港城互動發展背景下粵港澳大灣區港口壓力仿真研究

程 丹 （華南理工大學 經濟與貿易學院，廣東 廣州510006）

0 引 言

港城互動發展關系存在正負兩種作用力。一方面，港口與城市發展相互促進、良性循環。主要表現為港口的發展直接帶來港口吞吐量、貿易額的增長以及與航運業相配套的相關產業發展，能為港口城市經濟增長提供持續動力。此外，城市也為港口提供土地、交通等基礎設施支撐，在港城關系中充當經濟腹地的角色。

近年來，得益于得天獨厚的港口發展條件，以廣州、深圳、香港為核心港口的粵港澳大灣區航運業發展迅猛，已成為世界上通過能力最大的區域性集裝箱港口群之一。隨著外貿規模不斷擴大以及國際海運的發展，粵港澳大灣區外貿貨物運輸需求迅速增加，集裝箱港口群與腹地城市之間聯系日益緊密，港城互動發展趨勢進一步增強。

然而，港口與城市的互動發展關系也存在負向作用力。隨著港口吞吐量的持續增加，對港口所在城市的交通運輸系統、生態環境系統等都造成了很大壓力，同時也限制了港口本身的進一步發展。港口的吞吐壓力負荷及其帶來的環境污染問題已成為阻礙城市經濟發展的重大障礙和瓶頸。因此，深入研究港城互動體系，對港口的吞吐壓力進行定量研究，對于幫助港口群吸引貨源，發展港城經濟，促進粵港澳大灣區港城區域一體化，具有十分重要的意義。

1 文獻綜述

眾多學者對港城互動關系進行了研究，主要集中在港城相互作用理論、港城關系評價模型等方面。劉秉鐮[1]提出了港城之間的產業聯系，并重點分析了港口對城市產業發展的促進作用。陳再齊[2]以廣州為例，提出了港城互動的主要指標及發展趨勢；陳航等構建了港城增長的演化模型。李晶等[3]提出了港口與區域間相互促進和相互制約的機理。王成金[4]從歷史的角度，分析了我國港口發展的基本規律以及港口對區域經濟的作用。關于港城關系的系統動力學研究也有涉及。塔夫[5]最早開創了港城發展動力學研究的先河，模型得出導致港口區位空間格局發生變化的因素主要有交通網絡的擴張、樞紐港的產生和港口群的形成。閆森等[6]構建了港口與城市的互動系統，并確定了港城互動系統發展的關鍵因素。以上研究從不同的視角對港口與區域經濟發展之間的相互影響進行了分析，但都對港口與城市各要素間的定量分析和動態機制研究不足。

目前對于粵港澳大灣區的研究主要集中于港口間的競合問題、港口競爭力比較和評價問題。Dong-Wook[7]從戰略角度研究了香港港與華南地區集裝箱港口的競合問題。杜敏[8]強調珠三角港口合作發展的必要性，并分析了開展合作的難點。賈紅雨等[9]采用聚類分析與社會網絡分析相結合的方法，建立了港口競合關系分析模型。丁婉怡[10]對珠三角主要港口競爭力給以定量的比較，并以定性的方式探討主要港口未來發展戰略。李雁等[11]應用GIS 空間分析技術對比分析了長珠港口群及其腹地發展狀況和競爭力強弱。

國內尚未有專門針對粵港澳大灣區港城互動發展系統的仿真及其港口吞吐壓力的定量研究。本文以粵港澳大灣區港口—城市系統為研究對象，通過借鑒系統動力學分析系統結構的優勢，分析系統各影響因素之間的相互作用機制，模擬仿真粵港澳大灣區港城互動發展系統的行為特征和發展趨勢，旨在為促進港城之間的良性互動，提升粵港澳大灣區港城發展的總體水平提供有益的建議。

2 系統動力學模型

系統動力學是由Forrester 提出的一種解決處理高階次、非線性、多重反饋的負復雜動態系統問題的有效工具[12]。本文將粵港澳大灣區港口與城市作為一個整體的動態復雜系統，基于系統動力學仿真軟件VENSIM 建立仿真模型。

2.1 模型假設

（1） 本文模型重點研究粵港澳大灣區內廣州港、深圳港和香港港三大主要集裝箱港口，以及大灣區內其他小型集裝箱港口。由于澳門港集裝箱貨運量極小，本文不做考慮。

（2） 港城互動系統是一個復雜系統，包含經濟產業、資源環境、港口及交通基礎設施諸多影響因素。因此合理確定模型的邊界及要素是本文研究的首要前提。本研究只考慮經濟發展、生態環境、港城基礎設施對集裝箱生成量的影響，忽略城市發展等其他難以估量且具有高度不確定性因素的影響與制約。

（3） 本文模型研究的時間范圍為2011～2025年，仿真步長為1年。自2017年簽署“深化大港灣區粵港澳合作框架協議”以來，大灣區在政府的大力支持下發展迅速。鑒于時間的連續性和穩定性要求，為契合政府“五年計劃”的持續時間，盡量減少由于政府政策變化帶來的影響，模型的預測年限設置為2020-2025年。

2.2 系統結構

系統動力學認為系統行為是由系統構造產生并決定的，而系統的構造是以因果關系反饋環為基礎的。因此因果關系的分析是系統動力學建模的關鍵。從系統結構上劃分，擬研究的粵港澳大灣區港城互動發展系統要素包括城市經濟子系統、廣州港子系統、深圳港子系統、香港港子系統、其他港子系統5 個子模塊。主要模型要素和因果反饋回路分析如下：①港口吞吐量→+港口壓力→+集裝箱壓港量→-港口吞吐量，極性為負。集裝箱吞吐需求的增加將導致港口面臨更大的吞吐壓力，導致集裝箱壓港并形成擁堵量，從而制約集裝箱吞吐量的進一步增長。②港口城市經濟→+城市GDP→+港口固定資產投資→+港口吞吐能力→+港口吸引力→+港口吞吐量→+港口城市經濟，極性為正。隨著港口所在城市經濟的發展，港口基礎設施的投資能力增強，港口吞吐能力增強，港口吸引力隨之增強，帶來新增的港口吞吐量需求，從而將促進港口經濟的進一步發展。③港口固定資產投資→+港口吞吐能力→+港口吸引力→+港口吞吐量→+港口吞吐壓力→+計劃新增吞吐能力→+港口固定資產投資，極性為正。港口吞吐壓力與港口固定資產投資水平密切相關。當港口的吞吐壓力負荷過大時，迫切需要新增計劃部分能力來緩解港口壓力，因而需要進一步加大港口固定資產投資。④港口城市GDP→+港口固定資產投資→+港口吞吐能力→+港口吸引力→+港口吞吐量→+港口集疏運需求→+集疏運碳排放量→-港口城市經濟，極性為負。城市經濟以及港口吞吐量的迅速增長將給現有的港口城市交通基礎設施帶來巨大壓力，造成集疏運擁堵問題，帶來更多的交通碳排放量，最終將不利于港口城市經濟及生態環境的綠色發展。

2.3 系統動力學流圖

基于以上各子系統之間的因果反饋關系，并測定相關的變量和常量，采用VENSIM 軟件繪制SD 模型流圖如圖1 所示。

3 模擬結果分析

3.1 港口吞吐壓力仿真模擬

港口吞吐壓力將直接決定城市公路、鐵路、水路等各集疏運方式的壓力，港口吞吐壓力過大將導致港口的運作效率低下，造成港口擁堵，不利于港城系統的健康可持續發展。因此對各集裝箱港口吞吐壓力進行仿真模擬分析十分有必要。粵港澳大灣區內各港口集裝箱吞吐壓力如圖2 所示。

圖1 粵港澳大灣區港城互動發展系統流圖

（1） 廣州港吞吐壓力分析。由圖2 可知，在2011～2016年間，廣州港集裝箱吞吐壓力總體在1.3～1.5 左右波動，在2015年甚至突破了1.5，主要是因為集裝箱貨物運輸需求旺較為旺盛，而廣州港基礎設施還不完全適應大型現代化集裝箱港口的發展需求，即吞吐能力的增長跟不上吞吐量的增長。在2017年以后，廣州港集裝箱吞吐壓力逐步減小至1 左右，并始終在合理范圍內波動，說明現有吞吐能力基本滿足，這與廣州港南沙三期工程的集裝箱泊位建設和陸續完工有關。隨著南沙港區四期、新沙港區二期等大型項目的順利推進，預計在2021年左右廣州港能基本消除能力瓶頸，實現港口壓力合理化和健康發展。

圖2 粵港澳大灣區內各港口集裝箱吞吐壓力

（2） 深圳港吞吐壓力分析。由圖2 可知，深圳港集裝箱吞吐壓力在2011～2013年間維持在較合理范圍，但從2014年開始港口壓力急劇增大，遠遠超出正常值。模型預測結果顯示，2019年后深圳港集裝箱吞吐壓力將突破3，最高時甚至可達4。這說明，隨著“一帶一路”戰略的推進，深圳港不斷擴大深入與內陸無水港的合作，并致力于打造國際航運樞紐港，積極布局全球航線網絡，集裝箱吸引力不斷提高，但與此同時，隨之而來的吞吐壓力也十分巨大，改善深圳港吞吐壓力現狀迫在眉睫。長期來看，若不能及時尋找出路，將不利于深圳港未來集裝箱業務的持續健康發展。

（3） 香港港吞吐壓力分析。由圖2 可知，2017年以前，香港集裝箱吞吐壓力一直維持在合理范圍內，這是由于香港碼頭成熟，航線航班多，又位于主干航線上，發展集裝箱中轉業務的優勢明顯。但從2017年開始，香港港集裝箱吞吐壓力逐年增大，一方面是隨著腹地范圍和集裝箱業務量的急劇擴大，后勤用地和專用碼頭泊位長期不足，碼頭擁擠問題嚴重，吞吐能力已跟不上集裝箱需求的增長速度。另一方面，從各項成本來看，香港相比臨近的內地港口也并不占優，比如裝卸成本、人力資源、土地成本等方面更加高昂。可見未來香港集裝箱運輸業面臨著嚴峻挑戰。因此，香港港可考慮加強與深圳港的合作，借助深圳港廣闊的內陸腹地資源，并結合自身在自由港貿易、配套金融等高端航運服務業方面的優勢，解決各自的集疏運壓力瓶頸，實現優勢互補，提高粵港澳大灣區集裝箱港口群整體國際競爭力。

（4） 其他港口吞吐壓力分析。如圖2 所示，其他港口的集裝箱吞吐壓力從2011 至今一直在0.4～0.5 之間波動，預計2020年開始將達到0.6 以上，港口吞吐壓力整體而言偏低。這說明，其他港口的吞吐能力利用率尚且不足，還有進一步開發利用的空間。作為喂給港和支線港，其他中小型港口需加強與更深入腹地的聯系，不斷擴大集裝箱內陸貨源，并積極加快港口建設，加大分擔各樞紐港的支線運量，緩解樞紐港的吞吐壓力。

4 結 論

本文通過建立系統動力學模型，模擬仿真粵港澳大灣區內各主要集裝箱港口吞吐壓力的行為特征和發展趨勢，模擬分析結果顯示：（1） 廣州港預計在2021年左右能基本消除能力瓶頸，實現港口壓力合理化；（2） 深圳港未來吞吐壓力仍然十分巨大，急需尋求解決出路；（3） 香港港未來集裝箱吞吐壓力逐年增大，可考慮加強與深圳港的合作，實現優勢互補；（4） 其他中小型港口作為喂給港和支線港，其吞吐能力利用率尚且不足，需積極加快港口建設，緩解大灣區內其他樞紐港的吞吐壓力。總而言之，粵港澳大灣區內各港口均面臨自身發展集裝箱運輸業務的嚴峻挑戰，急需突破瓶頸，尋求優勢互補，推進區域一體化。各港口應繼續突出自身優勢，實現港口群功能合理定位和分工，通過深度融合、差異化發展，優化廣州港、深圳港、香港港三大樞紐港的功能布局，并積極提升大灣區內其他港口對城市經濟的支撐作用。