區域生態經濟系統物質流量協調性分析

陳靜

摘要：運用物質流分析方法和灰色關聯分析方法，對上海市閔行區2007-2012年間生態經濟系統的物質輸入與輸出進行了協調性分析。結果表明，物質輸入輸出系統發展較為協調;能源消耗量與用水量呈現較快的增長態勢，對生態系統和自然資源帶來較大壓力。閔行區若延續目前的經濟發展模式和速度，其能源需求與用水需求均將持續增長，并成為制約閔行區今后發展的重要因素。

關鍵詞：區域生態經濟系統;物質流分析;協調性分析;灰色協調度模型

中圖分類號：F252;F224;F205 ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ?文章編號：0439-8114（2014）23-5888-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2014.23.068

如何調控生態環境系統與經濟系統之間物質流動的方向和流量，提高資源和能源的利用效率，是經濟學、環境學與管理學研究共同面臨的重要課題。為此，國內外學者進行了相關研究，提出了“物質流分析方法”，它主要針對區域的物質輸入與輸出進行分析。其基本觀點是基于人類活動所產生的環境影響在很大程度上取決于進入經濟系統的自然資源和物質的數量與質量，以及從經濟系統進入環境的廢棄物質的數量與質量[1]。目前在國家和區域層面上有關物質輸入輸出量的研究已有報道[1-12]，但對于區域層面上物質流量的內在關聯報道較少。本研究以上海市閔行區為例，運用物質流分析和灰色關聯分析[13]方法，嘗試對物質輸入與輸出進行協調性分析，剖析區域物質流量的內部關系，以期為制定區域經濟發展規劃和研究提供一定參考。

1 ?研究區概況

閔行區位于上海市腹地、中心城區偏南，與徐匯、長寧、普陀、浦東、松江、青浦、奉賢、南匯等8個區相鄰，區域面積37 168 hm2。閔行區堅持環境保護和經濟建設并重，不斷加強環境基礎設施建設。盡管閔行區在近幾年的生態經濟建設中，逐步引入了循環經濟的發展理念，并正在逐漸形成循環經濟體系，展現出了良好的發展勢頭，但傳統經濟發展模式的弊端依然影響著區域經濟的發展。

2 ?資料與方法

2.1 ?物質類型劃分

按照國際上通用的劃分方法及調研資料[1，3，14]，將進入閔行區生態經濟系統的自然物質分為：①生物物質，包括林木、農作物和經濟作物等第一性、第二性生產量;②氣體，包括人類生產、消費活動中所消耗的氣體;③能源，包括礦石燃料和其他燃料等;④水，指從環境中提取的天然水。將排出生態經濟系統的物質分為固體廢棄物、廢水、廢氣3類。需要說明的是，由于資料數據的限制，進出口物質資源和隱藏流未被納入統計的范疇。

2.2 ?資料收集及數據統計

輸入端的生物物質包括林木、農作物和經濟作物等，數據取自《閔行區統計年鑒》。水的輸入量包括農業用水、工業用水和生活用水等，能源包括天然氣、原煤、原油、熱力、電力和其他燃料等，數據均由《閔行開發區環境公報》換算得到。輸入的氣體主要包括氧氣和二氧化碳，數據均由《閔行開發區環境公報》和《閔行區統計年鑒》換算得到，計算方法參照相關文獻[1，3，15]，在此不再贅述。

輸出端固體廢棄物部分包括工業固體廢棄物和生活垃圾等，數據取自《閔行區統計年鑒》。廢水包括生活污水和工業廢水，數據取自《閔行區統計年鑒》。廢氣主要是工業廢氣和二氧化碳，數據取自《閔行區統計年鑒》和《閔行開發區環境公報》。

2.3 ?數據分析方法

由于區域生態經濟系統具有高度開放性，受經濟、資源和環境各種因素影響，內部要素之間的關系錯綜復雜，呈非線性結構，可認為它們之間存在灰色關系。因此，本研究應用灰色關聯分析方法分析區域生態經濟系統物質流量的協調程度。其中，區域物質流量協調意味著區域生態經濟系統以合理的生產、生活關系為紐帶，實現區域經濟、資源和環境綜合效益最大化[13]。

分析思路[13]具體如下：①為反映區域生態經濟系統物質流量的協調度，確定主導系統S協調發展的序參量dj=（dj1，dj2，…，djn）（n≥2）。②設定序參量dji在特定研究時段放入閾值aji，aji可以根據區域生態經濟系統的發展趨勢或規劃目標選擇未來某規劃年的預測值或規劃值。③應用灰色關聯有序度計算方法：設dji=（dji1，dji2，…，djit）為系統在t時段（以起始年作為第1時期）的序參量實際系列，djix（1≤x≤t）為第x時期區域生態經濟系統的子系統Sj的序參量dji的實際值，aji為t時段子系統Sj的序參量dji的閾值。依據灰色理論，首先按式（1）對系列dji和aji進行無量綱化，然后按式（2）計算兩個系列中各對應值絕對差的最大和最小值：

d■■=■，a■■=■， 1≤x≤t ?（1）

？駐min=min{|d■■-a■■|}，？駐max=max{|d■■-a■■|}，1≤x≤t（2）

由灰色關聯分析方法，djix和aji在t時段的灰色關聯系數為：

f■=■，1≤x≤t （3）

式（3）中，？籽（0<р<1）為分辨系數，通過設置其值，可以控制？籽？駐max 對數據轉化的影響，？籽取較小值，可以提高關聯系數間差異的顯著性，？籽通常取0.5。

應用熵值法確定各項指標的權重w■，協調度系數f■表示為：

f■=■■f■w■ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （4）

3 ?結果與分析

按照上述計算方法，對閔行區生態經濟系統2007-2012年間的物質輸入與輸出進行計算。由于水輸入量與輸出量分別占物質輸入總量與輸出總量的95%以上，為了便于比較，分別討論不包括水的物質系統和用水系統的協調性。endprint

3.1 ?不包括水的物質系統協調性分析

應用公式（1）～（4）得到圖1、圖2。圖1表明在不考慮水的情況下，物質系統協調度在2007-2012年間呈波動增長趨勢，變化幅度為44.71%。協調度從2007年的0.691 1增加到2012年的1.000 0，說明閔行區不含水的物質系統總體上發展較為協調，但2010年協調度最低，說明在2010年閔行區生態經濟系統發展水平較低。

從物質輸入的時間動態分析，能源輸入量和氣體輸入量呈現單調增加趨勢，且能源輸入量的遞增速率大于氣體輸入量的遞增速率。其中，能源輸入量以較高的速度增長，從2007年至2012年增長率為13.72%。雖然2007-2012年閔行區對能源的需求量呈上升趨勢，且對能源的依賴性較強，但由于能源消費年增長率低于地區生產總值增長率，能源消費效率趨于上升。氣體輸入量呈現較為緩慢的增長趨勢，從2007年至2012年增長率為7.29%。生物量在近年來變化較大，2007年至2009年呈增長趨勢，增長率為30.70%，然后一直呈現遞減趨勢，遞減率為7.44%。這可能與生物質為生產原料的產業發展較不穩定有關。綜合以上情況，隨著經濟社會的快速發展，物質輸入量呈增長趨勢，主要表現在能源保持著較快增長的勢頭，對生態系統和自然資源帶來較大壓力。閔行區延續目前的經濟發展模式和速度，能源需求將持續增長，成為制約閔行區今后發展的重要因素。

從物質輸出的時間動態分析，固廢排放總量呈下降趨勢，即從2007年的305.9萬t下降到2012年的225.8萬t，下降幅度為26.19%。這與閔行區逐步具有一定規模的靜脈企業有關，這些企業可以在該產業中起到示范作用，并且如果繼續擴大這些企業的規模，有利于固廢利用率提高。廢氣總量呈現增長趨勢，年增長率為2.38%。雖然近年來閔行區不斷提高環保準入門檻，加強污染源頭控制，淘汰不符合產業發展導向的污染型建設項目，但廢氣排放總量的增長趨勢與能源等物質輸入變化趨勢有關。綜上可見，廢氣是造成環境污染的主要因素。3.2 ?用水系統的協調性分析

圖2表明，區域用水子系統協調度在2007-2012年間呈波動增長趨勢，從2007年的0.562 9增加到2009年的1.000 0，然后下降為2012年的0.895 2，整體增長幅度為39.75%，說明閔行區生態經濟系統中用水子系統發展較為協調。

在量的變化上，水輸入量在2007-2012年基本呈現增長趨勢，增長率為8.69%。雖然隨著社會的快速發展和人們生活水平的大幅提高，水資源需求日益增加，但由于水資源消費年增長率低于地區生產總值的增長率，水資源消費效率也呈現上升態勢。廢水有序度呈遞增趨勢，是由于隨著經濟和市政建設的發展，閔行區污水收集系統的建設日益完善，目前已基本實現建成區污水收集管網的全覆蓋。該區現有污水處理廠3座，其中，閔行水質凈化廠處理能力5.0萬t/日，閔行區污水處理廠處理能力4.5萬t/日，程橋污水處理廠處理能力0.5萬t/日。

4 ?結論與建議

4.1 ?主要結論

區域生態經濟系統是一個多項非線性系統，其行為較難預測，物質流分析法和灰色關聯分析方法是研究此系統的新穎而簡潔的研究手段。本研究通過對上海市閔行區2007-2012年間的物質流量協調性進行分析，得出以下初步結論：一是物質輸入輸出系統發展較為協調;二是能源消耗量與用水量呈現較快的增長態勢，對生態系統和自然資源帶來較大壓力。閔行延續目前的經濟發展模式和速度，能源需求與用水需求等均將持續增長，成為制約閔行區今后發展的重要因素。

4.2 ?政策建議

4.2.1 ?建立循環型產業體系 ?近期，閔行區主要依托重點項目、重點園區發展四大重點產業：一是依托航天科技工業園區建設，通過太陽能、GPS衛星定位系統等項目發展航天產業;二是依托莘莊工業區的上廣電NEC液晶顯示器項目等發展光電子產業;三是依托漕河涇開發區浦江高科技園以及紫竹科學園區一批高科技企業發展微電子產業;四是依托閔行市級工業基地、閔行經濟技術開發區內的“四大金剛”、阿爾斯通公司等一批骨干企業發展發電成套設備、軌道交通車輛為重點的現代裝備產業。這些重點產業不僅技術含量高、附加值大、經濟效益好、市場潛力可觀，而且對環境的破壞比較小、對資源的消耗相對不大。

在循環經濟建設過程中，閔行區應結合自身區位特點，積極發揮距離中心城區比較近、外來勞動力資源豐富、出口加工型產業發展基礎比較好等優勢，努力克服基礎性資源少、土地資源有限、環境容量約束等特殊困難，進一步塑造區域特色，適當保留都市型傳統制造業，向外轉移無競爭優勢和無規模經濟的小工業，大力發展新興高技術產業，真正使航天產業、光電子產業、微電子產業和軌道交通等現代裝備部門成為閔行區經濟發展的支柱產業。此外，為適應知識經濟發展的要求，閔行區還應大力發展研發產業，并努力使之與上述4個先進制造業部門相互依托，逐步形成融制造業和現代服務業為一體的特色產業鏈。在傳統產業調整方面，閔行區應加緊對吳涇化工和電力生產基地的技術升級，加速綠色化工區和綠色電力基地的建設步伐。

閔行區的農業將向設施農業、都市特色農業和生態休閑農業的方向升級，并逐步成為生態涵養的空間;靜脈產業也將適應循環經濟建設的要求逐步成長。各產業相互耦合，共同促進循環經濟建設目標的實現。

4.2.2 ?建設資源節約體系 ?在能源節約方面，首先要做好工業節能工作：一是優化產業結構，結合近郊區位優勢，大力發展第三產業;強制執行國家《淘汰落后生產能力、工藝和產品的目錄》，加快淘汰高能耗、高污染、低效益的工藝、技術、設備和產品。二是優化能源結構，推廣潔凈煤技術應用，積極發展清潔能源。三是加強能源管理，推廣熱電聯產和分布式供能系統，加強電網改造和管理，鼓勵企業開展合同能源管理。其次，要推進建筑節能工作，建立健全建筑節能標準體系和建筑能耗標識制度，通過財政支持與市場運作相結合的辦法推進節能改造，推廣建筑節能技術。再次，應加強交通節能，建立低碳交通運輸政策標準體系，加快低碳交通技術研發與推廣，建立低碳交通運輸服務體系。endprint

在水資源節約方面，首先要做好農業節水：一是投資建設現代農業園區節水示范工程，將浦江生態農業區作為閔行區在農業領域水資源節約的示范工程，努力建設現代節水農業示范區;二是加強農業節水的宣傳教育;三是研發和應用農業節水先進技術;四是發展集約化節水型養殖技術。其次，加強工業節水力度，建立工業節水投融資機制，建立循環經濟建設財政補貼政策，加強用水定額管理為基礎的工業用水全過程管理。再次，在生活節水方面應加大資金投入力度，開展居民生活節水的宣傳教育活動，實施農村地區居民生活集約化供水，開展居民小區節水基礎設施改造項目，加強用水產品的市場監管。

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