基于SD的廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)PRED分析及情景模擬研究

劉彥花 葉國華

[摘 要]基于2008-2015年歷史數(shù)據(jù)，分析廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)人口-資源-環(huán)境-發(fā)展（PRED）現(xiàn)狀，利用系統(tǒng)動力學原理，構建廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)PRED結(jié)構模型，仿真模擬研究區(qū)2016-2025年原型發(fā)展模式、高速發(fā)展模式、穩(wěn)定發(fā)展模式三種不同情景下的PRED發(fā)展狀況。結(jié)果表明：以工業(yè)發(fā)展為主導的原型發(fā)展模式和單方面追求經(jīng)濟增長的高速發(fā)展模式均不利于廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)的可持續(xù)發(fā)展，新常態(tài)下的經(jīng)濟穩(wěn)步增長，不斷優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構，提高資源利用率，注重環(huán)境治理與保護的穩(wěn)定發(fā)展模式是當前廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)PRED協(xié)調(diào)發(fā)展的最佳方案。

[關鍵詞]系統(tǒng)動力學；PRED；情景模擬；廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)

[中圖分類號]F127.9 [文獻標識碼]A

系統(tǒng)動力學（System Dynamic，簡稱SD）是美國Forrester教授于1956年創(chuàng)建的一種研究系統(tǒng)復雜行為的方法。該方法基于系統(tǒng)論、信息論、控制論、計算機仿真模擬等技術，通過分析復雜系統(tǒng)的結(jié)構、功能及動態(tài)行為間的相互關系，模擬復雜系統(tǒng)處于不同情景下的狀態(tài)和變化趨勢。從系統(tǒng)的角度，PRED（Population、Resources、Environment、Development）是人口、資源、環(huán)境與發(fā)展相互制約且相互促進的復雜巨系統(tǒng)，PRED系統(tǒng)各要素間的協(xié)同狀態(tài)表征了一個區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展水平。文獻分析表明：近年來，系統(tǒng)動力學作為地球科學重要的研究方法，被國外學者應用于能源、土地、水資源、慢性疾病等領域的分析與模擬；國內(nèi)學者則主要應用于模擬資源、環(huán)境及區(qū)域經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展狀態(tài)。

廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)包括南寧、北海、欽州、防城港、玉林、崇左六市所轄行政區(qū)域，總面積達7.27萬km2，占廣西全區(qū)的30.7%。廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)自2008年國務院批準實施《廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)發(fā)展規(guī)劃》以來，發(fā)展勢頭強勁。2008年末區(qū)域生產(chǎn)總值3031.82億元，占廣西全區(qū)生產(chǎn)總值的43.18%。到2015年末區(qū)域生產(chǎn)總值達7995.88億元，占廣西全區(qū)生產(chǎn)總值的47.59%。然而，隨著廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展，不可避免地伴生著人口增長、資源消耗和環(huán)境污染，如何保持區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的可持續(xù)狀態(tài)，實現(xiàn)區(qū)域人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟增長的協(xié)調(diào)發(fā)展，是目前廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)亟需解決的問題。因此，科學地分析并動態(tài)識別廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)PRED的協(xié)調(diào)關系，對于了解區(qū)域可持續(xù)發(fā)展狀態(tài)具有重要的意義。本研究基于系統(tǒng)動力學方法，構建廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)六市人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展動態(tài)模型，通過改變各子系統(tǒng)的模型參數(shù)，對研究區(qū)未來發(fā)展狀態(tài)進行仿真模擬預測，以期幫助人們更好地了解廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展狀態(tài)，為制定區(qū)域可持續(xù)發(fā)展措施提供依據(jù)。

1 廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)PRED演變過程

1.1 人口

2008～2015年間，廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)戶籍總?cè)丝谠鲩L8.76%，常住總?cè)丝谧兓幻黠@（圖1），八年間，戶籍總?cè)丝谶h大于常住人口，說明研究區(qū)內(nèi)人口的流動表現(xiàn)為流出高于流入人口，凈流出人口數(shù)占戶籍人口比例由2008年的6.28%增加到2015年的13.6%，研究區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展情況還不至于留住更多的本人人口，也不足以吸引更多的外地人口流入。八年間區(qū)域內(nèi)城鎮(zhèn)人口增長19.86%。城鎮(zhèn)人口的增長速度明顯高于總?cè)丝诘脑鲩L速度，說明研究區(qū)內(nèi)快速的城鎮(zhèn)化進程。而農(nóng)村常住人口在不斷減少，表明大量的農(nóng)村勞動力遷入城市服務于城鎮(zhèn)建設或流出外地工作。通過對研究區(qū)內(nèi)各市轄區(qū)三大產(chǎn)業(yè)從業(yè)人口統(tǒng)計，八年間，各市轄區(qū)第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人數(shù)減少率為33.17%，第二產(chǎn)業(yè)從業(yè)人數(shù)增長率為107.29%，第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人數(shù)增長率為40.83%。

1.2 資源

2008～2015年間，廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)常用耕地面積有小幅增長，增長率約16.47%，但其增幅低于農(nóng)村人口的增幅18.27%；研究區(qū)內(nèi)森林面積增長率約9.33%，相比于人口的增長，八年間人均森林面積增長率為0.53%；研究區(qū)內(nèi)水資源總量小幅波動且整體呈現(xiàn)減少趨勢，八年間水資源減少率為18.95%，在人口增長的同時，其人均水資源量減少率達25.48%。

1.3 環(huán)境

2008～2015年間，廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)億元GDP能源消耗量減少率為32.7%，生活垃圾清運量增長率為57.4%，城鎮(zhèn)人口人均生活垃圾排放量增長率為31.4%，農(nóng)田化肥使用量增長率為16.9%，單位面積耕地化肥使用量增長率為4.1%，污水排放量增長率為42.9%，人均污水排放量增長率為19.2%，單位產(chǎn)值污水排放量減少率為48.5%，污水處理量增長率為61.4%，污水處理廠集中處理能力增長率為62.9%，污水處理率由2008年77.9%提高到2015年88%。

1.4 經(jīng)濟發(fā)展

自2008年以來，廣西北部灣進入了新的發(fā)展時期，GDP呈現(xiàn)逐年增長的趨勢。在產(chǎn)業(yè)結(jié)構調(diào)整上，政府著力推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構優(yōu)化升級，加大對戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、現(xiàn)代服務業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等領域的支持力度，深入實施“壯二提三強一”的戰(zhàn)略，構建現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系。通過不斷優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構，完善產(chǎn)業(yè)布局，廣西北部灣第一、二、三產(chǎn)業(yè)比重由2008年的21.40：36.64：41.96調(diào)整為2015年的15.31：43.03：41.66，各產(chǎn)業(yè)的增長軌跡如圖2。由圖可知，2008年以來，廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)各產(chǎn)業(yè)均為增速狀態(tài)，其中第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)總體上比第一產(chǎn)業(yè)增長快速，第二產(chǎn)業(yè)的增速主要體現(xiàn)在工業(yè)產(chǎn)值的快速增長，說明廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)工業(yè)和服務業(yè)發(fā)展勢頭強勁。且在經(jīng)濟區(qū)開發(fā)的前幾年，經(jīng)濟增速過快，隨著經(jīng)濟發(fā)展對資源與環(huán)境的影響，經(jīng)濟發(fā)展速度逐漸放緩，經(jīng)濟區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展呈現(xiàn)不斷調(diào)整與平衡的趨勢。

2 區(qū)域PRED情景模擬

2.1 SD模型數(shù)據(jù)及參數(shù)設定

基于2008-2016年《廣西統(tǒng)計年鑒》《廣西北部灣統(tǒng)計年鑒》、《廣西年鑒》等文字報告及數(shù)據(jù)資料，通過提取廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)人口、資源、環(huán)境及經(jīng)濟發(fā)展相關信息，分析廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)PRED演變過程，建立廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)PRED系統(tǒng)SD流圖（圖3）。系統(tǒng)模型的時間界限為2008-2025年，基底年份為2008年，模擬時間步長為1年，2008-2015年為模型模擬與檢驗階段，即運用該階段的歷史數(shù)據(jù)設定模型參數(shù)、調(diào)整并檢驗模型運行結(jié)果；2016-2025為情景模擬階段，即基于三種不同的設定方案改變模型參數(shù)，開展不同情景下的PRED系統(tǒng)仿真模擬。

2.2 模型的有效性檢驗

選取研究區(qū)域2008-2015年數(shù)據(jù)，將模型中各變量的模擬值與實際值進行對比分析，結(jié)果顯示真實值與模擬值的相對誤差基本處于-10%～10%之間，說明系統(tǒng)模型對于模擬研究區(qū)PRED狀態(tài)具有較好的可靠性。本論文選取總?cè)丝?、總用水量、有效灌溉面積、能源消耗、地區(qū)生產(chǎn)總值五個指標變量展示模型行為與實際系統(tǒng)的一致性檢驗結(jié)果（表1）。

2.3 情景模擬

根據(jù)模型檢驗結(jié)果，說明模型的結(jié)構合理，可用于反映廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)PRED系統(tǒng)的狀態(tài)特征，從而可用于模擬未來不同情景下的系統(tǒng)動態(tài)發(fā)展過程。為了解未來10年研究區(qū)人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)調(diào)途徑，根據(jù)研究區(qū)歷史數(shù)據(jù)和區(qū)域發(fā)展規(guī)劃，利用SD模型，仿真模擬三種不同假設條件下的發(fā)展情景。

情景A——原型發(fā)展模式：保持模型現(xiàn)有參數(shù)不變，按目前經(jīng)濟發(fā)展模式進行仿真模擬。

情景B——經(jīng)濟高速發(fā)展模式：保持資源環(huán)境方面的參數(shù)不變，提高各產(chǎn)業(yè)增率、城鎮(zhèn)化增率與耕地面積增率等。

情景C——穩(wěn)定發(fā)展模式：參考《廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》，基于經(jīng)濟新常態(tài)的背景，穩(wěn)步發(fā)展經(jīng)濟的同時加大資源利用與環(huán)境保護力度，適當調(diào)整三大產(chǎn)業(yè)增率；提高人口出生率、城鎮(zhèn)化增率、污水集中處理率、第二產(chǎn)業(yè)單位產(chǎn)值耗水量減率、每萬元地區(qū)生產(chǎn)總值消耗能源減率等指標；降低單位面積耕地化肥使用量、城鎮(zhèn)人均生活垃圾排放增率等。

2.4 SD系統(tǒng)模擬運行結(jié)果

選取2018年、2020年、2022年和2015年作為系統(tǒng)PRED仿真模擬的代表年份，對系統(tǒng)總?cè)丝?、地區(qū)生產(chǎn)總值、用水總量、能源消耗量、第一產(chǎn)業(yè)GDP、第二產(chǎn)業(yè)GDP、第三產(chǎn)業(yè)GDP等變量進行模擬預測（表2）。

3 討論

3.1 原型發(fā)展模式

原型模式是基于研究區(qū)2008-2015歷史數(shù)據(jù)計算出來的系統(tǒng)參數(shù)，這一時期的經(jīng)濟處于快速增長的階段，各產(chǎn)業(yè)的GDP增速均保持在10%以上。按該模式發(fā)展，研究區(qū)2020年三大產(chǎn)業(yè)結(jié)構比例為11.76：48.41：39.83，到2025年三大產(chǎn)業(yè)結(jié)構的比例為8.94：53.04：38.02。從產(chǎn)業(yè)結(jié)構的比例可以看出，研究區(qū)的發(fā)展模式以大力發(fā)展第二產(chǎn)業(yè)為主導，這與廣西北部灣開放開發(fā)初期打造的重工業(yè)體系是相一致的，如總裝機120萬千瓦的北?；痣姀S、240萬千瓦的欽州火電廠、240萬千瓦的防城港火電廠、中石油1000萬噸煉油廠、防城港千萬噸級鋼鐵項目、總裝機600萬千瓦的防城港核電項目、年產(chǎn)300萬噸重油瀝青項目等一大批重工業(yè)項目均在這一階段投產(chǎn)并為第二產(chǎn)業(yè)GDP增長作出很大的貢獻。然而，這些重工業(yè)的投產(chǎn)在增長GDP的同時也帶來了資源過度利用和環(huán)境污染的負面效應，當研究區(qū)經(jīng)濟發(fā)展達到一定程度，再過度注重第二產(chǎn)業(yè)的GDP增長勢必導致研究區(qū)PRED的不協(xié)調(diào)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構的不平衡。因此，這一發(fā)展模式不能順應“十三五”以后的廣西北部灣發(fā)展趨勢。

3.2 高速發(fā)展模式

高速發(fā)展模式是在原型模式的基礎上繼續(xù)提高經(jīng)濟發(fā)展速度，并進行產(chǎn)業(yè)結(jié)構調(diào)整與優(yōu)化，保持第二產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢，重點發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)。按該模式發(fā)展，研究區(qū)2020年三大產(chǎn)業(yè)結(jié)構比例為9.67：44.46：45.87，到2025年三大產(chǎn)業(yè)結(jié)構的比例為6.76：46.91：46.33。地區(qū)生產(chǎn)總值將于2021年在原型模式同期地區(qū)生產(chǎn)總值的基礎上翻一番。在該模式下，經(jīng)濟得到高速發(fā)展，但資源利用率沒有相應提高，也沒有采取更有力的措施應對經(jīng)濟發(fā)展所帶來的環(huán)境污染，從而導致水資源等不可再生資源過度消耗，不符合廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)“十三五”規(guī)劃的生態(tài)優(yōu)先，綠色發(fā)展的理念。

3.3 穩(wěn)定發(fā)展模式

依據(jù)《廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)“十三五”規(guī)劃》發(fā)展目標，到2020年，廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)率先實現(xiàn)服務業(yè)為主導產(chǎn)業(yè)，地區(qū)生產(chǎn)總值達13300萬元，三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構比為11：42：47，常住人口城鎮(zhèn)化率達56%。情景C模擬結(jié)果顯示，到2020年，研究區(qū)地區(qū)生產(chǎn)總值為12961.7億元，三大產(chǎn)業(yè)結(jié)構比例為11.38：42.07：46.55，常住人口城鎮(zhèn)化率達55.84%，基本符合規(guī)劃發(fā)展目標。按該模式發(fā)展，到2025年，研究區(qū)地區(qū)生產(chǎn)總值達24200萬元，三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構比為8.58：43.74：47.68，常住人口城鎮(zhèn)化率達65%。同時，在發(fā)展經(jīng)濟的同時，資源利用和能源消耗得到了有效控制。由此可見，在三種情景模擬中，情景C的穩(wěn)定發(fā)展模式是保障廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)PRED協(xié)調(diào)發(fā)展的最佳方案，有利于促進研究區(qū)社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)論

本研究基于廣西北部灣2008-2015歷史數(shù)據(jù)，建立研究區(qū)PRED系統(tǒng)SD模型，預測三種不同情景下的PRED發(fā)展狀態(tài)。通過分析比較三種情景下的各變量模擬仿真值，結(jié)合《廣西北部灣“十三五”發(fā)展規(guī)劃》目標，選取情景C——穩(wěn)定發(fā)展模式作為廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)PRED可持續(xù)發(fā)展最佳方案。

根據(jù)情景C的發(fā)展模式，廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)在今后一段時間內(nèi)可采取以下發(fā)展對策：

（1）穩(wěn)步控制人口的增長速度，通過政策優(yōu)惠吸引區(qū)內(nèi)外更多高層次人才流入本區(qū)域，同時通過發(fā)展鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)和服務業(yè)，盡可能減少本地人口的流出量，從而逐步降低凈流出人口數(shù)量。

（2）在提高城鎮(zhèn)化率的同時，確保耕地的質(zhì)量和數(shù)據(jù)，控制森林和綠地資源的開發(fā)力度，提高各類土地資源的生態(tài)效益。

（3）廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)水資源豐富，人們的節(jié)水意識淡薄，從而造成了很多水資源的浪費。今后需加強資源利用與環(huán)境保護宣傳力度，提高人們的資源利用與環(huán)境保護意識，將資源利用與環(huán)境保護貫穿到人們的日常生活和工作當中。

（4）加強對工礦等排污企業(yè)的監(jiān)管，在關注其創(chuàng)造經(jīng)濟效益的同時，注重其環(huán)境保護與治理力度，以及資源開發(fā)利用效率，強化各企業(yè)創(chuàng)造的生態(tài)效益評價。

（5）加大土地整治力度和步伐，為農(nóng)業(yè)規(guī)?；?、現(xiàn)代化、機械化創(chuàng)造更便利的條件；注重引進高新技術加大工業(yè)企業(yè)創(chuàng)新力度，逐步削減傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的工業(yè)企業(yè)；充分發(fā)揮廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)濱海和沿邊旅游資源，大力發(fā)展旅游服務業(yè)，適當加大第三產(chǎn)業(yè)投資力度，不斷調(diào)整與優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構。

本研究的SD模型是在假設保持當前發(fā)展狀態(tài)且參考研究區(qū)“十三五”規(guī)劃的基礎上進行短期的仿真預測，在技術發(fā)展迅猛的今天，社會經(jīng)濟的發(fā)展模式也會隨著高新技術的引進和改革的不斷深入而進行不斷的調(diào)整和優(yōu)化，在“十三五”過后的一段時期，政府可能根據(jù)“十三五”的改革成果和實際情況重新調(diào)整經(jīng)濟發(fā)展導向，該模型也需要進行適當?shù)恼{(diào)整。

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