薛衛(wèi)峰

（呂梁學(xué)院，山西 呂梁 033000）

一、引言

自然資源為經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，伴隨著自然資源的開發(fā)和利用，自然資源的開發(fā)和利用也成為了一些城市的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，這些城市被稱為資源型城市[1]。而隨著自然資源的大量開采，資源型城市在資源相關(guān)產(chǎn)業(yè)方面優(yōu)勢(shì)就會(huì)失去，據(jù)國(guó)土資源部統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有各類資源型城市118個(gè)，而確定為資源枯竭型城市有69個(gè)，比例接近60%[2]。對(duì)于資源型城市來說，面臨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和環(huán)境污染之間的深刻矛盾，表現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面隨著資源的日益枯竭，資源型城市中的資源產(chǎn)業(yè)對(duì)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)度逐漸減小，使城市經(jīng)濟(jì)總量不足和居民收入降低；另一方面，以第二產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)的資源型城市長(zhǎng)期發(fā)展帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染，環(huán)境庫茲涅茨曲線（EKC）表明城市由于環(huán)境污染，后期會(huì)造成經(jīng)濟(jì)停滯不前，甚至出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)。因此，處理好經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和環(huán)境污染之間的關(guān)系，對(duì)于資源型城市轉(zhuǎn)型具有重要的意義。

對(duì)資源型城市經(jīng)濟(jì)-產(chǎn)業(yè)-環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者進(jìn)行了研究。Shafik等[3]、Selden等[4]通過計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)方法，對(duì)部分城市的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境污染之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，表明環(huán)境污染在一定程度上阻礙了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。Kaufmann等[5]通過利用環(huán)境庫茲涅茨曲線對(duì)不同地區(qū)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展與環(huán)境污染之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，指出不同地區(qū)的環(huán)境庫茲涅茨曲線會(huì)由于城市經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展程度呈現(xiàn)不同的斜率。我國(guó)學(xué)者宋濤[6]、許廣月[7]、宋馬林[8]等，運(yùn)用計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)方法或者環(huán)境庫茲涅茨曲線等方法，基于全國(guó)或省級(jí)面板數(shù)據(jù)，選取經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)和環(huán)境方面不同的指標(biāo)進(jìn)行研究，得出一些結(jié)論，為資源型城市轉(zhuǎn)型發(fā)展提供了一定的借鑒意義。但是，以上學(xué)者只是從計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)、環(huán)境庫茲涅茨曲線等進(jìn)行了研究，大部分針對(duì)的是全國(guó)或者省級(jí)層面，然而從系統(tǒng)論方面來看，資源型城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和環(huán)境污染是相互聯(lián)系的，因此，本文試圖用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法針對(duì)特定城市對(duì)三者關(guān)系進(jìn)行研究，以期對(duì)資源型城市轉(zhuǎn)型發(fā)展提供針對(duì)性的政策建議。

二、研究區(qū)和研究方法

（一）研究區(qū)：長(zhǎng)治市

長(zhǎng)治市地理位置在太行山南段，位于山西省東南部，長(zhǎng)治市周邊被太岳山、太行山所環(huán)繞，稱為“上黨盆地”和“沁潞高原”。長(zhǎng)治市多山地、丘陵，分別占長(zhǎng)治市總面積的33.4%和50.7%。長(zhǎng)治資源豐富，地下礦藏達(dá)40多種，煤炭和鐵礦石非常豐富，又被稱為“煤鐵之鄉(xiāng)”，煤炭資源儲(chǔ)量為906億噸，探明儲(chǔ)量為242.9億噸。長(zhǎng)治市旅游資源豐富，有太行山大峽谷等太行山水、上黨門等名勝古跡、八路軍太行紀(jì)念館等紅色旅游資源。2016年長(zhǎng)治市GDP總額為1 269.2億元，比上年增長(zhǎng)4.6%，一、二、三產(chǎn)業(yè)比重分別為4.7%、51.0%和44.3%。作為成熟型資源城市，長(zhǎng)治在轉(zhuǎn)型發(fā)展中面臨很多問題，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，重工業(yè)比重過大阻礙了城市轉(zhuǎn)型發(fā)展，由于在發(fā)展過程中，資源消耗過大，造成嚴(yán)重的環(huán)境問題，各類污染物排放急劇上升，更為轉(zhuǎn)型發(fā)展帶來了很大壓力[9]。

（二）研究方法：系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（System Dynamics，簡(jiǎn)稱 SD）最初是由麻省理工學(xué)院的J.W.Forrester教授提出的，綜合了系統(tǒng)方法論、信息論、決策過程理論、反饋控制理論、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)等多種理論，適用于解決長(zhǎng)期性、周期性問題，對(duì)數(shù)據(jù)及處理精度要求不高，特別強(qiáng)調(diào)有條件的預(yù)測(cè)，被廣泛用于解決高階次、非線性、多反饋回路的動(dòng)態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)問題，享有現(xiàn)實(shí)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的“政策實(shí)驗(yàn)室”的稱譽(yù)[10]。

三、模型構(gòu)建

（一）主要模塊

1.經(jīng)濟(jì)發(fā)展模塊。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展模塊中，GDP和人口數(shù)量作為水平變量，也是經(jīng)濟(jì)模塊中的核心變量，其他因素作為一般變量，GDP增長(zhǎng)量減去環(huán)境損失量得到GDP凈增長(zhǎng)量，人口方面變量通過人均GDP與經(jīng)濟(jì)方面變量相聯(lián)系，GDP環(huán)境損失率作為溝通環(huán)境模塊與經(jīng)濟(jì)模塊的中介變量，如圖1所示。

圖1 經(jīng)濟(jì)發(fā)展模塊

2.產(chǎn)業(yè)發(fā)展模塊。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是資源型城市發(fā)展的重點(diǎn)，由于碳排放與產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)，因此把碳排放納入了產(chǎn)業(yè)發(fā)展模塊，在產(chǎn)業(yè)模塊中，包括產(chǎn)業(yè)發(fā)展和能源消費(fèi)碳排放，能源消費(fèi)總量和碳排放量作為水平變量，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化可以影響工業(yè)增加值和能源消費(fèi)，進(jìn)而影響碳排放，工業(yè)增加值作為聯(lián)系環(huán)境模塊的中介變量，如圖2所示。

圖2 產(chǎn)業(yè)發(fā)展模塊

3.環(huán)境污染模塊。環(huán)境污染是資源型城市轉(zhuǎn)型的主要障礙，環(huán)境污染模塊主要包括二氧化硫排放、工業(yè)廢水排放、工業(yè)固體廢棄物排放和工業(yè)煙塵排放，其中二氧化硫排放量、工業(yè)廢水排放量、工業(yè)固體廢棄物排放量和工業(yè)煙塵排放量作為水平變量，其他變量作為一般變量，如圖3所示。

圖3 環(huán)境污染模塊

（二）主要方程和參數(shù)

利用上文中的模型對(duì)長(zhǎng)治市經(jīng)濟(jì)-產(chǎn)業(yè)-環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行模擬，其中外生變量和參數(shù)的取值以長(zhǎng)治市2006—2016年的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，步長(zhǎng)為1年，時(shí)間邊界為2006—2030年，采用趨勢(shì)外推法得出各變量的變化趨勢(shì)，進(jìn)而進(jìn)行仿真模擬。由于模型中參數(shù)變量很多，涉及的數(shù)學(xué)表達(dá)式總數(shù)達(dá)到50多個(gè)，其中絕大多數(shù)根據(jù)模型變量間的關(guān)系很容易得出，篇幅限制，不再詳列，此處僅列出模型的主要方程和參數(shù)，包括：

（1）人口總數(shù)量＝INTEGER（人口凈增長(zhǎng)量，325.179）單位：萬人

（2）人口凈增長(zhǎng)率＝4.36‰ 單位：‰

（3）能源消費(fèi)總量＝INTEGER（能源消費(fèi)變化量，1331.2） 單位：萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤

（4）碳排放量＝INTEGER（碳排放變化量，905.216） 單位：萬噸

（5）GDP＝INTEGER （GDP凈增長(zhǎng)量，460.4）單位：億元

（6）工業(yè)增加值=1.056*第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值-65.04單位：億元

（7）固定資產(chǎn)投資 =1.131*GDP-407.343 單位：億元

四、仿真結(jié)果分析

（一）技術(shù)進(jìn)步

資源型城市轉(zhuǎn)型方面的技術(shù)進(jìn)步主要體現(xiàn)在碳排放技術(shù)進(jìn)步和億元產(chǎn)值污染物排放減少，本文針對(duì)技術(shù)進(jìn)步仿真結(jié)果如圖4所示。

圖4 技術(shù)進(jìn)步下碳排放量和碳排放強(qiáng)度變化

從圖4可以看出，當(dāng)碳排放技術(shù)進(jìn)步從0.5上升到1時(shí)，長(zhǎng)治市碳排放量和碳排放強(qiáng)度呈現(xiàn)明顯下降的趨勢(shì)，以2030年為例，碳排放基準(zhǔn)仿真值和技術(shù)進(jìn)步仿真值分別為24 561.2和16 341.2萬噸，碳排放強(qiáng)度15.36和10.22萬噸/億元。

從圖5可以看出，由于技術(shù)進(jìn)步的因素，當(dāng)每?jī)|元產(chǎn)值的二氧化硫、工業(yè)廢水、工業(yè)煙塵和工業(yè)廢棄物排放下降30%，那么環(huán)境損失量將會(huì)下降。從圖6可知，當(dāng)每單位的二氧化硫、工業(yè)廢水、工業(yè)煙塵和工業(yè)廢棄物處理成本下降30%,環(huán)境損失量會(huì)有較大的降幅，并且單位污染物處理成本下降對(duì)環(huán)境損失量的影響要大于每?jī)|元產(chǎn)值對(duì)環(huán)境損失量的影響。

圖5 億元產(chǎn)值和單位污染物成本技術(shù)進(jìn)步下環(huán)境損失量變化

（二）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)作為資源型城市轉(zhuǎn)型的重要方面，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化有利于減少環(huán)境污染物的排放和減少能源消費(fèi)，本文模擬第三產(chǎn)業(yè)增加20%對(duì)資源型城市的影響。

從圖6可以看出，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化帶來的能源強(qiáng)度下降，城市能源消費(fèi)下降，環(huán)境損失量也大幅度下降，仍以2030年為例，能源消費(fèi)基準(zhǔn)仿真值和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)仿真值分別為2 767.4萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤和1 855.2萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，環(huán)境損失量基準(zhǔn)仿真值和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)仿真值分別為28.97億元和10.84億元。

圖6 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化下能源消費(fèi)總量和環(huán)境損失量變化

（三）環(huán)保投資

隨著環(huán)保壓力的增大，增加對(duì)環(huán)保的投入也是資源型城市面臨的一大壓力，本文模擬在環(huán)保投資增加50%的情況下，對(duì)資源型城市的影響。

從圖7可以看出，增加對(duì)環(huán)境污染治理的投資，一方面減低了環(huán)境損失量，2030年環(huán)境損失量基準(zhǔn)仿真值和環(huán)境投資仿真值分別為28.97億元和27.3億元，另一方面，雖然增加環(huán)境投資會(huì)降低經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，但是環(huán)境損失費(fèi)下降，因此，GDP仍然有一定幅度的增長(zhǎng)，2030年GDP基準(zhǔn)仿真值和環(huán)境投資仿真值分別為1 602億元和1 656億元。

圖7 增加環(huán)保投資情況下環(huán)境損失量和GDP變化

五、結(jié)論

本文應(yīng)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法對(duì)資源轉(zhuǎn)型城市可持續(xù)發(fā)展問題進(jìn)行了研究，建立了資源型城市轉(zhuǎn)型發(fā)展的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，定量分析了長(zhǎng)治市在轉(zhuǎn)型過程中環(huán)境保護(hù)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等方面的問題，對(duì)長(zhǎng)治市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的指標(biāo)進(jìn)行了仿真和預(yù)測(cè)，經(jīng)過上述分析，本文結(jié)論如下：

（一）加大技術(shù)進(jìn)步有利于資源型城市轉(zhuǎn)型

在資源型城市轉(zhuǎn)型發(fā)展過程中，加大技術(shù)進(jìn)步特別是在環(huán)保方面有利于降低城市發(fā)展的碳排放和環(huán)境污染水平，有利于降低資源型城市轉(zhuǎn)型發(fā)展過程中的壓力，還能培育新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)動(dòng)能。

（二）調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有利于資源型城市可持續(xù)發(fā)展

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)，不僅有利于后工業(yè)化時(shí)期保證經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，還有利于降低資源型城市重工業(yè)的比例，減少能源消費(fèi)和碳排放，降低環(huán)境污染水平，有利于資源型城市的可持續(xù)發(fā)展。

（三）增加環(huán)保投入有利于資源型城市實(shí)現(xiàn)雙贏

環(huán)境保護(hù)越來越成為城市發(fā)展的重要方面，雖然增加環(huán)保方面的投入會(huì)在一定程度上降低經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度，但是環(huán)保作為考核城市的硬指標(biāo)，發(fā)展到一定程度會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)產(chǎn)生很大的負(fù)面影響，爭(zhēng)取在環(huán)保投入和環(huán)境治理之間找到恰當(dāng)?shù)钠胶恻c(diǎn)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的雙贏。