湖南省花垣縣礦區(qū)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)協(xié)調(diào)測度研究

●羅嬌霞 彭秀麗

“礦區(qū)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)”就是由礦區(qū)依賴生存、發(fā)展的利益相關(guān)者群體與外部環(huán)境所形成的把社會—經(jīng)濟—自然融為一體的復雜的生態(tài)系統(tǒng)。區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟社會系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展領(lǐng)域，協(xié)調(diào)度評價則是社會系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展研究的重要內(nèi)容，系統(tǒng)協(xié)調(diào)度評價的核心內(nèi)容就是構(gòu)造相應(yīng)的評價函數(shù)模型，構(gòu)造相對科學的評價指標體系，由此來開展相應(yīng)的協(xié)調(diào)理論與實踐應(yīng)用。隨著經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的矛盾日益尖銳，我國學術(shù)界對該領(lǐng)域產(chǎn)生了一系列的研究成果。張煊、王德鳳等（2014）關(guān)注于生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)評價指標體系與體現(xiàn)其協(xié)調(diào)發(fā)展狀況的協(xié)調(diào)度模型構(gòu)建；還有張芳、楊青、劉承良、高樂華等（2015）學者針對某一區(qū)域、省域或不同的生態(tài)功能區(qū)就生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展狀況進行實證研究；同時，洞庭湖區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境問題也為學界所關(guān)注，楊新榮、賈慧聰、曾文、劉林奇、熊建新等（2015）在生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)的服務(wù)功能價值評估、土地利用/覆被變化情況、生態(tài)環(huán)境及生態(tài)補償分析、生態(tài)環(huán)境承載力評價等方面取得了一定進展。本文的研究正是基于這樣一個出發(fā)點，以湖南省花垣縣礦區(qū)生態(tài)經(jīng)濟社會系統(tǒng)為實例進行評價研究，希望能夠在區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟社會系統(tǒng)協(xié)調(diào)度研究方面提供有益的啟示。

一、花垣縣概況

湖南省花垣縣境內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，礦種較多,經(jīng)地質(zhì)部門查明或探明的礦產(chǎn)有20 余種，潛在價值上千億元，其中錳礦儲量居全省第一、全國第二，鉛鋅礦儲量居全省第二、全國第三，2011年新探明錳礦遠景儲量3112 萬噸，是著名的黃金花垣錳礦區(qū)之一，儲量居全國第二位，有“東方錳都”之稱。但大宗用途的富錳礦產(chǎn)儲量嚴重不足，貧錳礦產(chǎn)因礦石難選冶而雖有龐大儲量卻不能大規(guī)模開采利用。

二、生態(tài)經(jīng)濟社會系統(tǒng)協(xié)調(diào)函數(shù)模型的構(gòu)建

（一）功效函數(shù)

在協(xié)同論之下，系統(tǒng)在相變點之處的內(nèi)部變量可以細分成慢、快馳豫變量。對于前者會對系統(tǒng)相變進程的根本變量給予決定，亦即系統(tǒng)的序參量，它的變量數(shù)量整體較少，而衰減的變化速度整體較慢，對系統(tǒng)起到主導作用并決定系統(tǒng)演變方向與有序狀態(tài)，所以系統(tǒng)能夠維持頗為有序的機制，這亦為慢馳豫變量所對應(yīng)的協(xié)同關(guān)系，系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展也受到了參量狀態(tài)決定性影響。按照序參量的變化屬性可以細分成兩類：第一，序參量目標追求極值，即極大與極小值，越是靠近這兩個極值，那么對應(yīng)的系統(tǒng)有序性就越佳。第二類序參量目標對穩(wěn)定值給予追求，具體的要求不可過大，亦不可過小，只有相近之時對系統(tǒng)會有著較佳的有序性。其中EC 系數(shù)（Efficacy Coefficient）能夠衡量出序參量對系統(tǒng)有序性貢獻水平，其值在0 至1 之間，其中1 對應(yīng)的是最滿意，而最差則是0 值。對EC 關(guān)系式進行描述就是所謂的功效函數(shù)，若是選用序參量，就可以使用Vji進行表示，則EC（Vji）=F（Vji），其中F 對應(yīng)的是關(guān)系式，j 即為相應(yīng)子系統(tǒng)的下標，j∈[1，m]，i 則是子系統(tǒng)序參量的下表，i∈[1，n]，Vji參量實際上就是Xji（j=1，2,…，m;i=1,2,3…，n)，其中αji、βji就是在系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)之時Vji所對應(yīng)的臨界點上、下限。也就是Xji處于這兩個參量之間。系統(tǒng)正處于穩(wěn)態(tài)時，狀態(tài)函數(shù)是為線性關(guān)系，而慢馳豫變量若是在系統(tǒng)中發(fā)生量的變化，那么對系統(tǒng)有序度帶來不同影響。第一，正功效。也就是慢馳豫有著變大的變量，系統(tǒng)有序度提升；第二，負功效。也就是相應(yīng)的慢馳豫有了增大的變量，相應(yīng)的系統(tǒng)有序度則會下降。以下給出了相應(yīng)的功效函數(shù)，其中EC（Vji）即為Vi指標對系統(tǒng)的有序功效系數(shù)①。

EC（Vji）具有正功效時

EC（Vji）具有負功效時

（二）協(xié)調(diào)函數(shù)

單一性的功效系數(shù)并不能表面系統(tǒng)處于協(xié)調(diào)發(fā)展態(tài)，此時還需要構(gòu)造包含所有有序參量作為自變量的函數(shù)模型，函數(shù)亦即協(xié)調(diào)度函數(shù)（FHC），而它的值極為協(xié)調(diào)度（HC）。在本次研究中，針對協(xié)調(diào)函數(shù)的構(gòu)造主要是利用數(shù)理統(tǒng)計領(lǐng)域的變異系數(shù)實現(xiàn)機制，對統(tǒng)計數(shù)字之間的集中與離散性進行計算，就可以對數(shù)字代表的指標之間統(tǒng)計特征進行判斷，從而折射出系統(tǒng)發(fā)展狀態(tài)，該方法的優(yōu)勢不僅充分考量出數(shù)字集中性水平，同時還對其離散性程度進行考量，以下給出了相應(yīng)的協(xié)調(diào)度函數(shù)模型。②

函數(shù)的HC 皆為3 至4 之間，若是達到4，那么意味著協(xié)調(diào)度達到極大；若是處于3，那么協(xié)調(diào)度就會達到最小，系統(tǒng)就會呈現(xiàn)出有序的崩潰，相應(yīng)的系統(tǒng)就會呈現(xiàn)出無序方向發(fā)展。

（三）協(xié)調(diào)度范圍的確定

協(xié)調(diào)函數(shù)計算得到的值表示協(xié)調(diào)度，協(xié)調(diào)度的取值通常處于相應(yīng)的范圍之內(nèi)，這樣就能夠據(jù)此來衡量系統(tǒng)的狀態(tài)，以下就協(xié)調(diào)函數(shù)進行以下的取值范圍討論：協(xié)調(diào)度函數(shù)取值區(qū)間為[1-n,1]，而此處的n 即為指標個數(shù)，而n 對應(yīng)的是變異系數(shù)。變異系數(shù)表示的統(tǒng)計意義將上限確定成1，由于變異系數(shù)超過1，或者此時的協(xié)調(diào)度已經(jīng)低于零，那么此時的數(shù)據(jù)離散水平將遠超過集中度的1 倍，而數(shù)據(jù)的差異性整體有著頗大的相似性，而對這種相似性進行判斷則顯然喪失了統(tǒng)計學意義。在協(xié)調(diào)度之上就是低于零，這意味著系統(tǒng)的協(xié)調(diào)屬性與相似性較差。為此可以將協(xié)調(diào)度下限設(shè)置為零，而協(xié)調(diào)度區(qū)間則可以設(shè)定為[0,1]③。

（四）協(xié)調(diào)度等級

協(xié)調(diào)度選用了量化概念來對系統(tǒng)的協(xié)調(diào)程度進行反映，沒有展現(xiàn)出系統(tǒng)狀態(tài)性質(zhì)，定性化信息量明顯缺失，由于在[0,1]之間本身有著無數(shù)點，以及協(xié)調(diào)度及其狀態(tài)亦為無數(shù)值，借助于模糊數(shù)學思想將相近的協(xié)調(diào)度置于隸屬關(guān)系之上，然后將其界定成同一個類型的協(xié)調(diào)狀態(tài)，這樣就能提出相應(yīng)的協(xié)調(diào)等級概念。此概念可以將協(xié)調(diào)度細分成諸多連續(xù)區(qū)間，每個區(qū)間與協(xié)調(diào)等級進行映射，而且不同的區(qū)間也和某種協(xié)調(diào)狀態(tài)進行對應(yīng)，由此便能構(gòu)成連續(xù)性的協(xié)調(diào)等級階梯。這樣就會使得其中某個小區(qū)間的協(xié)調(diào)度進行統(tǒng)一賦值，使之成為某一種協(xié)調(diào)度，通過這種階梯化處理就能使得它的概念變得更為簡單，同時實用性也會明顯增強。在本次研究中將0.0 與1.0 進行細分，進而構(gòu)成相應(yīng)的10 個等級，協(xié)調(diào)度為0.5，對應(yīng)的就是系統(tǒng)失調(diào)與協(xié)調(diào)狀態(tài)下的分界線，若是協(xié)調(diào)度在0 至0.5 區(qū)間為失調(diào)態(tài)，那么后半段就是協(xié)調(diào)態(tài)，具體可參見下表1。

表1 EES 的協(xié)調(diào)等級表

三、花垣錳礦區(qū)EES 系統(tǒng)發(fā)展綜合評價

花垣錳礦區(qū)也是我國當前規(guī)模最大的電解錳生產(chǎn)基地，區(qū)域目前聚居的民族數(shù)量多達10 多個，總面積約為7000 平方千米，人口規(guī)模約為160 萬。地區(qū)的錳礦目前成功探明的儲藏量可達到1.5 億噸之上，年度開采錳礦石規(guī)模多達300 萬噸，電解金屬錳年產(chǎn)量高達46 萬噸。這里也是當前世界上最大的電解錳與錳礦石生產(chǎn)基地，電解金屬錳產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的40%～50%④。在電解金屬錳產(chǎn)業(yè)的發(fā)展推動下，花垣縣憑借著產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢多年成為湖南省經(jīng)濟強縣。在經(jīng)濟利益驅(qū)使之下當?shù)卣约懊癖姸家浴板i”為致富切入點，對錳產(chǎn)業(yè)進行無序開發(fā)和利用。自2000年開始，錳三角地區(qū)先后出現(xiàn)了上千家的礦企，部分非法企業(yè)在利益驅(qū)動之下甚至違法的將相關(guān)污染物與廢渣直接排入到江河之中，使得當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)與生活用水遭受嚴重污染。相關(guān)高致癌錳與六價鉻超標嚴重，當?shù)剞r(nóng)作物減產(chǎn)嚴重，患有結(jié)石與癌癥等慢性疾病的人顯著增多，清水江流域的上百萬的民眾生命安全面臨極大威脅?；ㄔi礦區(qū)事件迅速引起中央高層重視，要求“環(huán)?？偩忠钊胝{(diào)查，提出治理方案，協(xié)調(diào)三省市聯(lián)合行動，共同治理”。經(jīng)過多年治理，花垣錳礦區(qū)地區(qū)污染治理取得了顯著成效，生態(tài)環(huán)境逐漸恢復，能源資源消耗水平顯著下降，政府、企業(yè)和民眾關(guān)系明顯和諧，在技術(shù)改造的帶動下經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展。通過長期綜合治理，當前花垣錳礦區(qū)地區(qū)污染治理效果顯著，生態(tài)環(huán)境明顯改善，高能耗、高污染的粗放式錳工業(yè)得到有效治理，工業(yè)能耗顯著下降，工業(yè)企業(yè)與當?shù)卣?、礦區(qū)居民三者之間的關(guān)系明顯改善。在技術(shù)改進和綜合治理的推動下，地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展重新步入健康可持續(xù)發(fā)展軌道⑤。

（一）花垣錳礦區(qū)生態(tài)經(jīng)濟社會系統(tǒng)評價指標及功效系數(shù)的確定

EES 是社會、生態(tài)、經(jīng)濟這三個子系統(tǒng)的融合，為此在本次研究中以錳三角礦區(qū)為對象，對其EES 評價指標體系進行分解，使之形成經(jīng)濟、社會與生態(tài)發(fā)展變量。由此最終得到上述所明確的21 項指標。而這些指標的遴選原則為：可以對系統(tǒng)發(fā)展狀態(tài)進行客觀反映，它們能夠折射出系統(tǒng)性質(zhì)的序參量。在本次分析中，相關(guān)數(shù)據(jù)遴選的時間節(jié)點分別為2000、2015、2016、2017 共四年，而選擇的指標下限值則為2000 至2017年間的基于相類數(shù)據(jù)篩選得到的最低表現(xiàn)值。而對應(yīng)的上限值則是三角礦區(qū)的發(fā)展規(guī)劃，然后結(jié)合區(qū)域的發(fā)展目標與現(xiàn)狀，最終得到礦區(qū)的EES 協(xié)調(diào)度評價指標與功效系數(shù)的計算結(jié)果，詳細可參見表2。

表2 EES 系統(tǒng)功效值

（二）花垣縣礦區(qū)EES 系統(tǒng)協(xié)調(diào)度系數(shù)

表3 EES 系統(tǒng)對應(yīng)的協(xié)調(diào)度及其等級表

圖1 EES 系統(tǒng)及其子系統(tǒng)協(xié)調(diào)度變化曲線圖

在表3 中給出了借助于線性加權(quán)法所得到的協(xié)調(diào)度，分析表3 以及圖1 可知，在2000 至2017年間，地區(qū)的EES 系統(tǒng)協(xié)調(diào)度變化情況整體上呈現(xiàn)出平緩趨勢，而從細節(jié)方面有著輕微的波動，亦即先降、后升、再降，其協(xié)調(diào)等級是為5 級，屬于弱度協(xié)調(diào)。生態(tài)子系統(tǒng)則是在EES 中占較大份額，2000年與2017年，對應(yīng)的比例分別為29.35%與41.92%，生態(tài)子系統(tǒng)貢獻率則表現(xiàn)出上升趨勢，這意味著隨著綜合治理的展開，花垣錳礦區(qū)地區(qū)的生態(tài)處于上升之勢。地區(qū)經(jīng)濟子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度在2000 與2017年分別占比為43.31%與30.71%，呈現(xiàn)出下降趨勢，這意味著對系統(tǒng)協(xié)調(diào)度的貢獻水平有所減弱，意味著盲目的以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價的粗放式經(jīng)濟增長有所緩解。而社會子系統(tǒng)則于系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度的占比則相對較低，但2000 到2017年之前呈現(xiàn)上升趨勢，這意味著隨著綜合治理的實施，地區(qū)的社會發(fā)展和諧程度不斷提高。由此可以得出：在2000 至2017年間，因為地方政府對環(huán)境治理給予高度重視，進而對生態(tài)環(huán)境的保護與建設(shè)給予不同程度的強化。相應(yīng)的生態(tài)環(huán)境也受到了正面影響，經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境治理之間協(xié)調(diào)發(fā)展。因此，花垣錳礦區(qū)綜合治理取得了明顯的效果，治理績效顯著，繼續(xù)優(yōu)化花垣錳礦區(qū)綜合治理，構(gòu)建科學的治理模式，能夠有效地促進花垣錳礦區(qū)地區(qū)社會、經(jīng)濟和環(huán)境效益的可持續(xù)發(fā)展⑥。

（三）花垣縣礦區(qū)EES 系統(tǒng)協(xié)調(diào)度評價

1.生態(tài)經(jīng)濟社會系統(tǒng)具有復雜巨型屬性，所涉及到的因素種類較多，而且這些因素本身也存在著明顯的動態(tài)性，且具有相互復雜的影響，若要實現(xiàn)系統(tǒng)良性與穩(wěn)定發(fā)展，就必須要構(gòu)造更為科學的EES 評價指標體系與協(xié)調(diào)度評價理論，唯有如此才可對系統(tǒng)正態(tài)進行科學把握，并選用科學的調(diào)控措施使得系統(tǒng)朝著有序化方向進行發(fā)展。

2. 評價EES 運行狀態(tài)領(lǐng)域協(xié)調(diào)度理論無疑有著較大的優(yōu)勢，它能夠折射出系統(tǒng)相關(guān)要素的和諧度與關(guān)系，并借助于數(shù)量化概念來對EES 的發(fā)展水平與狀態(tài)進行描述，同時也能折射出系統(tǒng)的變化屬性與發(fā)展規(guī)律。協(xié)調(diào)度評價的核心之一就是功效函數(shù)的上下限指標的遴選，這也是系統(tǒng)狀態(tài)定位的關(guān)鍵依據(jù)，亦為對EES進行評價、對其發(fā)展狀態(tài)進行評估的關(guān)鍵一環(huán)。評價指標值的動態(tài)區(qū)間的確定需要綜合考量EES 的現(xiàn)狀以及今后的發(fā)展目標，同時還需要對過去的發(fā)展狀態(tài)進行考量，包括地區(qū)乃至國家的總體發(fā)展規(guī)劃，這樣才能得到更為科學與合理的評價結(jié)果。

3.對協(xié)調(diào)度評價函數(shù)以及評價體系進行構(gòu)造，然后對其在錳三角礦區(qū)的EES 現(xiàn)狀方面的解釋進行研究，發(fā)現(xiàn)整體解釋效果較佳，可以為相類地區(qū)的協(xié)調(diào)發(fā)展提供重要的參考憑據(jù)。

注釋：

①魏曉旭,趙軍,魏偉,等.基于縣域單元的中國生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)協(xié)調(diào)度及空間演化[J].地理科學進展,2014,33(11):1535- 1545

②張偉剛,宋修海.礦區(qū)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)特征與演化研究[J].甘肅社會科學,2006(5):136- 138,145

③白中科,周偉,王金滿,等.再論礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)恢復重建[J].中國土地科學,2018,32(11):1- 8

④徐嘉興,趙華,李鋼,等.礦區(qū)土地生態(tài)評價及空間分異研究[J].中國礦業(yè)大學學報,2017(01):195- 203

⑤王廣成,李寧,崔新新.煤炭礦區(qū)復合生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同演化序參量的選擇與協(xié)同度評價[J].中國礦業(yè),2017(2):99- 105

⑥晚春東,鞠耀績,湯萬金.礦區(qū)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)特征與演化原理研究[J].技術(shù)經(jīng)濟,2003(2):65- 66