| 标题 | 基于SD的广西北部湾经济区PRED分析及情景模拟研究 |
| 范文 | 刘彦花 叶国华 [摘 要]基于2008-2015年历史数据，分析广西北部湾经济区人口-资源-环境-发展（PRED）现状，利用系统动力学原理，构建广西北部湾经济区PRED结构模型，仿真模拟研究区2016-2025年原型发展模式、高速发展模式、稳定发展模式三种不同情景下的PRED发展状况。结果表明：以工业发展为主导的原型发展模式和单方面追求经济增长的高速发展模式均不利于广西北部湾经济区的可持续发展，新常态下的经济稳步增长，不断优化产业结构，提高资源利用率，注重环境治理与保护的稳定发展模式是当前广西北部湾经济区PRED协调发展的最佳方案。 [关键词]系统动力学；PRED；情景模拟；广西北部湾经济区 [中图分类号]F127.9 [文献标识码]A 系统动力学（System Dynamic，简称SD）是美国Forrester教授于1956年创建的一种研究系统复杂行为的方法。该方法基于系统论、信息论、控制论、计算机仿真模拟等技术，通过分析复杂系统的结构、功能及动态行为间的相互关系，模拟复杂系统处于不同情景下的状态和变化趋势。从系统的角度，PRED（Population、Resources、Environment、Development）是人口、资源、环境与发展相互制约且相互促进的复杂巨系统，PRED系统各要素间的协同状态表征了一个区域的可持续发展水平。文献分析表明：近年来，系统动力学作为地球科学重要的研究方法，被国外学者应用于能源、土地、水资源、慢性疾病等领域的分析与模拟；国内学者则主要应用于模拟资源、环境及区域经济的可持续发展状态。 广西北部湾经济区包括南宁、北海、钦州、防城港、玉林、崇左六市所辖行政区域，总面积达7.27万km2，占广西全区的30.7%。广西北部湾经济区自2008年国务院批准实施《广西北部湾经济区发展规划》以来，发展势头强劲。2008年末区域生产总值3031.82亿元，占广西全区生产总值的43.18%。到2015年末区域生产总值达7995.88亿元，占广西全区生产总值的47.59%。然而，随着广西北部湾经济区经济的快速发展，不可避免地伴生着人口增长、资源消耗和环境污染，如何保持区域经济发展的可持续状态，实现区域人口、资源、环境与经济增长的协调发展，是目前广西北部湾经济区亟需解决的问题。因此，科学地分析并动态识别广西北部湾经济区PRED的协调关系，对于了解区域可持续发展状态具有重要的意义。本研究基于系统动力学方法，构建广西北部湾经济区六市人口、资源、环境与经济系统的协调发展动态模型，通过改变各子系统的模型参数，对研究区未来发展状态进行仿真模拟预测，以期帮助人们更好地了解广西北部湾经济区人口、资源、环境与经济的协调发展状态，为制定区域可持续发展措施提供依据。 1 广西北部湾经济区PRED演变过程 1.1 人口 2008～2015年间，广西北部湾经济区户籍总人口增长8.76%，常住总人口变化不明显（图1），八年间，户籍总人口远大于常住人口，说明研究区内人口的流动表现为流出高于流入人口，净流出人口数占户籍人口比例由2008年的6.28%增加到2015年的13.6%，研究区的经济发展情况还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。八年间区域内城镇人口增长19.86%。城镇人口的增长速度明显高于总人口的增长速度，说明研究区内快速的城镇化进程。而农村常住人口在不断减少，表明大量的农村劳动力迁入城市服务于城镇建设或流出外地工作。通过对研究区内各市辖区三大产业从业人口统计，八年间，各市辖区第一产业从业人数减少率为33.17%，第二产业从业人数增长率为107.29%，第三产业从业人数增长率为40.83%。 1.2 资源 2008～2015年间，广西北部湾经济区常用耕地面积有小幅增长，增长率约16.47%，但其增幅低于农村人口的增幅18.27%；研究区内森林面积增长率约9.33%，相比于人口的增长，八年间人均森林面积增长率为0.53%；研究区内水资源总量小幅波动且整体呈现减少趋势，八年间水资源减少率为18.95%，在人口增长的同时，其人均水资源量减少率達25.48%。 1.3 环境 2008～2015年间，广西北部湾经济区亿元GDP能源消耗量减少率为32.7%，生活垃圾清运量增长率为57.4%，城镇人口人均生活垃圾排放量增长率为31.4%，农田化肥使用量增长率为16.9%，单位面积耕地化肥使用量增长率为4.1%，污水排放量增长率为42.9%，人均污水排放量增长率为19.2%，单位产值污水排放量减少率为48.5%，污水处理量增长率为61.4%，污水处理厂集中处理能力增长率为62.9%，污水处理率由2008年77.9%提高到2015年88%。 1.4 经济发展 自2008年以来，广西北部湾进入了新的发展时期，GDP呈现逐年增长的趋势。在产业结构调整上，政府着力推动产业结构优化升级，加大对战略性新兴产业、现代服务业和现代农业等领域的支持力度，深入实施“壮二提三强一”的战略，构建现代产业体系。通过不断优化产业结构，完善产业布局，广西北部湾第一、二、三产业比重由2008年的21.40：36.64：41.96调整为2015年的15.31：43.03：41.66，各产业的增长轨迹如图2。由图可知，2008年以来，广西北部湾经济区各产业均为增速状态，其中第二产业和第三产业总体上比第一产业增长快速，第二产业的增速主要体现在工业产值的快速增长，说明广西北部湾经济区工业和服务业发展势头强劲。且在经济区开发的前几年，经济增速过快，随着经济发展对资源与环境的影响，经济发展速度逐渐放缓，经济区的经济发展呈现不断调整与平衡的趋势。 2 区域PRED情景模拟 2.1 SD模型数据及参数设定 基于2008-2016年《广西统计年鉴》《广西北部湾统计年鉴》、《广西年鉴》等文字报告及数据资料，通过提取广西北部湾经济区人口、资源、环境及经济发展相关信息，分析广西北部湾经济区PRED演变过程，建立广西北部湾经济区PRED系统SD流图（图3）。系统模型的时间界限为2008-2025年，基底年份为2008年，模拟时间步长为1年，2008-2015年为模型模拟与检验阶段，即运用该阶段的历史数据设定模型参数、调整并检验模型运行结果；2016-2025为情景模拟阶段，即基于三种不同的设定方案改变模型参数，开展不同情景下的PRED系统仿真模拟。 2.2 模型的有效性检验 选取研究区域2008-2015年数据，将模型中各变量的模拟值与实际值进行对比分析，结果显示真实值与模拟值的相对误差基本处于-10%～10%之间，说明系统模型对于模拟研究区PRED状态具有较好的可靠性。本论文选取总人口、总用水量、有效灌溉面积、能源消耗、地区生产总值五个指标变量展示模型行为与实际系统的一致性检验结果（表1）。 2.3 情景模拟 根据模型检验结果，说明模型的结构合理，可用于反映广西北部湾经济区PRED系统的状态特征，从而可用于模拟未来不同情景下的系统动态发展过程。为了解未来10年研究区人口、资源、环境与经济发展的协调途径，根据研究区历史数据和区域发展规划，利用SD模型，仿真模拟三种不同假设条件下的发展情景。 情景A——原型发展模式：保持模型现有参数不变，按目前经济发展模式进行仿真模拟。 情景B——经济高速发展模式：保持资源环境方面的参数不变，提高各产业增率、城镇化增率与耕地面积增率等。 情景C——稳定发展模式：参考《广西北部湾经济区“十三五”发展规划》，基于经济新常态的背景，稳步发展经济的同时加大资源利用与环境保护力度，适当调整三大产业增率；提高人口出生率、城镇化增率、污水集中处理率、第二产业单位产值耗水量减率、每万元地区生产总值消耗能源减率等指标；降低单位面积耕地化肥使用量、城镇人均生活垃圾排放增率等。 2.4 SD系统模拟运行结果 选取2018年、2020年、2022年和2015年作为系统PRED仿真模拟的代表年份，对系统总人口、地区生产总值、用水总量、能源消耗量、第一产业GDP、第二产业GDP、第三产业GDP等变量进行模拟预测（表2）。 3 讨论 3.1 原型发展模式 原型模式是基于研究区2008-2015历史数据计算出来的系统参数，这一时期的经济处于快速增长的阶段，各产业的GDP增速均保持在10%以上。按该模式发展，研究区2020年三大产业结构比例为11.76：48.41：39.83，到2025年三大产业结构的比例为8.94：53.04：38.02。从产业结构的比例可以看出，研究区的发展模式以大力发展第二产业为主导，这与广西北部湾开放开发初期打造的重工业体系是相一致的，如总装机120万千瓦的北海火电厂、240万千瓦的钦州火电厂、240万千瓦的防城港火电厂、中石油1000万吨炼油厂、防城港千万吨级钢铁项目、总装机600万千瓦的防城港核电项目、年产300万吨重油沥青项目等一大批重工业项目均在这一阶段投产并为第二产业GDP增长作出很大的贡献。然而，这些重工业的投产在增长GDP的同时也带来了资源过度利用和环境污染的负面效应，当研究区经济发展达到一定程度，再过度注重第二产业的GDP增长势必导致研究区PRED的不协调发展和产业结构的不平衡。因此，这一发展模式不能顺应“十三五”以后的广西北部湾发展趋势。 3.2 高速发展模式 高速发展模式是在原型模式的基础上继续提高经济发展速度，并进行产业结构调整与优化，保持第二产业发展优势，重点发展第三产业。按该模式发展，研究区2020年三大产业结构比例为9.67：44.46：45.87，到2025年三大产业结构的比例为6.76：46.91：46.33。地区生产总值将于2021年在原型模式同期地区生产总值的基础上翻一番。在该模式下，经济得到高速发展，但资源利用率没有相应提高，也没有采取更有力的措施应对经济发展所带来的环境污染，从而导致水资源等不可再生资源过度消耗，不符合广西北部湾经济区“十三五”规划的生态优先，绿色发展的理念。 3.3 稳定发展模式 依据《廣西北部湾经济区“十三五”规划》发展目标，到2020年，广西北部湾经济区率先实现服务业为主导产业，地区生产总值达13300万元，三次产业结构比为11：42：47，常住人口城镇化率达56%。情景C模拟结果显示，到2020年，研究区地区生产总值为12961.7亿元，三大产业结构比例为11.38：42.07：46.55，常住人口城镇化率达55.84%，基本符合规划发展目标。按该模式发展，到2025年，研究区地区生产总值达24200万元，三次产业结构比为8.58：43.74：47.68，常住人口城镇化率达65%。同时，在发展经济的同时，资源利用和能源消耗得到了有效控制。由此可见，在三种情景模拟中，情景C的稳定发展模式是保障广西北部湾经济区PRED协调发展的最佳方案，有利于促进研究区社会经济的可持续发展。 4 结论 本研究基于广西北部湾2008-2015历史数据，建立研究区PRED系统SD模型，预测三种不同情景下的PRED发展状态。通过分析比较三种情景下的各变量模拟仿真值，结合《广西北部湾“十三五”发展规划》目标，选取情景C——稳定发展模式作为广西北部湾经济区PRED可持续发展最佳方案。 根据情景C的发展模式，广西北部湾经济区在今后一段时间内可采取以下发展对策： （1）稳步控制人口的增长速度，通过政策优惠吸引区内外更多高层次人才流入本区域，同时通过发展乡镇企业和服务业，尽可能减少本地人口的流出量，从而逐步降低净流出人口数量。 （2）在提高城镇化率的同时，确保耕地的质量和数据，控制森林和绿地资源的开发力度，提高各类土地资源的生态效益。 （3）广西北部湾经济区水资源丰富，人们的节水意识淡薄，从而造成了很多水资源的浪费。今后需加强资源利用与环境保护宣传力度，提高人们的资源利用与环境保护意识，将资源利用与环境保护贯穿到人们的日常生活和工作当中。 （4）加强对工矿等排污企业的监管，在关注其创造经济效益的同时，注重其环境保护与治理力度，以及资源开发利用效率，强化各企业创造的生态效益评价。 （5）加大土地整治力度和步伐，为农业规模化、现代化、机械化创造更便利的条件；注重引进高新技术加大工业企业创新力度，逐步削减传统生产方式的工业企业；充分发挥广西北部湾经济区滨海和沿边旅游资源，大力发展旅游服务业，适当加大第三产业投资力度，不断调整与优化产业结构。 本研究的SD模型是在假设保持当前发展状态且参考研究区“十三五”规划的基础上进行短期的仿真预测，在技术发展迅猛的今天，社会经济的发展模式也会随着高新技术的引进和改革的不断深入而进行不断的调整和优化，在“十三五”过后的一段时期，政府可能根据“十三五”的改革成果和实际情况重新调整经济发展导向，该模型也需要进行适当的调整。 [参考文献] [1] 许联芳，张建新，陈坤，等.基于SD模型的湖南省土地利用变化情景模拟[J].热带地理，2014（06）. 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