矿业城市经济系统脆弱性评价——以铜陵市为例

王乃举，周涛发

（合肥工业大学资源与环境工程学院，安徽 合肥 230009）

矿业城市经济系统脆弱性评价
——以铜陵市为例

王乃举，周涛发

（合肥工业大学资源与环境工程学院，安徽 合肥 230009）

矿业城市经济系统脆弱性包含敏感性和适应性两方面，具有典型的复杂、非线性系统特征。以一般系统理论构建敏感性和适应性发展水平和发展速度评价模型，以反正切函数构建二者耦合度评价模型，并以耦合度表征经济系统的脆弱度。以铜陵市为例，2001－2010年该市经济系统敏感性和适应性状态值呈递增正相关变化，适应性变化速度快于敏感性（前者先递增后递减，后者平稳递增）;脆弱度在2005年前递增，之后递减，评价结果与铜陵市经济发展实际相符。基于一般系统理论的耦合度评价模型为矿业城市经济系统脆弱性研究提供了一种新途径。

敏感性;适应性;脆弱性;耦合度;铜陵市

0 引言

20世纪90年代以来，全球变化引致自然和人文系统的脆弱性成为诸多国际研究计划、机构（IHDP、IPCC、IGBP）关注的热点，脆弱性已成为自然灾害对自然生态系统和人文可持续生计影响研究的一门新兴科学［1－3］。脆弱性研究引入国内后，研究范式总体上延续国外模式，在社会经济领域（如城市经济、社会及其复合系统）拓展了原有的研究传统［4－11］。

我国大多数矿业城市经历了计划经济时代国家矿产资源宏观调配，因价值外流缺乏资金积累和后续发展能力，同时面临生态环境治理、产业结构重组和社会矛盾化解等多重压力。矿业城市人地系统存在天然的脆弱性，对其开展脆弱性评价已成为矿业城市可持续发展研究的新领域。目前，矿业城市人地系统脆弱性评价方法主要有函数模型法、模糊评判法和图形法等。函数模型法认为脆弱性包含敏感性和适应能力，以二者呈反比关系构建函数表达式［4，5，9－12］;模糊评判法运用指标值隶属模糊区间进行等级评判［7，13］;图形法通过构建二维或三角坐标系，显示子系统综合值在坐标图中位置变化［14－16］。以上方法缺少对矿业城市人地系统复杂性、多层次性和非线性的考虑。在没有综合考虑系统发展水平和发展速度的前提下，简单将适应能力与敏感性综合值进行比较和坐标位置对比，或将其比值作为脆弱性指数容易得出与实际相谬的结论。

本研究依据一般系统理论构建矿业城市经济系统近似线性模型，通过拟合系统行为变化趋势，以系统发展速度构建耦合度模型，以表征系统脆弱性动态变化。本方法从复杂非线性系统行为入手，综合敏感性和适应能力发展水平和协调程度（耦合度）表征矿业城市经济系统的脆弱性，是人地系统脆弱性研究的一种新方法。

1 矿业城市经济系统脆弱性分析

目前，国内外对脆弱性概念研究尚未取得一致意见［17］。综合已有研究成果［2，18－22］，认为矿业城市经济系统脆弱性包括内外部扰动、暴露单元、敏感性和适应能力4大要素集：内外部扰动是矿业城市经济系统脆弱性驱动机制，暴露单元是内外部扰动作用对象，敏感性是脆弱性作用受体的表征，适应性是对敏感性的反馈应对机制。矿业城市置于特定的自然－经济－社会环境中，生态基础、资源供给、市场条件和政治环境等变化扰动，使经济系统产生敏感振荡、游离原初平衡状态、经过自由能积累，重新建构新的结构—功能体。按照原因—结果关系，敏感性和适应性是经济系统脆弱性过程的外在表征和应对机制，因此，矿业城市经济脆弱性系统由敏感性和适应性两方面构成（图1）。

2 矿业城市经济脆弱性评价模型

2.1 指标体系构建和权值确定

2.1.1 指标体系构建 矿业城市经济系统敏感性源于系统内部结构矛盾（结构型敏感性）和外部市场扰动（胁迫型敏感性）。其中，重工业比重、国有企业比重、铜产业比重、建筑业比重是经济结构敏感性最重要的指标，其值越大，系统的敏感性就越大;财政自给率是负向指标，与敏感性的关系与上述指标相反;外贸结构和外贸总量反映经济系统外界扰动程度，外贸比重越大，对外依存度就越高，系统敏感性就越强，脆弱性越强。适应性指矿业城市应对经济系统敏感性的适应协调能力，以投入和效益两方面表示。其中，经济投入主要包括固定资产投资、产业多样化、科技投入等，经济效益主要包括人均GDP、全社会劳动生产率、工业经济效益指数等。考虑数据可获得原则，将科技投入指标转换为科技产出指标。适应性指标均为正向指标，指标值越大，系统适应性越强，脆弱性越小。矿业城市经济系统脆弱性指标体系根据以上方法构建（表1）。

图1 矿业城市经济系统脆弱性过程逻辑框架Fig.1 The logic framework of vulnerability of economy system in mining city

表1 矿业城市经济脆弱性指标体系Table 1 The index system of economic vulnerability in mining city

2.1.2 指标权值确定 采用客观赋权方法——信息熵法确定指标权重。主要计算步骤包括［23］：

（1）数据标准化处理。选取m个年份，n个指标，构建原始数据矩阵。为消除数据不同量纲的影响，对原始数据采取归一化处理：

2.2 耦合度模型

2.2.1 敏感性和适应性发展水平及发展速度评价模型 一般系统理论认为，非线性系统的运动稳定性取决于一次近似系统特征根的性质，可用近似线性模型表示［24］。敏感性和适应性是矿业城市经济脆弱性系统的两大部分，也属于非线性系统，可相应构建如下近似线性关系：

根据式（4）、式（5）可以计算敏感性和适应性演化状态值（历年综合值），为观察系统行为的时间变化，构建敏感性和适应性演化速度模型，分别以VS和VA表示：

2.2.2 敏感性和适应性耦合模型 矿业城市经济系统的协调发展程度（耦合度）取决于敏感性和适应性的发展速度的变化，而耦合度的大小又是系统脆弱性的表征。从系统演化的角度出发，以几何图形构建反正切函数耦合模型（图2），再以耦合度为基础构建脆弱性评价方法：

式中：θ表示耦合度，C表示脆弱度。

经济活动的人类主体性特征决定了适应性滞后于敏感性，因而适应性总是具有系统延迟的特性;同时，考虑矿业城市是人地关系作用最为强烈的区域，一旦出现经济系统的振荡，人为干预调控即会发挥作用，可吸收或转移敏感性，即改变适应性或适应能力。在当前我国持续增长的宏观经济背景下，实际意义的系统演化（图2、表2）主要在第一象限（0°＜θ＜90°）。

图2 系统演化几何示意Fig.2 The geometrical sketch of system evolution

表2 系统演化解释Table 2 The explanation of system evolution

3 铜陵市经济脆弱性评价

3.1 模型运用

以有色金属矿业城市铜陵市为例，数据来源于2001－2010年铜陵市统计年鉴、2003－2010年铜陵市国民经济和社会发展统计公报、2001－2010年安徽省统计年鉴、2001－2010年中国城市统计年鉴;其中，经济指标消除物价要素，转化为可比指标。根据前述方法构建指标体系（表1），据式（1）－式（3）对数据（2001－2010年）进行无量纲化处理，计算各指标客观权值。利用式（4）、式（5）计算出铜陵市经济系统历年敏感性和适应性综合值（状态值S和A）（表3）。使用SPSS13.0软件对S值和A值进行曲线拟合，拟合曲线方程表示如下：

据式（11）、式（12）分别求出2001－2010年铜陵市经济系统敏感性和适应性发展速度值VS和VA（表3）。利用式（6）－式（8）计算相应年份的耦合度和脆弱度值，划分系统的脆弱性（表4）;最后绘出脆弱性两大子系统演化速度的变化趋势图和耦合度变化趋势图（图3）。

3.2 评价结果分析

（1）铜陵市经济系统敏感性和适应性状态值（发展水平）呈递增正相关，适应性增速快于敏感性。2001－2010年敏感性S由0.2645增至0.7145，年均增长18.03%;适应性A由0.1344增至0.7261，年均增长44.03%。进一步分析可知，2001－2005年，S年均增长22.96%，A年均增长20.61%，两者相差不大;2005－2010年，S年均增长仅4.29%，而A年均增长27.68%（表1）。以上变化趋势表明，铜陵市经济系统敏感性和适应性均呈递增趋势，但是适应性增速快于敏感性，特别是2005年以后前者是后者的5倍多。同时，2001－2010年铜陵市经济系统敏感性和适应性发展水平（状态值）不断趋近，对敏感性吸收转化能力不断提高，有利于降低系统的脆弱性。

表3 铜陵市经济系统脆弱性评价综合值及发展速度Table 3 The comprehensive evaluation value and development speed of economy vulnerability system in Tongling City

表4 铜陵市经济系统耦合度和脆弱性划分Table 4 The coupling degrees and vulnerability classification of economy system in Tongling City

图3 2001－2010年铜陵市经济系统脆弱性发展趋势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）铜陵市经济系统敏感性和适应性变化值（发展速度）时序变化差异明显。VS值在2005年以前呈递增趋势，2005年之后呈递减趋势;而VA值一直呈递增趋势，但变化斜率小于VS（图3a）。VS值和VA值的交互作用，引致经济系统脆弱度先递增后递减（图3b），分割点在2005年前后。这是由于2001－2005年铜陵市面临铜矿资源枯竭，铜矿开采、铜产品加工业产生激烈振荡，经济系统脆弱性明显加大;2005年以来铜陵市确立了循环经济发展战略，经济发展以“减量化、再利用、资源化”为原则，以“低消耗、低排放、高效率”为基本特征，系统脆弱度降低。

4 结语

敏感性是矿业城市经济发展约束条件，适应性则反映了矿业城市经济发展的支持条件。本研究采用敏感性和适应性发展速度的耦合度表征系统的脆弱性特征，是矿业城市脆弱性研究的全新方法。经济发展是系统交互作用的界面，因而用几何方法（反正切函数）构建耦合函数模型，真实体现了敏感性和脆弱性相互作用的空间行为特征。

矿业城市经济系统具有的累积特殊性、经济系统缺乏显在的暴露单元和人为干预机制的主观性是脆弱性研究的难点。因此，加深对矿业城市经济系统规律的认识，以构建更加科学合理的评价指标体系，是下一步提高研究精度的要求。此外，矿业城市经济系统敏感性和适应性耦合界面、耦合机制的研究，是破解矿业城市可持续发展难题的关键，也是今后矿业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

国家自然科学基金项目（41172086）;国家环保部行业科研专项（201009041－03）;安徽省优秀青年科技基金（08040106907）

王乃举（1971－），男，博士研究生，副教授，主要研究方向为资源经济与环境评价。E－mail：wang200541607＠126.com