李自然 衛(wèi)曉慶 趙 偉 劉航宇 羅 陽 馬 強

(沈陽工學院 能源與水利學院, 遼寧 撫順 113122)

0 引言

脆弱性分析最早起源于自然災害的研究,并逐漸延伸到社會科學領域的多個學科之間[1]。2020年是我國全面建成小康社會的收官之年,振興東北老工業(yè)基地也得到了國家的重視,而全球氣候變化形式日益嚴峻,礦產(chǎn)資源型城市的脆弱性問題在此背景下變得尤為顯著,撫順市作為典型的衰退型資源型城市,解決其資源的可持續(xù)利用以及城市的可持續(xù)發(fā)展問題已成為其經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)轉(zhuǎn)型的首要任務。

目前,國內(nèi)外學者從城市脆弱性的內(nèi)涵、方法和應用等方面均開展了比較細化、深入的研究[2-3]。LIU等[4]的研究發(fā)現(xiàn)影響礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的因素很多如煤炭資源開采強度、研究區(qū)背景環(huán)境、煤炭資源賦存條件、區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展水平等。MARZOUK M等[5]利用遙感(Remote Sen-sing，RS)和地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS)技術開發(fā)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型(氣候-沿海模型),評估氣候變化的長期影響,并對沿海地區(qū)的脆弱性分區(qū)進行劃定。LI H等[6]以遼寧省阜新市為例,建立了BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(Back Propagation Neural Network)與脆弱性指數(shù)相結合的經(jīng)濟脆弱性評價方法,并在此基礎上對阜新1989—2006年經(jīng)濟脆弱度進行了評價。

由于資源的繁雜性和城市經(jīng)濟發(fā)展的特殊性,國內(nèi)對該方面的研究主要集中在產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整、可持續(xù)發(fā)展及城市轉(zhuǎn)型等方面[7]。TAI X等[8]在分析經(jīng)濟-自然耦合系統(tǒng)的基礎上,采用層次分析法構建了我國煤礦城市脆弱性評價指標體系,研究發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)子系統(tǒng)脆弱性變化影響因子不同。劉艷中等[9]從資源-生態(tài)-經(jīng)濟-社會視角,對國內(nèi)典型的成熟、衰退以及再生型資源城市進行分析,研究發(fā)現(xiàn)資源型城市的綜合脆弱性與各子系統(tǒng)的脆弱性具有正相關性。針對已發(fā)表的相關文獻研究而言,研究切入點大多從某一類資源型城市的縱向動態(tài)變化過程進行探究,對不同研究時段的多個資源型城市脆弱性的靜態(tài)橫向比較以及動態(tài)變化的研究偏少。

基于此,本研究以可持續(xù)性科學的熱點問題“脆弱性”為切入點,依托振興東北戰(zhàn)略的外部動蕩因素,在脆弱性評價中借鑒“暴露性-敏感性-適應能力”準則進行漏洞評估,結合熵權法與層次分析法,對撫順市的綜合脆弱性和資源、生態(tài)、經(jīng)濟、社會等及各個分要素脆弱性進行系統(tǒng)評價,并探討資源型城市綜合脆弱性的時間分異特征、各個要素的相關性、不同作用因子及與城市類型的耦合關系。

1 研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

遼寧省位于東北經(jīng)濟區(qū)和環(huán)渤海經(jīng)濟區(qū)的重要交界處,依靠自身的地緣優(yōu)勢和工業(yè)基礎,遼寧將在全國礦業(yè)發(fā)展進行中持續(xù)發(fā)揮積極顯著的作用。參考《全國資源型城市可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃》(2013—2020年),本研究選取了該省內(nèi)典型的礦產(chǎn)資源型城市——撫順市作為研究區(qū)域。

撫順市位于遼寧省東北部,是遼寧省下轄地級市,同時也是遼寧省重要的工業(yè)基地和沈陽經(jīng)濟區(qū)副中心城市,東與吉林省遼源市和通化市接壤,西與沈陽市毗鄰,北與鐵嶺市相接,南與本溪市相連,總面積11 271.03 km2。區(qū)內(nèi)礦藏量雄厚,總量約54.97億t,其中金屬、非金屬與煤礦3類礦產(chǎn)資源占比較大,礦藏種類豐碩,主要由煤、鐵、銅、鋅、鉛、金、銀等構成。境內(nèi)水力資源充沛,河流繁多,主要有渾河、太子河和富爾江等,水資源總量約39.828億m3,人均占有量1 530 m3。境內(nèi)森林資源富饒,林業(yè)用地面積約8 100 km2,森林覆蓋率達67.92%,森林綠化率68.9%。

由于地處長白山脈余脈,地形以高山河谷為主,屬溫帶大陸性季風氣候,四季分明,年平均降雨量在750～850 mm,無霜期150 d左右。近年來,隨著社會活動加劇和資源的過度開發(fā),資源生態(tài)脆弱性變得尤為顯著。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究所涉及的數(shù)據(jù)包括資源、自然、社會與經(jīng)濟數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)等。其中,經(jīng)濟數(shù)據(jù)均來源于市和省統(tǒng)計年鑒,主要選取相應研究時段的《中國城市統(tǒng)計年鑒》《撫順市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》《撫順統(tǒng)計年鑒》和《遼寧統(tǒng)計年鑒》。地圖矢量數(shù)據(jù)和衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)等來源于全國地理信息資源目錄服務系統(tǒng)(www.webmap.cn)和地理空間數(shù)據(jù)云(www.gscloud.cn)。

2 技術路線和研究方法

2.1 熵權法

(1)區(qū)內(nèi)處理采用熵權法,是客觀反映各個指標的相對重要程度:進一步計算綜合指標系數(shù)的方法,對各個指標歸化權值,避免受主觀因素影響。其中，評價指標數(shù)據(jù)標準化Xij

正向評價指標:值越大脆弱性越大

(1)

負向評價指標:值越小脆弱性越大

(2)

式中,Xij表示標準化后的值；xij表示第i個評價對象的第j個指標值；xij max表示第i個評價對象的第j個指標的最大值；xij min表示第i個評價對象的第j個指標的最小值。

設有m個評價對象,n個評價指標,由標準化數(shù)值得到標準化矩陣Y

Y={yij}m×n

(3)

(4)

(2)定義熵:在有m個評價對象,n個指標評價方案中,第j個指標熵

(5)

(6)

式中,k為熵系數(shù)；ej為熵。

(3)定義權:

gj=1-ej

(7)

(8)

式中,gj為第j個指標差異性系數(shù)；wj為權重。

2.2 礦產(chǎn)資源型城市脆弱性評價指標體系

以撫順市為研究對象,在借鑒前人研究方法的基礎上[9-10],結合研究區(qū)自然和社會經(jīng)濟狀況,從資源、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟以及社會4個方面,選取相對應的28個指標,構建了礦產(chǎn)資源型城市的脆弱性綜合測度指標體系(表 1)。

表1 礦產(chǎn)資源型城市脆弱性測度指標體系

2.3 礦產(chǎn)資源型城市脆弱性評價等級劃分

通過撫順市城市綜合脆弱性計算結果,將撫順市城市脆弱性依次劃分為低脆弱度(Ⅰ)、中低脆弱度(Ⅱ)、中脆弱度(Ⅲ)、中高脆弱度(Ⅳ)、高脆弱度(Ⅴ)5級(表2)。其表征狀態(tài)分別為極好狀態(tài)、良好狀態(tài)、一般狀態(tài)、警戒狀態(tài)、危機狀態(tài)[9-10]。

表2 礦產(chǎn)資源型城市脆弱性綜合評價分級標準

2.4 層次分析法

采用熵技術支持下的層次分析法計算撫順市綜合脆弱性指數(shù),公式為[10]:

(9)

式中,I為綜合脆弱性指數(shù),w1、w2、w3、w4分別代表資源脆弱性、生態(tài)脆弱性、經(jīng)濟脆弱性、社會脆弱性的指標權重;相應地,R、En、Ec、S分別為資源脆弱性、生態(tài)脆弱性、經(jīng)濟脆弱性、社會脆弱性的指數(shù)。

根據(jù)熵權法所得各項指標的權值之和得出各子系統(tǒng)的指標權重進行計算綜合脆弱性指數(shù)。

3 結果分析

本文采用熵權法和層次分析法,計算出各項指標的脆弱性指數(shù),并對各項脆弱性指標之間的耦合關系進行分析。結果如圖1所示。

圖1 各項指標的脆弱性變化趨勢

3.1 資源脆弱性分析

從研究時間段總體上看,撫順市的資源脆弱性呈下降趨勢(圖1)。在2006—2008年間,由0.545 5下降至0.248 2(表3),而在2008—2018年間,資源脆弱性轉(zhuǎn)為波動性上升趨勢,但增幅不大,趨勢平穩(wěn)。由此表明,撫順市資源系統(tǒng)為城市發(fā)展提供物資基礎的能力較為穩(wěn)定。其中各項指標數(shù)值均呈下降趨勢,人均生活用水量在2007—2010年存在大幅度上升的形式,這對撫順市資源脆弱性指數(shù)增幅具有一定影響。

表3 各項指標的脆弱性指數(shù)

除此之外，隨著外界擾動因素——礦產(chǎn)資源的不斷開發(fā)，撫順市的礦產(chǎn)資源存在著儲采失衡的矛盾。剩余的礦產(chǎn)資源儲量日益減少，開采難度不斷加大，雖然有關部門對此采取了一些政策性措施，但是也無法阻止這一矛盾的發(fā)生。

3.2 生態(tài)脆弱性分析

由表3可知,2006—2018年間撫順市的生態(tài)脆弱性呈小幅波動下降趨勢,由0.477 7下降至0.328 4。其中2008—2009年間增幅明顯,表明撫順市在此期間城市生態(tài)環(huán)境受到了一定程度的影響,敏感度增強,易受外界不利因素擾動;2009年之后,該區(qū)域的生態(tài)脆弱性趨勢比較平穩(wěn)(圖1)。

其中,研究區(qū)內(nèi)的城市生活污水排放量由2006年的8 140.77萬t波動下降至2018年的6 451.3萬t;工業(yè)廢氣排放總量由1 577.68億m3上升至5 078.80億m3,2017—2018年間,該地區(qū)的工業(yè)廢氣排放總量增長了2 458.70億m3。又在2010—2014年間,工業(yè)廢氣排放量發(fā)生了大幅度增加的趨勢,這些因素的增長對城市的環(huán)境造成了很大的影響,從而導致在2010—2014年間和2017—2018年間撫順市的城市生態(tài)脆弱性呈上升趨勢。

除此之外,由于撫順市地理位置的特殊性,其位于渾河河谷間,地形較為封閉,大氣污染物擴散條件較差,使整個城市的空氣污染愈演愈烈,導致城市生態(tài)脆弱性的壓力增大。

3.3 經(jīng)濟脆弱性分析

研究時段內(nèi)撫順市的經(jīng)濟脆弱性指數(shù)降幅較大,為0.77,說明研究區(qū)對外界的不利擾動的抵抗能力日益增強。自2018年9月國務院批復了《沈撫改革創(chuàng)新示范區(qū)建設方案》,將其定位為在東北地區(qū)的改革開放的先行區(qū)、優(yōu)化投資營商環(huán)境的標桿區(qū)、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的引導區(qū)和遼寧振興發(fā)展的新引擎。因此,撫順市的未來將有很大的發(fā)展空間和前景。同時產(chǎn)業(yè)結構轉(zhuǎn)型,依托沈陽的經(jīng)濟發(fā)展驅(qū)動,也將對撫順市的經(jīng)濟發(fā)展帶來極大的動力。

其中,第三產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值比重由2006年的37.54%增長至2016年的43.30%,表明撫順市的經(jīng)濟形態(tài)逐漸由生產(chǎn)型經(jīng)濟向服務型經(jīng)濟轉(zhuǎn)變。地方財政自給率由2006年的43.83%上升至2018年的48.30%,其中在2010年值2013年上升明顯,表明地方財政自我發(fā)展能力變強,但是從另一面反映出其財政支出不積極。

3.4 社會脆弱性分析

由表3可知,資源型城市的社會脆弱性從研究初期0.839 9下降至末期的0.148 4,表明其社會脆弱性對外界擾動影響抵抗力增強(圖1)。其中,人均居住面積和人均建成區(qū)面積在2006—2016年間平穩(wěn)波動,職工平均工資和人均社會消費品零售額逐年上漲,表明人民生活水平不斷提高,社會消費能力增強;萬人擁有醫(yī)院床位數(shù)自2010年后也在平穩(wěn)提升醫(yī)療資源較為穩(wěn)定。

另外,撫順市存在人口加速老齡化的問題,60歲以上人口占總人口的比重從2006年的14.34%增長到2018年的27.05%,18～60歲以下人口占比也存在逐年走低的趨勢,同時普通高中在校生人數(shù)也在逐年減少,綜合考慮到人口流出的影響,這對城市發(fā)展來說是極其不利的表象。

3.5 綜合脆弱性分析

經(jīng)式(8)計算得出撫順市綜合脆弱性指數(shù)由2006年的0.93下降至2018年的0.50,綜合脆弱性逐漸降低(圖2),城市脆弱程度由高脆弱性下降至中脆弱性,表征狀態(tài)由危機下降至一般(表2),對外界影響的抵抗能力增強。其中資源脆弱性和社會脆弱性是對撫順市綜合脆弱性貢獻度較大,并且在2009—2018年資源脆弱性的貢獻度呈越來越大的趨勢(圖3)。生態(tài)脆弱性和經(jīng)濟脆弱性對綜合脆弱性的貢獻度較小,綜合剖析撫順市東部區(qū)縣的森林覆蓋度較高,并且隨著振興東北和沈撫示范區(qū)的建立,進一步刺激了撫順市的經(jīng)濟發(fā)展。

圖2 2006—2018年撫順市綜合脆弱性指數(shù)

圖3 各子系統(tǒng)脆弱性貢獻度

4 結束語

城市脆弱性的研究在快速發(fā)展的城市化進程中起到對城市規(guī)劃編制的指導,保障城市的平穩(wěn)健康發(fā)展,也是實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。

本研究對撫順市近12a以來城市綜合脆弱性的分析評價研究表明:

(1)研究時段內(nèi),撫順市的城市脆弱性指數(shù)整體呈下降趨勢,已經(jīng)由高脆弱性向中脆弱性過度。具體可分劃為兩個部分:2006—2012年快速下降;2013—2018年波動下降。雖然脆弱性指數(shù)整體下降,但是其數(shù)值仍位于較高的區(qū)位,城市脆弱抵抗能力低,城市發(fā)展還存在許多不穩(wěn)定因素。

(2)撫順市的發(fā)展對資源的依賴程度仍然比較大。撫順市資源脆弱性指數(shù)對城市脆弱性的貢獻度較大,并且其脆弱性指數(shù)存在波動。因此,未來研究區(qū)可以加快進行產(chǎn)業(yè)結構轉(zhuǎn)型,向高新技術產(chǎn)業(yè)進軍,同時協(xié)調(diào)周邊城市發(fā)展,形成良好的產(chǎn)業(yè)供給關系,增加非資源型產(chǎn)業(yè)的市場投資,引進資產(chǎn)和建設工廠增加就業(yè),留住勞動力和年輕人口。有必要對人才引進機制進行完善,加大對下崗職工的再就業(yè)培訓,保持社會的發(fā)展穩(wěn)定。

(3)總的研究表明,撫順市具有明顯發(fā)展優(yōu)勢的生態(tài)環(huán)境。農(nóng)村地區(qū)生態(tài)環(huán)境較好,農(nóng)業(yè)作物以玉米為主,交通運輸相對便捷,相關部門可以對農(nóng)村地區(qū)進行適當?shù)霓r(nóng)村旅游開發(fā);在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模大的地區(qū)建立農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈,以改變農(nóng)村地區(qū)的產(chǎn)業(yè)結構單一的局面。