何 剛,趙疏航

(安徽理工大學(xué) 經(jīng)濟與管理學(xué)院,安徽 淮南 232001)

隨著我國新型城鎮(zhèn)化的深入推進,國民經(jīng)濟對資源的需求日益增加,加劇了社會經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)之間的矛盾[1-2]。資源的過度開采會導(dǎo)致礦業(yè)城市水土流失嚴重、資源存量不足、生態(tài)破壞加劇等生態(tài)風(fēng)險。盡管2021年安徽省的節(jié)能環(huán)保公共預(yù)算支出已達到199.454 1億元,但是省內(nèi)各礦業(yè)城市的生態(tài)環(huán)境依然十分脆弱[3],因此測算人類活動是否超過資源環(huán)境的承載能力顯得至關(guān)重要[4]。

承載力在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛[5],Park等[6]在1921年提出“承載力”概念。承載力的演化與發(fā)展大體經(jīng)歷了種群承載力、資源承載力、環(huán)境承載力和生態(tài)承載力4個階段[7-8]。由于我國人口眾多且分布不均,同時資源稟賦差異明顯,因此,黃寧生等[9]提出相對資源承載力概念,比較各類資源相對承載力,比單一資源承載力更有意義。

相對資源承載力已經(jīng)在學(xué)術(shù)界被廣泛應(yīng)用。彭爭呈等[10]對相對資源承載力模型進行擴展,在自然資源子系統(tǒng)中,納入水資源、森林資源和水能資源3個指標;在社會資源子系統(tǒng)中,將人口質(zhì)量因素納入分析范疇。裴文濤等[11]采用相對資源承載力的研究方法,分析了天水市及各區(qū)縣的各類相對資源承載力變化趨勢。趙鵬宇等[12]采用改進后的相對資源承載力模型探討了忻州市相對資源承載力的演變規(guī)律及空間差異。

綜上所述,有關(guān)研究學(xué)者多通過在模型上進行優(yōu)化,使其更加匹配研究對象。但相對資源承載力的研究對象大部分是城市或者區(qū)域,所以筆者選擇礦業(yè)城市作為研究對象,同時選用熵權(quán)—突變級數(shù)法以避免主觀性賦權(quán)和簡單線性加權(quán)等問題。基于“三生”融合理念(生產(chǎn)—生活—生態(tài))構(gòu)建評價指標體系,采用熵權(quán)—突變級數(shù)法優(yōu)化相對資源承載力模型測度2012—2021年各類資源的相對承載力和相對資源綜合承載力,探究各城市的相對資源承載力時空分異,并用阻力模型診斷關(guān)鍵阻力因子,為礦業(yè)城市的生態(tài)文明建設(shè)提供理論支撐。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域為安徽省的10座礦業(yè)城市,分別為淮北、亳州、宿州、阜陽、淮南、滁州、馬鞍山、宣城、銅陵、池州[13],參照區(qū)域為安徽省整體(有16座城市)。2021年安徽省的能源生產(chǎn)總量為9 317.48萬t標準煤,能源消費總量為15 342.63萬t標準煤,雖然這10座礦業(yè)城市的礦產(chǎn)資源賦存豐富,但因人口眾多導(dǎo)致資源消耗過快且生產(chǎn)模式單一化,這些因素都會影響城市的可持續(xù)發(fā)展、經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)良性發(fā)展。

1.2 數(shù)據(jù)來源

研究數(shù)據(jù)大部分來自于2013—2022年《安徽統(tǒng)計年鑒》,耕地面積和國土調(diào)查面積等數(shù)據(jù)來自于安徽省自然資源廳和國土調(diào)查成果共享應(yīng)用服務(wù)平臺。部分指標數(shù)據(jù)通過相關(guān)公式計算得出。

1.3 評價指標體系

基于準確性、層次性、可獲得性等原則,構(gòu)建“三生”融合的理論概念框架。維度層有3個,分別是生產(chǎn)、生活和生態(tài)資源。指標層有9個,分別是土地資源、科技資源、經(jīng)濟資源、市政資源、教育資源、醫(yī)療資源、水資源、環(huán)保資源和防災(zāi)資源,如表1所示。

表1 安徽省礦業(yè)城市的相對資源承載力評價指標體系

土地資源選取耕地面積作為衡量標準,用來評測農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平;科學(xué)技術(shù)作為推動社會經(jīng)濟發(fā)展的第一生產(chǎn)力,故選取研究與試驗發(fā)展(R&D)經(jīng)費作為科技資源衡量標準;考慮到價格因素的影響,選取實際地區(qū)生產(chǎn)總值作為經(jīng)濟資源衡量標準。

市政資源選取年末實有道路長度,評測城市基礎(chǔ)建設(shè)水平;結(jié)合“新教育、新醫(yī)療”的理念,用普通高等學(xué)校畢業(yè)生數(shù)和醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)醫(yī)師數(shù)作為教育資源和醫(yī)療資源的衡量標準,多維測度生活質(zhì)量水平。

水資源是人類生存的基本保障,選取水資源總量作為評價指標;學(xué)者們多從環(huán)境保護投資的角度出發(fā),立足于生態(tài)風(fēng)險防控的目的,選取節(jié)能環(huán)保公共預(yù)算支出和地質(zhì)災(zāi)害防治投資作為環(huán)保資源和防災(zāi)資源的衡量標準,綜合探究生態(tài)發(fā)展態(tài)勢。

2 研究方法

2.1 相對資源承載力模型

計算來自3個維度9個指標的相對資源承載力[9-14]:

(1)

2.2 熵權(quán)—突變級數(shù)法

采用熵權(quán)法和突變級數(shù)法相結(jié)合的方法來評價相對資源承載力[14-15]。突變理論由法國的Rene.Thom提出,突變級數(shù)法是基于突變理論所演變而來的[16]。先將評價指標按照層次進行劃分,根據(jù)控制變量個數(shù)選擇相應(yīng)的勢函數(shù),因控制變量單位不統(tǒng)一需通過分歧集導(dǎo)出歸一化公式來解決,最后計算得出總隸屬度,并按照其大小進行排序分析。

1)首先進行數(shù)據(jù)標準化處理:

(2)

2)計算第j項指標的熵值ej:

(3)

3)計算第j項指標的權(quán)重wj:

(4)

4)根據(jù)各層級指標個數(shù)確定突變類型及對應(yīng)的勢函數(shù),對各層級指標按照從大到小進行排序,排除人為排序主觀誤差。

5)將標準化后的數(shù)據(jù)代入歸一化公式計算各控制變量的突變級數(shù),然后取子系統(tǒng)的突變級數(shù)作為上一層評價系統(tǒng)各指標的控制變量。因指標體系內(nèi)各資源指標之間存在互補性,屬于互補性突變模型,故選擇均值法取值。

6)建立等級標準。因為計算出的隸屬度通常相差較小,故難以比較。為了使研究更具有應(yīng)用價值,建立評價等級標準[17-19],選取控制變量{0.2,0.4,0.6,0.8,1.0},逐級計算各層級隸屬度,最終得出總隸屬度,由此確定各評價等級的取值區(qū)間,見表2。

表2 相對資源承載力等級標準

2.3 阻力模型

借助阻力模型診斷影響礦業(yè)城市相對資源承載力的關(guān)鍵阻力因子[20],計算公式如下:

(5)

式中:O為阻力值,表示因子的阻礙程度;sij為偏度,sij=1-xij,表示因子與最優(yōu)值的差值。

3 結(jié)果與分析

3.1 各類資源相對承載力時序變化

2012—2021年,安徽省礦業(yè)城市的人口總量呈先增后減,整體呈緩慢上升趨勢,從2012年的3 322.30萬人增加到2021年的3 476.70萬人,增幅只有4.65%。運用公式(1)計算出的2012—2021年安徽省礦業(yè)城市各類資源相對承載力見表3,變化趨勢如圖1所示。

圖1 2012—2021年礦業(yè)城市各類資源相對承載力變化趨勢

表3 2012—2021年安徽省礦業(yè)城市各類資源相對承載力

從表3中平均值來看,人口總量為3 534.66萬人,除土地資源以外,超過各類資源相對承載力平均值,并且各類資源相對承載力存在較大差異,按照平均值排序:土地資源>醫(yī)療資源>水資源>經(jīng)濟資源>市政資源>防災(zāi)資源>環(huán)保資源>科技資源>教育資源。

首先,土地資源的相對承載力為3 815.57萬人,相比人口資源3 534.66萬人,超出280.91萬人,遠遠超過其他各類資源的相對承載力。安徽從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大省逐漸邁向新興產(chǎn)業(yè)聚集地,優(yōu)化土地資源分配,不斷深入開展新型城鎮(zhèn)化建設(shè),對推動安徽省礦業(yè)城市的高質(zhì)量發(fā)展至關(guān)重要。其次,礦業(yè)城市的醫(yī)療資源也相對充足,相對承載力為3 464.77萬人,相比人口資源只少了69.89萬人,為社會人口穩(wěn)步增長打下關(guān)鍵基礎(chǔ)。但其他各類資源的相對承載力遠低于人口資源,礦業(yè)城市教育資源的壓力最大,科技資源和環(huán)保資源也處于相對匱乏水平。

結(jié)合圖1可知:從時序趨勢的變化上看,土地資源的相對承載力整體呈穩(wěn)定增長態(tài)勢,2012—2014年都為3 500多萬人,但是2015—2021年在3 900萬人左右波動,說明礦業(yè)城市的土地資源管理方面穩(wěn)中求進;醫(yī)療資源的相對承載力在2014—2015年呈現(xiàn)出較大的發(fā)展優(yōu)勢,遠超同年度的土地資源和人口資源,達到了近10年的最高水平,但之后就下降至3 300萬人上下波動,說明醫(yī)療資源是保障人口穩(wěn)定不可或缺的重要部分;水資源的相對資源承載力在2017年達到最高,并于2017—2021年在3 000萬人上下波動,說明人口規(guī)模的不斷擴大對水資源的需求壓力巨大;防災(zāi)資源的相對承載力在2 250萬～2 850萬人間波動劇烈,相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)在提升對地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警技術(shù)的同時,降低地質(zhì)災(zāi)害所帶來的不確定性和危害性;環(huán)保資源的相對承載力變化幅度較大,上下波動十分明顯,整體呈上升趨勢,與防災(zāi)資源的變化趨勢相似;經(jīng)濟資源、市政資源、科技資源和教育資源的相對承載力保持相對穩(wěn)定,但與人口資源相比存在嚴重差距,明顯不能滿足礦業(yè)城市經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的高標準要求。

3.2 相對資源綜合承載力橫向分析

在各類資源標準化數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,基于熵權(quán)—突變級數(shù)模型可計算出安徽省礦業(yè)城市的相對資源綜合承載力。2012—2021年,礦業(yè)城市相對資源綜合承載力呈穩(wěn)步增長態(tài)勢,總體增幅高達133.98%,如圖2所示。

圖2 2012—2021年礦業(yè)城市相對資源綜合承載力雷達圖

由圖2可知,2012年相對資源綜合承載力0.415為最低水平,2013年上升為0.760,增幅達83.13%,2014年突破0.800,2014—2015年處于0.800～0.900,2016年突破0.900,并在2021年達到峰值0.971。根據(jù)表2所示的相對資源承載力等級標準,礦業(yè)城市相對資源綜合承載力等級的演變過程為:弱—較弱—中等—較弱—較強—強,總體趨勢發(fā)展良好。由此表明,相對資源綜合承載力正在處于穩(wěn)步上升的狀態(tài),安徽省礦業(yè)城市正呈現(xiàn)出高質(zhì)量發(fā)展的良好態(tài)勢。政府支持綠色礦山建設(shè)成效顯著的市縣創(chuàng)建示范區(qū),對綠色礦山建設(shè)給予金融支持,并支持綠色礦山用地用林,多途徑、差別化保障采礦用地合理需求?？赡芘c礦業(yè)城市在“生產(chǎn)—生活—生態(tài)”多維度下相對資源綜合承載力等級分布的變化有關(guān)。

3.3 相對資源綜合承載力時空分異

結(jié)合相對資源承載力等級標準,計算出2012年和2021年各礦業(yè)城市的相對資源綜合承載力指數(shù)和等級,結(jié)果見表4～6。

表4 各城市相對資源綜合承載力指數(shù)及等級

結(jié)合表5和表6可以看出,各礦業(yè)城市的相對資源綜合承載力水平分布不均與地域位置差異有關(guān),指數(shù)變化較大的城市有淮北和池州,有等級變化的城市是阜陽、滁州和馬鞍山。

表5 2012年各維度相對資源綜合承載力等級

表6 2021年各維度相對資源綜合承載力等級

相對資源綜合承載力處于較強水平的城市只有滁州,等級水平由中等轉(zhuǎn)變?yōu)檩^強。滁州在2021年時生產(chǎn)資源維度上達到較強水平,整體有趨于強等級水平的態(tài)勢。

相對資源綜合承載力處于中等水平的城市是阜陽和馬鞍山,等級水平由較弱轉(zhuǎn)變?yōu)橹械?。阜陽是成長型資源城市,煤炭儲量充足,在生態(tài)資源維度上從中等水平達到較強水平,表明城市的生態(tài)資源開采較為合理。馬鞍山是再生型資源城市,鐵礦資源優(yōu)勢明顯,借助產(chǎn)業(yè)成功轉(zhuǎn)型升級,所以在生產(chǎn)資源維度上有著明顯的提升,指數(shù)增長了0.197,等級水平也由弱轉(zhuǎn)變?yōu)檩^弱,但在生活資源維度上從較弱水平下降至弱水平,表明生活水平質(zhì)量未與生產(chǎn)水平質(zhì)量保持同步,存在協(xié)調(diào)發(fā)展失衡的現(xiàn)象。

相對資源綜合承載力處于較弱水平的城市是亳州、宿州、淮南和宣城。亳州、宿州和淮南都位于皖北,擁有豐富的能源儲備,同時地處平原地區(qū),擁有得天獨厚的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件,3個城市的相對資源綜合承載力變化都很小。宣城水資源豐富,2021年達到115.41億m3,但耕地面積較少導(dǎo)致農(nóng)業(yè)發(fā)展存在一定阻礙,同時教育資源和市政資源較為薄弱。

相對資源綜合承載力處于弱水平的城市是淮北、銅陵和池州。3個城市的承載力等級保持不變,但銅陵的承載力指數(shù)在上升,淮北和池州的承載力指數(shù)呈下降態(tài)勢?；幢笔前不帐∧茉串a(chǎn)量排名第2的城市,僅次于淮南,屬于衰退型資源城市,經(jīng)濟水平不高,同時水資源匱乏。銅陵和池州位于皖南,因地形原因?qū)е罗r(nóng)業(yè)耕地面積較少,醫(yī)療水平也十分有限。池州擁有豐富的旅游資源,但科技創(chuàng)新的R&D經(jīng)費投入有限,所以經(jīng)濟排在礦業(yè)城市的末位。

3.4 相對資源綜合承載力阻力診斷

根據(jù)公式(5)對2012—2021年礦業(yè)城市進行阻力診斷,計算得出各指標資源和各維度資源的阻力值。礦業(yè)城市2012—2021年阻力值大小排列前3名的關(guān)鍵阻力因子見表7,礦業(yè)城市維度層阻力值如圖3所示,可以看出三者變化趨勢存在較大差異。

圖3 2012—2021年礦業(yè)城市各維度阻力值變化趨勢

表7 礦業(yè)城市關(guān)鍵阻力因子排序

由表7可知,2012—2014年制約相對資源綜合承載力的阻力因子主要聚集在生產(chǎn)資源維度,土地資源為第1阻力因子,科技資源為第3阻力因子,生態(tài)資源維度的水資源為第2阻力因子。

2015年主要集中在生態(tài)資源維度,第1阻力因子為防災(zāi)資源,水資源由第2阻力因子下降為第3阻力因子,目前的第2阻力因子是生產(chǎn)資源維度的科技資源。

2016年生產(chǎn)資源維度的科技資源上升到第1阻力因子,生活資源維度的市政資源為第2阻力因子,生態(tài)資源維度的環(huán)保資源為第3阻力因子,第一次3個維度的阻力因子都排進前三。

2017—2018年,生態(tài)資源維度的水資源上升到了第1阻力因子,生活資源維度的市政資源仍然保持在第2阻力因子,生產(chǎn)資源維度的科技資源下降到第3阻力因子。

2019年主要集中在生態(tài)資源維度,水資源依然保持在第1阻力因子,防災(zāi)資源為第2阻力因子,生產(chǎn)資源維度的土地資源為第3阻力因子。

2020—2021年主要集中在生態(tài)資源維度,第1阻力因子和第3阻力因子都是土地資源和防災(zāi)資源,第2阻力因子分別是環(huán)保資源和水資源。

由圖3可以看出各維度阻力值的變化趨勢,生產(chǎn)資源呈波動變化趨勢,但是2012年和2021年基本持平。土地資源或科技資源每年都在阻力因子的前三名,并在2012—2014、2016、2020—2021年排在首位。

生活資源呈波動下降趨勢,在2016超過生態(tài)資源,逼近生產(chǎn)資源,2017—2018略高于生產(chǎn)資源,直至2021年阻力值達到最低為0。2016年生活資源維度的市政資源阻力因子第一次擠進前三名,且3年一直保持為第2阻力因子,阻力值先上升后下降。

生態(tài)資源呈波動上升態(tài)勢,在2015年、2017—2019年和2021年占據(jù)主導(dǎo)地位,其他時間都是被生產(chǎn)資源占據(jù)。水資源或防災(zāi)資源在2015、2017—2019年排在阻力因子的首位。

應(yīng)當(dāng)健全生產(chǎn)—生活—生態(tài)之間的區(qū)域風(fēng)險聯(lián)防聯(lián)動機制,大力推動各維度資源的高效協(xié)同發(fā)展。

4 結(jié)束語

采用熵權(quán)—突變級數(shù)法優(yōu)化模型,探究安徽省礦業(yè)城市相對資源承載力時空分異,借助阻力模型深度診斷,剖析內(nèi)在演變規(guī)律。

土地資源的相對承載力最大,其次為醫(yī)療資源的,教育資源的最小。除土地資源以外,其他資源的相對承載力都小于人口資源的。安徽省礦業(yè)城市相對資源綜合承載力總體趨勢發(fā)展良好,等級水平由弱上升到強,整體呈現(xiàn)出高質(zhì)量發(fā)展的態(tài)勢。滁州的相對資源綜合承載力水平最高,其次是阜陽和馬鞍山,水平最低的是淮北。除淮北和池州呈下降態(tài)勢以外,其他城市的相對資源綜合承載力水平都呈上升趨勢。生產(chǎn)資源和生態(tài)資源的阻力值一直占據(jù)主導(dǎo)地位,第1阻力因子主要集中在土地資源或水資源。

各礦業(yè)城市應(yīng)當(dāng)進行經(jīng)濟導(dǎo)向型轉(zhuǎn)變,應(yīng)具備資源優(yōu)化配置和環(huán)境污染治理雙重特征,通過合理的新型城鎮(zhèn)化布局來實現(xiàn)對礦業(yè)城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟發(fā)展方向的把控,使礦業(yè)城市經(jīng)濟整體向環(huán)境友好態(tài)勢發(fā)展。