基于彈性系數的大興區環境－經濟預警研究

王 妍 曾維華 吳舜澤 賈杰林

(1．北京師范大學環境學院水環境模擬國家重點實驗室，北京100875;2．中國環境保護部環境規劃院，北京100012)

基于彈性系數的大興區環境－經濟預警研究

王 妍1曾維華1吳舜澤2賈杰林2

(1．北京師范大學環境學院水環境模擬國家重點實驗室，北京100875;2．中國環境保護部環境規劃院，北京100012)

在環境－經濟系統中，選擇彈性系數對區域節能減排做預警研究，構建基于彈性系數的區域環境－經濟預警系統。將該預警系統應用于實際案例中，計算了符合北京市大興區節能減排目標要求的彈性系數區間，對區域未來的環境－經濟狀況進行預測和預警。在慣性發展情景下，大興區2010年和2020年環境－經濟系統處于臨界狀態，節能減排達標尚存在一定困難，其中SO2、COD排放是區域環境－經濟安全的最大影響因素。

彈性系數;環境－經濟預警;節能減排

改革開放以來，伴隨我國經濟的高速發展，資源過度消耗、環境污染等問題日益突出，經濟增長付出了沉重的環境代價。面對挑戰，全國上下近年來開始重視并加強節能減排工作，國家和地方紛紛將節能減排目標寫入區域發展規劃。應該認識到，節能減排是一項長期持續的工作，僅通過規劃期末的任務目標，難以對期限內指標達標以及環境－經濟系統的健康運行進行有效的調控。建立環境－經濟預警系統，對規劃期內節能減排工作進行整體的監測與調控，對區域的健康發展有著積極的意義。

1 環境－經濟預警研究綜述

早期的預警系統，如20世紀開始建立的水、大氣污染預警系統，以及全球環境監測系統(GEMS)，是以環境質量為監測對象，進行預測預警。在綜合考慮社會經濟活動與環境關系的基礎上，復合系統預警理論逐漸形成。如英國經濟地理學家A．Schumn為首的區域學派，即從區域地理學和區域經濟學角度研究區域人口、資源、經濟、能源和環境的協調發展，建立區域可持續發展預警系統。

我國環境領域內的預警研究是在環境預測和評價的基礎上發展而來的［1］。陳國階等就環境質量的狀態、變化趨勢和變化速度展開預警研究［2］，并在后期將預警模型運用于生態環境復合系統的預警中［3］。傅伯杰對生態環境預警的意義和目的做出定義，他認為生態環境預警狀態就是生態環境與社會經濟不協調發展的狀態，警情考查的是以承載力、穩定性、緩沖力、生產力和調控力為表現的區域持續發展的能力［4－5］。在此基礎上，我國現有的環境－經濟預警研究大多采用了可持續發展預警的思路:在預警指標上，綜合考查環境污染、環境保護與治理和社會經濟發展的方方面面［6－7］;在預警模型上，往往首先需要對復合系統的可持續狀況進行評價，由評價指數及其正常分布范圍給出預警結果［8－9］。此類研究的指標眾多，而除評價指數外，單個指標的預警意義并不明確;警限的劃分多源于類比研究，缺少區域針對性和環境管理調控意義。相比之下，一些運用單指標的環境－經濟預警研究表現出更好的操作性和針對性。韓振宇等將能源彈性系數運用于大氣環境的預警研究中［10］，通過對比得出我國能源消費彈性系數的正常值為0．5，而超過正常值30%(即K=0．8)持續3年以上，則意味著能源消耗與GDP關系不和諧，并以該值為區域能源與大氣環境污染宏觀控制的預警警限。

2 基于彈性系數的區域環境－經濟預警系統技術路線圖

根據我國目前環境－經濟預警研究現狀，結合節能減排對預警提出的要求，本文構建了基于彈性系數的環境－經濟預警系統，其特點表現在:

(1)采用彈性系數作為預警指標，其環境與經濟意義明確，提高了預警的可操作性;

(2)將是否滿足節能減排目標要求作為衡量區域環境－經濟系統預警狀態的主要標準，預警結果對于區域節能減排和環境保護有重要的指導意義。

2．1 預警指標——彈性系數

彈性系數的概念來自于經濟學，即一變量的微小增長率對另一變量的微小增長率之比。在環境領域，彈性系數(K)可以用來表示經濟增長一個百分點所對應的自然資源消耗(或單位污染物排放)的增長量，其大小反映經濟增長對資源環境的依賴關系。以能源消費彈性系數為例，其值越大，能源消耗速度越快、消耗量越高;相應地，大氣污染物排放量越大，對大氣環境的污染就越重，能源與環境和經濟的發展就越不和諧。

按照節能減排的考察內容，從能耗、水資源消耗量、SO2與COD排放量四個方面設置預警指標，包括:

2．2 預警界限的確定

本文將環境－經濟系統預警區間按照理想、無警、低警、中警和巨警五種狀態進行劃分。

圖1 環境－經濟預警的警區與界限

對于能耗、水耗，采用單位GDP消耗量為約束的指標，其區間劃分如圖1(a)所示。理想狀態下，彈性系數為負，相當于環境庫茲涅茨曲線的雙贏階段，即經濟發展的同時環境得以改善;而通過技術進步或加大環保力度和投資，在某一時期內也可以實現向理想狀態的突越式發展。由區域在一定時期內的節能減排目標相應地可以得出彈性系數的最高(X2)和最低值(X1)。無警狀態下，區域經濟發展的同時，能夠最大程度的滿足節能減排要求;低警狀態是實現節能減排最低要求的臨界狀態;對于不能實現節能減排目標，但環境負荷增長速度仍小于經濟增長速度的，作出中警預警反應。彈性系數大于1時，經濟增長是以高污染和高消耗為代價，呈巨警預警。對于SO2和COD排放，采用總量約束的指標，其區間劃分稍作調整，如圖1(b)所示。

2．3 預警信號的輸出

仿照經濟預警的信號系統，對各指標的警情，從理想到巨警狀態，分別以藍、綠、黃、橙、紅燈標示。

按以下方法綜合各預警指標的信息，得出區域綜合預警信號。

給每一個燈號區間賦以燈值r，燈值r與指標值x相對應。以能耗和水耗彈性指標為例，其對應關系見公式(1)。

其中ω為權重，取1/n。根據R的數值，即可得到區域綜合預警信號。

3 大興區環境－經濟預警案例研究

3．1 研究區概況

大興區地處北京市南部，是距市區最近的平原區，北連豐臺、朝陽二區，西隔永定河與房山區相望，東與通州區毗鄰，南與河北省的廊坊市、固安縣、涿州市接壤。總面積1 036km2，常住人口 91．9萬。2007年地區生產總值(GDP)達到193．7億元，比2006年增長14．7%。

在北京城市總體規劃中，大興被賦予首都城市發展新區的功能，是北京未來面向區域發展的重要節點。《大興新城規劃(2005－2020年)》將該區發展目標定位為:北京面向環渤海經濟圈和南部廣大腹地的橋頭堡，綜合型新興產業基地和宜居宜業型新城。然而在擁有區域發展良好機遇的同時，區內面臨重大的資源與環境問題，特別表現在水資源短缺，能源供給不足，環保歷史欠賬較多，節能減排壓力較大等方面。大興區為社會經濟制定發展戰略的同時，也提出了區域環境保護與節能減排目標。

3．1．1 區域發展目標

“十一五”期間，大興區地區生產總值增長目標為15%－20%。根據《大興區2008－2010年節能減排規劃》，2010年全區萬元地區生產總值能耗比“十五”期末降低20．82%，萬元GDP水耗比“十五”期末降低47．86%;SO2削減比例為10．1%，從2008－2010年其削減量分別為656，610，805t;COD 削減比例為 22．8%，從2008 －2010年其削減量分別為 2 392t，2 122t，2 466t。

3．1．2 環境－經濟系統發展趨勢

采用一定數學模型對慣性情景下，即不考慮新增環保工程措施與替代方案，大興區未來能源消耗、水資源消耗和污染物排放量進行預測。2005－2020年大興區環境－經濟系統各項指標如表1所示［14］。

表1 大興區環境－經濟系統發展趨勢

3．2 預警分析

3．2．1 預警指標

按照公式(1)(2)計算得到各預警指標的數值，如表2所示。其中，在2010和2020年，采用平均增長速度法計算彈性系數［15］，如公式(3)。

表2 2006－2020年預警指標數值

3．2．2 預警界限

根據區域社會經濟發展與環境保護目標，計算出節能減排最低和最高要求下，各預警指標所對應的數值，以確定警限，如表3所示。

表3 指標預警限值

3．2．3 預警信號輸出

輸出大興區環境－經濟預警信號，如表4所示。

表4 大興區環境－經濟預警信號圖

3．2．4 預警結果分析

2006－2008年間，大興區環境－經濟系統基本上處于低警預警區間。在慣性情景下，2010和2020年的情況并未得到較大改善，環境－經濟系統處于實現節能減排最低要求的臨界狀態。

其中，大興區能耗彈性系數較為穩定，2006－2020年均處于無警區間，能夠滿足大興區節能降耗的目標要求。未來，通過實施農村節煤工程、提高行業用能效率以及加強房地產用能控制等措施，能夠保證該指標的良好狀態。

水資源短缺是制約大興區社會經濟發展的主要因素。一方面在節水水平不高，用水效率低的現狀下，區域節水潛力大、效果明顯，在一些年份中水耗彈性系數呈負值，進入理想區間;但指標波動較大，一些年份的預警值跌入低警至中警區間。這種波動說明大興區節水工程和措施尚不完善，有待進一步提高其水資源綜合利用的能力。

污染物排放是影響大興區環境－經濟系統安全的主要因素。在“十一五”初期，COD彈性大于1，呈巨警狀態;隨著減排工程的實施，污染物排放下降，指標有所好轉;但2006－2008年SO2與COD彈性均未達到總量減排的目標要求。按照慣性發展預測，在現有減排措施和力度下，未來SO2與COD彈性的警情將進一步惡化:污染物排放量出現上升，預警指標進入中警區間;2010年SO2彈性大于1，呈巨警。污染物排放彈性指標的惡化反映了大興區減排工作的巨大壓力，而單純的工程減排對污染物排放增長的控制有限。針對區域能源結構不合理、利用效率低，產業結構方面低耗型產業發展不足的現狀，從根本上展開結構減排是大興區實現減排目標的重要保證。

4 結語

借鑒彈性系數，構建環境－經濟預警指標體系;以區域節能減排要求考核各指標的預警狀態，從而建立基于彈性系數的環境－經濟預警系統方法與框架。該套預警系統指標意義明確，能夠直接為節能減排和環境管理服務。其預警結果對于識別區域節能減排現狀、目標完成情況，制定相應對策有良好的指導作用。

目前，環境－經濟預警領域指標和方法眾多。運用彈性系數進行預警在以下方面還需要繼續探討和完善:①進一步完善彈性系數進行環境－經濟預警的機理研究;②加強實證研究，繼續從指標靈敏性，預警結果對區域經濟發展及環境保護政策的反饋影響等方面考察該方法的適用性和科學性。

(編輯:李 琪)

［1］陳治諫，陳國階．環境影響評價的預警系統研究［J］．環境科學，1992，13(4)．

［2］陳國階．對環境預警的探討［J］．重慶環境科學，1996，18(5):1－4．

［3］劉邵權，陳國階，陳治諫．農村聚落生態環境預警——以萬州區茨竹鄉茨竹五組為例［J］．生態學報，2001，21(2):295－301．

［4］傅伯杰．區域生態環境預警的原理與方法［J］．資源開發與保護，1991，7(3):138－141．

［5］傅伯杰．區域生態環境預警的理論及其應用［J］．應用生態學報，1993，4(436－439)．

［6］李俊紅，劉樹楓，袁海林．淺談環境預警指標體系的建立［J］．西安建筑科技大學學報，2000，32(1):78－81．

［7］顏衛忠．環境預警指標體系研究［J］．長沙電力學院學報:自然科學版，2002，17(3):87－90．

［8］于文金，鄒欣慶．江蘇海岸帶新興開發區環境預警模式研究［J］．長江流域資源與環境，2007，16(6):775－780．

［9］蘇振民，林炳耀．城市的可持續發展警度——以南京為例［J］．中國人口·資源與環境，2006，16(3):103－106．

［10］韓振宇，姜華，陳波洋等．區域能源與大氣環境污染宏觀控制預警指標研究［J］．環境科學研究，2006，19(5):25－29．

［11］北京市大興區區域戰略環境影響報告書［R］．北京師范大學環境學院，2010．

［12］蘇璟，譚忠富，嚴菲．能源消費彈性系數計算方法及其實例分析［J］．中國能源，2008，30(8):26－29．

Elastic Coefficient－Based Warning System for the Environment-economic System of Daxing District

WANG Yan1ZENG Wei-hua1WU Shun-ze2JIA Jie-lin2
(1．School of Environment，State Key Laboratory of Water Enviornment Simulation，Beijing Normal Uinversity，Beijing 100875，China;2．Chinese Academy for Enviornment Planning of the State Enviornment Protection Administration，Beijing 100012，China)

In the environment-economic system，elastic coefficient was selected for early warning of energy saving and emission reduction，and an elastic coefficient-based warning system was set up．In the example of Daxing district of Beijing，the extent of elastic coefficient was calculated based on the request of saving and reduction of the district．In the scenario of inertial development，the environment-economic system of Daxing would be in critical state in 2010 and 2020．It would be difficult to meet the saving and reduction goal，and SO2and COD emission would be the biggest factor that threatens the security of the district．

elastic coefficient;environment-economic early warning;energy saving and emission reduction

X196

A

1002－2104(2011)03專－0562－04

2011-02-26

王妍，碩士生，主要研究方向為環境評價、規劃與管理。

曾維華，教授，博導，主要研究方向為環境系統工程、環境規劃與管理、水資源與水環境。

國家973課題(編號:2010CB955903－7);國家863課題(編號:2007AA06A404－06)。