港城互動(dòng)發(fā)展背景下粵港澳大灣區(qū)港口壓力仿真研究

程 丹 （華南理工大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與貿(mào)易學(xué)院，廣東 廣州510006）

0 引 言

港城互動(dòng)發(fā)展關(guān)系存在正負(fù)兩種作用力。一方面，港口與城市發(fā)展相互促進(jìn)、良性循環(huán)。主要表現(xiàn)為港口的發(fā)展直接帶來港口吞吐量、貿(mào)易額的增長以及與航運(yùn)業(yè)相配套的相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，能為港口城市經(jīng)濟(jì)增長提供持續(xù)動(dòng)力。此外，城市也為港口提供土地、交通等基礎(chǔ)設(shè)施支撐，在港城關(guān)系中充當(dāng)經(jīng)濟(jì)腹地的角色。

近年來，得益于得天獨(dú)厚的港口發(fā)展條件，以廣州、深圳、香港為核心港口的粵港澳大灣區(qū)航運(yùn)業(yè)發(fā)展迅猛，已成為世界上通過能力最大的區(qū)域性集裝箱港口群之一。隨著外貿(mào)規(guī)模不斷擴(kuò)大以及國際海運(yùn)的發(fā)展，粵港澳大灣區(qū)外貿(mào)貨物運(yùn)輸需求迅速增加，集裝箱港口群與腹地城市之間聯(lián)系日益緊密，港城互動(dòng)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)一步增強(qiáng)。

然而，港口與城市的互動(dòng)發(fā)展關(guān)系也存在負(fù)向作用力。隨著港口吞吐量的持續(xù)增加，對(duì)港口所在城市的交通運(yùn)輸系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)等都造成了很大壓力，同時(shí)也限制了港口本身的進(jìn)一步發(fā)展。港口的吞吐壓力負(fù)荷及其帶來的環(huán)境污染問題已成為阻礙城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大障礙和瓶頸。因此，深入研究港城互動(dòng)體系，對(duì)港口的吞吐壓力進(jìn)行定量研究，對(duì)于幫助港口群吸引貨源，發(fā)展港城經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)粵港澳大灣區(qū)港城區(qū)域一體化，具有十分重要的意義。

1 文獻(xiàn)綜述

眾多學(xué)者對(duì)港城互動(dòng)關(guān)系進(jìn)行了研究，主要集中在港城相互作用理論、港城關(guān)系評(píng)價(jià)模型等方面。劉秉鐮[1]提出了港城之間的產(chǎn)業(yè)聯(lián)系，并重點(diǎn)分析了港口對(duì)城市產(chǎn)業(yè)發(fā)展的促進(jìn)作用。陳再齊[2]以廣州為例，提出了港城互動(dòng)的主要指標(biāo)及發(fā)展趨勢(shì)；陳航等構(gòu)建了港城增長的演化模型。李晶等[3]提出了港口與區(qū)域間相互促進(jìn)和相互制約的機(jī)理。王成金[4]從歷史的角度，分析了我國港口發(fā)展的基本規(guī)律以及港口對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的作用。關(guān)于港城關(guān)系的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究也有涉及。塔夫[5]最早開創(chuàng)了港城發(fā)展動(dòng)力學(xué)研究的先河，模型得出導(dǎo)致港口區(qū)位空間格局發(fā)生變化的因素主要有交通網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)張、樞紐港的產(chǎn)生和港口群的形成。閆森等[6]構(gòu)建了港口與城市的互動(dòng)系統(tǒng)，并確定了港城互動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵因素。以上研究從不同的視角對(duì)港口與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的相互影響進(jìn)行了分析，但都對(duì)港口與城市各要素間的定量分析和動(dòng)態(tài)機(jī)制研究不足。

目前對(duì)于粵港澳大灣區(qū)的研究主要集中于港口間的競(jìng)合問題、港口競(jìng)爭(zhēng)力比較和評(píng)價(jià)問題。Dong-Wook[7]從戰(zhàn)略角度研究了香港港與華南地區(qū)集裝箱港口的競(jìng)合問題。杜敏[8]強(qiáng)調(diào)珠三角港口合作發(fā)展的必要性，并分析了開展合作的難點(diǎn)。賈紅雨等[9]采用聚類分析與社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析相結(jié)合的方法，建立了港口競(jìng)合關(guān)系分析模型。丁婉怡[10]對(duì)珠三角主要港口競(jìng)爭(zhēng)力給以定量的比較，并以定性的方式探討主要港口未來發(fā)展戰(zhàn)略。李雁等[11]應(yīng)用GIS 空間分析技術(shù)對(duì)比分析了長珠港口群及其腹地發(fā)展?fàn)顩r和競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)弱。

國內(nèi)尚未有專門針對(duì)粵港澳大灣區(qū)港城互動(dòng)發(fā)展系統(tǒng)的仿真及其港口吞吐壓力的定量研究。本文以粵港澳大灣區(qū)港口—城市系統(tǒng)為研究對(duì)象，通過借鑒系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，分析系統(tǒng)各影響因素之間的相互作用機(jī)制，模擬仿真粵港澳大灣區(qū)港城互動(dòng)發(fā)展系統(tǒng)的行為特征和發(fā)展趨勢(shì)，旨在為促進(jìn)港城之間的良性互動(dòng)，提升粵港澳大灣區(qū)港城發(fā)展的總體水平提供有益的建議。

2 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是由Forrester 提出的一種解決處理高階次、非線性、多重反饋的負(fù)復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)問題的有效工具[12]。本文將粵港澳大灣區(qū)港口與城市作為一個(gè)整體的動(dòng)態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)，基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真軟件VENSIM 建立仿真模型。

2.1 模型假設(shè)

（1） 本文模型重點(diǎn)研究粵港澳大灣區(qū)內(nèi)廣州港、深圳港和香港港三大主要集裝箱港口，以及大灣區(qū)內(nèi)其他小型集裝箱港口。由于澳門港集裝箱貨運(yùn)量極小，本文不做考慮。

（2） 港城互動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，包含經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)、資源環(huán)境、港口及交通基礎(chǔ)設(shè)施諸多影響因素。因此合理確定模型的邊界及要素是本文研究的首要前提。本研究只考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境、港城基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)集裝箱生成量的影響，忽略城市發(fā)展等其他難以估量且具有高度不確定性因素的影響與制約。

（3） 本文模型研究的時(shí)間范圍為2011～2025年，仿真步長為1年。自2017年簽署“深化大港灣區(qū)粵港澳合作框架協(xié)議”以來，大灣區(qū)在政府的大力支持下發(fā)展迅速。鑒于時(shí)間的連續(xù)性和穩(wěn)定性要求，為契合政府“五年計(jì)劃”的持續(xù)時(shí)間，盡量減少由于政府政策變化帶來的影響，模型的預(yù)測(cè)年限設(shè)置為2020-2025年。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)認(rèn)為系統(tǒng)行為是由系統(tǒng)構(gòu)造產(chǎn)生并決定的，而系統(tǒng)的構(gòu)造是以因果關(guān)系反饋環(huán)為基礎(chǔ)的。因此因果關(guān)系的分析是系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模的關(guān)鍵。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上劃分，擬研究的粵港澳大灣區(qū)港城互動(dòng)發(fā)展系統(tǒng)要素包括城市經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)、廣州港子系統(tǒng)、深圳港子系統(tǒng)、香港港子系統(tǒng)、其他港子系統(tǒng)5 個(gè)子模塊。主要模型要素和因果反饋回路分析如下：①港口吞吐量→+港口壓力→+集裝箱壓港量→-港口吞吐量，極性為負(fù)。集裝箱吞吐需求的增加將導(dǎo)致港口面臨更大的吞吐壓力，導(dǎo)致集裝箱壓港并形成擁堵量，從而制約集裝箱吞吐量的進(jìn)一步增長。②港口城市經(jīng)濟(jì)→+城市GDP→+港口固定資產(chǎn)投資→+港口吞吐能力→+港口吸引力→+港口吞吐量→+港口城市經(jīng)濟(jì)，極性為正。隨著港口所在城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，港口基礎(chǔ)設(shè)施的投資能力增強(qiáng)，港口吞吐能力增強(qiáng)，港口吸引力隨之增強(qiáng)，帶來新增的港口吞吐量需求，從而將促進(jìn)港口經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。③港口固定資產(chǎn)投資→+港口吞吐能力→+港口吸引力→+港口吞吐量→+港口吞吐壓力→+計(jì)劃新增吞吐能力→+港口固定資產(chǎn)投資，極性為正。港口吞吐壓力與港口固定資產(chǎn)投資水平密切相關(guān)。當(dāng)港口的吞吐壓力負(fù)荷過大時(shí)，迫切需要新增計(jì)劃部分能力來緩解港口壓力，因而需要進(jìn)一步加大港口固定資產(chǎn)投資。④港口城市GDP→+港口固定資產(chǎn)投資→+港口吞吐能力→+港口吸引力→+港口吞吐量→+港口集疏運(yùn)需求→+集疏運(yùn)碳排放量→-港口城市經(jīng)濟(jì)，極性為負(fù)。城市經(jīng)濟(jì)以及港口吞吐量的迅速增長將給現(xiàn)有的港口城市交通基礎(chǔ)設(shè)施帶來巨大壓力，造成集疏運(yùn)擁堵問題，帶來更多的交通碳排放量，最終將不利于港口城市經(jīng)濟(jì)及生態(tài)環(huán)境的綠色發(fā)展。

2.3 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流圖

基于以上各子系統(tǒng)之間的因果反饋關(guān)系，并測(cè)定相關(guān)的變量和常量，采用VENSIM 軟件繪制SD 模型流圖如圖1 所示。

3 模擬結(jié)果分析

3.1 港口吞吐壓力仿真模擬

港口吞吐壓力將直接決定城市公路、鐵路、水路等各集疏運(yùn)方式的壓力，港口吞吐壓力過大將導(dǎo)致港口的運(yùn)作效率低下，造成港口擁堵，不利于港城系統(tǒng)的健康可持續(xù)發(fā)展。因此對(duì)各集裝箱港口吞吐壓力進(jìn)行仿真模擬分析十分有必要?；浉郯拇鬄硡^(qū)內(nèi)各港口集裝箱吞吐壓力如圖2 所示。

圖1 粵港澳大灣區(qū)港城互動(dòng)發(fā)展系統(tǒng)流圖

（1） 廣州港吞吐壓力分析。由圖2 可知，在2011～2016年間，廣州港集裝箱吞吐壓力總體在1.3～1.5 左右波動(dòng)，在2015年甚至突破了1.5，主要是因?yàn)榧b箱貨物運(yùn)輸需求旺較為旺盛，而廣州港基礎(chǔ)設(shè)施還不完全適應(yīng)大型現(xiàn)代化集裝箱港口的發(fā)展需求，即吞吐能力的增長跟不上吞吐量的增長。在2017年以后，廣州港集裝箱吞吐壓力逐步減小至1 左右，并始終在合理范圍內(nèi)波動(dòng)，說明現(xiàn)有吞吐能力基本滿足，這與廣州港南沙三期工程的集裝箱泊位建設(shè)和陸續(xù)完工有關(guān)。隨著南沙港區(qū)四期、新沙港區(qū)二期等大型項(xiàng)目的順利推進(jìn)，預(yù)計(jì)在2021年左右廣州港能基本消除能力瓶頸，實(shí)現(xiàn)港口壓力合理化和健康發(fā)展。

圖2 粵港澳大灣區(qū)內(nèi)各港口集裝箱吞吐壓力

（2） 深圳港吞吐壓力分析。由圖2 可知，深圳港集裝箱吞吐壓力在2011～2013年間維持在較合理范圍，但從2014年開始港口壓力急劇增大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出正常值。模型預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，2019年后深圳港集裝箱吞吐壓力將突破3，最高時(shí)甚至可達(dá)4。這說明，隨著“一帶一路”戰(zhàn)略的推進(jìn)，深圳港不斷擴(kuò)大深入與內(nèi)陸無水港的合作，并致力于打造國際航運(yùn)樞紐港，積極布局全球航線網(wǎng)絡(luò)，集裝箱吸引力不斷提高，但與此同時(shí)，隨之而來的吞吐壓力也十分巨大，改善深圳港吞吐壓力現(xiàn)狀迫在眉睫。長期來看，若不能及時(shí)尋找出路，將不利于深圳港未來集裝箱業(yè)務(wù)的持續(xù)健康發(fā)展。

（3） 香港港吞吐壓力分析。由圖2 可知，2017年以前，香港集裝箱吞吐壓力一直維持在合理范圍內(nèi)，這是由于香港碼頭成熟，航線航班多，又位于主干航線上，發(fā)展集裝箱中轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)的優(yōu)勢(shì)明顯。但從2017年開始，香港港集裝箱吞吐壓力逐年增大，一方面是隨著腹地范圍和集裝箱業(yè)務(wù)量的急劇擴(kuò)大，后勤用地和專用碼頭泊位長期不足，碼頭擁擠問題嚴(yán)重，吞吐能力已跟不上集裝箱需求的增長速度。另一方面，從各項(xiàng)成本來看，香港相比臨近的內(nèi)地港口也并不占優(yōu)，比如裝卸成本、人力資源、土地成本等方面更加高昂?？梢娢磥硐愀奂b箱運(yùn)輸業(yè)面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，香港港可考慮加強(qiáng)與深圳港的合作，借助深圳港廣闊的內(nèi)陸腹地資源，并結(jié)合自身在自由港貿(mào)易、配套金融等高端航運(yùn)服務(wù)業(yè)方面的優(yōu)勢(shì)，解決各自的集疏運(yùn)壓力瓶頸，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高粵港澳大灣區(qū)集裝箱港口群整體國際競(jìng)爭(zhēng)力。

（4） 其他港口吞吐壓力分析。如圖2 所示，其他港口的集裝箱吞吐壓力從2011 至今一直在0.4～0.5 之間波動(dòng)，預(yù)計(jì)2020年開始將達(dá)到0.6 以上，港口吞吐壓力整體而言偏低。這說明，其他港口的吞吐能力利用率尚且不足，還有進(jìn)一步開發(fā)利用的空間。作為喂給港和支線港，其他中小型港口需加強(qiáng)與更深入腹地的聯(lián)系，不斷擴(kuò)大集裝箱內(nèi)陸貨源，并積極加快港口建設(shè)，加大分擔(dān)各樞紐港的支線運(yùn)量，緩解樞紐港的吞吐壓力。

4 結(jié) 論

本文通過建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，模擬仿真粵港澳大灣區(qū)內(nèi)各主要集裝箱港口吞吐壓力的行為特征和發(fā)展趨勢(shì)，模擬分析結(jié)果顯示：（1） 廣州港預(yù)計(jì)在2021年左右能基本消除能力瓶頸，實(shí)現(xiàn)港口壓力合理化；（2） 深圳港未來吞吐壓力仍然十分巨大，急需尋求解決出路；（3） 香港港未來集裝箱吞吐壓力逐年增大，可考慮加強(qiáng)與深圳港的合作，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)；（4） 其他中小型港口作為喂給港和支線港，其吞吐能力利用率尚且不足，需積極加快港口建設(shè)，緩解大灣區(qū)內(nèi)其他樞紐港的吞吐壓力?？偠灾浉郯拇鬄硡^(qū)內(nèi)各港口均面臨自身發(fā)展集裝箱運(yùn)輸業(yè)務(wù)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，急需突破瓶頸，尋求優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，推進(jìn)區(qū)域一體化。各港口應(yīng)繼續(xù)突出自身優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)港口群功能合理定位和分工，通過深度融合、差異化發(fā)展，優(yōu)化廣州港、深圳港、香港港三大樞紐港的功能布局，并積極提升大灣區(qū)內(nèi)其他港口對(duì)城市經(jīng)濟(jì)的支撐作用。