成熟期石油资源型城市人地系统脆弱性评估——以山东省东营市为例

任 梅，程 钰，任建兰

(山东师范大学地理与环境学院，中国 济南 250014)

成熟期石油资源型城市人地系统脆弱性评估
——以山东省东营市为例

任 梅，程 钰，任建兰*

(山东师范大学地理与环境学院，中国 济南 250014)

利用集对分析方法分析1995—2014年东营市人地系统整体及其内部经济子系统、社会子系统和生态环境子系统的应对能力、敏感性和脆弱性，运用障碍度模型分析影响东营市应对能力的障碍因素，得出以下结论：(1)东营市经济子系统、社会子系统和生态环境子系统敏感性呈下降趋势、应对能力逐渐增强，脆弱性持续下降.(2)东营市人地系统由较高敏感型、脆弱型资源型城市向较低敏感型、脆弱型资源型城市转变，应对能力是东营市人地系统脆弱性的主要影响因素.(3)“障碍度”分析表明产业结构单一、劳动力结构性失业、环境污染严重是影响应对能力降低的主要因子.研究认为，应从调整产业结构、优化城市空间、完善社会保障、减少“三废排放”等方面降低东营市人地系统脆弱性.

石油资源；人地系统；脆弱性；障碍因素；东营市

脆弱性概念起源于对自然灾害的研究[1]，由Timmerman在1981年提出[2].自20世纪80年代以来，随着全球环境变化、自然灾害频发，脆弱性逐渐成为全球环境变化与可持续性科学研究的热点[3-4].由此，脆弱性在地理学、经济学、管理学、生态学等学科领域的不断拓展，脆弱性也逐渐演变成包含风险、敏感性 、适应性、恢复力等一系列相关概念在内的概念集合[5-6].资源型城市是以本地区资源开采、加工为主导产业的城市，其高度单一的产业结构使资源型城市经济发展极易受到有效资源自然递减、市场波动的影响和制约，因此脆弱性成为资源型城市可持续发展研究的新热点[7].当前学者们对资源型城市的研究多集中在煤炭城市[8]、石油城市[9]、旅游城市[10]及沿海城市[11-12]等区域，研究内容多涉及产业结构调整[13]、城市转型发展[14]、城市脆弱性评估[15]等方面，多从单一视角反应资源型城市经济发展中的“瓶颈”因素[16-19].本文聚焦人地系统的脆弱性，通过对东营市 1995—2014年相关数据分析，从经济、社会、生态环境三方面诊断人地系统脆弱性，重点解析其应对能力的障碍性因素，并提出合理性对策.

2013年《全国资源型城市可持续发展规划(2013—2020)》指出东营市是山东省的成熟型资源型城市.东营市位于山东省东北部、黄河入海口的三角洲地带，是黄河三角洲高效生态经济区和山东半岛城市群的重要城市之一(图1).东营市是典型的石油资源型城市，从1961年东营村附近的华8井，到1983年一座新兴石油城的诞生，东营市依托石油工业不断完善基础设施建设，城镇化进程不断加快.全市生产总值由1983年的20.76亿元，增长到2014年的3 430.49亿元，年均增长率513.27%，人均GDP由1983年的1 350元增长到2014年的163 982元，年均增长率376.46%.石油工业的发展直接影响到东营市整体经济社会的发展态势，但在石油工业快速发展的同时，东营市人地系统仍存在明显的脆弱性特征.主要表现在产业结构单一，过分依赖石油资源，经济发展易受石油资源递减和油价波动的影响，导致人地系统的结构性脆弱；水资源短缺、土壤盐渍化、工业污染严重导致生态系统功能退化，产生人地系统的胁迫性脆弱；绿色经济背景下，技术创新和产业结构调整的外部竞争压力，加剧了人地系统的脆弱性.

图1 东营市在山东省及蓝黄两大战略中的地理位置示意图Fig.1 Location map of Dongying city in Shandong province and the important development areas

1 研究方法与数据来源

1.1 集对分析

集对分析(Set Pair Analysis，SPA)是由赵克勤提出的一种定量分析理论，将确定性与不确定性研究对象作为一个系统进行相关同异反定量分析.若将石油资源型城市人地系统脆弱性中确定和不确定性研究对象设定为一个系统，假设联系密切的两个集合A和B构成集对H，构建集合A和集合B的同一、差异和对立联系度，集对H具有N个特性，其中集合A和集合B共有特性S个，相对立特性P个，既不对立也不同一特性个数为F=N-S-P，由此两个集合的联系度可以表示为：

(1)

式中：a，b和c为集对H的同一度、差异度和对立度，满足a+b+c=1；i和j分别为差异度和对立度系数，i取值为[-1,1]，j值恒为-1.其中，假设评价方案集为F={f1，f2，…，fm}，评价指数集为D={d1，d2，…，dn}，评价对象集为E={e1，e2，…，ek}，ek表示第k个评价对象，其权重集为W={w1，w2，…，wn}，则对于该评价问题可记为Q={F,D,E,W}.确定各评价方案中的最优评价集为U={u1，u2，…，un}，最劣评价集为V={v1，v2，…，vn}，则该集对相对于[U,V]的联系度为

(2)

式中：apk和cpk分别表示集合[vp，up]与评价指标dpk的同一度与对立度；wp是指标p的权重.

当dpk对该问题的评价结果起到正向作用时，则有公式：

(3)

(4)

1.2 指标体系构建与数据来源

人地系统是一个多种因素相互影响的复杂开放巨系统，遵循科学性、数据可获取性和可操作性原则，参考脆弱性评估指标体系，构建成熟期石油资源型城市人地系统脆弱性评估指标体系(表1).指标设计包含经济、社会与生态环境3个子系统，分别从敏感性和应对性两个方面反映系统的脆弱性.其中，资源密集型产业增长弹性系数=重工业产值的增长率/全市总产值的增长率，土地利用强度=建设用地面积/区域总面积.结合脆弱性研究对指标权重系数的确定，本文采用熵权法确定各指标的权重.

表1 东营市经济系统、社会系统、生态环境系统脆弱性评价指标体系

1.3 数据来源

数据来源于《东营市统计年鉴(1995—2014)》、《山东省环境统计公报(1995—2014)》、《中国城市统计年鉴(1995—2014)》、《山东统计年鉴(1995—2014)》及东营市社会经济发展公报等相关统计资料.

2 东营市人地系统脆弱性评估

敏感性作为表征系统受到不利扰动的潜在影响的大小，是脆弱性的核心组成要素之一，敏感指数越大，敏感性越强，系统越脆弱；应对能力反映系统对内外条件变化所作出的调整，是系统的自我调节发展能力，应对能力越强，系统的脆弱性越弱.根据上述研究方法和模型，运用1995—2014年东营市相关数据，计算出东营市人地系统及其各子系统敏感性指数、应对能力指数和脆弱性指数.

通过系统全面的排查、检测和分析，对兰考豫11井2017年6月水温、水位大幅度下降异常得出结论：①异常变化不是观测环境变化引起的；②异常变化不是观测系统故障引起的；③异常变化可能是井管老化微裂处突然出现较大裂隙后，井中地下水与井壁外地下水由于存在水力梯度形成对流造成的；④异常变化为地震前兆异常的可能性很小。

2.1 敏感性分析

1995—2014年，东营市敏感性总体呈下降趋势(图2).其中，经济系统的敏感性呈波动下降趋势，由1995年的0.72下降到2014年的0.55，曲线变异系数为0.07，下降趋势缓慢；社会系统敏感性指数呈缓慢下降趋势，由1995年的0.60下降到2014年的0.38，曲线变异系数为0.15；生态环境系统敏感性指数呈迅速下降后平稳变动趋势，由1995年的0.74下降到2005年的0.36，下降到2014年的0.33，曲线变异系数为0.30. 在3个系统中，经济系统的敏感性最高，社会系统的敏感性次之，生态环境的敏感性最低.东营市经济发展依靠石油资源，经济结构单一，重工业产值比重大.1995—2014年期间重工业增加值占工业增加值、GDP的平均比例高达86.64%和59.4%，2014年重工业增加值占GDP的比重为57.57%，采掘业占GDP的比重为21.88%，三次产业结构为3.6：68.4：28.0.近年来受石油产量及石油价格波动的影响，东营市经济系统应对外部干扰的敏感性下降幅度变小，经济可持续性增长的矛盾和压力突出；社会系统的敏感性指数逐步下降，主要是资源密集型产业就业比重、国有集体单位从业人员比重和规模以上工业资产负债率不断下降，社会就业结构趋于合理，社会敏感性日趋减小；3个系统中，生态系统的敏感性指数变化最大，1995年的高敏感性指数主要是受盐碱地、水资源、湿地等生态环境本底条件的影响，东营市生态系统敏感性下降，主要在于环保意识增强、污染排放减少.2003年以来，东营市积极响应山东省生态文明建设，加大环境监管力度，大力开展生态村、生态工业示范园区、“绿色照明”等建设工程，使生态环境敏感性不断下降.

图2 东营市人地系统内部敏感性变动趋势Fig.2 The sensitivity trends of subsystems in human land system of Dongying city

2.2 应对能力分析

1995—2014年，东营市经济系统应对能力呈波动上升趋势，社会系统和生态环境系统应对能力整体呈上升趋势(图3).其中，经济系统的应对能力指数由1995年的0.19上升到1997年的0.29，由1998年的0.26下降至2002年的0.19，由2003年的0.21上升至2014年的0.41，曲线变异系数为0.25；社会系统的应对能力指数由1995年的0.40上升至2014年的0.59，曲线变异系数为0.15；生态环境系统的应对能力指数由1995年的0.26上升到2014年的0.63，曲线变异系数为0.28.在3个系统中，生态环境系统的应对能力上升幅度最大，特别是2003年以后，东营市工业废水排放达标率、工业SO2去除率、工业固体废物综合利用率、节能环保投入占GDP的比重不断提高.2014年东营市工业固体废弃物综合利用率达99.11%，节能环保投入占GDP的比重达0.19%，生态环境系统应对能力明显提高.随第三产业从业人员比重、私营经济从业人员比重及教育投入占财政支出的比重的不断提高，社会系统应对能力稳步上升.受东营市经济结构单一、替代产业发展不足的影响，经济系统应对能力明显滞后于生态环境系统、社会系统应对能力.

图3 东营市人地系统内部应对能力变动趋势Fig.3 The changing tendency of coping ability in subsystems of human land system in Dongying city

2.3 脆弱性分析

1995—2014年东营市经济系统脆弱性指数呈先波动上升后下降的趋势、社会系统和生态环境系统脆弱性指数整体呈下降趋势(图4).其中，经济系统脆弱性指数大致可以分为3个阶段：1995—1997年的下降阶段，经济系统脆弱性指数由1995年的0.80下降到1997年的0.69.1998—2002年代上升阶段，由1998年的0.76上升到2002年的0.78.2003—2014年的下降阶段，由2003年的0.77下降到2014年的0.57，整体曲线变异系数为0.09，经济系统脆弱性的减小与增大主要受经济系统应对能力增加与减小的影响；社会系统的脆弱性指数由1995年的0.60下降到2014年的0.39，曲线变异系数为0.15；生态环境系统的脆弱性指数由1995年的0.74下降到2014年的0.34，曲线变异系数为0.28.3个系统中，经济系统脆弱性最高，社会系统脆弱性次之，生态系统脆弱性最低.经济系统脆弱性的下降，主要得益于经济系统应对能力的不断加强，但受产业结构的影响经济系统脆弱性居高不下.产业结构单一必将导致投资结构、人才结构、技术结构等经济结构构成要素的单一，进而导致经济系统脆弱性加大.社会系统脆弱性20年波动最小，处于0.4～0.6之间，说明东营市社会就业系统在20年内受外界不利扰动影响较小，在其应对能力不断增强的影响下，就业系统脆弱性不断降低.生态环境系统脆弱性持续下降，说明东营市生态环境治理力度不断加强，“三废”排放不断减少，生态环境受外界不利扰动影响不断降低.

图4 东营市人地系统内部脆弱性变动趋势Fig.4 The changing tendency of vulnerability in subsystems of human land system in Dongying city

2.4 人地系统脆弱性分析

图5 东营市人地系统脆弱性变动趋势Fig.5 The changing tendency of vulnerability of human land system in Dongying city

2.5 人地系统脆弱性回归分析

运用回归分析法，对人地系统及各子系统敏感性指数、应对性指数与脆弱性指数进行分析，揭示敏感性与应对性对人地系统及各子系统脆弱性的影响程度(表2).

表2 人地系统及各子系统脆弱性回归分析

式中：V，S和P分别代表东营市人地系统脆弱性、敏感性、应对性(模型在 1%显著性水平下通过检验).当敏感性指数上升 1个单位，脆弱性指数增加0.306.当应对性指数上升 1个单位，脆弱性指数降低 0.710.可见，单位应对能力对人地系统脆弱性的影响程度大于单位敏感性对人地系统脆弱性的影响，应对能力对东营市人地系统脆弱性的影响起主导作用.由3个子系统的回归方程可知，经济子系统中单位应对能力对经济系统脆弱性影响大于单位敏感性对经济系统脆弱性的影响.单位敏感性与单位应对能力对社会子系统、生态环境子系统的脆弱性影响大致相同.由此可知，经济系统脆弱性高是导致人地系统脆弱性高的关键所在.如何提高人地系统应对能力，如何通过经济社会转型、提高区域管控能力等方式提升东营市经济系统应对能力是迫切需要解决的问题.

2.6 东营市人地系统应对能力障碍因素探讨

经模型计算可知，经济子系统应对能力的主要障碍性因素是地方财政自给率、人均GDP，该类经济指标的快速增长，促进东营市经济总体实力的提高，增强了东营市经济子系统的应对能力.但对石油型产业的过度依赖致使产业结构失衡，经济子系统的应对能力不足.因此，调整经济结构是提高经济应对能力的根本路径.社会子系统应对能力的主要障碍性因素是第三产业从业人员比重、私营经济从业人员比重.东营市就业结构单一，国有集体单位以及重工业就业人口比重高，大力发展第三产业和私营经济是提高社会应对能力的重要途径.生态环境子系统应对能力的主要障碍性因素是工业废水排放达标率、工业SO2去除率、工业固体废弃物综合利用率.随监管力度的加大、环保投入的增加、环保意识的增强，东营市工业三废排放合格率、工业废弃物综合利用率不断提高，促进东营市生态环境的改善.

3 讨论

东营市人地系统脆弱性属于较低脆弱性水平，但现处于石油资源型城市的成熟期，其生态环境本底的脆弱性、产业结构优化升级的压力较大，为促进东营市人地系统可持续发展，针对各子系统相关状况，提出以下建议：

(1)调整产业结构，优化产业布局.着力打造高效生态渔业模式、大力发展信息产业、生态旅游业、现代服务业等新兴产业，提高第一产业、第三产业在国民经济中所占份额.同时，加强制度创新，优化第二产业内部结构，改造和提升传统产业，延伸产业链条，培育新的经济增长点.

(2)优化城市空间，完善社会保障.东营市作为成熟期石油资源型城市，地域辽阔，人口密度小，城乡二元结构明显，距离综合型城市仍有较大差距，应加快城市基础设施建设，增强城市辐射能力.东营市第三产业、私营经济从业人员比重低，受石油经济波动、产业调整的双重压力，劳动力结构性失业特征明显，应努力探索职工再就业安置渠道，鼓励下岗职工自主创业.同时，进一步完善文化、医疗、教育等基本社会保障.

(3)减少“三废”排放，提高废弃物综合利用率.应进一步提高资源集约利用程度，改进生产工艺、使用新技术、大力发展循环经济，减少污染物的排放.同时，加大环保宣传力度、提高公众参与程度.

[1] JANSSEN M A, SCHOON M L, KE W M,etal. Scholarly networks on resilience, vulnerability and adaptation within the human dimensions of global environmental change[J]. Global Environ Chang, 2006,16(3):240-252.

[2] TIMMERMAN P. Vulnerability, resilience and the collapse of society[J]. Environ Monogr, 1981,21(3):164-173.

[3] MARK W, CHENG Z M, ZHANG P Y,etal. Old industrial cities seekings new road of reindustrialization:Models of revitalizing northeast China[M]. Singapore:Word Scientific Publishing Company, 2013.

[4] 韩瑞玲,佟连军,佟伟铭,等.基于集对分析的鞍山市人地系统脆弱性评估[J]. 地理科学进展, 2012,31(3):344-352.

[5] 苏 飞,张平宇.基于集对分析的大庆市经济系统脆弱性评价[J]. 地理学报, 2010,65(4):454-464.

[6] 王 岩,方创琳,张 蔷.城市脆弱性研究评述与展望[J]. 地理科学进展, 2013,32(5):755-768.

[7] 许吉黎,焦华富.成熟期煤炭资源型城市社会空间结构研究——以安徽省淮南市为例[J]. 经济地理, 2014,34(1):61-68.

[8] 邓晓兰,鄢哲明,杨志明.中国煤炭城市的发展绩效评价和转型影响因素分析[J]. 资源科学, 2013,35(9):1782-1789.

[9] 杨艳茹,王士君,陈晓红.石油城市经济系统脆弱性动态演变及调控途径研究——以大庆市为例[J]. 地理科学, 2015,35(4):456-463.

[10] 苏 飞,陈 媛,张平宇.基于集对分析的旅游城市经济系统脆弱性评价——以舟山市为例[J]. 地理科学, 2013,33(5):538-544.

[11] 吴欣颖,任建兰,程 钰.山东省工业经济增长的水资源效应及时空演变分析[J]. 湖南师范大学自然科学学报, 2015,38(4):7-12.

[12] 李 博,杨智,苏 飞.基于集对分析的大连市人海经济系统脆弱性测度[J]. 地理研究, 2015,35(5):967-976.

[13] 王 亮,宋周莺,余金艳,等.资源型城市产业转型战略研究——以克拉玛依为例[J]. 经济地理, 2011,31(8):1277-1282.

[14] 余建辉,张文忠,王 岱,等.资源枯竭城市转型成效测度研究[J]. 资源科学, 2013,35(9):1812-1820.

[15] 方创琳,王 岩.中国城市脆弱性的综合测度与空间分异特征[J]. 地理学报, 2015,70(2):234-247.

[16] 余中元,李 波,张新时.社会生态系统及脆弱性驱动机制分析[J]. 生态学报, 2014,34(7):1870-1879.

[17] 孙平军,修春亮.东北地区中老年矿业城市经济系统脆弱性[J]. 地理科学进展, 2010,29(8):935-942.

[18] 彭 飞,韩增林,杨 俊,等.基于BP神经网络的中国沿海地区海洋经济系统脆弱性时空分异研究[J]. 资源科学, 2015,37(12):2441-2450.

[19] 陈晓红,万鲁河.城市化与生态环境耦合的脆弱性与协调性作用机制研究[J].地理科学, 2013,33(12):1450-1457.

(编辑 HWJ)

Vulnerability Assessment and Obstacles about Man-Land Systems of Oil City in Mature Period —A Case Study of Dongying City in Shandong Province

RENMei,CHENGYu,RENJian-lan*

(Geography and Environmental Sciences, Shandong Normal University, Jinan 250014, China)

Based on the data during the period of 1995—2014, in this work, we employed a set of analytical methods to assess capacity, sensitivity, and vulnerability of man-land systems and its internal economic, social, and ecological subsystems in Dongying city. We utilized the obstacle model to analyze the factors hindering the coping capability for its further development. Our results show that: (1) The city is in upward mode in its coping capability, but its sensitivity and vulnerability are in overall downward trend. (2) Dongying city’s man-land system is being transformed from a high-sensitive and fragile resource-based city to a less sensitive and fragile type of resource-based city, and its coping capability is a deciding factor to impact the vulnerability of the man land system in Dongying city. (3) Obstacle analysis indicates that undiversified industrial structure, structural imbalance of labor force and environmental pollution are the most important factors affecting the regional vulnerability degree. Our research suggests that we need to focus on adjusting industrial structure, optimizing urban space, improving social security, and reducing waste emissions to decrease the vulnerability of Dongying city’s man-land system.

oil resources; man-land system; vulnerability assessment; obstacles; Dongying city

10.7612/j.issn.1000-2537.2017.04.001

2016-06-02

国家自然科学基金资助项目(41271553，41371170)

F407.21

A

1000-2537(2017)04-0001-07

*通讯作者,E-mail：renjianlan@sina.com