基于SD 模型的黃河流域生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展可持續(xù)性模擬

王奕淇， 李國(guó)平

（1.長(zhǎng)安大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，陜西 西安 710064；2.西安交通大學(xué)經(jīng)濟(jì)與金融學(xué)院，陜西 西安 710061）

2019 年9 月，習(xí)近平總書記在鄭州主持召開的座談會(huì)上提出了一個(gè)重大國(guó)家戰(zhàn)略：黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展。習(xí)總書記強(qiáng)調(diào)，黃河流域構(gòu)成我國(guó)重要的生態(tài)屏障，是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)地帶，是打贏脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)的重要區(qū)域［1］。2021年3月，“十四五”規(guī)劃明確提出，扎實(shí)推進(jìn)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展，健全區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展體制機(jī)制。根據(jù)《2019 年中國(guó)水資源公報(bào)》和《2020 年中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》顯示，黃河流域水資源總量為797.5×108m3，僅占全國(guó)水資源總量的2.75%；黃河流域降水量為496.9 mm，相當(dāng)于長(zhǎng)江流域的46.87%；黃河流域人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）為55470.29 元，低于全國(guó)水平的27.80%。同時(shí)，根據(jù)《2019 黃河泥沙公報(bào)》顯示，近10 a來(lái)，隨著干流河底的不斷淤積，小浪底庫(kù)區(qū)最大支流畛水的斷面淤積抬高62.90 m，主要支流大峪河的斷面淤積抬高53.83 m。當(dāng)前黃河流域存在生態(tài)環(huán)境脆弱、水資源匱乏、水沙關(guān)系失衡等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題［2］，嚴(yán)重制約了黃河流域的發(fā)展質(zhì)量。

高質(zhì)量發(fā)展是經(jīng)濟(jì)的總量與規(guī)模增長(zhǎng)到一定階段后新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)同發(fā)展，人民生活水平顯著提高［3］。黃河流域的高質(zhì)量發(fā)展應(yīng)以生態(tài)優(yōu)先為發(fā)展理念，在市場(chǎng)起決定性作用和創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)下，促進(jìn)中心城市的集聚，實(shí)現(xiàn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展，滿足人民的美好生活需要［4］。黃河流域的高質(zhì)量發(fā)展應(yīng)體現(xiàn)生態(tài)保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展相統(tǒng)一的理念，將可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)作為突破口，實(shí)現(xiàn)發(fā)展質(zhì)量的全面提升［5］。“十四五”規(guī)劃中也提出，堅(jiān)持綠水青山就是金山銀山理念，實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型。要實(shí)現(xiàn)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展，需解決流域生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)問(wèn)題。

對(duì)于黃河流域發(fā)展的可持續(xù)問(wèn)題，現(xiàn)有研究主要集中于流域的綜合治理與可持續(xù)發(fā)展、耦合協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系、發(fā)展路徑、時(shí)空演變和戰(zhàn)略設(shè)計(jì)5 個(gè)方面。一是黃河流域的綜合治理與可持續(xù)發(fā)展，學(xué)者認(rèn)為應(yīng)建立市場(chǎng)、社會(huì)、文化、生態(tài)以及利益協(xié)同的現(xiàn)代化治理體系［6-8］。二是黃河流域生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展的耦合關(guān)系，學(xué)者在分析生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展耦合機(jī)理的基礎(chǔ)上，通過(guò)構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)度模型分析二者的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系［9-10］。三是黃河流域發(fā)展模式與路徑，學(xué)者從黃河流域?qū)嶓w經(jīng)濟(jì)發(fā)展的特征性事實(shí)出發(fā)，對(duì)實(shí)現(xiàn)黃河流域可持續(xù)利用的路徑進(jìn)行剖析［11-13］。四是黃河流域可持續(xù)發(fā)展的時(shí)空演變，學(xué)者通過(guò)構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)黃河流域可持續(xù)發(fā)展的時(shí)空演變特征進(jìn)行分析［14-16］。五是黃河流域高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略設(shè)計(jì)，學(xué)者提出黃河流域高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略內(nèi)容應(yīng)包括黃河流域的協(xié)同發(fā)展、分類發(fā)展、創(chuàng)新發(fā)展、綠色發(fā)展以及開放發(fā)展5個(gè)維度［3,17-18］。

綜上所述，現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)于黃河流域發(fā)展的可持續(xù)問(wèn)題，多是從理論層面對(duì)發(fā)展的體系構(gòu)建、路徑以及戰(zhàn)略設(shè)計(jì)等內(nèi)容進(jìn)行闡釋，鮮有學(xué)者對(duì)黃河流域生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)性進(jìn)行數(shù)值模擬，對(duì)于二者可持續(xù)發(fā)展的實(shí)證研究仍然薄弱。鑒于此，本文立足于黃河流域的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境4 個(gè)子系統(tǒng)，運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（System dynamics，SD）原理，構(gòu)建基于SD 模型的黃河流域多個(gè)發(fā)展情景，在對(duì)模型進(jìn)行真實(shí)性和有效性檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)的不同情景進(jìn)行模擬仿真，探尋實(shí)現(xiàn)黃河流域生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的最優(yōu)方案。

1 研究區(qū)概況

黃河是中華民族的母親河，是我國(guó)的第二大河，發(fā)源于青藏高原巴顏喀拉山北麓海拔4500 m的約古宗列盆地，流經(jīng)青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、山西、陜西、河南、山東9 ?。▍^(qū)），在山東省墾利縣注入渤海。黃河流域各省份2018 年底總?cè)丝?.2×108人，占全國(guó)30.3%；地區(qū)生產(chǎn)總值23.9×1012元，占全國(guó)26.5%，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)安全方面具有十分重要的地位。黨和國(guó)家對(duì)黃河的開發(fā)治理極為重視，將黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展上升為重大國(guó)家戰(zhàn)略。黃河流域的高質(zhì)量發(fā)展既是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在需要，也是促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的必然要求［19］。對(duì)黃河流域生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)性進(jìn)行模擬，對(duì)推動(dòng)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)主要來(lái)源于2008—2018年《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》《山西統(tǒng)計(jì)年鑒》《內(nèi)蒙古統(tǒng)計(jì)年鑒》《山東統(tǒng)計(jì)年鑒》《河南統(tǒng)計(jì)年鑒》《四川統(tǒng)計(jì)年鑒》《陜西統(tǒng)計(jì)年鑒》《甘肅發(fā)展年鑒》《青海統(tǒng)計(jì)年鑒》《寧夏統(tǒng)計(jì)年鑒》，以及黃河流域流經(jīng)9個(gè)省區(qū)的政府工作報(bào)告和相關(guān)統(tǒng)計(jì)公報(bào)等。

2.2 模型構(gòu)建

2.2.1 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)作為一種研究系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)行為的方法，可用于處理非線性、多層次、多反饋的復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題［20］。與傳統(tǒng)的方法相比，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)可用于復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)態(tài)反饋的定性與定量分析［21］，剖析系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及其演變態(tài)勢(shì)［22］。黃河流域發(fā)展涉及社會(huì)活動(dòng)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)以及自然界的復(fù)雜關(guān)系，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、資源與環(huán)境等各要素之間存在復(fù)雜的相互作用，需要采用系統(tǒng)科學(xué)的方法從多因素和多層次入手研究社會(huì)經(jīng)濟(jì)和資源環(huán)境的大系統(tǒng)。由于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)可較好反映系統(tǒng)及其內(nèi)部各要素之間的非線性反饋關(guān)系［23］，并能夠做出合理的中長(zhǎng)期政策模擬［24］，目前已被應(yīng)用于可持續(xù)發(fā)展研究［25-27］。

2.2.2 SD 模型流程圖SD 模型的主要變量包括狀態(tài)變量、速率變量和輔助變量［28］。狀態(tài)變量描述了系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)，反映了信息的積累；速率變量可直接改變狀態(tài)變量，反映狀態(tài)變量的變化速度；輔助變量是系統(tǒng)中的信息量，由其他變量計(jì)算得到。狀態(tài)變量和速率變量之間的關(guān)系體現(xiàn)為系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)變化，如式（1）所示：

結(jié)合各子系統(tǒng)相互影響和作用的關(guān)系，建立各變量之間的方程式，并利用Vensim軟件構(gòu)建模型的系統(tǒng)流程圖（圖1）。

圖1 SD模型系統(tǒng)流程圖Fig.1 Flow chart of SD model system

2.2.3 SD模型子系統(tǒng)構(gòu)建

（1）社會(huì)子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)主要研究在一定的經(jīng)濟(jì)總量、資源消耗總量和生態(tài)環(huán)境的條件下，所應(yīng)維持的合適的社會(huì)發(fā)展水平。該系統(tǒng)中人的活動(dòng)所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、資源消耗以及污染排放，對(duì)其他3 個(gè)子系統(tǒng)都具有影響。一旦人口數(shù)量增加，則資源需求也隨之上升，資源消耗量也會(huì)上升；同理，人口數(shù)量的增加也會(huì)提高污染物的排放量提高，進(jìn)而加劇生態(tài)環(huán)境的污染［29］。該系統(tǒng)以人口總量為水平變量，人口凈增長(zhǎng)為速率變量，其余變量為輔助變量。

（2）經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)主要研究經(jīng)濟(jì)總量和結(jié)構(gòu)對(duì)資源和環(huán)境的影響關(guān)系。根據(jù)產(chǎn)業(yè)分類的方法，經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)應(yīng)包括三大產(chǎn)業(yè)。假設(shè)三大產(chǎn)業(yè)增加值分別由三大產(chǎn)業(yè)增加值增長(zhǎng)率決定，同時(shí)，不同的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)構(gòu)成不同的資源消耗水平，且經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)通過(guò)污染治理投入影響流域生態(tài)環(huán)境治理能力。

（3）資源子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)主要研究在一定社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平下資源的消耗情況，以及資源消耗的變化對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生的影響。系統(tǒng)主要考察水資源和能源的資源消耗，其中水資源消耗包括農(nóng)業(yè)用水量、工業(yè)用水量、生活用水量以及生態(tài)用水量［30］。資源消耗與經(jīng)濟(jì)總量相互影響，經(jīng)濟(jì)水平的提高會(huì)帶動(dòng)資源消耗總量的上升，也會(huì)造成污染排放量的增加，反過(guò)來(lái)制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

（4）環(huán)境子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)主要研究在一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平下環(huán)境的可承載情況，以及生態(tài)環(huán)境變化對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生的影響。該系統(tǒng)直接影響流域環(huán)境質(zhì)量，與人類健康和生態(tài)文明密切相關(guān)。為探究系統(tǒng)中污染物的動(dòng)態(tài)循環(huán)發(fā)展關(guān)系，考察廢水中的化學(xué)需氧量（COD）和氨氮，廢氣中的二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）以及工業(yè)固體廢棄物的產(chǎn)生量、治理量和排放量的變動(dòng)情況［31］，其中污染物治理量受污染治理投資水平影響。

社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境子系統(tǒng)的主要變量如表1所示。

2.2.4 情景設(shè)計(jì)以資源環(huán)境基礎(chǔ)理論和可持續(xù)發(fā)展理論為理論基礎(chǔ)，結(jié)合習(xí)總書記《在黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)上的講話》以及國(guó)務(wù)院批復(fù)的《黃河流域綜合規(guī)劃（2012—2030 年）》，從4個(gè)子系統(tǒng)中選取人口凈增長(zhǎng)率、就業(yè)人口占總?cè)丝诒戎亍⒌谝划a(chǎn)業(yè)增加值增長(zhǎng)率、第二產(chǎn)業(yè)增加值增長(zhǎng)率、第三產(chǎn)業(yè)增加值增長(zhǎng)率、農(nóng)業(yè)用水增長(zhǎng)率、工業(yè)用水增長(zhǎng)率、生活用水增長(zhǎng)率、生態(tài)用水增長(zhǎng)率、能源消費(fèi)彈性系數(shù)、工業(yè)廢水治理投資、工業(yè)廢氣治理投資、工業(yè)固體廢棄物治理投資13個(gè)指標(biāo)作為控制變量，設(shè)計(jì)6 個(gè)黃河流域生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的情景進(jìn)行模擬仿真，探索適宜的發(fā)展模式，詳見(jiàn)表2。

情景1：維持現(xiàn)狀。在該情景中，黃河流域維持現(xiàn)有的發(fā)展現(xiàn)狀，借鑒張俊榮等［32］和Yang等［30］的研究，令模型中的所有參數(shù)保持不變，同時(shí)，應(yīng)用該情景與其他情景進(jìn)行比較。

情景2：優(yōu)先發(fā)展社會(huì)。該情景強(qiáng)調(diào)人口快速增長(zhǎng)和就業(yè)形勢(shì)趨好。參考黃河流域流經(jīng)省區(qū)近10 a 的統(tǒng)計(jì)年鑒，并借鑒Song 等［29］和楊紅娟等［33］的研究，假設(shè)人口凈增長(zhǎng)率和就業(yè)人口占總?cè)丝诒戎胤謩e提高10%。

情景3：優(yōu)先發(fā)展經(jīng)濟(jì)。該情景強(qiáng)調(diào)流域經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要性，把經(jīng)濟(jì)發(fā)展放在首位。參考黃河流域流經(jīng)省區(qū)近10 a 的國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)，借鑒Sun等［34］和申慧云等［35］的研究，適當(dāng)放大與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)相關(guān)的參數(shù)，將第一、二、三產(chǎn)業(yè)增加值的增長(zhǎng)率分別提高10%。

情景4：優(yōu)先節(jié)約資源。該情景強(qiáng)調(diào)提高水資源和能源使用效率。參考Zhang等［36］和曹祺文等［37］的研究，結(jié)合黃河流域流經(jīng)省區(qū)的實(shí)際用水情況，假設(shè)農(nóng)業(yè)用水增長(zhǎng)率、工業(yè)用水增長(zhǎng)率、生活用水增長(zhǎng)率、生態(tài)用水增長(zhǎng)率以及能源消費(fèi)彈性系數(shù)分別下降10%。

情景5：優(yōu)先保護(hù)環(huán)境。該情景強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)、控制環(huán)境污染和提高環(huán)境質(zhì)量。借鑒Yang等［30］和彭昕杰等［38］的研究，結(jié)合黃河流域流經(jīng)省區(qū)的環(huán)保投資情況，假設(shè)工業(yè)廢水治理投資、工業(yè)廢氣治理投資、工業(yè)固體廢棄物治理投資分別上升10%。

情景6：協(xié)同發(fā)展。該情景強(qiáng)調(diào)不同政策間的組合效果，在參考Sun 等［34］和楊紅娟等［33］研究的基礎(chǔ)上，綜合考慮協(xié)調(diào)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)，將各變量的變動(dòng)幅度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，但調(diào)整幅度均小于對(duì)特定模式的調(diào)整幅度，使系統(tǒng)傾向于協(xié)同發(fā)展［39］。

3 實(shí)證分析

3.1 模型檢驗(yàn)

由于SD 模型是在一定條件下對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象，為了保證模型仿真結(jié)果的質(zhì)量，在利用Vensim軟件運(yùn)行仿真前需要對(duì)模型的真實(shí)性和有效性進(jìn)行檢驗(yàn)［40］。為確保SD 模型與現(xiàn)實(shí)相符，模擬2007—2017年的各變量值，將模擬得到的結(jié)果與各變量的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可驗(yàn)證模型的真實(shí)性和有效性［41］。選取總?cè)丝?、GDP、總用水量、能源消費(fèi)總量、工業(yè)COD 治理量、工業(yè)氨氮治理量、工業(yè)SO2治理量、工業(yè)NOx治理量、污染治理投資完成9個(gè)較具代表性的變量進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。當(dāng)相對(duì)誤差小于10%時(shí)，說(shuō)明模型模擬效果較好［37］。由表3可知，各變量的相對(duì)誤差均小于10%，說(shuō)明模型運(yùn)行效果與實(shí)際數(shù)據(jù)之間擬合度較高，可以真實(shí)有效的反映實(shí)際情況，具有良好的預(yù)測(cè)效果，可進(jìn)行模擬仿真。

表3 SD模型的有效性檢驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Effectiveness test results of the SD model

3.2 仿真結(jié)果

運(yùn)用Vensim 軟件對(duì)黃河流域生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展可持續(xù)性的6 個(gè)情景進(jìn)行模擬仿真，得到不同情境中的模擬結(jié)果，見(jiàn)表4。

表4 不同情境中的仿真結(jié)果Tab.4 Simulation results in different scenarios

在情景1“維持現(xiàn)狀”中，2030 年黃河流域的總?cè)丝诤途蜆I(yè)人口將分別達(dá)到43927.00×104人和27278.70×104人，較2007 年分別增長(zhǎng)9.66%和17.31%；GDP達(dá)到358819.00×108元，是2007年的4.85倍；單位GDP水耗和能耗分別為47.18 t·（104元）-1和0.55 t·（104元）-1，較2007 年分別下降70.65%和57.72%；工業(yè)COD 排放量和工業(yè)SO2排放量分別為45.50×104t 和240.31×104t，較2007 年分別下降71.04%和70.42%。說(shuō)明在當(dāng)前中央政府愈發(fā)重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)和建設(shè)、強(qiáng)調(diào)生態(tài)文明建設(shè)的背景下，黃河流域的污染排放量有所改善。

在情景2“優(yōu)先發(fā)展社會(huì)”中，與2007 年相比，2030年黃河流域的總?cè)丝?、就業(yè)人口和GDP分別增長(zhǎng)11.48%、20.13%和406.31%，單位GDP 水耗和能耗分別下降70.00%和56.32%，工業(yè)COD 排放量和工業(yè)SO2排放量分別下降69.37%和68.72%。說(shuō)明在優(yōu)先發(fā)展社會(huì)情景中，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度快于情景1，資源節(jié)約程度和污染排放下降速度略低于情景1。

在情景3“優(yōu)先發(fā)展經(jīng)濟(jì)”中，與2007 年相比，2030年黃河流域的總?cè)丝?、就業(yè)人口和GDP分別增長(zhǎng)9.12%、16.34%和531.27%，社會(huì)發(fā)展速度略低于情景1，而經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度顯著快于情景1；單位GDP水耗和能耗分別下降74.70%和65.31%，資源節(jié)約程度優(yōu)于情景1；工業(yè)COD排放量和工業(yè)SO2排放量分別下降63.60%和61.98%，污染排放下降速度低于情景1。

在情景4“優(yōu)先節(jié)約資源”中，與2007 年相比，2030年黃河流域的總?cè)丝?、就業(yè)人口和GDP分別增長(zhǎng)10.17%、18.23%和448.58%，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度優(yōu)于情景1；單位GDP 水耗和能耗分別下降76.97%和67.02%，工業(yè)COD 排放量和工業(yè)SO2排放量分別下降77.59%和74.09%，資源節(jié)約程度和污染排放下降速度均優(yōu)于情景1。

在情景5“優(yōu)先保護(hù)環(huán)境”中，與2007 年相比，2030年黃河流域的總?cè)丝凇⒕蜆I(yè)人口和GDP分別增長(zhǎng)9.66%、17.31%和391.05%，社會(huì)發(fā)展速度與情景1 一致，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度略優(yōu)于情景1；單位GDP 水耗和能耗分別下降72.47%和60.07%，工業(yè)COD 排放量和工業(yè)SO2排放量分別下降87.67%和85.83%，資源節(jié)約程度和污染排放下降速度均優(yōu)于情景1。

在情景6“協(xié)同發(fā)展”中，與2007 年相比，2030年黃河流域的總?cè)丝?、就業(yè)人口和GDP 分別增長(zhǎng)10.93%、19.62%、499.05%，單位GDP 水耗和能耗分別下降78.31%和68.16%，工業(yè)COD 排放量和工業(yè)SO2排放量分別下降80.64%和80.17%。說(shuō)明在協(xié)同發(fā)展情景中，不論是社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度，還是資源節(jié)約程度或是污染排放下降程度，均優(yōu)于情景1。

3.3 情景選擇

為更直觀地展現(xiàn)2007—2030 年黃河流域在不同情景中的發(fā)展情況，對(duì)各子系統(tǒng)在不同情景中的模擬結(jié)果進(jìn)行分析。由圖2a～b 可知，6 個(gè)情景中總?cè)丝诤虶DP 均保持上升的趨勢(shì)，其中情景2 和情景6的總?cè)丝谠鲩L(zhǎng)速度快于其他4個(gè)情景，情景3和情景6 的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度快于其他4 個(gè)情景，說(shuō)明社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展會(huì)在一定程度上使總?cè)丝诤虶DP增加。圖2c～d可知，單位GDP水耗和能耗呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì)，說(shuō)明雖然資源的消耗量逐年增加，但資源的使用效率也在持續(xù)提高，其中，情景4和情景6的單位GDP水耗和能耗的下降速度也快于其他4個(gè)情景，說(shuō)明相較于其他情景，情景4和情景6對(duì)于資源的節(jié)約和資源使用效率的提高表現(xiàn)出較強(qiáng)的動(dòng)力。由圖2e～f可知，在6個(gè)情景中，污染物排放都呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，說(shuō)明隨著污染治理投入的逐漸增加，污染物排放量會(huì)逐漸減少，其中，情景5和情景6的工業(yè)COD排放量和工業(yè)SO2排放量下降速度顯著快于其他情景，說(shuō)明這2 個(gè)情景對(duì)于黃河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和治理的效果更顯著。

圖2 6個(gè)情景中的模擬結(jié)果Fig.2 Simulation results in the six scenarios

綜合各情景的仿真結(jié)果可知，在情景6 協(xié)同發(fā)展的情景中，黃河流域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)得到較快發(fā)展，同時(shí)有效節(jié)約資源和提高資源使用效率，且可降低污染物的排放量。說(shuō)明協(xié)同發(fā)展情景同時(shí)兼顧了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源環(huán)境保護(hù)，因此，認(rèn)為情景6協(xié)同發(fā)展為黃河流域?qū)崿F(xiàn)生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的最優(yōu)方案。

4 結(jié)論與建議

本文以黃河流域?yàn)檠芯繉?duì)象，通過(guò)構(gòu)建SD模型對(duì)黃河流域生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)性進(jìn)行模擬研究。首先構(gòu)建SD模型的4個(gè)子系統(tǒng)，包括社會(huì)子系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)、資源子系統(tǒng)和環(huán)境子系統(tǒng)；其次，設(shè)計(jì)黃河流域的發(fā)展情景，分別為維持現(xiàn)狀、優(yōu)先發(fā)展社會(huì)、優(yōu)先發(fā)展經(jīng)濟(jì)、優(yōu)先節(jié)約資源、優(yōu)先保護(hù)環(huán)境以及協(xié)同發(fā)展6 個(gè)情景；最后，在模型通過(guò)有效性和合理性檢驗(yàn)后，對(duì)模型進(jìn)行模擬仿真并對(duì)不同情景的模擬結(jié)果進(jìn)行分析比較。結(jié)果表明：（1）構(gòu)建的SD 模型具有良好的模擬效果，說(shuō)明該模型能較好的反映真實(shí)情況；（2）協(xié)同發(fā)展情景為黃河流域兼顧社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源環(huán)境保護(hù)、實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的最優(yōu)方案，該情景可加快社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有效節(jié)約資源和提高資源的使用效率，同時(shí)還可以改善黃河流域的生態(tài)環(huán)境。

針對(duì)協(xié)同發(fā)展情景6 的模擬結(jié)果，提出以下政策建議：

（1）黃河流域應(yīng)實(shí)現(xiàn)上中下游的協(xié)同發(fā)展。社會(huì)的發(fā)展會(huì)促進(jìn)就業(yè)人數(shù)的增加，人口紅利會(huì)推進(jìn)經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展，而經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展會(huì)導(dǎo)致資源與環(huán)境的壓力加劇，使社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的矛盾突出。因此，黃河流域上中下游應(yīng)協(xié)同合作，以黃河經(jīng)濟(jì)帶的建設(shè)與發(fā)展作為戰(zhàn)略目標(biāo)，遵循主體功能區(qū)的差異化開發(fā)建設(shè)思路，設(shè)定并嚴(yán)守資源消耗上限、生態(tài)保護(hù)紅線以及環(huán)境質(zhì)量底線，堅(jiān)持在發(fā)展中保護(hù)，在保護(hù)中發(fā)展，實(shí)現(xiàn)黃河流域上中下游社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)建設(shè)的雙贏。

（2）調(diào)整產(chǎn)業(yè)空間結(jié)構(gòu)，提高資源使用效率。黃河流域作為一個(gè)有機(jī)整體，其生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)性應(yīng)著眼于整體進(jìn)行布局，調(diào)整產(chǎn)業(yè)空間結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、合作共贏。根據(jù)區(qū)域的比較優(yōu)勢(shì)，推進(jìn)流域上中下游的產(chǎn)業(yè)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)，增強(qiáng)區(qū)域間的產(chǎn)業(yè)互補(bǔ)性和聯(lián)動(dòng)性，改善資源需求結(jié)構(gòu)和提高資源使用效率，有效降低污染物的排放，緩解經(jīng)濟(jì)發(fā)展給資源環(huán)境造成的壓力。同時(shí)，開發(fā)和引進(jìn)新的技術(shù)，推廣節(jié)能高效的技術(shù)與產(chǎn)品，推動(dòng)新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在追求綠色經(jīng)濟(jì)的進(jìn)程中，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一。

（3）完善公眾的參與監(jiān)督制度。公眾既是環(huán)境保護(hù)的受益者，也是環(huán)境破壞的受害者，應(yīng)加強(qiáng)公眾的主人翁意識(shí)，實(shí)際參與政策的實(shí)施，履行相應(yīng)的義務(wù)。黃河流域生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)性必須依賴公眾的力量，有效的公眾參與有利于黃河流域的環(huán)境執(zhí)法，降低政策的監(jiān)督成本，讓政策在陽(yáng)光下實(shí)施，同時(shí)公眾的參與監(jiān)督制度也是對(duì)績(jī)效考核評(píng)價(jià)制度的補(bǔ)充。黃河流域的生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)性需要人民力量作為支撐，其發(fā)展的目的也是為了人民，公眾參與制度的完善對(duì)強(qiáng)化相關(guān)政策的實(shí)施效果具有重要意義，也為黃河流域的高質(zhì)量發(fā)展提供了支撐。