王田雨，趙 華

(中國礦業(yè)大學環(huán)境與測繪學院，江蘇 徐州 221000)

基于SD模型的煤炭資源型城市城鎮(zhèn)化發(fā)展與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型研究：以徐州市沛縣為例

王田雨，趙 華

(中國礦業(yè)大學環(huán)境與測繪學院，江蘇 徐州 221000)

城鎮(zhèn)化是現(xiàn)代化的重要標志，它是一個綜合概念，不僅包括人口向城鎮(zhèn)的集聚、城鎮(zhèn)人口比例的上升和農(nóng)村人口比例的下降，也包括國民經(jīng)濟中農(nóng)業(yè)比例的下降和二、三產(chǎn)業(yè)份額的增長以及生產(chǎn)要素向城鎮(zhèn)的聚集。資源型城市由于依靠單一的資源開發(fā)模式，造成三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構失衡、產(chǎn)業(yè)鏈條短、產(chǎn)品單一，因此在城鎮(zhèn)化的進程中具有其特殊性。本文借助于系統(tǒng)動力學模型，將傳統(tǒng)城鎮(zhèn)化研究與煤炭資源型城市產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型納入統(tǒng)一框架綜合分析，以徐州市沛縣為例進行實證研究，得出城鎮(zhèn)化率與第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占GDP的比重具有同步變化趨勢的結(jié)論，為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型政策創(chuàng)新和城鎮(zhèn)化發(fā)展方向提供定量參考和決策依據(jù)。

煤炭資源型城市；城鎮(zhèn)化；產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型；SD模型；沛縣

20世紀以來，“三農(nóng)四礦”問題成為政府和學者關注的重點，從最初礦業(yè)城市的界定，主要以礦業(yè)經(jīng)濟在城市社會經(jīng)濟發(fā)展中的影響和指標比例作為依據(jù)[1-2]、到研究礦業(yè)城市的生命周期[3-4]，礦業(yè)城市在發(fā)展的過程中，也伴隨著包括主導產(chǎn)業(yè)衰退、就業(yè)矛盾突出、城市財政困難、社會福利保障不足、基礎設施建設落后、城市功能不健全、生態(tài)環(huán)境惡化、城市競爭力較弱等問題[5-7]。隨著礦業(yè)城市社會經(jīng)濟矛盾日益加劇，走可持續(xù)發(fā)展的道路逐漸成為國內(nèi)學者研究的重點[8-10]。

20 世紀 50 年代以來，礦業(yè)城市的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型成為新一輪研究熱潮，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型時涉及到社會、經(jīng)濟、環(huán)境、體制等多方面的綜合性難題[11-13]，關于礦業(yè)城市的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型問題也一直是各個國家重點研究的方向。目前國內(nèi)外學者對礦業(yè)城市的研究多集中在礦業(yè)城市的概念、界定標準、特征、現(xiàn)狀問題以及礦業(yè)城市產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展對策等方面[14-18]，專門針對礦業(yè)城市城鎮(zhèn)化問題的研究并不多見，而將城鎮(zhèn)化水平與產(chǎn)業(yè)發(fā)展作為一個系統(tǒng)進行綜合研究的更是較少。鑒于此，將傳統(tǒng)城鎮(zhèn)化研究與煤炭資源型城市產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型納入統(tǒng)一框架綜合分析，即將三次產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況、土地承載力以及人口、社會發(fā)展作為一個整體系統(tǒng)進行綜合分析，選取徐州市沛縣進行仿真研究，為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型政策創(chuàng)新和城鎮(zhèn)化發(fā)展方向提供定量參考和決策依據(jù)。

1 系統(tǒng)動力學模型構建

1.1 明確建模目的

運用系統(tǒng)動力學方法研究資源(煤炭)、人口、經(jīng)濟、土地等因素之間的因果反饋關系，建立各變量間的關系方程，構建煤炭資源型城市城鎮(zhèn)化發(fā)展的SD模型，對煤炭資源型城市城鎮(zhèn)化的發(fā)展仿真模擬研究。

1.2 系統(tǒng)邊界的確定

煤礦區(qū)是以煤炭產(chǎn)業(yè)為主導的作業(yè)區(qū)和生活區(qū)，及通過輻射作用而形成的一定范圍內(nèi)的經(jīng)濟與行政區(qū)，是由以資源、經(jīng)濟、人口、土地等為因素為核心的資源子系統(tǒng)、經(jīng)濟子系統(tǒng)、社會子系統(tǒng)和承載力子系統(tǒng)耦合構成的。以礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的四個子系統(tǒng)為系統(tǒng)界限，選取煤炭資源為資源子系統(tǒng)主要決策變量、三次產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值為經(jīng)濟子系統(tǒng)主要決策變量、總?cè)丝跒樯鐣酉到y(tǒng)主要決策變量、糧食單產(chǎn)和耕地面積為承載力子系統(tǒng)主要決策變量。假定系統(tǒng)結(jié)構與行為由系統(tǒng)界限內(nèi)部因素決定；系統(tǒng)外部環(huán)境不受內(nèi)部因素控制，即對系統(tǒng)結(jié)構與行為沒有本質(zhì)影響。

1.3 模型構建

基于系統(tǒng)邊界假設，運用系統(tǒng)動力學方法設計的模型，研究煤炭資源型城市城鎮(zhèn)化發(fā)展模式(SD流程圖見圖1，模型變量說明見表1)。結(jié)合模型指標的輸出需要，選取表示水平變量積累狀態(tài)的7個流位變量(L)，包括第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、煤炭產(chǎn)量、耕地面積、糧食單產(chǎn)和總?cè)丝冢?個表示水平變量變化速率的流率變量(R)，包括第一產(chǎn)業(yè)增長量、第二產(chǎn)業(yè)增長量、第三產(chǎn)業(yè)增長量、原煤年產(chǎn)量、耕地面積變化量、糧食單產(chǎn)增加量、自然增長人數(shù)；23個輔助變量(A)；5個常量(C)。

圖1 沛縣城鎮(zhèn)化SD模型

表1 沛縣模型變量列表

序號變量名變量類型變量單位序號變量名變量類型變量單位1總?cè)丝贚104人22耕地面積比例A2自然增長人數(shù)R104人23采取塌陷地復墾面積Chm23自然增長率A24損毀系數(shù)C4糧食總需求At25經(jīng)濟承載力A104人5糧食消費水平Ct26城鎮(zhèn)居民人均消費支出A元6土地生產(chǎn)承載力A104人27農(nóng)村居民人均消費支出A元7土地綜合承載力A104人28城鎮(zhèn)化率A8綜合承載力差A104人29平均消費支出A元9糧食單產(chǎn)Lt/hm230固定資產(chǎn)投資A108元10糧食總產(chǎn)量At31固定資產(chǎn)投資比例A11糧食播種面積Ahm232GDPA108元12復種指數(shù)C33第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值L108元13耕地面積Lhm234第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值L108元14人均耕地面積Ahm235第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值L108元15糧食單產(chǎn)增加量Rt36第一產(chǎn)業(yè)增長量R108元16單產(chǎn)增長率A37第二產(chǎn)業(yè)增長量R108元17耕地面積變化量Rhm238第三產(chǎn)業(yè)增長量R108元18耕地面積變化率A39第一產(chǎn)業(yè)增長率A19損毀耕地面積Ahm240第二產(chǎn)業(yè)增長率A20采煤破壞和占壓土地面積Ahm241第三產(chǎn)業(yè)增長率A21原煤年產(chǎn)量R104t42原煤總產(chǎn)量L104t

2 沛縣城鎮(zhèn)化與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型實證分析

2.1 研究區(qū)概況

沛縣位于徐州市西北部，蘇、魯、豫、皖四省交界之地，總面積1576km2。沛縣是江蘇省煤炭生產(chǎn)基地、華東地區(qū)煤炭基地的重要組成部分，探明煤炭儲量為24億t?！笆晃濉币詠?，煤炭行業(yè)實現(xiàn)國稅收入年均增長27.95%，占稅收收入的55%以上。按照當前煤炭開采計劃，2030年所有礦井關閉，產(chǎn)業(yè)結(jié)構調(diào)整和資源枯竭型城市轉(zhuǎn)型迫在眉睫。

2.2 數(shù)據(jù)處理

GDP、三次產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值及從業(yè)人員數(shù)量、人口數(shù)量、耕地面積、糧食產(chǎn)量、煤炭產(chǎn)量等數(shù)據(jù)來源于2001～2014年《沛縣統(tǒng)計年鑒》、《中國人口和就業(yè)統(tǒng)計年鑒》、《中國能源統(tǒng)計年鑒》；播種指數(shù)、從業(yè)人口比例等采用平均值法計算得到；人均消費支出、糧食單產(chǎn)等采用SPSS軟件進行回歸分析和移動平均法計算得到。

2.3 結(jié)果分析

以2000年為基期年，模擬2016～2020年的變化態(tài)勢和演變規(guī)律。

2.3.1 有效性檢驗

為檢驗模型與真實情況的吻合程度，借助于歷史檢驗的方法，從真實性和有效性兩個方面入手，檢驗模型所模擬的信息與行為是否能反應系統(tǒng)實際的特征和變化規(guī)律。

以2000年為基準年，以1年為步長，對2000～2013年沛縣總?cè)丝?、二產(chǎn)業(yè)和三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、原煤年產(chǎn)量四個主要變量仿真。計算其相對誤差，相對誤差=(真實數(shù)據(jù)-仿真數(shù)據(jù))/ 真實數(shù)據(jù)×100%，結(jié)果取絕對值。檢驗結(jié)果見表2。一般認為，系統(tǒng)仿真模擬誤差小于5%即為可靠的系統(tǒng)。從表2中可以看出，仿真模擬誤差全部低于5%，反應了本模型模擬系統(tǒng)行為能夠較好的模擬系統(tǒng)的真實行為。

2.3.2 仿真結(jié)果分析

應用Vensim PLE軟件進行模型運算，2016～2020年主要指標體系預測結(jié)果見圖2～5。

1)由圖2可知，原煤年產(chǎn)量呈下降趨勢，從2016年的1 148.61萬t減少到2020年的806.05萬t，雖然煤炭近二十年以來在促進地方經(jīng)濟發(fā)展中具有顯著的支柱作用，但我們也應當注意到煤炭屬于資源型產(chǎn)業(yè)，受資源儲量限制較大，短期內(nèi)帶來的經(jīng)濟效益不意味著長期來看也能持續(xù)發(fā)展。由統(tǒng)計數(shù)據(jù)得出，自2010年以來，沛縣煤炭年產(chǎn)量呈下降趨勢，閉礦現(xiàn)象較為普遍。因此，為避免“礦竭城衰”現(xiàn)象的發(fā)生，政府應該合理規(guī)劃，堅持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，打破產(chǎn)業(yè)結(jié)構的單一，謀求城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構調(diào)整的新思路。

表2 歷史檢驗結(jié)果表

圖2 2016～2020年沛縣原煤年產(chǎn)量預測結(jié)果圖

圖3 2016～2020年沛縣GDP與固定資產(chǎn)投資預測結(jié)果圖

圖4 2016～2020年沛縣三次產(chǎn)業(yè)發(fā)展預測結(jié)果圖

圖5 未來五年沛縣人口與承載力預測結(jié)果圖

2)由圖3可知，沛縣的GDP和固定資產(chǎn)投資保持同步變化趨勢，逐年遞增。GDP從2016年的726.364億元增加到2020年的1 259.05億元；固定資產(chǎn)投資從2016年的449.903億元增加到2020年的764.244億元，未來發(fā)展的宏觀經(jīng)濟條件較好。

3)由圖4可知，在圖2所示的形勢下，沛縣第三產(chǎn)業(yè)所占比重將在2017年超過第二產(chǎn)業(yè)，且趕超尺度逐年增大。第三產(chǎn)業(yè)所占比重由2016年的44%上升到2020年的50.6%，第二產(chǎn)業(yè)由2016年的45%下降到2020年的41.6%，同時，由預測結(jié)果可知，沛縣城鎮(zhèn)化率與第三產(chǎn)業(yè)所占比重保持同步變化趨勢，城鎮(zhèn)化率由2016年的53.6%上升到2020年的59.6%。表明第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是煤炭資源型城市城鎮(zhèn)化進程的主要推動力。

4)由圖5可知，沛縣的總?cè)丝谠鲩L速率平緩，2016年為131.59萬人，預計到2020年為135.19萬人。土地綜合承載力在2016年為147.54萬人，可以承載現(xiàn)狀消費水平的人口數(shù)量，以及現(xiàn)狀強度的活動規(guī)模。且土地承載率的增長速度大于人口增長的速度。

3 結(jié) 論

將傳統(tǒng)城鎮(zhèn)化研究與煤炭資源型城市產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型納入統(tǒng)一框架綜合分析，選取徐州市沛縣開展定量化仿真預測研究，得出如下結(jié)論。

1)在目前煤炭資源衰竭期和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的背景下，煤炭資源型城市在發(fā)展過程中面臨兩大問題：一是要避免“礦竭城衰”現(xiàn)象的發(fā)生；二是要保證城鎮(zhèn)化健康快速的發(fā)展。

2)系統(tǒng)仿真預測表明，在生態(tài)本底較好的煤炭資源型城市，如沛縣，延續(xù)現(xiàn)有的發(fā)展模式，即經(jīng)濟發(fā)展的動力逐漸向第三產(chǎn)業(yè)過渡，有利于實現(xiàn)其經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。

3)沛縣城鎮(zhèn)化率與第三產(chǎn)業(yè)比率發(fā)展曲線具有同步變化趨勢，第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是處于煤炭資源衰竭期的資源型城市城鎮(zhèn)化發(fā)展的主要推動力。

[1] 王茂林.關于我國礦業(yè)城市發(fā)展的新戰(zhàn)略[J].中國城市經(jīng)濟,2002(06):9-10.

[2] 沈鐳.我國資源型城市轉(zhuǎn)型的理論與案例研究[D].北京：中國科學院地理科學與資源研究所,2005.

[3] 孫雅靜.我國資源型城市轉(zhuǎn)型路徑分析[J].資源產(chǎn)業(yè),2003(6):120-123.

[4] 劉隨臣,袁國華,胡小平.礦業(yè)城市發(fā)展問題研究[J].中國地質(zhì)礦產(chǎn)經(jīng)濟,1996(5):16-20.

[5] 許學強,周一星,寧越敏.城市地理學 [M]. 第二版.北京：高等教育出版社,2009:92.

[6] 仇保興.中國城鎮(zhèn)化的機遇與挑戰(zhàn)[J].公共管理高層論壇,2005(2):3-17.

[7] 張奎燕.黑龍江省城鎮(zhèn)化發(fā)展的問題分析[J].商業(yè)研究,2004(15):179-181.

[8] 張以誠.我國礦業(yè)城市現(xiàn)狀和可持續(xù)發(fā)展對策[J].中國礦業(yè)大學學報：社會科學版,1999(1):75-80.

[9] 王新平.礦業(yè)城鎮(zhèn)規(guī)劃建設的可持續(xù)發(fā)展策略研究[J].小城鎮(zhèn)建設,2005(5):81-83.

[10] 張岳軍,侯志強,張君等.礦業(yè)型城市可持續(xù)發(fā)展指標體系的構建及評價研究——以徐州市為例[J].中國林業(yè)經(jīng)濟,2010(4):8-11,23.

[11] 曹姍姍,白先春.農(nóng)村新型城鎮(zhèn)化進程中的地方政府行為[J].稅務與經(jīng)濟, 2016(1)：34-37.

[12] 謝呈陽,胡漢輝,周海波.新型城鎮(zhèn)化背景下“產(chǎn)城融合”的內(nèi)在機理與作用路徑[J].財經(jīng)研究, 2016(1)：72-82.

[13] 劉洪銀.以產(chǎn)業(yè)演進推動進城農(nóng)民工就業(yè)轉(zhuǎn)型和穩(wěn)態(tài)城鎮(zhèn)化[J].財經(jīng)導刊,2015(12)：70-75.

[14] 段靜慧,梁爽.煤炭資源型城市主導產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的問題研究——以山西大同為例[J].經(jīng)營管理者,2015(10)：107-108.

[15] 呂淑芳.新常態(tài)下煤炭資源型地區(qū)新型城鎮(zhèn)化探討[J].前進, 2015(4)：26-28.

[16] 李建濤.煤炭資源型城市的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型及制約因素[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2015(6)：21-22.

[17] 郭全營.基于 SD 的煤炭礦區(qū)循環(huán)經(jīng)濟系統(tǒng)評價研究[D].濟南：山東師范大學，2014.

[18] 盧慧,基于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的邯鄲市峰峰礦區(qū)城鎮(zhèn)化發(fā)展研究[D].武漢：華中科技大學，2011.

Study on economic transformation and urbanization development of coal resources cities based on the SD model: Peixian county is taken as an example

WANG Tianyu, ZHAO Hua

(School of Environment & Spatial Informatics，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221000，China)

Urbanization is an important symbol of modernization. It is a comprehensive concept, including not only the population mass to urban as well as the increase of urban population and the decline of rural population, but also includes the decline of agricultural proportion in the national economy and the growth of the secondary and tertiary industry share as well as the factors of production to the town. Resource-based cities rely on a single resource development pattern, which caused the imbalance of the three industries structure, the industry chain is short and the product is single. Therefore, it has its particularity in the process of urbanization. In this paper, by means of system dynamics model, putting the traditional urbanization research and comprehensive analysis of coal industry transformation of resources city into a unified framework, Peixian county is taken as an example for empirical research. It is concluded that the urbanization rate and the tertiary industry output value as a share of GDP has the similar trend of synchronization, which provide quantitative reference and decision-making basis for industry transformation policy innovation and the development direction of urbanization.

coal resources city; urbanization; industrial transformation; the SD model; Peixian county

2016-06-04

校級大學生創(chuàng)新計劃項目資助(編號：X1029015175)；國土資源部公益性行業(yè)專項經(jīng)費項目資助(編號：201211050)

王田雨(1995-)，女，山東濰坊人，本科生，主要從事土地價格和土地復墾與生態(tài)重建方面的科研工作。

趙華(1977-)，男，江蘇泰州人，博士研究生，主要從事土地規(guī)劃、土地復墾與生態(tài)重建領域的教學與研究。

F293

A

1004-4051(2017)05-0064-05