資源型城市的脆弱性綜合評價研究
——以撫順市為例

李自然 衛曉慶 趙 偉 劉航宇 羅 陽 馬 強

(沈陽工學院 能源與水利學院, 遼寧 撫順 113122)

0 引言

脆弱性分析最早起源于自然災害的研究,并逐漸延伸到社會科學領域的多個學科之間[1]。2020年是我國全面建成小康社會的收官之年,振興東北老工業基地也得到了國家的重視,而全球氣候變化形式日益嚴峻,礦產資源型城市的脆弱性問題在此背景下變得尤為顯著,撫順市作為典型的衰退型資源型城市,解決其資源的可持續利用以及城市的可持續發展問題已成為其經濟發展和生態轉型的首要任務。

目前,國內外學者從城市脆弱性的內涵、方法和應用等方面均開展了比較細化、深入的研究[2-3]。LIU等[4]的研究發現影響礦區生態環境的因素很多如煤炭資源開采強度、研究區背景環境、煤炭資源賦存條件、區域社會經濟發展水平等。MARZOUK M等[5]利用遙感(Remote Sen-sing，RS)和地理信息系統(Geographic Information System，GIS)技術開發地理信息系統數據模型(氣候-沿海模型),評估氣候變化的長期影響,并對沿海地區的脆弱性分區進行劃定。LI H等[6]以遼寧省阜新市為例,建立了BP 神經網絡(Back Propagation Neural Network)與脆弱性指數相結合的經濟脆弱性評價方法,并在此基礎上對阜新1989—2006年經濟脆弱度進行了評價。

由于資源的繁雜性和城市經濟發展的特殊性,國內對該方面的研究主要集中在產業結構調整、可持續發展及城市轉型等方面[7]。TAI X等[8]在分析經濟-自然耦合系統的基礎上,采用層次分析法構建了我國煤礦城市脆弱性評價指標體系,研究發現不同地區子系統脆弱性變化影響因子不同。劉艷中等[9]從資源-生態-經濟-社會視角,對國內典型的成熟、衰退以及再生型資源城市進行分析,研究發現資源型城市的綜合脆弱性與各子系統的脆弱性具有正相關性。針對已發表的相關文獻研究而言,研究切入點大多從某一類資源型城市的縱向動態變化過程進行探究,對不同研究時段的多個資源型城市脆弱性的靜態橫向比較以及動態變化的研究偏少。

基于此,本研究以可持續性科學的熱點問題“脆弱性”為切入點,依托振興東北戰略的外部動蕩因素,在脆弱性評價中借鑒“暴露性-敏感性-適應能力”準則進行漏洞評估,結合熵權法與層次分析法,對撫順市的綜合脆弱性和資源、生態、經濟、社會等及各個分要素脆弱性進行系統評價,并探討資源型城市綜合脆弱性的時間分異特征、各個要素的相關性、不同作用因子及與城市類型的耦合關系。

1 研究區概況和數據來源

1.1 研究區概況

遼寧省位于東北經濟區和環渤海經濟區的重要交界處,依靠自身的地緣優勢和工業基礎,遼寧將在全國礦業發展進行中持續發揮積極顯著的作用。參考《全國資源型城市可持續發展規劃》(2013—2020年),本研究選取了該省內典型的礦產資源型城市——撫順市作為研究區域。

撫順市位于遼寧省東北部,是遼寧省下轄地級市,同時也是遼寧省重要的工業基地和沈陽經濟區副中心城市,東與吉林省遼源市和通化市接壤,西與沈陽市毗鄰,北與鐵嶺市相接,南與本溪市相連,總面積11 271.03 km2。區內礦藏量雄厚,總量約54.97億t,其中金屬、非金屬與煤礦3類礦產資源占比較大,礦藏種類豐碩,主要由煤、鐵、銅、鋅、鉛、金、銀等構成。境內水力資源充沛,河流繁多,主要有渾河、太子河和富爾江等,水資源總量約39.828億m3,人均占有量1 530 m3。境內森林資源富饒,林業用地面積約8 100 km2,森林覆蓋率達67.92%,森林綠化率68.9%。

由于地處長白山脈余脈,地形以高山河谷為主,屬溫帶大陸性季風氣候,四季分明,年平均降雨量在750～850 mm,無霜期150 d左右。近年來,隨著社會活動加劇和資源的過度開發,資源生態脆弱性變得尤為顯著。

1.2 數據來源

本研究所涉及的數據包括資源、自然、社會與經濟數據及其他數據等。其中,經濟數據均來源于市和省統計年鑒,主要選取相應研究時段的《中國城市統計年鑒》《撫順市國民經濟和社會發展統計公報》《撫順統計年鑒》和《遼寧統計年鑒》。地圖矢量數據和衛星影像數據等來源于全國地理信息資源目錄服務系統(www.webmap.cn)和地理空間數據云(www.gscloud.cn)。

2 技術路線和研究方法

2.1 熵權法

(1)區內處理采用熵權法,是客觀反映各個指標的相對重要程度:進一步計算綜合指標系數的方法,對各個指標歸化權值,避免受主觀因素影響。其中，評價指標數據標準化Xij

正向評價指標:值越大脆弱性越大

(1)

負向評價指標:值越小脆弱性越大

(2)

式中,Xij表示標準化后的值；xij表示第i個評價對象的第j個指標值；xij max表示第i個評價對象的第j個指標的最大值；xij min表示第i個評價對象的第j個指標的最小值。

設有m個評價對象,n個評價指標,由標準化數值得到標準化矩陣Y

Y={yij}m×n

(3)

(4)

(2)定義熵:在有m個評價對象,n個指標評價方案中,第j個指標熵

(5)

(6)

式中,k為熵系數；ej為熵。

(3)定義權:

gj=1-ej

(7)

(8)

式中,gj為第j個指標差異性系數；wj為權重。

2.2 礦產資源型城市脆弱性評價指標體系

以撫順市為研究對象,在借鑒前人研究方法的基礎上[9-10],結合研究區自然和社會經濟狀況,從資源、生態環境、經濟以及社會4個方面,選取相對應的28個指標,構建了礦產資源型城市的脆弱性綜合測度指標體系(表 1)。

表1 礦產資源型城市脆弱性測度指標體系

2.3 礦產資源型城市脆弱性評價等級劃分

通過撫順市城市綜合脆弱性計算結果,將撫順市城市脆弱性依次劃分為低脆弱度(Ⅰ)、中低脆弱度(Ⅱ)、中脆弱度(Ⅲ)、中高脆弱度(Ⅳ)、高脆弱度(Ⅴ)5級(表2)。其表征狀態分別為極好狀態、良好狀態、一般狀態、警戒狀態、危機狀態[9-10]。

表2 礦產資源型城市脆弱性綜合評價分級標準

2.4 層次分析法

采用熵技術支持下的層次分析法計算撫順市綜合脆弱性指數,公式為[10]:

(9)

式中,I為綜合脆弱性指數,w1、w2、w3、w4分別代表資源脆弱性、生態脆弱性、經濟脆弱性、社會脆弱性的指標權重;相應地,R、En、Ec、S分別為資源脆弱性、生態脆弱性、經濟脆弱性、社會脆弱性的指數。

根據熵權法所得各項指標的權值之和得出各子系統的指標權重進行計算綜合脆弱性指數。

3 結果分析

本文采用熵權法和層次分析法,計算出各項指標的脆弱性指數,并對各項脆弱性指標之間的耦合關系進行分析。結果如圖1所示。

圖1 各項指標的脆弱性變化趨勢

3.1 資源脆弱性分析

從研究時間段總體上看,撫順市的資源脆弱性呈下降趨勢(圖1)。在2006—2008年間,由0.545 5下降至0.248 2(表3),而在2008—2018年間,資源脆弱性轉為波動性上升趨勢,但增幅不大,趨勢平穩。由此表明,撫順市資源系統為城市發展提供物資基礎的能力較為穩定。其中各項指標數值均呈下降趨勢,人均生活用水量在2007—2010年存在大幅度上升的形式,這對撫順市資源脆弱性指數增幅具有一定影響。

表3 各項指標的脆弱性指數

除此之外，隨著外界擾動因素——礦產資源的不斷開發，撫順市的礦產資源存在著儲采失衡的矛盾。剩余的礦產資源儲量日益減少，開采難度不斷加大，雖然有關部門對此采取了一些政策性措施，但是也無法阻止這一矛盾的發生。

3.2 生態脆弱性分析

由表3可知,2006—2018年間撫順市的生態脆弱性呈小幅波動下降趨勢,由0.477 7下降至0.328 4。其中2008—2009年間增幅明顯,表明撫順市在此期間城市生態環境受到了一定程度的影響,敏感度增強,易受外界不利因素擾動;2009年之后,該區域的生態脆弱性趨勢比較平穩(圖1)。

其中,研究區內的城市生活污水排放量由2006年的8 140.77萬t波動下降至2018年的6 451.3萬t;工業廢氣排放總量由1 577.68億m3上升至5 078.80億m3,2017—2018年間,該地區的工業廢氣排放總量增長了2 458.70億m3。又在2010—2014年間,工業廢氣排放量發生了大幅度增加的趨勢,這些因素的增長對城市的環境造成了很大的影響,從而導致在2010—2014年間和2017—2018年間撫順市的城市生態脆弱性呈上升趨勢。

除此之外,由于撫順市地理位置的特殊性,其位于渾河河谷間,地形較為封閉,大氣污染物擴散條件較差,使整個城市的空氣污染愈演愈烈,導致城市生態脆弱性的壓力增大。

3.3 經濟脆弱性分析

研究時段內撫順市的經濟脆弱性指數降幅較大,為0.77,說明研究區對外界的不利擾動的抵抗能力日益增強。自2018年9月國務院批復了《沈撫改革創新示范區建設方案》,將其定位為在東北地區的改革開放的先行區、優化投資營商環境的標桿區、創新驅動發展的引導區和遼寧振興發展的新引擎。因此,撫順市的未來將有很大的發展空間和前景。同時產業結構轉型,依托沈陽的經濟發展驅動,也將對撫順市的經濟發展帶來極大的動力。

其中,第三產業總產值比重由2006年的37.54%增長至2016年的43.30%,表明撫順市的經濟形態逐漸由生產型經濟向服務型經濟轉變。地方財政自給率由2006年的43.83%上升至2018年的48.30%,其中在2010年值2013年上升明顯,表明地方財政自我發展能力變強,但是從另一面反映出其財政支出不積極。

3.4 社會脆弱性分析

由表3可知,資源型城市的社會脆弱性從研究初期0.839 9下降至末期的0.148 4,表明其社會脆弱性對外界擾動影響抵抗力增強(圖1)。其中,人均居住面積和人均建成區面積在2006—2016年間平穩波動,職工平均工資和人均社會消費品零售額逐年上漲,表明人民生活水平不斷提高,社會消費能力增強;萬人擁有醫院床位數自2010年后也在平穩提升醫療資源較為穩定。

另外,撫順市存在人口加速老齡化的問題,60歲以上人口占總人口的比重從2006年的14.34%增長到2018年的27.05%,18～60歲以下人口占比也存在逐年走低的趨勢,同時普通高中在校生人數也在逐年減少,綜合考慮到人口流出的影響,這對城市發展來說是極其不利的表象。

3.5 綜合脆弱性分析

經式(8)計算得出撫順市綜合脆弱性指數由2006年的0.93下降至2018年的0.50,綜合脆弱性逐漸降低(圖2),城市脆弱程度由高脆弱性下降至中脆弱性,表征狀態由危機下降至一般(表2),對外界影響的抵抗能力增強。其中資源脆弱性和社會脆弱性是對撫順市綜合脆弱性貢獻度較大,并且在2009—2018年資源脆弱性的貢獻度呈越來越大的趨勢(圖3)。生態脆弱性和經濟脆弱性對綜合脆弱性的貢獻度較小,綜合剖析撫順市東部區縣的森林覆蓋度較高,并且隨著振興東北和沈撫示范區的建立,進一步刺激了撫順市的經濟發展。

圖2 2006—2018年撫順市綜合脆弱性指數

圖3 各子系統脆弱性貢獻度

4 結束語

城市脆弱性的研究在快速發展的城市化進程中起到對城市規劃編制的指導,保障城市的平穩健康發展,也是實現城市可持續發展的重要途徑之一。

本研究對撫順市近12a以來城市綜合脆弱性的分析評價研究表明:

(1)研究時段內,撫順市的城市脆弱性指數整體呈下降趨勢,已經由高脆弱性向中脆弱性過度。具體可分劃為兩個部分:2006—2012年快速下降;2013—2018年波動下降。雖然脆弱性指數整體下降,但是其數值仍位于較高的區位,城市脆弱抵抗能力低,城市發展還存在許多不穩定因素。

(2)撫順市的發展對資源的依賴程度仍然比較大。撫順市資源脆弱性指數對城市脆弱性的貢獻度較大,并且其脆弱性指數存在波動。因此,未來研究區可以加快進行產業結構轉型,向高新技術產業進軍,同時協調周邊城市發展,形成良好的產業供給關系,增加非資源型產業的市場投資,引進資產和建設工廠增加就業,留住勞動力和年輕人口。有必要對人才引進機制進行完善,加大對下崗職工的再就業培訓,保持社會的發展穩定。

(3)總的研究表明,撫順市具有明顯發展優勢的生態環境。農村地區生態環境較好,農業作物以玉米為主,交通運輸相對便捷,相關部門可以對農村地區進行適當的農村旅游開發;在農業產業規模大的地區建立農業產業鏈,以改變農村地區的產業結構單一的局面。