王乃舉，周濤發(fā)

（合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 合肥 230009）

礦業(yè)城市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)
——以銅陵市為例

王乃舉，周濤發(fā)

（合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 合肥 230009）

礦業(yè)城市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)脆弱性包含敏感性和適應(yīng)性兩方面，具有典型的復(fù)雜、非線性系統(tǒng)特征。以一般系統(tǒng)理論構(gòu)建敏感性和適應(yīng)性發(fā)展水平和發(fā)展速度評(píng)價(jià)模型，以反正切函數(shù)構(gòu)建二者耦合度評(píng)價(jià)模型，并以耦合度表征經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的脆弱度。以銅陵市為例，2001－2010年該市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)敏感性和適應(yīng)性狀態(tài)值呈遞增正相關(guān)變化，適應(yīng)性變化速度快于敏感性（前者先遞增后遞減，后者平穩(wěn)遞增）;脆弱度在2005年前遞增，之后遞減，評(píng)價(jià)結(jié)果與銅陵市經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)際相符?；谝话阆到y(tǒng)理論的耦合度評(píng)價(jià)模型為礦業(yè)城市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)脆弱性研究提供了一種新途徑。

敏感性;適應(yīng)性;脆弱性;耦合度;銅陵市

0 引言

20世紀(jì)90年代以來，全球變化引致自然和人文系統(tǒng)的脆弱性成為諸多國際研究計(jì)劃、機(jī)構(gòu)（IHDP、IPCC、IGBP）關(guān)注的熱點(diǎn)，脆弱性已成為自然災(zāi)害對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)和人文可持續(xù)生計(jì)影響研究的一門新興科學(xué)［1－3］。脆弱性研究引入國內(nèi)后，研究范式總體上延續(xù)國外模式，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域（如城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及其復(fù)合系統(tǒng)）拓展了原有的研究傳統(tǒng)［4－11］。

我國大多數(shù)礦業(yè)城市經(jīng)歷了計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代國家礦產(chǎn)資源宏觀調(diào)配，因價(jià)值外流缺乏資金積累和后續(xù)發(fā)展能力，同時(shí)面臨生態(tài)環(huán)境治理、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重組和社會(huì)矛盾化解等多重壓力。礦業(yè)城市人地系統(tǒng)存在天然的脆弱性，對(duì)其開展脆弱性評(píng)價(jià)已成為礦業(yè)城市可持續(xù)發(fā)展研究的新領(lǐng)域。目前，礦業(yè)城市人地系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)方法主要有函數(shù)模型法、模糊評(píng)判法和圖形法等。函數(shù)模型法認(rèn)為脆弱性包含敏感性和適應(yīng)能力，以二者呈反比關(guān)系構(gòu)建函數(shù)表達(dá)式［4，5，9－12］;模糊評(píng)判法運(yùn)用指標(biāo)值隸屬模糊區(qū)間進(jìn)行等級(jí)評(píng)判［7，13］;圖形法通過構(gòu)建二維或三角坐標(biāo)系，顯示子系統(tǒng)綜合值在坐標(biāo)圖中位置變化［14－16］。以上方法缺少對(duì)礦業(yè)城市人地系統(tǒng)復(fù)雜性、多層次性和非線性的考慮。在沒有綜合考慮系統(tǒng)發(fā)展水平和發(fā)展速度的前提下，簡單將適應(yīng)能力與敏感性綜合值進(jìn)行比較和坐標(biāo)位置對(duì)比，或?qū)⑵浔戎底鳛榇嗳跣灾笖?shù)容易得出與實(shí)際相謬的結(jié)論。

本研究依據(jù)一般系統(tǒng)理論構(gòu)建礦業(yè)城市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)近似線性模型，通過擬合系統(tǒng)行為變化趨勢，以系統(tǒng)發(fā)展速度構(gòu)建耦合度模型，以表征系統(tǒng)脆弱性動(dòng)態(tài)變化。本方法從復(fù)雜非線性系統(tǒng)行為入手，綜合敏感性和適應(yīng)能力發(fā)展水平和協(xié)調(diào)程度（耦合度）表征礦業(yè)城市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的脆弱性，是人地系統(tǒng)脆弱性研究的一種新方法。

1 礦業(yè)城市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)脆弱性分析

目前，國內(nèi)外對(duì)脆弱性概念研究尚未取得一致意見［17］。綜合已有研究成果［2，18－22］，認(rèn)為礦業(yè)城市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)脆弱性包括內(nèi)外部擾動(dòng)、暴露單元、敏感性和適應(yīng)能力4大要素集：內(nèi)外部擾動(dòng)是礦業(yè)城市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)脆弱性驅(qū)動(dòng)機(jī)制，暴露單元是內(nèi)外部擾動(dòng)作用對(duì)象，敏感性是脆弱性作用受體的表征，適應(yīng)性是對(duì)敏感性的反饋應(yīng)對(duì)機(jī)制。礦業(yè)城市置于特定的自然－經(jīng)濟(jì)－社會(huì)環(huán)境中，生態(tài)基礎(chǔ)、資源供給、市場條件和政治環(huán)境等變化擾動(dòng)，使經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)生敏感振蕩、游離原初平衡狀態(tài)、經(jīng)過自由能積累，重新建構(gòu)新的結(jié)構(gòu)—功能體。按照原因—結(jié)果關(guān)系，敏感性和適應(yīng)性是經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)脆弱性過程的外在表征和應(yīng)對(duì)機(jī)制，因此，礦業(yè)城市經(jīng)濟(jì)脆弱性系統(tǒng)由敏感性和適應(yīng)性兩方面構(gòu)成（圖1）。

2 礦業(yè)城市經(jīng)濟(jì)脆弱性評(píng)價(jià)模型

2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建和權(quán)值確定

2.1.1 指標(biāo)體系構(gòu)建 礦業(yè)城市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)敏感性源于系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)矛盾（結(jié)構(gòu)型敏感性）和外部市場擾動(dòng)（脅迫型敏感性）。其中，重工業(yè)比重、國有企業(yè)比重、銅產(chǎn)業(yè)比重、建筑業(yè)比重是經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)敏感性最重要的指標(biāo)，其值越大，系統(tǒng)的敏感性就越大;財(cái)政自給率是負(fù)向指標(biāo)，與敏感性的關(guān)系與上述指標(biāo)相反;外貿(mào)結(jié)構(gòu)和外貿(mào)總量反映經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)外界擾動(dòng)程度，外貿(mào)比重越大，對(duì)外依存度就越高，系統(tǒng)敏感性就越強(qiáng)，脆弱性越強(qiáng)。適應(yīng)性指礦業(yè)城市應(yīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)敏感性的適應(yīng)協(xié)調(diào)能力，以投入和效益兩方面表示。其中，經(jīng)濟(jì)投入主要包括固定資產(chǎn)投資、產(chǎn)業(yè)多樣化、科技投入等，經(jīng)濟(jì)效益主要包括人均GDP、全社會(huì)勞動(dòng)生產(chǎn)率、工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益指數(shù)等?？紤]數(shù)據(jù)可獲得原則，將科技投入指標(biāo)轉(zhuǎn)換為科技產(chǎn)出指標(biāo)。適應(yīng)性指標(biāo)均為正向指標(biāo)，指標(biāo)值越大，系統(tǒng)適應(yīng)性越強(qiáng)，脆弱性越小。礦業(yè)城市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)脆弱性指標(biāo)體系根據(jù)以上方法構(gòu)建（表1）。

圖1 礦業(yè)城市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)脆弱性過程邏輯框架Fig.1 The logic framework of vulnerability of economy system in mining city

表1 礦業(yè)城市經(jīng)濟(jì)脆弱性指標(biāo)體系Table 1 The index system of economic vulnerability in mining city

2.1.2 指標(biāo)權(quán)值確定 采用客觀賦權(quán)方法——信息熵法確定指標(biāo)權(quán)重。主要計(jì)算步驟包括［23］：

（1）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理。選取m個(gè)年份，n個(gè)指標(biāo)，構(gòu)建原始數(shù)據(jù)矩陣。為消除數(shù)據(jù)不同量綱的影響，對(duì)原始數(shù)據(jù)采取歸一化處理：

2.2 耦合度模型

2.2.1 敏感性和適應(yīng)性發(fā)展水平及發(fā)展速度評(píng)價(jià)模型 一般系統(tǒng)理論認(rèn)為，非線性系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性取決于一次近似系統(tǒng)特征根的性質(zhì)，可用近似線性模型表示［24］。敏感性和適應(yīng)性是礦業(yè)城市經(jīng)濟(jì)脆弱性系統(tǒng)的兩大部分，也屬于非線性系統(tǒng)，可相應(yīng)構(gòu)建如下近似線性關(guān)系：

根據(jù)式（4）、式（5）可以計(jì)算敏感性和適應(yīng)性演化狀態(tài)值（歷年綜合值），為觀察系統(tǒng)行為的時(shí)間變化，構(gòu)建敏感性和適應(yīng)性演化速度模型，分別以VS和VA表示：

2.2.2 敏感性和適應(yīng)性耦合模型 礦業(yè)城市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展程度（耦合度）取決于敏感性和適應(yīng)性的發(fā)展速度的變化，而耦合度的大小又是系統(tǒng)脆弱性的表征。從系統(tǒng)演化的角度出發(fā)，以幾何圖形構(gòu)建反正切函數(shù)耦合模型（圖2），再以耦合度為基礎(chǔ)構(gòu)建脆弱性評(píng)價(jià)方法：

式中：θ表示耦合度，C表示脆弱度。

經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的人類主體性特征決定了適應(yīng)性滯后于敏感性，因而適應(yīng)性總是具有系統(tǒng)延遲的特性;同時(shí)，考慮礦業(yè)城市是人地關(guān)系作用最為強(qiáng)烈的區(qū)域，一旦出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的振蕩，人為干預(yù)調(diào)控即會(huì)發(fā)揮作用，可吸收或轉(zhuǎn)移敏感性，即改變適應(yīng)性或適應(yīng)能力。在當(dāng)前我國持續(xù)增長的宏觀經(jīng)濟(jì)背景下，實(shí)際意義的系統(tǒng)演化（圖2、表2）主要在第一象限（0°＜θ＜90°）。

圖2 系統(tǒng)演化幾何示意Fig.2 The geometrical sketch of system evolution

表2 系統(tǒng)演化解釋Table 2 The explanation of system evolution

3 銅陵市經(jīng)濟(jì)脆弱性評(píng)價(jià)

3.1 模型運(yùn)用

以有色金屬礦業(yè)城市銅陵市為例，數(shù)據(jù)來源于2001－2010年銅陵市統(tǒng)計(jì)年鑒、2003－2010年銅陵市國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)、2001－2010年安徽省統(tǒng)計(jì)年鑒、2001－2010年中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒;其中，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)消除物價(jià)要素，轉(zhuǎn)化為可比指標(biāo)。根據(jù)前述方法構(gòu)建指標(biāo)體系（表1），據(jù)式（1）－式（3）對(duì)數(shù)據(jù)（2001－2010年）進(jìn)行無量綱化處理，計(jì)算各指標(biāo)客觀權(quán)值。利用式（4）、式（5）計(jì)算出銅陵市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)歷年敏感性和適應(yīng)性綜合值（狀態(tài)值S和A）（表3）。使用SPSS13.0軟件對(duì)S值和A值進(jìn)行曲線擬合，擬合曲線方程表示如下：

據(jù)式（11）、式（12）分別求出2001－2010年銅陵市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)敏感性和適應(yīng)性發(fā)展速度值VS和VA（表3）。利用式（6）－式（8）計(jì)算相應(yīng)年份的耦合度和脆弱度值，劃分系統(tǒng)的脆弱性（表4）;最后繪出脆弱性兩大子系統(tǒng)演化速度的變化趨勢圖和耦合度變化趨勢圖（圖3）。

3.2 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

（1）銅陵市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)敏感性和適應(yīng)性狀態(tài)值（發(fā)展水平）呈遞增正相關(guān)，適應(yīng)性增速快于敏感性。2001－2010年敏感性S由0.2645增至0.7145，年均增長18.03%;適應(yīng)性A由0.1344增至0.7261，年均增長44.03%。進(jìn)一步分析可知，2001－2005年，S年均增長22.96%，A年均增長20.61%，兩者相差不大;2005－2010年，S年均增長僅4.29%，而A年均增長27.68%（表1）。以上變化趨勢表明，銅陵市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)敏感性和適應(yīng)性均呈遞增趨勢，但是適應(yīng)性增速快于敏感性，特別是2005年以后前者是后者的5倍多。同時(shí)，2001－2010年銅陵市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)敏感性和適應(yīng)性發(fā)展水平（狀態(tài)值）不斷趨近，對(duì)敏感性吸收轉(zhuǎn)化能力不斷提高，有利于降低系統(tǒng)的脆弱性。

表3 銅陵市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)綜合值及發(fā)展速度Table 3 The comprehensive evaluation value and development speed of economy vulnerability system in Tongling City

表4 銅陵市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合度和脆弱性劃分Table 4 The coupling degrees and vulnerability classification of economy system in Tongling City

圖3 2001－2010年銅陵市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)脆弱性發(fā)展趨勢Fig.3 The change trend of the development speed and coupling degrees of the vulnerability of economy system from 2001 to 2010 in Tongling City

（2）銅陵市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)敏感性和適應(yīng)性變化值（發(fā)展速度）時(shí)序變化差異明顯。VS值在2005年以前呈遞增趨勢，2005年之后呈遞減趨勢;而VA值一直呈遞增趨勢，但變化斜率小于VS（圖3a）。VS值和VA值的交互作用，引致經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)脆弱度先遞增后遞減（圖3b），分割點(diǎn)在2005年前后。這是由于2001－2005年銅陵市面臨銅礦資源枯竭，銅礦開采、銅產(chǎn)品加工業(yè)產(chǎn)生激烈振蕩，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)脆弱性明顯加大;2005年以來銅陵市確立了循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，經(jīng)濟(jì)發(fā)展以“減量化、再利用、資源化”為原則，以“低消耗、低排放、高效率”為基本特征，系統(tǒng)脆弱度降低。

4 結(jié)語

敏感性是礦業(yè)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展約束條件，適應(yīng)性則反映了礦業(yè)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支持條件。本研究采用敏感性和適應(yīng)性發(fā)展速度的耦合度表征系統(tǒng)的脆弱性特征，是礦業(yè)城市脆弱性研究的全新方法。經(jīng)濟(jì)發(fā)展是系統(tǒng)交互作用的界面，因而用幾何方法（反正切函數(shù)）構(gòu)建耦合函數(shù)模型，真實(shí)體現(xiàn)了敏感性和脆弱性相互作用的空間行為特征。

礦業(yè)城市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)具有的累積特殊性、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)缺乏顯在的暴露單元和人為干預(yù)機(jī)制的主觀性是脆弱性研究的難點(diǎn)。因此，加深對(duì)礦業(yè)城市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，以構(gòu)建更加科學(xué)合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，是下一步提高研究精度的要求。此外，礦業(yè)城市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)敏感性和適應(yīng)性耦合界面、耦合機(jī)制的研究，是破解礦業(yè)城市可持續(xù)發(fā)展難題的關(guān)鍵，也是今后礦業(yè)城市研究的重要方向。

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Evaluation on Vulnerability of Economy System for Mining Cities：A Case Study of Tongling City

WANG Nai－ju，ZHOU Tao－fa
（SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineering，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China）

The economic system′s vulnerability of mining city contains two aspects of sensitivity and adaptability，and is a typical complex，nonlinear system.Based on the general system theory to construct evaluation model for the sensitivity and adaptability of the level and speed of development，and based on the arctangent function to construct evaluation model for coupling degree of the two systems，and using the coupling degree to express the vulnerability of economy system，the results showed that，from 2001 to 2010 in Tongling City，the sensitivity and adaptive state values of the economy system showed increasing positive relation each other，and adaptive changes faster than sensitivity;sensitivity and adaptive speed value changes are different，the former is increasing firstly and then decreasing，the latter increases by degrees smoothly;vulnerability is increasing firstly and then decreasing，segmentation points is before and after 2005;the results of evaluation are consistent with the actual situation of economy development of Tongling，and based on the general theory of system coupling degree evaluation model provides a new way for economic system vulnerability research of mining city.

sensitivity;adaptation;vulnerability;coupled degree;Tongling City

F062.2

A

1672－0504（2012）03－0049－05

2011－12- 04;

2012－02－04

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41172086）;國家環(huán)保部行業(yè)科研專項(xiàng)（201009041－03）;安徽省優(yōu)秀青年科技基金（08040106907）

王乃舉（1971－），男，博士研究生，副教授，主要研究方向?yàn)橘Y源經(jīng)濟(jì)與環(huán)境評(píng)價(jià)。E－mail：wang200541607＠126.com