资源型城市的脆弱性综合评价研究——以抚顺市为例

李自然 卫晓庆 赵 伟 刘航宇 罗 阳 马 强

(沈阳工学院 能源与水利学院, 辽宁 抚顺 113122)

0 引言

脆弱性分析最早起源于自然灾害的研究,并逐渐延伸到社会科学领域的多个学科之间[1]。2020年是我国全面建成小康社会的收官之年,振兴东北老工业基地也得到了国家的重视,而全球气候变化形式日益严峻,矿产资源型城市的脆弱性问题在此背景下变得尤为显著,抚顺市作为典型的衰退型资源型城市,解决其资源的可持续利用以及城市的可持续发展问题已成为其经济发展和生态转型的首要任务。

目前,国内外学者从城市脆弱性的内涵、方法和应用等方面均开展了比较细化、深入的研究[2-3]。LIU等[4]的研究发现影响矿区生态环境的因素很多如煤炭资源开采强度、研究区背景环境、煤炭资源赋存条件、区域社会经济发展水平等。MARZOUK M等[5]利用遥感(Remote Sen-sing，RS)和地理信息系统(Geographic Information System，GIS)技术开发地理信息系统数据模型(气候-沿海模型),评估气候变化的长期影响,并对沿海地区的脆弱性分区进行划定。LI H等[6]以辽宁省阜新市为例,建立了BP 神经网络(Back Propagation Neural Network)与脆弱性指数相结合的经济脆弱性评价方法,并在此基础上对阜新1989—2006年经济脆弱度进行了评价。

由于资源的繁杂性和城市经济发展的特殊性,国内对该方面的研究主要集中在产业结构调整、可持续发展及城市转型等方面[7]。TAI X等[8]在分析经济-自然耦合系统的基础上,采用层次分析法构建了我国煤矿城市脆弱性评价指标体系,研究发现不同地区子系统脆弱性变化影响因子不同。刘艳中等[9]从资源-生态-经济-社会视角,对国内典型的成熟、衰退以及再生型资源城市进行分析,研究发现资源型城市的综合脆弱性与各子系统的脆弱性具有正相关性。针对已发表的相关文献研究而言,研究切入点大多从某一类资源型城市的纵向动态变化过程进行探究,对不同研究时段的多个资源型城市脆弱性的静态横向比较以及动态变化的研究偏少。

基于此,本研究以可持续性科学的热点问题“脆弱性”为切入点,依托振兴东北战略的外部动荡因素,在脆弱性评价中借鉴“暴露性-敏感性-适应能力”准则进行漏洞评估,结合熵权法与层次分析法,对抚顺市的综合脆弱性和资源、生态、经济、社会等及各个分要素脆弱性进行系统评价,并探讨资源型城市综合脆弱性的时间分异特征、各个要素的相关性、不同作用因子及与城市类型的耦合关系。

1 研究区概况和数据来源

1.1 研究区概况

辽宁省位于东北经济区和环渤海经济区的重要交界处,依靠自身的地缘优势和工业基础,辽宁将在全国矿业发展进行中持续发挥积极显著的作用。参考《全国资源型城市可持续发展规划》(2013—2020年),本研究选取了该省内典型的矿产资源型城市——抚顺市作为研究区域。

抚顺市位于辽宁省东北部,是辽宁省下辖地级市,同时也是辽宁省重要的工业基地和沈阳经济区副中心城市,东与吉林省辽源市和通化市接壤,西与沈阳市毗邻,北与铁岭市相接,南与本溪市相连,总面积11 271.03 km2。区内矿藏量雄厚,总量约54.97亿t,其中金属、非金属与煤矿3类矿产资源占比较大,矿藏种类丰硕,主要由煤、铁、铜、锌、铅、金、银等构成。境内水力资源充沛,河流繁多,主要有浑河、太子河和富尔江等,水资源总量约39.828亿m3,人均占有量1 530 m3。境内森林资源富饶,林业用地面积约8 100 km2,森林覆盖率达67.92%,森林绿化率68.9%。

由于地处长白山脉余脉,地形以高山河谷为主,属温带大陆性季风气候,四季分明,年平均降雨量在750～850 mm,无霜期150 d左右。近年来,随着社会活动加剧和资源的过度开发,资源生态脆弱性变得尤为显著。

1.2 数据来源

本研究所涉及的数据包括资源、自然、社会与经济数据及其他数据等。其中,经济数据均来源于市和省统计年鉴,主要选取相应研究时段的《中国城市统计年鉴》《抚顺市国民经济和社会发展统计公报》《抚顺统计年鉴》和《辽宁统计年鉴》。地图矢量数据和卫星影像数据等来源于全国地理信息资源目录服务系统(www.webmap.cn)和地理空间数据云(www.gscloud.cn)。

2 技术路线和研究方法

2.1 熵权法

(1)区内处理采用熵权法,是客观反映各个指标的相对重要程度:进一步计算综合指标系数的方法,对各个指标归化权值,避免受主观因素影响。其中，评价指标数据标准化Xij

正向评价指标:值越大脆弱性越大

(1)

负向评价指标:值越小脆弱性越大

(2)

式中,Xij表示标准化后的值；xij表示第i个评价对象的第j个指标值；xij max表示第i个评价对象的第j个指标的最大值；xij min表示第i个评价对象的第j个指标的最小值。

设有m个评价对象,n个评价指标,由标准化数值得到标准化矩阵Y

Y={yij}m×n

(3)

(4)

(2)定义熵:在有m个评价对象,n个指标评价方案中,第j个指标熵

(5)

(6)

式中,k为熵系数；ej为熵。

(3)定义权:

gj=1-ej

(7)

(8)

式中,gj为第j个指标差异性系数；wj为权重。

2.2 矿产资源型城市脆弱性评价指标体系

以抚顺市为研究对象,在借鉴前人研究方法的基础上[9-10],结合研究区自然和社会经济状况,从资源、生态环境、经济以及社会4个方面,选取相对应的28个指标,构建了矿产资源型城市的脆弱性综合测度指标体系(表 1)。

表1 矿产资源型城市脆弱性测度指标体系

2.3 矿产资源型城市脆弱性评价等级划分

通过抚顺市城市综合脆弱性计算结果,将抚顺市城市脆弱性依次划分为低脆弱度(Ⅰ)、中低脆弱度(Ⅱ)、中脆弱度(Ⅲ)、中高脆弱度(Ⅳ)、高脆弱度(Ⅴ)5级(表2)。其表征状态分别为极好状态、良好状态、一般状态、警戒状态、危机状态[9-10]。

表2 矿产资源型城市脆弱性综合评价分级标准

2.4 层次分析法

采用熵技术支持下的层次分析法计算抚顺市综合脆弱性指数,公式为[10]:

(9)

式中,I为综合脆弱性指数,w1、w2、w3、w4分别代表资源脆弱性、生态脆弱性、经济脆弱性、社会脆弱性的指标权重;相应地,R、En、Ec、S分别为资源脆弱性、生态脆弱性、经济脆弱性、社会脆弱性的指数。

根据熵权法所得各项指标的权值之和得出各子系统的指标权重进行计算综合脆弱性指数。

3 结果分析

本文采用熵权法和层次分析法,计算出各项指标的脆弱性指数,并对各项脆弱性指标之间的耦合关系进行分析。结果如图1所示。

图1 各项指标的脆弱性变化趋势

3.1 资源脆弱性分析

从研究时间段总体上看,抚顺市的资源脆弱性呈下降趋势(图1)。在2006—2008年间,由0.545 5下降至0.248 2(表3),而在2008—2018年间,资源脆弱性转为波动性上升趋势,但增幅不大,趋势平稳。由此表明,抚顺市资源系统为城市发展提供物资基础的能力较为稳定。其中各项指标数值均呈下降趋势,人均生活用水量在2007—2010年存在大幅度上升的形式,这对抚顺市资源脆弱性指数增幅具有一定影响。

表3 各项指标的脆弱性指数

除此之外，随着外界扰动因素——矿产资源的不断开发，抚顺市的矿产资源存在着储采失衡的矛盾。剩余的矿产资源储量日益减少，开采难度不断加大，虽然有关部门对此采取了一些政策性措施，但是也无法阻止这一矛盾的发生。

3.2 生态脆弱性分析

由表3可知,2006—2018年间抚顺市的生态脆弱性呈小幅波动下降趋势,由0.477 7下降至0.328 4。其中2008—2009年间增幅明显,表明抚顺市在此期间城市生态环境受到了一定程度的影响,敏感度增强,易受外界不利因素扰动;2009年之后,该区域的生态脆弱性趋势比较平稳(图1)。

其中,研究区内的城市生活污水排放量由2006年的8 140.77万t波动下降至2018年的6 451.3万t;工业废气排放总量由1 577.68亿m3上升至5 078.80亿m3,2017—2018年间,该地区的工业废气排放总量增长了2 458.70亿m3。又在2010—2014年间,工业废气排放量发生了大幅度增加的趋势,这些因素的增长对城市的环境造成了很大的影响,从而导致在2010—2014年间和2017—2018年间抚顺市的城市生态脆弱性呈上升趋势。

除此之外,由于抚顺市地理位置的特殊性,其位于浑河河谷间,地形较为封闭,大气污染物扩散条件较差,使整个城市的空气污染愈演愈烈,导致城市生态脆弱性的压力增大。

3.3 经济脆弱性分析

研究时段内抚顺市的经济脆弱性指数降幅较大,为0.77,说明研究区对外界的不利扰动的抵抗能力日益增强。自2018年9月国务院批复了《沈抚改革创新示范区建设方案》,将其定位为在东北地区的改革开放的先行区、优化投资营商环境的标杆区、创新驱动发展的引导区和辽宁振兴发展的新引擎。因此,抚顺市的未来将有很大的发展空间和前景。同时产业结构转型,依托沈阳的经济发展驱动,也将对抚顺市的经济发展带来极大的动力。

其中,第三产业总产值比重由2006年的37.54%增长至2016年的43.30%,表明抚顺市的经济形态逐渐由生产型经济向服务型经济转变。地方财政自给率由2006年的43.83%上升至2018年的48.30%,其中在2010年值2013年上升明显,表明地方财政自我发展能力变强,但是从另一面反映出其财政支出不积极。

3.4 社会脆弱性分析

由表3可知,资源型城市的社会脆弱性从研究初期0.839 9下降至末期的0.148 4,表明其社会脆弱性对外界扰动影响抵抗力增强(图1)。其中,人均居住面积和人均建成区面积在2006—2016年间平稳波动,职工平均工资和人均社会消费品零售额逐年上涨,表明人民生活水平不断提高,社会消费能力增强;万人拥有医院床位数自2010年后也在平稳提升医疗资源较为稳定。

另外,抚顺市存在人口加速老龄化的问题,60岁以上人口占总人口的比重从2006年的14.34%增长到2018年的27.05%,18～60岁以下人口占比也存在逐年走低的趋势,同时普通高中在校生人数也在逐年减少,综合考虑到人口流出的影响,这对城市发展来说是极其不利的表象。

3.5 综合脆弱性分析

经式(8)计算得出抚顺市综合脆弱性指数由2006年的0.93下降至2018年的0.50,综合脆弱性逐渐降低(图2),城市脆弱程度由高脆弱性下降至中脆弱性,表征状态由危机下降至一般(表2),对外界影响的抵抗能力增强。其中资源脆弱性和社会脆弱性是对抚顺市综合脆弱性贡献度较大,并且在2009—2018年资源脆弱性的贡献度呈越来越大的趋势(图3)。生态脆弱性和经济脆弱性对综合脆弱性的贡献度较小,综合剖析抚顺市东部区县的森林覆盖度较高,并且随着振兴东北和沈抚示范区的建立,进一步刺激了抚顺市的经济发展。

图2 2006—2018年抚顺市综合脆弱性指数

图3 各子系统脆弱性贡献度

4 结束语

城市脆弱性的研究在快速发展的城市化进程中起到对城市规划编制的指导,保障城市的平稳健康发展,也是实现城市可持续发展的重要途径之一。

本研究对抚顺市近12a以来城市综合脆弱性的分析评价研究表明:

(1)研究时段内,抚顺市的城市脆弱性指数整体呈下降趋势,已经由高脆弱性向中脆弱性过度。具体可分划为两个部分:2006—2012年快速下降;2013—2018年波动下降。虽然脆弱性指数整体下降,但是其数值仍位于较高的区位,城市脆弱抵抗能力低,城市发展还存在许多不稳定因素。

(2)抚顺市的发展对资源的依赖程度仍然比较大。抚顺市资源脆弱性指数对城市脆弱性的贡献度较大,并且其脆弱性指数存在波动。因此,未来研究区可以加快进行产业结构转型,向高新技术产业进军,同时协调周边城市发展,形成良好的产业供给关系,增加非资源型产业的市场投资,引进资产和建设工厂增加就业,留住劳动力和年轻人口。有必要对人才引进机制进行完善,加大对下岗职工的再就业培训,保持社会的发展稳定。

(3)总的研究表明,抚顺市具有明显发展优势的生态环境。农村地区生态环境较好,农业作物以玉米为主,交通运输相对便捷,相关部门可以对农村地区进行适当的农村旅游开发;在农业产业规模大的地区建立农业产业链,以改变农村地区的产业结构单一的局面。