湖南省花垣縣礦區生態經濟系統協調測度研究

●羅嬌霞 彭秀麗

“礦區生態經濟系統”就是由礦區依賴生存、發展的利益相關者群體與外部環境所形成的把社會—經濟—自然融為一體的復雜的生態系統。區域生態經濟社會系統協調發展領域，協調度評價則是社會系統協調發展研究的重要內容，系統協調度評價的核心內容就是構造相應的評價函數模型，構造相對科學的評價指標體系，由此來開展相應的協調理論與實踐應用。隨著經濟發展與生態環境的矛盾日益尖銳，我國學術界對該領域產生了一系列的研究成果。張煊、王德鳳等（2014）關注于生態經濟系統評價指標體系與體現其協調發展狀況的協調度模型構建；還有張芳、楊青、劉承良、高樂華等（2015）學者針對某一區域、省域或不同的生態功能區就生態經濟系統的協調發展狀況進行實證研究；同時，洞庭湖區的經濟發展與生態環境問題也為學界所關注，楊新榮、賈慧聰、曾文、劉林奇、熊建新等（2015）在生態經濟系統的服務功能價值評估、土地利用/覆被變化情況、生態環境及生態補償分析、生態環境承載力評價等方面取得了一定進展。本文的研究正是基于這樣一個出發點，以湖南省花垣縣礦區生態經濟社會系統為實例進行評價研究，希望能夠在區域生態經濟社會系統協調度研究方面提供有益的啟示。

一、花垣縣概況

湖南省花垣縣境內礦產資源豐富，礦種較多,經地質部門查明或探明的礦產有20 余種，潛在價值上千億元，其中錳礦儲量居全省第一、全國第二，鉛鋅礦儲量居全省第二、全國第三，2011年新探明錳礦遠景儲量3112 萬噸，是著名的黃金花垣錳礦區之一，儲量居全國第二位，有“東方錳都”之稱。但大宗用途的富錳礦產儲量嚴重不足，貧錳礦產因礦石難選冶而雖有龐大儲量卻不能大規模開采利用。

二、生態經濟社會系統協調函數模型的構建

（一）功效函數

在協同論之下，系統在相變點之處的內部變量可以細分成慢、快馳豫變量。對于前者會對系統相變進程的根本變量給予決定，亦即系統的序參量，它的變量數量整體較少，而衰減的變化速度整體較慢，對系統起到主導作用并決定系統演變方向與有序狀態，所以系統能夠維持頗為有序的機制，這亦為慢馳豫變量所對應的協同關系，系統的協調發展也受到了參量狀態決定性影響。按照序參量的變化屬性可以細分成兩類：第一，序參量目標追求極值，即極大與極小值，越是靠近這兩個極值，那么對應的系統有序性就越佳。第二類序參量目標對穩定值給予追求，具體的要求不可過大，亦不可過小，只有相近之時對系統會有著較佳的有序性。其中EC 系數（Efficacy Coefficient）能夠衡量出序參量對系統有序性貢獻水平，其值在0 至1 之間，其中1 對應的是最滿意，而最差則是0 值。對EC 關系式進行描述就是所謂的功效函數，若是選用序參量，就可以使用Vji進行表示，則EC（Vji）=F（Vji），其中F 對應的是關系式，j 即為相應子系統的下標，j∈[1，m]，i 則是子系統序參量的下表，i∈[1，n]，Vji參量實際上就是Xji（j=1，2,…，m;i=1,2,3…，n)，其中αji、βji就是在系統處于穩態之時Vji所對應的臨界點上、下限。也就是Xji處于這兩個參量之間。系統正處于穩態時，狀態函數是為線性關系，而慢馳豫變量若是在系統中發生量的變化，那么對系統有序度帶來不同影響。第一，正功效。也就是慢馳豫有著變大的變量，系統有序度提升；第二，負功效。也就是相應的慢馳豫有了增大的變量，相應的系統有序度則會下降。以下給出了相應的功效函數，其中EC（Vji）即為Vi指標對系統的有序功效系數①。

EC（Vji）具有正功效時

EC（Vji）具有負功效時

（二）協調函數

單一性的功效系數并不能表面系統處于協調發展態，此時還需要構造包含所有有序參量作為自變量的函數模型，函數亦即協調度函數（FHC），而它的值極為協調度（HC）。在本次研究中，針對協調函數的構造主要是利用數理統計領域的變異系數實現機制，對統計數字之間的集中與離散性進行計算，就可以對數字代表的指標之間統計特征進行判斷，從而折射出系統發展狀態，該方法的優勢不僅充分考量出數字集中性水平，同時還對其離散性程度進行考量，以下給出了相應的協調度函數模型。②

函數的HC 皆為3 至4 之間，若是達到4，那么意味著協調度達到極大；若是處于3，那么協調度就會達到最小，系統就會呈現出有序的崩潰，相應的系統就會呈現出無序方向發展。

（三）協調度范圍的確定

協調函數計算得到的值表示協調度，協調度的取值通常處于相應的范圍之內，這樣就能夠據此來衡量系統的狀態，以下就協調函數進行以下的取值范圍討論：協調度函數取值區間為[1-n,1]，而此處的n 即為指標個數，而n 對應的是變異系數。變異系數表示的統計意義將上限確定成1，由于變異系數超過1，或者此時的協調度已經低于零，那么此時的數據離散水平將遠超過集中度的1 倍，而數據的差異性整體有著頗大的相似性，而對這種相似性進行判斷則顯然喪失了統計學意義。在協調度之上就是低于零，這意味著系統的協調屬性與相似性較差。為此可以將協調度下限設置為零，而協調度區間則可以設定為[0,1]③。

（四）協調度等級

協調度選用了量化概念來對系統的協調程度進行反映，沒有展現出系統狀態性質，定性化信息量明顯缺失，由于在[0,1]之間本身有著無數點，以及協調度及其狀態亦為無數值，借助于模糊數學思想將相近的協調度置于隸屬關系之上，然后將其界定成同一個類型的協調狀態，這樣就能提出相應的協調等級概念。此概念可以將協調度細分成諸多連續區間，每個區間與協調等級進行映射，而且不同的區間也和某種協調狀態進行對應，由此便能構成連續性的協調等級階梯。這樣就會使得其中某個小區間的協調度進行統一賦值，使之成為某一種協調度，通過這種階梯化處理就能使得它的概念變得更為簡單，同時實用性也會明顯增強。在本次研究中將0.0 與1.0 進行細分，進而構成相應的10 個等級，協調度為0.5，對應的就是系統失調與協調狀態下的分界線，若是協調度在0 至0.5 區間為失調態，那么后半段就是協調態，具體可參見下表1。

表1 EES 的協調等級表

三、花垣錳礦區EES 系統發展綜合評價

花垣錳礦區也是我國當前規模最大的電解錳生產基地，區域目前聚居的民族數量多達10 多個，總面積約為7000 平方千米，人口規模約為160 萬。地區的錳礦目前成功探明的儲藏量可達到1.5 億噸之上，年度開采錳礦石規模多達300 萬噸，電解金屬錳年產量高達46 萬噸。這里也是當前世界上最大的電解錳與錳礦石生產基地，電解金屬錳產量占世界總產量的40%～50%④。在電解金屬錳產業的發展推動下，花垣縣憑借著產業優勢多年成為湖南省經濟強縣。在經濟利益驅使之下當地政府以及民眾都以“錳”為致富切入點，對錳產業進行無序開發和利用。自2000年開始，錳三角地區先后出現了上千家的礦企，部分非法企業在利益驅動之下甚至違法的將相關污染物與廢渣直接排入到江河之中，使得當地的農業與生活用水遭受嚴重污染。相關高致癌錳與六價鉻超標嚴重，當地農作物減產嚴重，患有結石與癌癥等慢性疾病的人顯著增多，清水江流域的上百萬的民眾生命安全面臨極大威脅?；ㄔi礦區事件迅速引起中央高層重視，要求“環?？偩忠钊胝{查，提出治理方案，協調三省市聯合行動，共同治理”。經過多年治理，花垣錳礦區地區污染治理取得了顯著成效，生態環境逐漸恢復，能源資源消耗水平顯著下降，政府、企業和民眾關系明顯和諧，在技術改造的帶動下經濟持續發展。通過長期綜合治理，當前花垣錳礦區地區污染治理效果顯著，生態環境明顯改善，高能耗、高污染的粗放式錳工業得到有效治理，工業能耗顯著下降，工業企業與當地政府、礦區居民三者之間的關系明顯改善。在技術改進和綜合治理的推動下，地區經濟發展重新步入健康可持續發展軌道⑤。

（一）花垣錳礦區生態經濟社會系統評價指標及功效系數的確定

EES 是社會、生態、經濟這三個子系統的融合，為此在本次研究中以錳三角礦區為對象，對其EES 評價指標體系進行分解，使之形成經濟、社會與生態發展變量。由此最終得到上述所明確的21 項指標。而這些指標的遴選原則為：可以對系統發展狀態進行客觀反映，它們能夠折射出系統性質的序參量。在本次分析中，相關數據遴選的時間節點分別為2000、2015、2016、2017 共四年，而選擇的指標下限值則為2000 至2017年間的基于相類數據篩選得到的最低表現值。而對應的上限值則是三角礦區的發展規劃，然后結合區域的發展目標與現狀，最終得到礦區的EES 協調度評價指標與功效系數的計算結果，詳細可參見表2。

表2 EES 系統功效值

（二）花垣縣礦區EES 系統協調度系數

表3 EES 系統對應的協調度及其等級表

圖1 EES 系統及其子系統協調度變化曲線圖

在表3 中給出了借助于線性加權法所得到的協調度，分析表3 以及圖1 可知，在2000 至2017年間，地區的EES 系統協調度變化情況整體上呈現出平緩趨勢，而從細節方面有著輕微的波動，亦即先降、后升、再降，其協調等級是為5 級，屬于弱度協調。生態子系統則是在EES 中占較大份額，2000年與2017年，對應的比例分別為29.35%與41.92%，生態子系統貢獻率則表現出上升趨勢，這意味著隨著綜合治理的展開，花垣錳礦區地區的生態處于上升之勢。地區經濟子系統的協調度在2000 與2017年分別占比為43.31%與30.71%，呈現出下降趨勢，這意味著對系統協調度的貢獻水平有所減弱，意味著盲目的以犧牲生態環境為代價的粗放式經濟增長有所緩解。而社會子系統則于系統的協調度的占比則相對較低，但2000 到2017年之前呈現上升趨勢，這意味著隨著綜合治理的實施，地區的社會發展和諧程度不斷提高。由此可以得出：在2000 至2017年間，因為地方政府對環境治理給予高度重視，進而對生態環境的保護與建設給予不同程度的強化。相應的生態環境也受到了正面影響，經濟發展與環境治理之間協調發展。因此，花垣錳礦區綜合治理取得了明顯的效果，治理績效顯著，繼續優化花垣錳礦區綜合治理，構建科學的治理模式，能夠有效地促進花垣錳礦區地區社會、經濟和環境效益的可持續發展⑥。

（三）花垣縣礦區EES 系統協調度評價

1.生態經濟社會系統具有復雜巨型屬性，所涉及到的因素種類較多，而且這些因素本身也存在著明顯的動態性，且具有相互復雜的影響，若要實現系統良性與穩定發展，就必須要構造更為科學的EES 評價指標體系與協調度評價理論，唯有如此才可對系統正態進行科學把握，并選用科學的調控措施使得系統朝著有序化方向進行發展。

2. 評價EES 運行狀態領域協調度理論無疑有著較大的優勢，它能夠折射出系統相關要素的和諧度與關系，并借助于數量化概念來對EES 的發展水平與狀態進行描述，同時也能折射出系統的變化屬性與發展規律。協調度評價的核心之一就是功效函數的上下限指標的遴選，這也是系統狀態定位的關鍵依據，亦為對EES進行評價、對其發展狀態進行評估的關鍵一環。評價指標值的動態區間的確定需要綜合考量EES 的現狀以及今后的發展目標，同時還需要對過去的發展狀態進行考量，包括地區乃至國家的總體發展規劃，這樣才能得到更為科學與合理的評價結果。

3.對協調度評價函數以及評價體系進行構造，然后對其在錳三角礦區的EES 現狀方面的解釋進行研究，發現整體解釋效果較佳，可以為相類地區的協調發展提供重要的參考憑據。

注釋：

①魏曉旭,趙軍,魏偉,等.基于縣域單元的中國生態經濟系統協調度及空間演化[J].地理科學進展,2014,33(11):1535- 1545

②張偉剛,宋修海.礦區生態經濟系統特征與演化研究[J].甘肅社會科學,2006(5):136- 138,145

③白中科,周偉,王金滿,等.再論礦區生態系統恢復重建[J].中國土地科學,2018,32(11):1- 8

④徐嘉興,趙華,李鋼,等.礦區土地生態評價及空間分異研究[J].中國礦業大學學報,2017(01):195- 203

⑤王廣成,李寧,崔新新.煤炭礦區復合生態系統協同演化序參量的選擇與協同度評價[J].中國礦業,2017(2):99- 105

⑥晚春東,鞠耀績,湯萬金.礦區生態經濟系統特征與演化原理研究[J].技術經濟,2003(2):65- 66