基于SD的廣西北部灣經濟區(qū)PRED分析及情景模擬研究

劉彥花 葉國華

[摘 要]基于2008-2015年歷史數(shù)據(jù)，分析廣西北部灣經濟區(qū)人口-資源-環(huán)境-發(fā)展（PRED）現(xiàn)狀，利用系統(tǒng)動力學原理，構建廣西北部灣經濟區(qū)PRED結構模型，仿真模擬研究區(qū)2016-2025年原型發(fā)展模式、高速發(fā)展模式、穩(wěn)定發(fā)展模式三種不同情景下的PRED發(fā)展狀況。結果表明：以工業(yè)發(fā)展為主導的原型發(fā)展模式和單方面追求經濟增長的高速發(fā)展模式均不利于廣西北部灣經濟區(qū)的可持續(xù)發(fā)展，新常態(tài)下的經濟穩(wěn)步增長，不斷優(yōu)化產業(yè)結構，提高資源利用率，注重環(huán)境治理與保護的穩(wěn)定發(fā)展模式是當前廣西北部灣經濟區(qū)PRED協(xié)調發(fā)展的最佳方案。

[關鍵詞]系統(tǒng)動力學；PRED；情景模擬；廣西北部灣經濟區(qū)

[中圖分類號]F127.9 [文獻標識碼]A

系統(tǒng)動力學（System Dynamic，簡稱SD）是美國Forrester教授于1956年創(chuàng)建的一種研究系統(tǒng)復雜行為的方法。該方法基于系統(tǒng)論、信息論、控制論、計算機仿真模擬等技術，通過分析復雜系統(tǒng)的結構、功能及動態(tài)行為間的相互關系，模擬復雜系統(tǒng)處于不同情景下的狀態(tài)和變化趨勢。從系統(tǒng)的角度，PRED（Population、Resources、Environment、Development）是人口、資源、環(huán)境與發(fā)展相互制約且相互促進的復雜巨系統(tǒng)，PRED系統(tǒng)各要素間的協(xié)同狀態(tài)表征了一個區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展水平。文獻分析表明：近年來，系統(tǒng)動力學作為地球科學重要的研究方法，被國外學者應用于能源、土地、水資源、慢性疾病等領域的分析與模擬；國內學者則主要應用于模擬資源、環(huán)境及區(qū)域經濟的可持續(xù)發(fā)展狀態(tài)。

廣西北部灣經濟區(qū)包括南寧、北海、欽州、防城港、玉林、崇左六市所轄行政區(qū)域，總面積達7.27萬km2，占廣西全區(qū)的30.7%。廣西北部灣經濟區(qū)自2008年國務院批準實施《廣西北部灣經濟區(qū)發(fā)展規(guī)劃》以來，發(fā)展勢頭強勁。2008年末區(qū)域生產總值3031.82億元，占廣西全區(qū)生產總值的43.18%。到2015年末區(qū)域生產總值達7995.88億元，占廣西全區(qū)生產總值的47.59%。然而，隨著廣西北部灣經濟區(qū)經濟的快速發(fā)展，不可避免地伴生著人口增長、資源消耗和環(huán)境污染，如何保持區(qū)域經濟發(fā)展的可持續(xù)狀態(tài)，實現(xiàn)區(qū)域人口、資源、環(huán)境與經濟增長的協(xié)調發(fā)展，是目前廣西北部灣經濟區(qū)亟需解決的問題。因此，科學地分析并動態(tài)識別廣西北部灣經濟區(qū)PRED的協(xié)調關系，對于了解區(qū)域可持續(xù)發(fā)展狀態(tài)具有重要的意義。本研究基于系統(tǒng)動力學方法，構建廣西北部灣經濟區(qū)六市人口、資源、環(huán)境與經濟系統(tǒng)的協(xié)調發(fā)展動態(tài)模型，通過改變各子系統(tǒng)的模型參數(shù)，對研究區(qū)未來發(fā)展狀態(tài)進行仿真模擬預測，以期幫助人們更好地了解廣西北部灣經濟區(qū)人口、資源、環(huán)境與經濟的協(xié)調發(fā)展狀態(tài)，為制定區(qū)域可持續(xù)發(fā)展措施提供依據(jù)。

1 廣西北部灣經濟區(qū)PRED演變過程

1.1 人口

2008～2015年間，廣西北部灣經濟區(qū)戶籍總人口增長8.76%，常住總人口變化不明顯（圖1），八年間，戶籍總人口遠大于常住人口，說明研究區(qū)內人口的流動表現(xiàn)為流出高于流入人口，凈流出人口數(shù)占戶籍人口比例由2008年的6.28%增加到2015年的13.6%，研究區(qū)的經濟發(fā)展情況還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。八年間區(qū)域內城鎮(zhèn)人口增長19.86%。城鎮(zhèn)人口的增長速度明顯高于總人口的增長速度，說明研究區(qū)內快速的城鎮(zhèn)化進程。而農村常住人口在不斷減少，表明大量的農村勞動力遷入城市服務于城鎮(zhèn)建設或流出外地工作。通過對研究區(qū)內各市轄區(qū)三大產業(yè)從業(yè)人口統(tǒng)計，八年間，各市轄區(qū)第一產業(yè)從業(yè)人數(shù)減少率為33.17%，第二產業(yè)從業(yè)人數(shù)增長率為107.29%，第三產業(yè)從業(yè)人數(shù)增長率為40.83%。

1.2 資源

2008～2015年間，廣西北部灣經濟區(qū)常用耕地面積有小幅增長，增長率約16.47%，但其增幅低于農村人口的增幅18.27%；研究區(qū)內森林面積增長率約9.33%，相比于人口的增長，八年間人均森林面積增長率為0.53%；研究區(qū)內水資源總量小幅波動且整體呈現(xiàn)減少趨勢，八年間水資源減少率為18.95%，在人口增長的同時，其人均水資源量減少率達25.48%。

1.3 環(huán)境

2008～2015年間，廣西北部灣經濟區(qū)億元GDP能源消耗量減少率為32.7%，生活垃圾清運量增長率為57.4%，城鎮(zhèn)人口人均生活垃圾排放量增長率為31.4%，農田化肥使用量增長率為16.9%，單位面積耕地化肥使用量增長率為4.1%，污水排放量增長率為42.9%，人均污水排放量增長率為19.2%，單位產值污水排放量減少率為48.5%，污水處理量增長率為61.4%，污水處理廠集中處理能力增長率為62.9%，污水處理率由2008年77.9%提高到2015年88%。

1.4 經濟發(fā)展

自2008年以來，廣西北部灣進入了新的發(fā)展時期，GDP呈現(xiàn)逐年增長的趨勢。在產業(yè)結構調整上，政府著力推動產業(yè)結構優(yōu)化升級，加大對戰(zhàn)略性新興產業(yè)、現(xiàn)代服務業(yè)和現(xiàn)代農業(yè)等領域的支持力度，深入實施“壯二提三強一”的戰(zhàn)略，構建現(xiàn)代產業(yè)體系。通過不斷優(yōu)化產業(yè)結構，完善產業(yè)布局，廣西北部灣第一、二、三產業(yè)比重由2008年的21.40：36.64：41.96調整為2015年的15.31：43.03：41.66，各產業(yè)的增長軌跡如圖2。由圖可知，2008年以來，廣西北部灣經濟區(qū)各產業(yè)均為增速狀態(tài)，其中第二產業(yè)和第三產業(yè)總體上比第一產業(yè)增長快速，第二產業(yè)的增速主要體現(xiàn)在工業(yè)產值的快速增長，說明廣西北部灣經濟區(qū)工業(yè)和服務業(yè)發(fā)展勢頭強勁。且在經濟區(qū)開發(fā)的前幾年，經濟增速過快，隨著經濟發(fā)展對資源與環(huán)境的影響，經濟發(fā)展速度逐漸放緩，經濟區(qū)的經濟發(fā)展呈現(xiàn)不斷調整與平衡的趨勢。

2 區(qū)域PRED情景模擬

2.1 SD模型數(shù)據(jù)及參數(shù)設定

基于2008-2016年《廣西統(tǒng)計年鑒》《廣西北部灣統(tǒng)計年鑒》、《廣西年鑒》等文字報告及數(shù)據(jù)資料，通過提取廣西北部灣經濟區(qū)人口、資源、環(huán)境及經濟發(fā)展相關信息，分析廣西北部灣經濟區(qū)PRED演變過程，建立廣西北部灣經濟區(qū)PRED系統(tǒng)SD流圖（圖3）。系統(tǒng)模型的時間界限為2008-2025年，基底年份為2008年，模擬時間步長為1年，2008-2015年為模型模擬與檢驗階段，即運用該階段的歷史數(shù)據(jù)設定模型參數(shù)、調整并檢驗模型運行結果；2016-2025為情景模擬階段，即基于三種不同的設定方案改變模型參數(shù)，開展不同情景下的PRED系統(tǒng)仿真模擬。

2.2 模型的有效性檢驗

選取研究區(qū)域2008-2015年數(shù)據(jù)，將模型中各變量的模擬值與實際值進行對比分析，結果顯示真實值與模擬值的相對誤差基本處于-10%～10%之間，說明系統(tǒng)模型對于模擬研究區(qū)PRED狀態(tài)具有較好的可靠性。本論文選取總人口、總用水量、有效灌溉面積、能源消耗、地區(qū)生產總值五個指標變量展示模型行為與實際系統(tǒng)的一致性檢驗結果（表1）。

2.3 情景模擬

根據(jù)模型檢驗結果，說明模型的結構合理，可用于反映廣西北部灣經濟區(qū)PRED系統(tǒng)的狀態(tài)特征，從而可用于模擬未來不同情景下的系統(tǒng)動態(tài)發(fā)展過程。為了解未來10年研究區(qū)人口、資源、環(huán)境與經濟發(fā)展的協(xié)調途徑，根據(jù)研究區(qū)歷史數(shù)據(jù)和區(qū)域發(fā)展規(guī)劃，利用SD模型，仿真模擬三種不同假設條件下的發(fā)展情景。

情景A——原型發(fā)展模式：保持模型現(xiàn)有參數(shù)不變，按目前經濟發(fā)展模式進行仿真模擬。

情景B——經濟高速發(fā)展模式：保持資源環(huán)境方面的參數(shù)不變，提高各產業(yè)增率、城鎮(zhèn)化增率與耕地面積增率等。

情景C——穩(wěn)定發(fā)展模式：參考《廣西北部灣經濟區(qū)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》，基于經濟新常態(tài)的背景，穩(wěn)步發(fā)展經濟的同時加大資源利用與環(huán)境保護力度，適當調整三大產業(yè)增率；提高人口出生率、城鎮(zhèn)化增率、污水集中處理率、第二產業(yè)單位產值耗水量減率、每萬元地區(qū)生產總值消耗能源減率等指標；降低單位面積耕地化肥使用量、城鎮(zhèn)人均生活垃圾排放增率等。

2.4 SD系統(tǒng)模擬運行結果

選取2018年、2020年、2022年和2015年作為系統(tǒng)PRED仿真模擬的代表年份，對系統(tǒng)總人口、地區(qū)生產總值、用水總量、能源消耗量、第一產業(yè)GDP、第二產業(yè)GDP、第三產業(yè)GDP等變量進行模擬預測（表2）。

3 討論

3.1 原型發(fā)展模式

原型模式是基于研究區(qū)2008-2015歷史數(shù)據(jù)計算出來的系統(tǒng)參數(shù)，這一時期的經濟處于快速增長的階段，各產業(yè)的GDP增速均保持在10%以上。按該模式發(fā)展，研究區(qū)2020年三大產業(yè)結構比例為11.76：48.41：39.83，到2025年三大產業(yè)結構的比例為8.94：53.04：38.02。從產業(yè)結構的比例可以看出，研究區(qū)的發(fā)展模式以大力發(fā)展第二產業(yè)為主導，這與廣西北部灣開放開發(fā)初期打造的重工業(yè)體系是相一致的，如總裝機120萬千瓦的北海火電廠、240萬千瓦的欽州火電廠、240萬千瓦的防城港火電廠、中石油1000萬噸煉油廠、防城港千萬噸級鋼鐵項目、總裝機600萬千瓦的防城港核電項目、年產300萬噸重油瀝青項目等一大批重工業(yè)項目均在這一階段投產并為第二產業(yè)GDP增長作出很大的貢獻。然而，這些重工業(yè)的投產在增長GDP的同時也帶來了資源過度利用和環(huán)境污染的負面效應，當研究區(qū)經濟發(fā)展達到一定程度，再過度注重第二產業(yè)的GDP增長勢必導致研究區(qū)PRED的不協(xié)調發(fā)展和產業(yè)結構的不平衡。因此，這一發(fā)展模式不能順應“十三五”以后的廣西北部灣發(fā)展趨勢。

3.2 高速發(fā)展模式

高速發(fā)展模式是在原型模式的基礎上繼續(xù)提高經濟發(fā)展速度，并進行產業(yè)結構調整與優(yōu)化，保持第二產業(yè)發(fā)展優(yōu)勢，重點發(fā)展第三產業(yè)。按該模式發(fā)展，研究區(qū)2020年三大產業(yè)結構比例為9.67：44.46：45.87，到2025年三大產業(yè)結構的比例為6.76：46.91：46.33。地區(qū)生產總值將于2021年在原型模式同期地區(qū)生產總值的基礎上翻一番。在該模式下，經濟得到高速發(fā)展，但資源利用率沒有相應提高，也沒有采取更有力的措施應對經濟發(fā)展所帶來的環(huán)境污染，從而導致水資源等不可再生資源過度消耗，不符合廣西北部灣經濟區(qū)“十三五”規(guī)劃的生態(tài)優(yōu)先，綠色發(fā)展的理念。

3.3 穩(wěn)定發(fā)展模式

依據(jù)《廣西北部灣經濟區(qū)“十三五”規(guī)劃》發(fā)展目標，到2020年，廣西北部灣經濟區(qū)率先實現(xiàn)服務業(yè)為主導產業(yè)，地區(qū)生產總值達13300萬元，三次產業(yè)結構比為11：42：47，常住人口城鎮(zhèn)化率達56%。情景C模擬結果顯示，到2020年，研究區(qū)地區(qū)生產總值為12961.7億元，三大產業(yè)結構比例為11.38：42.07：46.55，常住人口城鎮(zhèn)化率達55.84%，基本符合規(guī)劃發(fā)展目標。按該模式發(fā)展，到2025年，研究區(qū)地區(qū)生產總值達24200萬元，三次產業(yè)結構比為8.58：43.74：47.68，常住人口城鎮(zhèn)化率達65%。同時，在發(fā)展經濟的同時，資源利用和能源消耗得到了有效控制。由此可見，在三種情景模擬中，情景C的穩(wěn)定發(fā)展模式是保障廣西北部灣經濟區(qū)PRED協(xié)調發(fā)展的最佳方案，有利于促進研究區(qū)社會經濟的可持續(xù)發(fā)展。

4 結論

本研究基于廣西北部灣2008-2015歷史數(shù)據(jù)，建立研究區(qū)PRED系統(tǒng)SD模型，預測三種不同情景下的PRED發(fā)展狀態(tài)。通過分析比較三種情景下的各變量模擬仿真值，結合《廣西北部灣“十三五”發(fā)展規(guī)劃》目標，選取情景C——穩(wěn)定發(fā)展模式作為廣西北部灣經濟區(qū)PRED可持續(xù)發(fā)展最佳方案。

根據(jù)情景C的發(fā)展模式，廣西北部灣經濟區(qū)在今后一段時間內可采取以下發(fā)展對策：

（1）穩(wěn)步控制人口的增長速度，通過政策優(yōu)惠吸引區(qū)內外更多高層次人才流入本區(qū)域，同時通過發(fā)展鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)和服務業(yè)，盡可能減少本地人口的流出量，從而逐步降低凈流出人口數(shù)量。

（2）在提高城鎮(zhèn)化率的同時，確保耕地的質量和數(shù)據(jù)，控制森林和綠地資源的開發(fā)力度，提高各類土地資源的生態(tài)效益。

（3）廣西北部灣經濟區(qū)水資源豐富，人們的節(jié)水意識淡薄，從而造成了很多水資源的浪費。今后需加強資源利用與環(huán)境保護宣傳力度，提高人們的資源利用與環(huán)境保護意識，將資源利用與環(huán)境保護貫穿到人們的日常生活和工作當中。

（4）加強對工礦等排污企業(yè)的監(jiān)管，在關注其創(chuàng)造經濟效益的同時，注重其環(huán)境保護與治理力度，以及資源開發(fā)利用效率，強化各企業(yè)創(chuàng)造的生態(tài)效益評價。

（5）加大土地整治力度和步伐，為農業(yè)規(guī)模化、現(xiàn)代化、機械化創(chuàng)造更便利的條件；注重引進高新技術加大工業(yè)企業(yè)創(chuàng)新力度，逐步削減傳統(tǒng)生產方式的工業(yè)企業(yè)；充分發(fā)揮廣西北部灣經濟區(qū)濱海和沿邊旅游資源，大力發(fā)展旅游服務業(yè)，適當加大第三產業(yè)投資力度，不斷調整與優(yōu)化產業(yè)結構。

本研究的SD模型是在假設保持當前發(fā)展狀態(tài)且參考研究區(qū)“十三五”規(guī)劃的基礎上進行短期的仿真預測，在技術發(fā)展迅猛的今天，社會經濟的發(fā)展模式也會隨著高新技術的引進和改革的不斷深入而進行不斷的調整和優(yōu)化，在“十三五”過后的一段時期，政府可能根據(jù)“十三五”的改革成果和實際情況重新調整經濟發(fā)展導向，該模型也需要進行適當?shù)恼{整。

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