系统动力学视角下的资源型城市经济增长机制与可持续发展分析

王帮俊，周 敏，吉 峰

(中国矿业大学 管理学院，江苏 徐州 221116)

系统动力学视角下的资源型城市经济增长机制与可持续发展分析

王帮俊，周 敏，吉 峰

(中国矿业大学 管理学院，江苏 徐州 221116)

资源型城市是以矿产资源的开发利用为主，带动和支持城市经济和社会发展的独特城市类型。受矿产资源储量的制约以及资源开采过程的影响，资源型城市的发展一般经历前期开发、增产期、稳产期和衰退期等四个阶段。矿产资源的开发既是资源型城市经济发展的依托力量，但是又对城市的生态环境产生了严重的负面效应，对于资源型城市的可持续发展带来很大的影响。本文通过建立基于Logistic动力学模型的资源型城市成长和发展轨迹，对城市不同发展阶段的模拟表明，当发展要素基数达到零时，矿业对城市的经济发展所做出的贡献达到了可持续发展的阈值。资源型城市在进入衰退期以前，通过建立多元化的产业结构来摆脱对单纯产业的依赖性，从而实现资源型城市的可持续发展。

资源型城市； Logistic动力学模型；经济增长；可持续发展

引言

资源型城市是以矿产资源的开发利用为主，带动和支持城市经济和社会发展的独特的城市类型。矿业资源的开发既是城市经济发展的依托力量，又对城市的生态环境产生严重的破坏，造成了生态环境质量的恶化，制约了资源型城市经济的进一步发展。

作为一种特殊的区域经济形态，资源型城市不同于一般社会经济系统的特征：一方面资源开采成本的逐步增加和资源的枯竭是不可抗拒的；另一方面作为社会子系统的资源消耗性产业与矿产资源开采业的关联性较轻，对环境的依赖巨大。随着矿产资源开采业的衰退，资源消耗型产业的成本优势逐步丧失，市场竞争力受到较大的影响，会使城市经济、社会、环境、人口、资源的矛盾突出，使城市的经济发展逐步陷入困境。为实现资源型城市经济的可持续发展，在寻求实现手段上，人们的思想经历了从清洁生产、生态工业园区再到循环经济的历史演化过程，在此过程构成了城市经济可持续发展实现结构模式。

资源型城市的可持续发展是整个城市的经济发展、社会发展、环境保护与资源开发利用相互协调，并向社会提供洁净燃料、原料和电力，在运用市场机制，依靠科技进步及寻求可替代资源的基础上，控制矿业资源的最佳耗竭水平，使得矿产开发工业的发展既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害，同时本地区的发展也不会对其他区域的发展构成危害。

对于资源型城市可持续发展的研究，早期主要集中于选择单一城市或特定区域中的若干城市作为研究对象，通过资源型城市社会学和人口特征来寻求社区不稳定的原因，并逐步从单个城市转变为城市群的实证和规范研究，转向了经济结构、劳动力市场结构以及世界经济一体化对资源型城市的影响等方面，资源型城市的可持续发展、城市生态和城市化过程中的问题等是这些研究的主要内容，认为资源型城市的发展方向是实现城市生态经济系统。但是城市生态经济系统是与经济系统相互交织、相互制约、相互作用并通过一系列复杂的非线性机制耦合而成的具有一定结构与功能的复杂人工系统，需要通过资源型城市经济衰退机理分析的基础上来对实现的路径进行分析，从而逐步探索出资源型城市每个发展阶段经济增长的机制，实现其可持续发展。

一、资源型城市发展的生命周期

与一般产业的发展趋势一样，资源型城市的发展一般也经历四个阶段，即起步期、增产期、稳产期和衰退期。但是由于受到矿产资源的制约以及资源开采过程的影响，资源型城市的发展表现出来的阶段性特征更加明显。

(1)起步期

资源禀赋是资源型城市得以发展的前提条件，资源型城市是在“缘矿建镇、连镇成市”的基础上发展起来的。资源型城市起步期作为开发阶段，主要工作是矿床储量、品位评估、地质条件详细勘探，开采方案的选择。这一阶段，随着资源开采产业的逐步形成，大量的劳动力被吸引来，为生活服务的功能社区和基础设施也开始投入建设。

(2)成长期

成长期是资源型城市快速发展时期，勘探工作结束后，大规模的工业化开采逐步兴起。在这种情况下，常常是几个矿区逐渐建成，形成生产能力，生产产量呈现上升趋势，此时随着资源型城市中企业生产能力的不断扩大，生产成本保持稳定并随着规模的扩大而下降，规模经济和学习曲线效应开始显现。增产期需要大量的人力、物力和财力的投入，资源型产业的持续发展及其带来的外部经济逐步推动其资源型城市产业的快速扩张。

(3)稳定期

当资源型城市主导矿区生产能力基本形成以后，矿产资源的生产规模保持相对稳定，资源型城市进入其发展稳定期。在这一阶段，城市内的矿业企业有兴有衰，有的因资源殆尽而关闭，但是又会有新矿井投产而替代原有生产能力。城市整体资源产量虽然出现小的波动，但总生产能力和产量并无剧烈的起伏。此时，各种生产技术和企业管理日臻完善，工人熟练程度逐步提高，此时达到资源型城市的鼎盛时期。

(4)衰退期

随着地质条件好、品位高的富矿被逐渐采出，为了维持产量的稳定，部分矿区被迫转向贫矿地区，从而增加了开发的难度和单位产出的工作量，生产成本也迅速增加，企业的经济效益开始下降，城市也将逐步步入衰退期。由于没有足够的资源储量保障，资源开发逐渐走向衰亡，矿井相继关闭，资源开发的萎缩也逐步威胁到整个城市的存在和发展。

二、资源型城市经济增长的Logistic动力学模型

Logistic模型是1837年荷兰生物学家Verhulst研究人口发展过程提出的，100多年来已经被运用到各个领域，用来预测和描述各种事物的动态变化过程和趋势。

设Y(t)表示资源型城市中资源型产业对城市发展的累计贡献，则其贡献的变化率为dy/dt。如果不考虑其他产业、技术以及资源枯竭可能的影响，在资源型产业增长率为r时可以为城市发展提供无限资源，此时，对于资源型城市经济发展的累积贡献呈现出指数增长状态，即：

(1)

此时方程(1)的特解为：

y=y0·ert

(2)

式中：y为资源型产业对资源型城市经济的累积贡献；y0为资源型产业贡献的原始积累量；r为资源型产业对资源型城市经济发展贡献的增长率。

其发展途径如下图1所示：

图1 无约束条件下资源产业对资源型城市经济发展的贡献轨迹

然而，在社会、经济和技术等条件的限制以及资源可能面临枯竭时，这种贡献不可能无限增长，而是存在一个阈值。各国资源型城市经验表明，在一定时期，资源型产业对资源型城市经济发展的贡献累积阈值是相对稳定的。因此，模型(1)的发展曲线在资源产业对资源型城市所做的贡献是连续可微时不再呈现指数增长趋势，而是为S型曲线，如图2所示。此时，相应的经济增长模型为：

(3)

上式中的α为资源型产业对资源型城市贡献累积的阈值。表明了这种贡献累积的最大容量，当超过了这一阈值，资源型产业将对城市的经济贡献出现负增长。此时，如果不采取措施，城市的发展将会出现恶化。为了防止这一现象，可行的办法是采取其他产业置换或者提高技术能力，以扩大产业贡献的边界来调整这一极限值。

图2 存在阈值时资源型产业对资源型城市经济发展贡献轨迹

公式(3)的解为：

(4)

其中的C为常数，且C>0。公式(4)即为Logistic方程。当t→∞时，y以指数变化率收敛于阈值α。

对方程(3)两边再次求导，得：

(5)

将(3)代入，得：

(6)

此时，令d2y/dt2=0，可以解得：y1=0,y2=α,y3=α/2。y1和y3是两种极端情况，表明经济发展要素基数为零和矿业对城市发展所做出的贡献

已经达到了阈值，而在(t2,α/2)处，资源产业对于资源型城市经济发展的累积贡献达到了最大值，即：

(7)

如下图3所示：

图3 资源型产业对资源型城市经济贡献率的Logistic变化图

对公式(6)两边再次求导，并令d3y/dt3=0，解得：

图4 资源型产业对资源型城市经济发展贡献的Logistic动力模型曲线

三、 资源型城市不同发展阶段可持续发展策略分析

随着资源的开发和利用，整个资源型城市的资源产业逐渐走向枯竭，为了摆脱对单纯产业的依赖，实现城市的可持续发展，资源型城市需要调整优化产业结构和进行产业替换的时机选择，通过图4对不同阶段资源型城市发展阶段产业结构调整的侧重点进行分析：

(1)[0,t1]时期——单一的依赖资源产业阶段

此阶段的主要特征是资源型城市的资源产业大规模发展阶段。随着开采产业的出现，矿产品初加工业也逐步兴起，这两种产业的兴起城市经济的蓬勃发展，并逐步发展为内向型和外向型。此时，这两种产业无疑是整个城市经济建设的重心。对于社会经济基础差的资源型城市，人才、技术等方面都较为缺乏，只能重点发展一两个主体产业，此阶段资源开采及初加工产业为资源型城市重点发展的产业。但是还要注意为了避免城市基本部门门类和层次较少，产业结构单一引发的社会问题，还需要发展一批为主导产业服务、为区域经济生活服务的第三产业，保证城市的社会经济平衡发展。但是对于资源开发属于后开发产业的城市，在此阶段产业结构调整的侧重点则不同，需要把产业结构调整的目标定向更加先进，着眼点也更高，有目的发展一些新兴产业。

(2)[t1,t2]时期——大力发展资源深加工，培育其他非资源产业阶段

由于资源开采产业已经形成了一定的规模，发展资源产业深加工业等其他产业的最佳时期即为这个阶段。此时资源型城市通过产业结构调整，推进其前后向联系，规模效益的资源开采产业伴随着深加工业的逐步成长，资源型城市形成了资源产业为主导的基本部门产业群。城市经济繁荣，功能增强，但是对于资源产业的依赖较为明显。因此，这个阶段资源型城市产业结构调整的重点也是集中于这两个产业上。同时，这个阶段由于城市基础设施不是很好，但是也具备了发展条件，发展成本和投资都较小，有意识地引导和发展这些产业，逐步向综合性工矿城市过渡是此阶段可持续发展和最终摆脱资源束缚的基本要求。

(3)[t2,t3]时期——资源产业进入成熟期，其他产业已经初具规模阶段

此时，资源开采、矿产品深加工达到稳定，其经济效益已接近最大值，净产值、利润也进入最大值时期，对城市经济发展的贡献也处于最大时期。此阶段，多年的经济累积使得资源型城市的多元化产业格局也初步奠定，替代性产业初露端倪。但是这种格局在资源型产业成熟期尚未形成的话，那么矿业衰退之后城市的持续发展将会出现危机，如德国的鲁尔和法国的洛林地区就是典型的例子，二者的经济发展转型时期正是在此阶段并导致了一系列的社会、经济和环境危机，最终通过多种努力才取得了转型的成功，但是付出的代价也是值得其他资源型城市重视的。

(4)[t3,∞]时期——多元化产业结构形成阶段

在此阶段资源型城市已经完成向综合性工矿城市的过渡，产业结构调整的主要方向为多元化、高级化。多元化主要依托主导产业发展多种产业，形成多样化的基本部门，从根本上克服资源型城市基本部门单纯依赖于资源开发的状况，以及单一产业结构所产生的“资源型城市病”；高级化需要大力扶持、发展那些相对先进有发展前途而且适宜于城市发展的那些替代性产业，以提高资源型城市在区域分工中的地位，使得城市经济不断走向繁荣。因此，资源型城市通过选择有利于自身发展的产业，循序渐进地发展，并在发展过程中逐渐扶持新的、更为先进的产业，以使产业结构不断走向高级化。通过多种产业的发展，在矿产品深加工得到充分发展，城市经济技术力量雄厚，多种优势因素已经培育形成之后，形成资源型城市的区位优势。不过，由于个体的差异性，资源型城市不可能确定出一个统一的模式指导和发展其他产业。因此，需要积极创造条件，为发展多元化的产业结构并积极付诸实施以摆脱对单纯的资源型产业的依赖，从而实现城市的可持续发展。

四 总 结

总之，资源型城市在不同的发展阶段需要结合自身特点，制定出不同的具有针对性的发展战略和实现措施，选择最有利于自身发展的产业结构布局。在城市的产业发展过程中要注重解决利益驱动、外部影响因素、政府行为以及技术创新的影响，因为这些因素中任何一种都有可能影响资源型城市的兴衰。但最终的决定因素还是不可再生的、并最终走向耗竭的资源储量。

从资源型产业的发展周期所引申出的资源型城市的发展周期来看，四个不同阶段体现了不同的发展特征，运用Logistic动力学模型很好地吻合了基于资源开发周期，用来模拟资源型城市的成长和发展轨迹是合适的。资源型城市在长期的发展过程中，聚集了各自一定的产业优势，通过以这些优势为基础，培育和发展相关产业，实行“二次创业”，改变单一的资源优势，重新建构多功能的综合优势，通过产业延伸、产业更新和复合模式，资源型城市完全可以形成新的城市主导产业，并通过技术创新，积极发展相关的高新技术产业，造就一批具有区域竞争优势的企业，带动城市的产业结构调整和产业升级。总之，在不同发展阶段的应对措施可以很好地解决城市经济增长过程中的各种问题，从而最终实现资源型城市的可持续发展。

[1] 冯春萍. 资源型城市与可持续发展[M] .石油工业出版社，1998年.

[2] 曹端海. 资源型城市衰退产业转型研究[C]. 中国矿业大学硕士学位论文，2007年.

[3] 崔彬等. 资源型城市循环经济发展模式[J].资源·产业，2003(6)：77-78.

[4] Lamont, Bruce T., James J. Hoffman, and Monique Forte. Competitive Decision Making Behavior of Firms in Industries of Declining Munificence: An Interdependence Theory Perspective [J]. The International Journal of Organization Analysis, 1993, Vol.1 (2): 203-215.

[5] 朱训. 资源型城市的可持续发展[J] . 国土资源,2003 (1) :4-5.

[6] 黄溶冰,胡运权,冯立析. 国外资源型城市产业结构调整的经验及对我国的启示[J]. 石油大学学报:社会科学版,2005(1)：1-6.

[7] Hillman, A., 1982. Declining industries and political-support protectionist motives [J]. American Economic Review 72, pp. 1180-1187.

[8] Cassing, J. H. and Hillman, A. L., 1986. Shifting comparative advantage and senescent industry collapse [J]. American Economic Review 76, pp. 516-523.

[9] S. Lael Brainard, Thierry Verdier. The political economy of declining industries: Senescent industry collapse revisited [J]. Journal of International Economics. Volume 42, Issues 1-2, February 1997: 221-237.

[10] Marc S. Mentzer, 2006. Irrational optimism in a declining industry: Sir Adam Beck's interurban railway proposal [J]. Management & Organizational History, Vol. 1, No. 4, 371-384.

[11] 朱铁臻. 资源型城市如何实施转型战略[J]. 资源·产业，2003(6)：113-115.

[12] 徐建中. 矿业资源城市经济可持续发展模式及分析[J]. 技术经济，2001(8)：36-37.

[13] 李晟辉. 资源型城市产业转型研究[J]. 中国人口资源与环境，2003(4)：94-97.

Resource-basedCities’EconomicGrowthMechanismandSustainableDevelopmentAnalysisBasedonSystemDynamics

WANG Bang-jun, ZHOU Min, JI Feng

(School of Management, China University of Mining & Technology, Xuzhou 221116, China)

The resource-based city, a unique city economic type relying on the development and utilization of mineral resources, has been driving and promoting the city’s economic and social development. Under the restraint of coal mining resource reserve and the mining effects of the resources, the development of coalmining cities generally undergo four stages: the starting period, the growth period, the maturity period and the declining period. The development of coal mining resources is, on the one hand, what coalmining cities’ economic development relies on and on the other hand, has some severe negative impact on the city’s ecological environment, having great influences on the coal mining cities’ sustainable development. By establishing Logistic dynamics model based coal mining city growth and development track, this article simulates different development periods of the cities. This indicates that when the development element base reaches zero, the contribution of coal mining to the city’s economic development reaches the threshold value of sustainable development. Furthermore, before the coal mining cities enter into the decline period, we establish a diversified industrial structures to avoid the dependence on one single industry to realize the coal mining cities’ sustainable development.

resource-based cities; Logistic dynamic model; economic growth; sustainable development

2009 - 09 - 22

2009 - 11 - 13

国家自然科学基金项目(项目编号：70601032)；

江苏省教育厅哲学社会科学基金项目(项目编号：08SJD6300069)

王帮俊(1975-)，男，博士，中国矿业大学管理学院副教授。

F407.2

A

1009-105X(2009)04-0071-05