资源枯竭型城市复合系统协同...演化机制研究：以黄石市为例_姚囝.pdf

第 卷第期 年月中国矿业 ，收稿日期：责任编辑：边晶莹基金项目：湖北省重点研发计划项目资助（编号：）第一作者简介：姚囝（），男，湖北黄冈人，博士，主要从事矿业系统工程研究，：。通讯作者简介：柯丽华（），女，湖北鄂州人，博士，主要从事系统优化和企业经济管理等研究，：。引用格式：姚囝，王云株，柯丽华 资源枯竭型城市复合系统协同转型演化机制研究：以黄石市为例 中国矿业，（）：，：，（）：文章编号：（）：资源枯竭型城市复合系统协同转型演化机制研究：以黄石市为例姚囝，王云株，柯丽华（武汉科技大学资源与环境工程学院，湖北 武汉 ）摘要：资源枯竭型城市的转型呈现阶段性演进特征，复合系统协同演进是其转型发展向高级阶段演变的基础。为探究资源枯竭型城市的转型内生动力，以典型的资源枯竭型城市黄石市为例，从资源附禀、生态环境、经济发展、社会建设个维度构建评价指标体系，分别对 年和 年个阶段构建哈肯模型识别黄石市复合系统协同转型发展的驱动参序量，动态分析不同时间阶段内复合系统协同转型的驱动机制。研究结果表明：在 年期间，黄石市复合系统转型力表现为波动上升趋势，其转型过程分为 年平稳转型期和 年加速转型期个阶段。分阶段复合系统协同过程实证结果表明，黄石市由资源转型驱动模式转变为环境转型驱动模式，进入了更加高效的转型驱动过程。转型发展逐渐脱离传统的资源依赖型向着“社会建设环境保护”的驱动主导模式转变，步入良性的转型协同状态。随着资源枯竭型城市的发展，其内生转型驱动机制也会随之发生改变，应切实把握住城市转型的关键转型路径，为促进黄石市协同转型发展提供建议。关键词：资源型城市；黄石市；复合系统；转型机制；系统协同度中图分类号：文献标识码：，（，）：，中 国 矿 业第 卷 “”，：；资源型城市为我国发展前期的快速工业化、城镇化过程做出了突出贡献，但是在特定的社会经济条件下，会不可避免地面临着竞争优势下降、环境问题突出、下岗失业人员增多、经济社会发展缓慢等诸多问题。由于缺乏整体规划，资源枯竭的资源型城市社会经济、生态环境累计的矛盾和问题日益突出，协调水平和转型水平并不理想。近年来，我国开始大力支持资源型城市的转型发展，对于资源型城市的转型研究也日渐丰富，在转型效果评价、转型预测和转型绩效评价等方向多有建树。资源型城市复合转型系统是一个典型的复杂系统，其协同演化是资源型城市转型过程中通过资源、环境、经济和社会个系统之间的相互耦合协同形成的良性协同状态过程，以此为驱动力推进整个城市转型高度的提升。复合系统的协同发展研究在众多领域得到了应用，例如建立有序度模型和协同模型研究区域经济协同发展；建立哈肯模型研究生态系统演化、区域型经济以及创新系统 协同演化机制；通过构建效能函数和结构方程模型分析人口、经济、环境协同发展的影响机制。综合分析发现，资源型城市复合系统协同演化中内部相关要素的相互促进或竞争，可以导致系统宏观上由无序到有序的转变，这与协同中的哈肯模型理论十分契合。研究资源型城市转型过程中系统内部存在的协同关系，对资源型城市转型机制具有重要意义，哈肯模型 可以很好地诠释资源型城市内在演化机制，定量分析系统中存在的协同关系，通过构建哈肯模型的方式可以将开放系统在一定外部条件下内部不同变量相互作用，进而形成具有协同效应的动态发展过程，以数值形式直观表现。本文以典型的资源枯竭型城市黄石市为研究对象，建立资源环境经济社会复合系统综合评价指标体系，分阶段构建哈肯模型识别 年黄石市复合系统协同演化的主导参序量，动态评析不同驱动模式下资源枯竭型城市黄石市复合系统转型的协同演化机制。提出资源型城市协同功能优化对策，促进黄石市高效转型模式建立和经济循环发展，为研究区域制定资源型城市转型发展战略政策提供科学依据。资源生态经济社会复合系统协同演化模型资源型城市的转型系统协同发展过程同时满足协同学理论和耗散结构理论的要求，其系统演化是由系统内各个子系统的功能与结构、各子系统间的相互联系以及系统与外部环境相互作用而产生的根本性变化，使之出现新的宏观态势。对于资源枯竭型城市而言，自然资源作为主要生产要素逐渐衰退，经济的发展受到自然资源、劳动力、土地等资源要素的共同影响，经济发展通过基础建设和改善民生等手段作用于社会。同样，资源型城市原始的资源禀赋对生态环境发展也存在影响，自然资源的开采不可避免导致污染环境，进而影响社会福利和居民健康，人口资源对社会经济的发展也存在影响，这个子系统不断配合调整促使资源枯竭型城市复合系统转型发展进入新的阶段，如图所示。资源枯竭型城市复合系统是一个非线性的复杂系统，在受到外界微小的影响变化时，其系统内部的参图资源枯竭型城市转型动力机制 第期姚囝，等：资源枯竭型城市复合系统协同转型演化机制研究：以黄石市为例量因素会发生突变，因此产生引导系统协同转变的主导参序量，预示着系统进入了新的协同发展阶段。评价指标体系与模型选取 资源环境经济社会复合系统转型评价指标体系构建针对黄石市转型过程的历史进程和现状特点，选取的指标需要反映资源枯竭型城市的转型变化结果。根据指标间的相互关系，选取资源禀赋、生态环境、经济发展和社会建设个维度构建黄石市复合系统转型评价指标体系。复合系统指标体系构建如下所述。）资源禀赋是衡量一个城市资源丰富程度的重要指标，由于黄石市矿业资源的衰退，选择土地资源、矿产资源和人口资源个一级指标。其中，土地资源代表土地配置，包括土地效益和农业两个部分，即土地资源利用效率和有效灌溉面积指标；矿产资源开采潜力代表指标有主要矿产资源保有量，除此之外，万元 耗能也是影响资源型城市绿色转型发展的重要影响因素；人口是城市发展的基础，人口的流失会阻碍区域经济的发展，人口资源选择人口增长率和年末常住人口指标。）环境系统可以设立环境污染和环保建设个一级指标。资源型城市的环境制约需要充分考虑环境保护和生态修复的问题。环境保护的基础是控制污染，选择固体废物回收利用率、工业废水排放量等指标；生态修复状况选择市镇人均公共绿地面积和污水集中处理率等环保建设相关的评价指标。）经济系统选择了经济规模、产业结构和资本投入个一级指标。其中，经济规模反映了城市的经济发展所处的阶段，经济发达的城市面对转型问题时相比经济欠发达的城市更具发展空间；产业结构 以及资本投入都会影响城市转型发展，产业结构可以选择产业占比和产业占 比重等指标；资本投入则代表了城市经济发展所需要依赖的经济资本，如进出口贸易、政府支出和研究开发经费等指标。）社会系统有民生水平、社会基础建设和就业情况个一级指标。其中，民生水平的提升是保障人民生活水平的重要任务，包括居民收入水平和医疗水平，如城市人均可支配收入、农村居民恩格尔系数和卫生机构床位指标；社会基础建设的提升有利于丰富城市功能和增进公共福利水平，交通运输会影响城市服务业效率，选择城镇化率、人均道路面积和公路货物周转量指标；城市就业情况也是社会稳定发展的重要因素，也反映了城市的社会保障体系和社会治安状况，如第三产业劳动者所占比例、城镇登记失业率等。借鉴已有的研究对资源型城市的指标选择 科学客观地对指标体系进行筛选，遵循指标选择原则，建立资源（）、环境（）、经济（）、社会（）四维指标评价体系，见表。为消除评价指标的量纲差异和正负效应差异，对原始指标数据进行标准化处理，再利用熵值法对指标进行赋权，从而达到全面反映各类信息的目的。表黄石市复合系统转型评价指标体系 系统层一级指标二级指标指标属性指标权重土地资源土地资源利用效率有效灌溉面积 正向正向 资源系统（）矿产资源主要矿产资源保有产量亿万元 能耗（吨标准煤万元）正向逆向 人口资源人口增长率年末常住总人口万人适度正向 环境系统（）环境污染工业固体废物综合利用率工业废水排放总量万工业 排放量正向逆向逆向 环保建设 市镇人均公共绿地面积 污水集中处理率 建成区绿地覆盖率正向正向正向 经济系统（）经济规模 人均 元 增长率 社会消费品零售总额万元正向正向正向 产业结构 第三产业产值比重 第二产业劳动生产率 全员劳动生产率正向正向正向 中 国 矿 业第 卷续表系统层一级指标二级指标指标属性指标权重资本投入 进出口贸易总额亿美元 一般政府支出 研究与发展经费支出千元 全社会固定投资总额亿元正向正向正向正向 民生水平 城市人均可支配收入元 农村居民恩格尔系数 卫生机构床位数张正向逆向正向 社会系统（）基础建设水平 城镇化率 人均城市道路面积 公路货物周转量（万）正向正向正向 就业情况 第三产业劳动者占社会劳动者比例 城镇登记失业率 年末非农业人口占总人口比例正向逆向正向 资料来源：黄石市统计年鉴（）和 湖北省统计年鉴（），缺失的数据采用线性差值法补全。模型选取 指标标准化为消除评价指标的量纲差异和正负效应差异，对原始指标数据进行标准化处理。可以将指标分为正向指标、负向指标、适度性指标。正向指标见式（）、负向指标见式（）、适度性指标见式（）。（）（）（）（）（）（）（）（）?（）式中：为第年第项的指标；为第年第项标准化后的指标。基于熵值法指标权重计算为更加准确地计算指标的权重，利用熵值法对 年的标准化后的所有面板数据进行计算，得到各指标的权重。第年第项指标值的比重见式（）、第项指标的信息熵见式（）、项指标权重见式（）。最后，对各个子系统的转型水平进行综合评价，见式（）。（）（）（）（）（）（）（）（）（）式中：为第年第项标准化后的指标；为年数；为熵值；为指标数；（）为各个子系统的转型综合评价水平。哈肯模型的建立利用哈肯模型能够快速区分系统中的快变量和慢变量，识别参序量，分析系统的驱动机制和系统内部相互作用机制，进而实现“协同作用主导参量支配原则”协同机制的定量分析。将两个参量之间相互作用导致系统演化的过程，表示为运动方程，见式（）和式（）。（）（）式中：和为主导参量；、为控制参数；和为随机涨落项。若系统中，且，则该运动系统满足“绝热近似假设”。参序量方程见式（）。（）为方便针对随机变量的运算，将其进行离散化处理，得式（）和式（）。（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）对式（）进行相反数积分导出系统演化的势函数方程 见式（）。（）当结果的符号为负时，方程有三个解：；。此时为不平衡点，不予考虑，本文选定稳定点的坐标为（，（），此时的状态由其到点的距离决定。势函数中任意一点到点的距离都可以作第期姚囝，等：资源枯竭型城市复合系统协同转型演化机制研究：以黄石市为例为该点所处位置的状态，以此为依据建立协同评价函数 见式（）。（）（）（）（）式中，为协同度。点距离点越远，表示系统间的协同关系越不稳定，的值越小表示协同关系越稳定。对值进行正向化处理，将其转化为（，）之间的正向指标，建立协同得分值函数见式（）。（）实证分析 黄石市复合系统 年转型力变化情况 年，黄石市复合系统的转型力变化情况和变异系数见表。由表可知，在此期间，复合系统的转型力波动明显，整体呈上升趋势，说明黄石市的转型过程随时间变化存在着明显的动态变化。针对黄石市转型发展的历史背景以及子系统变化趋势，以 年为分段时间点，运用转型力拟合趋势线的方法，分阶段对黄石市复合系统的转型力进行线性拟合分析，分别得到个子系统分阶段的拟合趋势线，见表。其中，线性拟合线的斜率越大说明子系统转型力的变化趋势越大。结果表明，除了资源系统以外，环境系统、经济系统、社会系统在第二阶段拟合斜率都大于，且比第一阶段都有所增加，表明黄石市步入第二阶段后转型效果初见成效，已经进入相对高速的转型时期。参序量的识别按照哈肯模型的理论与步骤对资源、环境、经济、社会转型驱动因素个变量进行两两分析。第一阶段（年）结果见表，是系统参序量；第二阶段（年）分析结果见表，是系统参序量。表 黄石市复合系统转型力评价水平 子系统 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年资源 环境 社会 经济 子系统 年 年 年 年 年 年 年 年 年变异系数资源 环境 经济 社会 表复合系统分阶段转型力拟合趋势线 子系统 年（第一阶段）拟合趋势线 年（第二阶段）拟合趋势线资源.稳定转型时期.加速转型时期环境.经济.社会.注：代表城市转型水平；代表年份。表 年