（区域经济学专业论文）鄂尔多斯市工业经济协调发展系统动力学研究.pdf

原创性声 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下 用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得内蒙古大学 及其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 - 霉0 ，：曩 撇文作者躲垣鲢指剥獬：堂 j 1 7 ，：呻 3 、j ： 日 期：旌2 ：么：理 1 3期：2 丝! 么：笸 在学期间研究成果使用承诺书 一 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙古大学有权将学位 论文的全部内容或部分保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允许编入有 关数据库进行检索，也可以采用影印、缩印或其他复印手段保存、汇编学位论文。为保护学院和 导师的知识产权，作者在学期间取得的研究成果属于内蒙古大学。作者今后使用涉及在学期间主 要研究或研究成果，须征得内蒙古大学就读期间导师的意见：若用于发表论文，版权单位必须署 名为内蒙古大学可投稿或公开发表。 。， ，二凡t 学位论文作者签名： 门 期： 指导教师签名： 誊鬟垫 鄂尔多斯市工业经济协调发展系统动力学研究 摘要 随着工业文明的发展和资源的枯竭，一些资源型城市出现经济增长缓慢、生态 环境恶化、社会矛盾突出等一系列经济和社会问题，阻碍了资源型城市的可持续发 展。鄂尔多斯市作为资源型城市，近年来经济的快速发展带来了巨大的资源、环境 压力。因此，可持续发展是目前鄂尔多斯市面临的重大问题。 可持续发展是需要通过区域内经济、资源、环境等系统之间以及系统内部的要素 之间相互协调、相互配合和相互促进来实现的。 本文将系统动力学方法应用于鄂尔多斯市的经济一资源一环境协调发展系统研 究，使用v e n s i m 软件建立了协调发展系统动态仿真模型，将此系统分解为经济、 资源、环境三个子系统，并用5 3 个变量对整个系统进行描述。通过对鄂尔多斯市 经济一资源一环境系统仿真模型进行基本模拟与政策动态模拟，设定了鄂尔多斯市 2 0 0 8 - 2 0 1 7 年区域发展的四种模式：自然演变模式、经济高效型模式、资源与环境 保护型模式以及协调发展模式。通过模拟仿真结果显示只有兼顾经济与资源、环 境的协调发展模式才能实现鄂尔多斯市的可持续发展。 本文结合仿真模拟结果为今后的发展提出了一些可供参考的发展策略，对鄂尔 多斯市可持续发展道路的选择给与一个科学的参考。 关键词：经济；资源；环境；协调发展；系统动力学模型 t h es y s t e md y n a m i c sr e s e a r c hf o rt h ec o o r d i n a t e d d e v e l o p m e n to fe r d o si n d u s t r i a le c o n o m y a bs t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n d u s t r i a lc i v i l i z a t i o na n dt h ed e p l e t i o no fr e s o u r c e s ，a n u m b e ro fr e s o u r c e b a s e dc i t i e so fs l o we c o n o m i cg r o w t h ，e c o l o g i c a le n v i r o n m e n t a l d e g r a d a t i o n ，s o c i a lc o n t r a d i c t i o na n das e r i e so fe c o n o m i ca n ds o c i a li s s u e st h a th i n d e r t h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fr e s o u r c e b a s e dc i t i e s e r d o sc i t ya sar e s o u r c e b a s e d c i t i e s ，r a p i de c o n o m i cd e v e l o p m e n ti nr e c e n ty e a r sb r i n g st r e m e n d o u sr e s o u r c e s ， e n v i r o n m e n t a lp r o b l e m s t h e r e f o r e ，s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ti sam a jo ri s s u ef a c i n gt h e e r d o s s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ti s t h r o u g ht h em u t u a lc o o r d i n a t i o na n dc o o p e r a t i o no f r e g i o n a le c o n o m i c ，r e s o u r c ea n de n v i r o n m e n ts y s t e m sa n de l e m e n t sw i t h i nt h es y s t e m a n dp r o m o t i n ge a c ho t h e rt oa c h i e v e t h i sm e t h o di sa p p l i e dt ot h es y s t e md y n a m i c so fe r d o sc i t ye c o n o m y - r e s o u r c e s - e n v i r o n m e n t a ld e v e l o p m e n ts y s t e m ，u s i n gt h ev e n s i ms o f t w a r et ob u i l dac o o r d i n a t e d d e v e l o p m e n to ft h es y s t e md y n a m i cs i m u l a t i o nm o d e l ，t h i ss y s t e mi si n d i v i d e di n t ot h e e c o n o m y r e s o u r c e sa n de n v i r o n m e n ts u b s y s t e m s ，w i t h5 3v a r i a b l e st od e s c r i b et h e w h o l es y s t e m t h r o u g ht h eb a s i cd y n a m i cs i m u l a t i o no fm o d e l i n ga n dp o l i c yf o re r d o s c i t ye c o n o m y - r e s o u r c e s - e n v i r o n m e n ts y s t e m ，s e tf o u rd e v e l o p m e n tm o d e l sf o rt h e r e g i o n a ld e v e l o p m e n to fe r d o sd u r i n g2 0 0 8 2 0 17 ：t h en a t u r a ld e v e l o p m e n ts c h e m e ，h i g h e c o n o m i c a ls c h e m e ，r e s o u r c ea n de n v i r o n m e n tp r o t e c t e ds c h e m e ，e c o n o m y e n v i r o n m e n t c o o r d i n a t es c h e m e b ys i m u l a t i e c o n o m y e n v i r o n m e n tc o o r d i n a t e c i 姒 i nt h i s p a p e r , c o m b i n i n gt h e d e v e l o p m e n ts t r a t e g y , i no r d e rt o s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tf o re r d o s k e y w o r d s ：e c o n o m y ；r e s o u r c e ；e n v i r o n m e n t ；s y s t e md y n a m i c sm o d e l 目录 引言1 ( 一) 选题背景及意义l ( 二) 研究目的2 ( 三) 研究内容及技术路线3 1 研究内容3 2 研究方法与技术路线4 ( 四) 本文研究的创新点5 一、相关理论及研究现状7 ( 一) 相关理论概念7 1 可持续发展的概念及内涵7 2 系统动力学基础理论8 3 区域经济系统及与系统动力学的结合1 0 ( 二) 区域可持续发展系统动力学仿真研究现状1 1 1 国外研究现状1 1 2 国内研究现状1 4 二、鄂尔多斯市工业经济协调发展系统动力学模型的建立1 7 ( 一) 模型的总体结构1 7 1 建模的目的1 7 2 子模型简介1 7 3 子系统关系1 8 4 主要的反馈关系环1 8 ( 二) 鄂尔多斯市经济子系统1 9 1 经济子系统分析1 9 2 经济子系统主要因果关系链2 0 3 经济子系统混合图2 1 4 经济子系统主要方程式2 2 ( 三) 鄂尔多斯市资源子系统2 3 1 资源子系统分析2 3 2 资源予系统的丰要因果关系链2 4 3 资源了系统混合图2 5 4 资源予系统丰要方程式2 5 ( 四) 鄂尔多斯市环境污染子系统2 7 1 环境污染子系统分析2 7 2 环境污染了系统的丰要因果关系链2 8 3 环境污染予系统混合图2 8 4 环境污染了系统方程式2 8 二、鄂第多斯市工业经济协调发展系统基本行为仿真与政策动态模拟调控3 l ( 一) 模型的检验3 l 1 系统模型的历史检验3 1 2 系统结构一致性检验3 l 3 系统结构行为一致性检验3 l 4 子系统灵敏度分析3 2 ( 二) 系统基本行为的仿真与分析3 3 1 经济子系统输出结果分析3 4 2 资源子系统输出结果分析3 5 3 环境污染予系统输出结果分析3 7 ( 三) 工业经济协调发展系统在不同发展模式下的动态模拟3 8 1 系统模型调控变量和运行模式的确定3 8 2 系统的政策调控与分析3 9 四、实现协调发展的政策建议4 5 ( 一) 基本结论4 5 ( 二) 工业经济协调发展对策建议4 5 1 经济子系统发展对策4 5 2 资源子系统发展对策4 7 3 环境污染子系统发展对策4 8 论文总结5 0 参考文献一。5 1 附录a 5 5 附录b 5 6 致谢6 2 攻读硕士期间发表的论文6 3 1 8 世纪6 0 年代开始的工业革命改变了过去几千年来形成的城市内涵，相对于农业而言， 工业的高生产性促进了劳动分工和专业化的发展，城市得到了空前繁荣，从而使世界人口、 经济在城市的集中达到了很高程度。随着经济全球化的发展，全球城市化的步伐将日益加快， “城市 和“发展 将成为二十一世纪两个极为重要的课题。 工业革命之后，快速的重工业化对能源的需求激增，尤其使煤炭成为世界最主要的能源。 能源消费结构对煤炭生产和煤矿区的社会经济发展带来了深刻的影响，一大批资源型城市( 城 镇) 伴随着资源的大规模开发而相继兴起，成为工业化和城市化进程的显著特点。丰富的资 源禀赋为这些城市带来了经济的快速增长，为各国重工业时期的经济发展做出了贡献。但是， 随着工业文明的发展和资源的枯竭，资源型城市( 城镇) 却出现了经济增长缓慢、下岗失业 人员多、生态环境恶化、社会矛盾突出等一系列经济和社会问题，这些问题使资源型城市的 经济发展受到冲击，居民的工作、生活环境恶化，社会矛盾激化，阻碍了城市的发展。更为 严重的是这些城市由于产业结构单一、生态植被脆弱及难恢复性，使原本问题己十分严重的 城市更加脆弱。 1 9 9 2 年按照联合国环境与发展大会提出的2 1 世纪议程的要求，联合国人居中心及环 境规划署联合发起了“全球城市可持续发展计划 ( s c p ) ，目的是通过加强环境管理，协调城 市环境与发展相互依存和相互促进的关系，从而实现城市的可持续发展战略。只有城市走上 可持续发展之路，才会有国家乃至全球的可持续发展。n 1 新中国成立以来，在中国特殊的工业化背景条件下，传统经济体制和发展战略导向下，资 源型城市所依托的资源基地普遍经历了一个高强度、高速度的开发时期，资源型城市也相应 地经历了一个畸形的兴起和发展时期。2 0 世纪9 0 年代之后，中国主要资源型城市的资源开 发相继进入成熟期和衰退期，目前中国共有资源型城市1 1 8 座，占全国城市总数的1 8 心1 。截 止到2 0 0 9 年3 月5 日国家发改委共确定了4 4 个资源枯竭型城市，占资源型城市总数的3 7 。 由于这些枯竭型城市资源过度丌采、产业结构单一、经济对于资源过分依赖，使得这些城市 在资源迅速枯竭之后，经济陷于停滞。大量人员失业、生态环境破坏严重，城市复兴异常困 箜凼苤直厶堂亟硒塞生望业途塞 鄂筮垒垣直兰些经遗垃通筮屋丕统动左堂婴窒 难。为了解决资源型城市发展中遇到的问题，避免更多的资源型城市在开发、建设过程中再 走枯竭型城市“过度开发、先污染，后治理 的老路子，资源型城市必须选择走可持续发展 的道路。因此，研究资源型城市可持续发展具有重要的现实意义。 鄂尔多斯市资源十分丰富。尤其是煤炭资源：全市8 7 万平方公里约有7 0 的面积含煤， 探明煤炭储量1 4 9 6 亿吨，约占全国1 6 、全区1 2 。富集的资源使鄂尔多斯市正在成为国家重要 的能源生产基地，工业主要以丰富的资源为依托，是其生命的命脉。经济结构“碳 关联度强。 从产业结构看，煤炭一业独大、火电装机比重过高，高碳特征明显。2 0 0 4 2 0 0 8 年，煤炭产 量平均以3 0 0 0 万吨递增，2 0 0 8 年突破2 6 亿吨，对全市经济贡献在5 0 以上；从工业产品结 构看，其大宗产品多为煤炭、电力、天然气等原材料或能源产品，原字号工业偏重，存在深 加工度低、初级产品多、高附加值产品少、能耗高、污染重、二氧化碳、二氧化硫等废气污 染物排放量大等问题。同时能源生产和消费含“碳 量高：2 0 0 8 年，鄂尔多斯市能源生产总 量为1 9 5 4 2 万吨标准煤，其中煤炭占9 3 1 ；2 0 0 8 年，能源消费总量为2 5 4 3 万吨标准煤， 其中煤炭占8 4 。 2 0 0 7 年鄂尔多斯市全市国内牛产总值达1 1 5 1 亿元，从2 0 0 3 2 0 0 7 年问的年均增长率为 2 8 2 8 ，人均g d p 为7 5 1 6 4 元。鄂尔多斯市的经济基础曾经非常脆弱，1 9 4 9 年全市的国内生 产总值为9 4 5 1 万元，人均2 3 0 元，主要以农牧业经济为主。目前鄂尔多斯市经济的快速发展 源于资源的大规模开发利用，在煤炭产量逐年大幅增长、经济总量急速增长的今天，如何使 这样的高增长可持续成为最大的问题。因此，可持续发展模式对鄂尔多斯市的长远发展有重 要的现实意义，同时对于其他处于上升期的资源型城市同样具有重要借鉴意义。 ( 二) 研究目的 通过建立鄂尔多斯市工业经济协调发展系统动力学模型，实现的研究目标主要如下： 1 分析了解鄂尔多斯市工业经济系统的现状、内部结构以及存在的问题，合理划分系统层次 与子结构，探讨经济发展与资源、环境之间的内在协调关系。 2 通过计算机仿真，探讨适合区域工业经济系统未来协调发展的行为模式，针对发展过程中 可能存在的问题，提出各种解决方案并进行政策模拟，判断选择出较优或较劣的发展方案， 为制定鄂尔多斯市工业经济协调发展规划提供决策支持，实现“政策实验室的功能。 2 鱼凼苤点厶堂亟班塞生望些途塞鄂丕垒舾立些经渣协调蕉屋丕缝麴左堂婴窥 ( 三) 研究内容及技术路线 1 研究内容 从以上文献综述部分可以看出，对于城市可持续发展的研究，中国虽起步较晚，但研究 成果颇丰。对于鄂尔多斯市的可持续发展研究中，有的学者从可持续发展能力的分析入手【4 l 】， 有的研究可持续发展的指标体系【4 2 1 ，还没有以可持续发展理论为指导，用系统动力学方法对 鄂尔多斯市的社会经济大系统进行研究的理论成果。 本文在前人的研究基础上，以可持续发展理论为指导，对鄂尔多斯市快速发展过程中， 经济、资源、环境如何协调发展进行系统研究。建立了鄂尔多斯市可持续发展系统动力学模 型，对今后的发展模式进行了分析预测，提出政策性建议。论文整体结构图如下： 绪论 上 鄂尔多斯市协调发展系统动力学模型的构建 经 资 环 济 源境 子 子 子 系系系 统统统 1r 系统动态仿真及政策模拟 模仿 方 型 真 案 检 分 模 验 析 拟 及 j 成果及结论总结 3 堕凼墓直太堂亟硒塞生生些论塞 酆刍i 多逝直工些经渣坯遢蕉屋丕统麴左堂硒塞 论文的章节安排主要分为五部分： 第一部分是绪论，主要介绍论文写作的背景、介绍国内外相关研究成果状况，对相关理 论概念进行解释、课题的研究方法以及论文构成及研究内容等。 第二部分是模型的建立。构建鄂尔多斯市工业经济协调发展系统的动力学模型。 第三部分是模型的仿真与政策模拟调控。对所建立的系统模型进行检验，对未来发展趋 势进行预测并设置不同的发展方案进行比较，为今后发展选择最优方案。 第四部分是实现协调发展的政策建议。 第五部分是对论文整体的总结。 2 研究方法与技术路线 可持续发展强调的是人口、资源、环境、经济协调发展，因此必须以系统思想为指导将 人口、资源、环境、经济纳入一个大系统中考虑，称之为“可持续发展系统”，它是一个复杂 的社会经济系统。对复杂社会经济系统的研究不像自然科学可以在实验室中试验，以检验理 论的正确与否，而通常是建立数学模型，借助计算机进行仿真模拟。这种数学模型称为社会 经济系统模型。社会经济系统模型是把系统内部诸因素之间的关系以及系统与外部因素之间 的关系抽象用数学语言描述。目前，社会经济系统模型主要有四类：投入一产出模型、计量经 济学模型、控制论模型、系统动力学模型7 1 。 投入一产出模型能清晰地反映出国民经济各部门、各层次、各种产品之间的联系，擅长 于剖析社会经济的横断面：计量经济学模型将经济理论、统计学、数学和计算机仿真技术有机 地结合在一起；经济控制论模型能充分反映国民经济的调节控制机制，可充分利用控制理论的 现代成果。这三种模型都是利用经济理论与观测数据建立系统的数学模型，在建模方法上依 靠统计方法与传统的数学逻辑式，重视真实系统的统计观测值和模型精确度，而实际应用中， 高质量的有一定跨度的经济统计数据难以获得。经济理论大多是静态而不是动态的，而且传 统的数学工具很难分析研究非线性关系，因此，它们很难描述复杂的和非线性的动态系统。 这就决定了上述三种模型应用的范围。它们主要研究系统平衡点或工作点附近的特性，较适 合作短期预测，较难进行长期过程的研究。 系统动力学模型是按照系统动力学理论建立起来的数学模型。系统动力学是由美国麻省 理工学院的f o r r e s t 教授于2 0 年代中期创立的。系统动力学能定性与定量地分析研究系统， 它采用模拟技术，以结构一功能模拟为突出特点，一反过去常用的功能模拟( 也称“黑箱”模 拟法) ，从系统的微观结构入手建模，构造系统的基本结构，进而模拟与分析系统的动态行为。 4 塑内蓥直盔堂亟婴塞生望些途塞鄂筮垒逝壶王些经遗迹迥筮屋丕统动左堂婴窒 该模拟非常适于研究复杂系统随时间变化的问题。系统动力学认为社会经济系统本身不仅有 清晰、确定的相互关系，还存在着模糊、随机的因素，而且很难用传统的数学方法描述。与 计量经济学、经济控制论进行比较，系统动力学更注重系统的内部机制与结构，强调单元之 间的关系与信息反馈。系统动力学模型能描述系统内各种非线性的逻辑函数与延迟因素。因 此，系统动力学可以处理高阶数、多回路和非线性的时变复杂系统与巨系统的问题1 【4 3 】。 从以上分析可以看出，系统动力学具有能处理复杂系统问题的优点，非常适用于研究社 会经济系统。因此，人们称系统动力学为经济社会科学的“实验室 。 本文结合可持续发展思想和系统动力学模拟方法，建立鄂尔多斯市可持续发展系统动力 学模型，并进行仿真模拟和方案优选。 具体过程是：首先，对现有的国内外研究成果进行整理、分类，作为本文的研究基础；其 次，对可持续发展与系统动力学相关理论进行阐述，明确相关概念理论，为后面的研究奠定 理论基础；再次，从经济、资源、环境三个子系统入手，建立鄂尔多斯市工业经济协调发展 的系统动力学模型；最后从历年的统计资料中搜集所需数据，对模型进行检验，并进行政策一 仿真模拟。 。_ 本文建立系统动力学模型选取的仿真软件为v e n s i m p l e 。v e n s i m 是由美国。 v e n t a n a s y s t e l n s ，i n c 所开发，是一款可进行仿真、分析与动态系统模型模拟的图形接口软件。7 “ 模型中部分变量之间关系方程、模型中的常数、函数由计量经济学方法、历史经验数据、国 家标准得到。鲰 ( 四) 本文研究的创新点 一个地区内经济一资源一环境这三大子系统之间以及各自子系统内部的各元素变量之间， 相互协调、相互配合和相互促进，才能形成这个区域整体的良性循环发展态势，才能实现可 持续发展。随着可持续发展研究的不断深入，人们逐渐意识到，我们不仅要用定性的方法更 要用定量的方法来研究，定量的研究为我们提供了有力的证据。数据是反映社会经济现象的 很好的依据，它能够比较真实客观地反映现象，又能为解决某些问题提供科学的依据。系统 动力学也需要数据的支持，但是它对数据的要求要远比计量方法、投入产出模型等方法低。 经济一资源一环境系统涉及的面特别广，数据的收集非常困难。系统动力学方法可以充分考虑 系统变量之间的非线性关系，它采用表函数来描述变量之间的非线性关系，保持了模型与实 体的一致性。因此，系统动力学是研究经济一资源一环境协调发展的有利工具。 燮凼苤直太堂亟婴窒生生些诠塞郢刍i 垒毖直工些经渣坯调筮屋丕缝麴左堂硒塞 不同的区域具有不同的特点，研究可持续发展就必须在一定范围内才有意义。鄂尔多斯 市是内蒙古自治区以及全国重要的资源基地，在过去几年的高速发展中取得了惊人的成绩， 同时也暴露出了一些发展中的问题，严重影响该地区的可持续发展。因此，鄂尔多斯市可以 作为研究经济一资源一环境协调发展的典型区域之一，本论文基于上述考虑对鄂尔多斯市的工 业经济协调发展进行了实证研究。主要特点体现在以下方面： 1 将系统动力学模拟仿真引入鄂尔多斯市可持续发展研究中，用系统的观点来看待问题， 将经济、资源、环境联系起来，整个鄂尔多斯市的发展系统是由这三个子系统组成的结构复 杂、要素众多，各要素之间相互促进、相互制约的复杂系统。在系统模型的基础上，运用计 算机构造系统的仿真模型，对系统的过去、现在和未来的发展状况进行模拟和仿真，并把仿 真的结果以图形的形式直观的表现出来。使人们能够清楚地认识到不同发展模式会对系统未 来的动态发展产生什么影响。同时我们可以在计算机上任意修改系统参数，来模拟某种形式 的方案决策，动态地跟踪系统各个变量在不同的发展模式下未来的发展变化，从而为系统的 优化和最优发展模式方案的选择提供准确的量化参考依据，真正使得系统的仿真模型成为了 研究地区可持续发展系统的“政策实验室”。本文主要的研究成果就是建立了鄂尔多斯市可持 。续发展系统的系统仿真模型。 2 本文对鄂尔多斯市的经济一资源一环境系统的协调发展进行了实证分析，研究结果表 明，鄂尔多斯市目前的资源和环境状况并不完全符合可持续发展的要求。鄂尔多斯市应该以 “发展”而不是“增长 的观念来发展经济，采用科学的方法降低单位产值资源消耗和污染 排放量，在发展经济的同时兼顾资源的合理开发使用和环境保护，实现工业经济的协调发展。 6 鱼内墓直太堂亟硒塞生望些途室鄞玺垒逝直王些经渣协调筮星丕统动左堂研究 一、相关理论及研究现状 ( 一) 相关理论概念 1 可持续发展的概念及内涵 ( 1 ) 可持续发展的定义 可持续发展的定义有近7 0 种( t r z y n a ，1 9 9 5 ) 。这其中最终得到国际社会普遍接受的是 1 9 8 7 年联合国世界环境与发展委员会( w c e d ) 的报告我们共同的未来中，可持续发展定 义为：“既满足当代人的需求，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展”。臼1w c e d 的 定义强调了两个基本观点，一是人类要发展，尤其是穷人要发展，二是发展有限度，特别是要考 虑环境限度，不能危及后代人生存和发展的能力。这一表述实际上已进一步地成为了一种国际 通行的对可持续发展概念的解释，即认为可持续发展是指满足当代人的需要又不危害后代人 耐 满足其自身需要能力的发展，是既实现经济发展的目标，又实现人类赖以生存的自然资源与环 境的和谐，使子孙后代安居乐业得以永续发展h 1 。 ( 2 ) 可持续发展内涵 。4 一 可持续发展是以人为本的发展，是整个人类社会的可持续发展。1 9 9 7 年，可持续发展 词语解释一书把可持续发展内涵解释为：“可持续发展的公平性内涵：可持续发展的持续性 1 澎l 内涵：可持续发展的共同性内涵 。他们对可持续发展内涵总的来说就是：首先强调本代人的公 平、代际间的公平、资源分配与利用的公平。其次，强调在满足需求的同时，必须有限制的因 素，即“发展”的概念中包含着制约因素，主要限制因素是人类赖以生存的物质基础，即自然 资源与环境：人类的经济和社会发展不能超载资源与环境的承载能力，要求人们在开发和利用 自然资源的同时，要补偿从生态系统中索取的东西，使自然生态过程保持完整的秩序和良性循 环。同时认为：可持续发展作为全球发展的总目标，所体现的公平性、持续性是共同的，可持续 发展目标的实现应是全球的共同行为。 通过以上的总结和论述，我们认为可持续发展的内涵主要包括三点：发展性。可持续发 展的最终目的是发展，是社会、环境、经济、生态和人类的全方位的健康向上的过程。系统 性。发展涉及所有的领域和范围，是整体的协调和互相推动，不是局部的，也不是一方的发展损 害或阻碍另一方的发展。平衡性。涉及所有领域，如生态平衡、经济发展与环境保护的平衡、 7 发达国家与贫穷国家的平衡、再生资源再生与再生资源消耗的平衡。 2 系统动力学基础理论 ( 1 ) 系统仿真 概念及作用 所谓系统仿真，就是根据系统分析的目的，在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上， 建立能描述系统结构或行为过程的、且具有一定逻辑关系或数量关系的仿真模型，据此进行 试验或定量分析，以获得正确决策所需的各种信息。 许多真实系统是非常复杂的，无法用数学关系或数学方法来求解。这时利用仿真就可以像 观察、测试真实系统那样，在仿真模型中得到系统性能随时间而变化的情况，从仿真过程中 收集数据，得到系统的性能测度。所以，仿真包括两个过程：建立模型和对模型进行实验、运 行嘲。 由美国麻省理工学院j w 福雷斯特( j w f o r r e s t e r ) 教授率先倡导的系统动力学( s y s t e m d y n a m i c s ) 是借用数字计算机对其行为随时间变化的系统进行仿真、处理旧。这些系统往往是 具有清晰的边界、其构造以因果关系为基础以及难以精确描述其量化关系的复杂系统，尤其 是社会、经济等系统。采用系统动力学方法进行仿真处理要确定系统研究的目标，将系统作 为信息反馈系统来研究，并分析研究与问题有关的各因素、各个子系统之间的因果关系，根 据这些关系建立系统动力学模型。 系统仿真的实质 i 它是一种对系统问题求数值解的计算技术。尤其当系统无法通过建立数学模型求解时，仿 真技术能有效地来处理。 i i 仿真是一种人为的试验手段。它和现实系统实验的差别在于，仿真实验不是依据实际环境， 而是作为实际系统映象的系统模型以及相应的“人造”环境下进行的。这是仿真的主要功能。 i i i 仿真可以比较真实地描述系统的运行、演变及其发展过程。 ( 2 ) 系统动力学的五大特点n 1 系统动力学是一门分析研究信息反馈系统的学科，也是- 1 7 认识系统问题和解决系统问题 交叉的综合性的新学科。 系统动力学作为一种仿真技术具有五大特点：系统动力学研究处理的是复杂、高阶次、 多变量、多时变的社会经济大系统，它能够容纳大量变量，一般可以达数千个以上。系统 动力学的研究对象主要是开放系统。它强调系统的观点，联系、发展和运动的观点，认为系 堕凼苤直太堂亟砑宣生望些途塞娶丕垒逝直王些经渣协调蕉屋丕统麴左堂硒窒 统的运行模式主要根植于其内部的动态结构与反馈机制。系统动力学的模型，既有描述系 统各要素之间因果关系的结构模型，以此来认识和把握系统的结构：又有专门形式表现的数学 模型，据此进行仿真试验和计算，以掌握系统的未来动态行为，所以，系统动力学是一种定 性和定量相结合的仿真技术。系统动力学可以说是社会经济系统的实验室，建立的模型是 规范的。虽然在辅助方程中可能含有半定量、半定性或定性的描述部分，但它的模型从总体 上看是规范的，变量按系统基本结构的组成加以分类，这是系统动力学最引人注目的特点之 一。系统动力学的建模过程既能发挥人对社会系统的了解、分析推理、评价等能力的优势， 又能利用计算机高速计算和迅速跟踪等的功能，便于实现建模人员、决策者和专家群众的三 结合，便于汲取其他学科的精髓，从而为选择最优或满意的决策提供有力的依据。 ( 3 ) 系统动力学基本概念 反馈系统 所谓反馈系统就是包含有反馈环节及其作用的系统。它要受系统本身的历史行为的影响， 把历史行为的后果回授给系统本身，以影响未来的行为口1 。 懋榉 主要变量细3 ， ji i 状态变量：凡是能对输入和输出变量( 或其中之一) 进行积累的变量 ：蕊 ， i i 速率变量：在状态变量方程中代表输入与输出的变量称为速率 i i i 常量：指某一时间区间内不随时间变化而变化的量 i v 辅助变量：指从状态变量到速率变量及速率变量之间的中间变量 ( 4 ) 系统动力学解决问题基本步骤阳1 系统分析：首先应用系统动力学的理论、原理和方法对研究对象进行系统分析，明确建模 目的，初步划定系统的界限 系统的结构分析：划分系统层次与子块，确定确定总体的与局部的反馈机制 建立数学的规范模型：建立状态方程、速率方程、辅助方程和常数；确定与估计参数；给 所有的常数方程与表函数赋值 模型模拟与政策分析：以系统动力学的理论为指导进行模型模拟与政策分析，更深入地剖 析系统；寻找解决问题的决策，并尽可能付之实施，取得实践结果，获取更丰富的信息，发 现新的矛盾与问题；修改模型 模型的检验与评估 ( 5 ) 系统动力学的专用软件v e n s i m p l e 介绍“州捌 9 鱼凼苤直太堂亟硒塞生望些途塞鄂筮垒新直互些经迹迹逦筮羼丕统动力堂班宜 介绍 v e n s i mp l e 全名为v e n t a n as i m u l a t i o ne n v i r o m e n tp e r s o n a ll e a r n i n ge d i t i o n 即 v e n t a n a 系统动力学模拟环境个人学习版。 v e n s i m 是一个可视化建模工具，可以使系统动力学模型概念化，同时存储、模拟，分析 和优化动力系统模型。v e n s i m 提供了一种简单而灵活的建立因果循环图或存量和流量图的 仿真模型的方法。 通过连接带箭头的变量，系统变量之间的关系被输入并记录为因果关系。公式编辑器应 用这些因果信息从而形成一个完整的仿真模型。你可以在整个建模过程中分析模型结构、研 究不同变量的来源和用途以及变量循环。当你建立了一个可以进行模拟的模型，v e n s i m 可 以更深入探索该模型的行为。 使用v e n s i m 软件处理问题的一般过程( 如下图) 3 区域经济系统及与系统动力学的结合 区域经济系统( r e g i o n a le c o n o m i cs y s t e m 简称r e s ) 是国家经济系统( n a t i o n a le c o n o m i c s y s t e m 简称n e s ) 的子系统，属中观层次它具有动态行为的高阶次非线性复杂系统特征，其边 界模糊，内有多重反馈环，系统各个子系统以及各子系统中的各元素之间，具有难以揣度的相 互依赖关系。从r e s 内的各子系统和组成要素( 具体如：人员、资金、技术、技术) 看，r e s 具备了应用s d 方法研究的基本条件3 ： ( 1 ) r e s 内在因果律，即系统内含有反馈环，而反馈环是反馈控制理论的基础。 i o 反。 ( 6 ) r e s 不适宜在实际系统中做试验，且它的许多现象是一次性的。 s d 充分考虑了r e s 的上述特点，强调系统结构与系统行为动态特性的关系。与其他研究 方法相比，s d 方法的与众不同之处在于n 幻： ( 1 ) 擅长处理周期性问题。 ( 2 ) 擅长处理长周期性问题。s d 模型是一种因果机理性模型，它强调系统行为主要是由系统内 部机制决定的，因此它的仿真时间可以比较长，如著名的世界模型城市动力学模型的仿真时 间均在百年以上。 ( 3 ) 在数据缺少的条件下仍可进行研究。数据不足及某些参数或关系难以量化是研究社会经济 问题时常遇到的一个棘手问题但遇到这种情况，s d 模型仍可进行一些研究工作，因为s d 模型 的结构是以反馈为基础的。 ( 4 ) 擅长处理高阶次、非线性、时变的复杂问题区域经济系统是复杂的，因而描述它的方程往 往是高阶次、非线性、时变的利用常规的数学手段很难求解，通过降阶、线性近似等其他方 法得到的解很不可靠，而使用仿真技术方法却很奏效。 s d 综合运用了控制论、信息论和决策论等有关的理论和方法，建立s d 模型，并以计算机 为工具，进行仿真实验，用所获得的信息来分析和研究系统的结构和行为，以便为正确决策提 供科学依据加 ( 二) 区域可持续发展系统动力学仿真研究现状 1 国外研究现状 发达国家与发展中国家相比，较早进入工业化，随着产业革命之后工业化进程的不断推 进，发达国家出现了一系列的资源环境问题和由此引发的社会问题，这些问题逐渐引起了国 鱼凼苤直太堂亟班塞生生些途塞 郢丕垒逝直王些经渣迹调筮屋丕统动左堂班究 内外学者的关注。其中，罗马俱乐部关于人类困境的报告增长的极限等书中所揭示的资 源问题、环境问题以及由此引发的社会问题等等给人类的发展敲响了警钟n 钔。 7 0 年代初，世界面临人口增长与资源日渐枯竭的前景，这使得罗马俱乐部以及其拥有的 来自2 6 个国家7 5 名科学家都感到困惑。他们利用系统动力学，基于福瑞斯特教授提出的世 界模型的雏型( w o r l di i ) 开展了一系列的研究。1 9 7 2 年罗马俱乐部发表的世界未来发展趋 势的研究报告增长的极限及之后的趋向全球的均衡( 1 9 7 4 ) 等著作阐述其研究成果 w o r l d i i i 和他们对未来世界发展的观点。他们研究了世界范围内人口增长、自然资源、工 业、粮食生产和污染诸因素的相互联系、制约和作用以及其产生的后果的各种可能性n 扣。该 报告根据模拟实验结果指出：如果世界人口、资本、自然资源和能源消耗等按照1 9 0 0 年以来， 特别是1 9 5 0 年以来的快速增长模式继续下去，世界就会面临一场灾难性的崩溃 ( m e a d o w s ，1 9 7 2 ) 。认为只有停止人口增长和经济发展才能保证地球的平衡。1 9 9 2 年，以梅多 斯为首的研究小组修改了系统动力学世界模型，将技术进步等因素引入模型，认为2 0 年中， 许多早期研究中认为的极限已经达到，甚至已被超越，然而，如果采取正确的措施，经济系统的 崩溃还是有可能避免的。该报告以超越极限发表( m e a d o w s ，1 9 9 2 ) 。尽管人们对这两个报 告的结论有不同的观点，泰坦伯格将其称为面对未来的基本的悲观论者的模型( 泰坦伯格， 2 0 0 3 ) ，但是它却为人类敲响了警钟，提醒人们重新思索发展的方式。这实际上就是提醒人们应 该走可持续发展的道路( s l u m l e y ，2 0 0 4 ) n 5 1 。 资源环境的不断恶化使人们在享受工业化带来的丰富物质财富的同时对工业化运动带来 的人口、资源与环境、经济、社会之间种种不协调现象也开始进行反思，在发展模式上做出 了理性选择一一可持续发展。可持续发展的概念自1 9 8 7 年在“世界环境与发展委员会”( w c e d ) 上首次提出以来，便迅速成为政治、地理、经济、环境、管理等科学研究的焦点和前沿课题 逐渐受到人们的重视n 引。1 9 9 2 年联合国环境与发展大会通过的里约宣言、2 1 世纪议程 等纲领性文件，体现了当代人类社会可持续发展的新思想，树立了环境与经济、社会发展相 协调的新观点，使可持续发展成为全球的共同行动战略n 7 1 。1 9 9 6 年伊斯坦布尔第二届联合 国人居大会( 简称“人居一城市高峰会议”) 以后，这一问题同益受到国际社会的关注。 可持续发展是一个动态过程，对其分析不仅要正确评价当前可持续发展的状态，同时需 要准确预测未来可持续发展运行的趋势，并及时反映对其施加调控的效果。目前，可持续发 展理论与进入操作层次的可持续发展模式之间依然存在着很大的距离。可持续发展实践活动 中一项非常重要的组成部分是促进社会经济大系统可持续发展的政策的探索，系统动力学给 1 2 堡内墓直太堂亟班宜生望些诠塞盘玺垒逝直王些经渣迹调筮屋丕缠麴左堂硒塞 我们提供了制定和交流这些相关政策措施的工具；由于许多系统动力学模型都包含对于最优 长期可持续发展政策的研究，因此系统动力学就其本身的性质来说是一种研究可持续发展的 方法工具璐钉。 在国际层次上，除了上世纪7 0 年代至9 0 年代期间，福雷斯特教授及其学生梅多斯关于世 界模型的研究之外，目前系统动力学模型及方法与区域城市社会一经济一环境大系统可持续发 展研究的结合还表现在通过建立区域可持续发展动力学模型，重点研究某一子系统在与其他 子系统协调下的最优发展方案与策略：文献 5 5 通过建立城市系统模型研究了撒哈拉以南非 洲地区区域基础环境设施的可持续发展规划与管理问题，指出区域系统动力学模型与以前其 他研究方式相比较，一系列相互独立的子系统以更加全面整体的系统方式运行从而使城市发 展过程具有概念性和可操作性畸5 1 ；文献 5 6 针对土耳其境内一湿地湖泊的富营养化问题利用 系统动力学方法探讨了区域经济发展与生态系统之间的平衡关系，并提出了区域经济与环境 可持续发展的优化模式嘲1 。 安东尼奥指出，近代的工业资本主义完全忽视了地球上最大的资本储备自然资源 。 写r 叶 和生命系统，即“自然资本”。这种错误认识导致了在过去3 0 年中，地球上1 3 的自然资 源已被消耗殆尽，淡水生态系统和海洋生态系统正分别以每年6 和4 的速度消失，人类真 黼 正感到了生存环境恶化的威胁。解决之道在于，必须把环境纳入资本范畴。环境不再是生产 以外的因素，而是“包容、供应和支持整个经济的一个外壳”引。可持续发展要求我们要以 可持续方式处理自然资本与经济增长的关系，在新古典经济增长模型基础上建立城市可持续 发展的系统动力学模型。假设自然资本存量在工业生产过程中递减同时可以通过某些再生