mining city；industrial structure adjustment；system dynamics；optimal policy

2016-06-02

2016年安徽省社會科學創(chuàng)新發(fā)展研究課題攻關項目資助(編號：2016cx068)；教育部人文社科規(guī)劃基金項目資助(編號：2014YJAZH029)；全國統(tǒng)計科學研究項目重點項目資助(編號：2015LZ21)；安徽省高校人文社科重大研究項目資助(編號：SK2014ZD024)

喬國通(1982-)，男，河南南陽人，安徽理工大學電氣與信息工程學院，講師，管理科學與工程碩士，主要研究方向為能源經(jīng)濟與系統(tǒng)工程，E-mail：gtqiao@126.com.

F293.1

A

1004-4051(2017)02-0033-06