基于SD的鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)模擬與控制

張延飛， 唐 鑫， 張振東， 丁木華， 李 穎， 于 臻

(1.東華理工大學(xué) 理學(xué)院，江西 南昌 330013；2. 江西省生態(tài)文明建設(shè)制度研究中心，江西 南昌 330013；3. 東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，江西 南昌 330013；4.東華理工大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，江西 南昌 330013)

基于SD的鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)模擬與控制

張延飛1,2， 唐 鑫3， 張振東3， 丁木華1， 李 穎4， 于 臻4

(1.東華理工大學(xué) 理學(xué)院，江西 南昌 330013；2. 江西省生態(tài)文明建設(shè)制度研究中心，江西 南昌 330013；3. 東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，江西 南昌 330013；4.東華理工大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，江西 南昌 330013)

運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論和方法，探討鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)諸要素間的交織作用，設(shè)計(jì)SD模型，以歷史數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)模型檢驗(yàn)，證明模型結(jié)構(gòu)、行為與實(shí)際狀況是一致的。模擬維持現(xiàn)狀、開發(fā)優(yōu)先、節(jié)能環(huán)保、協(xié)調(diào)發(fā)展等四種發(fā)展模式下，2014—2030年間鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展演變趨勢(shì)。結(jié)果表明：到2030年，協(xié)調(diào)發(fā)展模式較維持現(xiàn)狀模式，銅精礦累計(jì)保有儲(chǔ)量提高了16.38%，GDP增加了8.69%，工業(yè)固廢排放減少了7.40%，是鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源優(yōu)化開發(fā)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)全面協(xié)調(diào)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)的較優(yōu)發(fā)展模式。

礦產(chǎn)資源開發(fā)；生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)；鄱陽(yáng)湖域；SD

張延飛，唐鑫，張振東，等.基于SD的鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)模擬與控制[J].東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2016，35(4)：323-330.

Zhang Yan-fei，Tang Xin，Zhang Zhen-dong，et al.Simulating and controlling of eco-economic system of mineral resources in Poyang Lake Zone based on system dynamics[J].Journal of East China University of Technology(Social Science)，2016，35(4)：323-330.

礦產(chǎn)資源豐富的鄱陽(yáng)湖域在生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)國(guó)家戰(zhàn)略實(shí)施和推進(jìn)下，資源大力開發(fā)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，但伴隨工業(yè)化和城市化進(jìn)程加快，面臨著資源儲(chǔ)備下降，人口快速增加，生態(tài)環(huán)境污染日益嚴(yán)峻等問(wèn)題。2014年11月20日，江西省步入我國(guó)首批全境列入生態(tài)文明先行示范區(qū)建設(shè)的隊(duì)伍，這對(duì)地區(qū)“既要金山銀山，更要綠水青山”的理念提出了更高要求?？茖W(xué)處理資源開發(fā)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)保護(hù)等關(guān)系成為了推動(dòng)和深化鄱陽(yáng)湖域生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)和生態(tài)文明先行示范區(qū)建設(shè)的題中之義。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于礦產(chǎn)開發(fā)及其與生態(tài)、經(jīng)濟(jì)關(guān)系方面的研究取得了一定成果。其中，國(guó)外學(xué)者多基于經(jīng)濟(jì)學(xué)[1-3]及生態(tài)系統(tǒng)[4-5]影響性角度分析礦產(chǎn)開發(fā)利用；國(guó)內(nèi)學(xué)者主要強(qiáng)調(diào)從礦產(chǎn)資源和產(chǎn)業(yè)的某一側(cè)面進(jìn)行研究，體現(xiàn)在以下方面：礦產(chǎn)資源開發(fā)整合[6-8]、礦產(chǎn)資源開發(fā)利用效率[9-11]、礦產(chǎn)資源開發(fā)戰(zhàn)略[12-14]和礦產(chǎn)資源對(duì)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)的支持與約束作用[15-19]等。但現(xiàn)有研究多靜態(tài)分析和現(xiàn)狀評(píng)價(jià)，系統(tǒng)性、層次性、動(dòng)態(tài)性研究較少，對(duì)于諸要素間的相互滲透、交織作用的研究尚需進(jìn)一步完善與深入。

鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)是一個(gè)開放的、非線性復(fù)雜巨系統(tǒng)，主要包含區(qū)域礦產(chǎn)資源開發(fā)、人口建設(shè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)治理等要素，且諸要素間相互交織，相互影響，構(gòu)成有機(jī)整體。本研究擬用定性和定量相結(jié)合的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)(SD)方法，從系統(tǒng)性、層次性、動(dòng)態(tài)性視角，設(shè)計(jì)鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)SD模型，分析地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀，調(diào)整相關(guān)參數(shù)與控制變量，模擬分析鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展演變趨勢(shì)，以期為區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)和生態(tài)文明先行示范區(qū)建設(shè)提供決策參考。

1 系統(tǒng)邊界與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

系統(tǒng)邊界不僅是區(qū)分系統(tǒng)和其環(huán)境之間的界限，還是系統(tǒng)和其環(huán)境交織作用的中介。本研究涉及礦產(chǎn)開發(fā)、人口建設(shè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)治理的內(nèi)部要素與實(shí)體，并確定主要變量研究，追蹤新變量，直到對(duì)系統(tǒng)存在重要影響的變量無(wú)遺漏為止，最終確定系統(tǒng)的邊界?；谘芯靠尚行耘c數(shù)據(jù)可獲得性，確定鄱陽(yáng)湖域的研究范圍主要包括南昌、景德鎮(zhèn)、鷹潭，以及九江、新余、撫州、宜春、上饒、吉安的部分縣(市、區(qū))，共38個(gè)縣(市、區(qū))。

依據(jù)“生態(tài)經(jīng)濟(jì)人假設(shè)”條件下的人口、資源、環(huán)境框架，結(jié)合最終地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)，選取礦產(chǎn)開發(fā)、人口建設(shè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)作為鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的子系統(tǒng)，綜合設(shè)計(jì)SD模型。各子系統(tǒng)分述如下：

礦產(chǎn)開發(fā)子系統(tǒng)是鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的核心。該系統(tǒng)主要研究礦區(qū)投資背景下的礦產(chǎn)資源勘查、采選、利用帶來(lái)的礦產(chǎn)產(chǎn)出效應(yīng)。礦產(chǎn)開發(fā)子系統(tǒng)包含的主要要素：礦產(chǎn)保有量，礦產(chǎn)新增保有量、礦產(chǎn)采出量、礦產(chǎn)資源創(chuàng)造價(jià)值、礦區(qū)投資等。

人口建設(shè)子系統(tǒng)是鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的有機(jī)主體。該系統(tǒng)主要研究地區(qū)人口的增長(zhǎng)和減少效應(yīng)。人口子系統(tǒng)包含的主要要素：地區(qū)總?cè)丝?、人口出生和死亡狀況、社會(huì)公共服務(wù)體系完善程度等。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)是鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的前提。除了自身存在遞增效應(yīng)，其還為其他子系統(tǒng)的發(fā)展平衡、完善提供物質(zhì)和資金基礎(chǔ)，該系統(tǒng)主要研究經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景下礦區(qū)投資產(chǎn)生的礦產(chǎn)開發(fā)利用效應(yīng)和環(huán)保投資帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境治理效應(yīng)，以及它們對(duì)地區(qū)GDP未來(lái)發(fā)展的影響效應(yīng)。經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)包含的主要要素：地區(qū)GDP、GDP增長(zhǎng)率、礦區(qū)總投資，環(huán)保投資、礦產(chǎn)資源供需狀況等。

生態(tài)環(huán)境保護(hù)子系統(tǒng)是鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的保障。該系統(tǒng)主要研究生態(tài)環(huán)境破壞、生態(tài)環(huán)境治理及生態(tài)環(huán)境的治理效應(yīng)對(duì)整個(gè)地區(qū)人口、經(jīng)濟(jì)及資源開發(fā)的影響。生態(tài)子系統(tǒng)包含的主要要素：工業(yè)三廢產(chǎn)生、土地塌陷、水土流失、環(huán)保投資、生態(tài)環(huán)境治理等。

2 鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)SD模型設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)因果關(guān)系圖設(shè)計(jì)

因果關(guān)系反映了動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的相互作用，用以描述系統(tǒng)內(nèi)各要素之間的相互關(guān)系。鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的非線性、復(fù)雜巨系統(tǒng)，四個(gè)子系統(tǒng)間存在著非線性的相互影響、相互制約關(guān)系。礦產(chǎn)開發(fā)利用客觀上有利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，但對(duì)生態(tài)環(huán)境又產(chǎn)生破壞作用，制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的良性發(fā)展；人口的變化，影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展與礦產(chǎn)資源開發(fā)；經(jīng)濟(jì)發(fā)展為礦產(chǎn)資源開發(fā)和生態(tài)環(huán)境治理保護(hù)提供物質(zhì)和資金，生態(tài)環(huán)境的治理效應(yīng)最后又反饋給地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)。子系統(tǒng)內(nèi)部各要素間也存在復(fù)雜的相互影響、相互制約關(guān)系?；赩ensim PLE軟件，充分考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)內(nèi)要素的相互影響、相互交織關(guān)系，設(shè)計(jì)出鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)SD因果關(guān)系圖，如圖1所示：

圖1 鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)SD因果關(guān)系圖

鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)主要反饋回路分述如下：

①累計(jì)保有儲(chǔ)量—+礦產(chǎn)采出量—+礦產(chǎn)供應(yīng)量—+地區(qū)GDP增長(zhǎng)量—+地區(qū)GDP—+礦區(qū)總投資—+新增保有儲(chǔ)量—+累計(jì)保有儲(chǔ)量；

②累計(jì)保有儲(chǔ)量—+礦產(chǎn)采出量—+生態(tài)環(huán)境污染— -地區(qū)GDP增長(zhǎng)量—+地區(qū)GDP—+礦區(qū)總投資—+新增保有儲(chǔ)量—+累計(jì)保有儲(chǔ)量；

③累計(jì)保有儲(chǔ)量—+礦產(chǎn)采出量—+礦產(chǎn)開發(fā)利用程度— -投資比率—+礦區(qū)總投資—+新增保有儲(chǔ)量—+累計(jì)保有儲(chǔ)量；

④地區(qū)GDP—+礦區(qū)總投資—+新增保有儲(chǔ)量—+累計(jì)保有儲(chǔ)量—+礦產(chǎn)采出量—+礦產(chǎn)供應(yīng)量—+地區(qū)GDP增長(zhǎng)量—+地區(qū)GDP；

⑤地區(qū)GDP—+礦區(qū)總投資—+新增保有儲(chǔ)量—+累計(jì)保有儲(chǔ)量—+礦產(chǎn)采出量—+生態(tài)環(huán)境污染— -地區(qū)GDP增長(zhǎng)量—+地區(qū)GDP；

⑥生態(tài)環(huán)境污染— -地區(qū)GDP增長(zhǎng)量—+地區(qū)GDP—+礦區(qū)總投資—+新增保有儲(chǔ)量—+累計(jì)保有儲(chǔ)量—+礦產(chǎn)采出量—+生態(tài)環(huán)境污染。

2.2 系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)

分析鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的因果關(guān)系和各子系統(tǒng)的反饋?zhàn)饔猛緩?，充分考慮系統(tǒng)內(nèi)要素的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)SD模型，如圖2所示。

鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)SD模型涉及的變量主要有狀態(tài)變量、速率變量和輔助變量等，具體見表1。

圖2 鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)SD模型

變量類型變量說(shuō)明主要變量名稱狀態(tài)變量決定系統(tǒng)行為累計(jì)保有儲(chǔ)量、累計(jì)采出量、總?cè)丝凇⒌V產(chǎn)產(chǎn)出量、地區(qū)GDP、工業(yè)固廢排放量、工業(yè)廢水排放量、工業(yè)廢氣排放量、水土流失累積量、土地破壞累計(jì)面積等10個(gè)。速率變量直接改變狀態(tài)變量新增保有儲(chǔ)量、年采出量、死亡人口、礦產(chǎn)產(chǎn)出增長(zhǎng)量、GDP增長(zhǎng)量、固廢產(chǎn)生量、廢水處理量、水土流失增加量、土地破壞增量、土地復(fù)墾量等16個(gè)。輔助變量其他變量計(jì)算而得礦區(qū)總投資、環(huán)境污染對(duì)死亡率影響因子、二產(chǎn)礦產(chǎn)需求量、礦產(chǎn)進(jìn)口量、單位產(chǎn)值固廢產(chǎn)生變化量、單位產(chǎn)值土地破壞增量、土地復(fù)墾率表函數(shù)等47個(gè)。常量不隨時(shí)間變化變量新增保有儲(chǔ)量修正系數(shù)、年采出量修正系數(shù)、進(jìn)口率、GDP增長(zhǎng)率修正系數(shù)、出生率修正系數(shù)、環(huán)保投資修正系數(shù)等8個(gè)。

2.3 模型檢驗(yàn)

鄱陽(yáng)湖域的礦產(chǎn)資源礦種多樣，資源豐富，是我國(guó)最重要的銅產(chǎn)業(yè)和有色金屬基地。鑒于數(shù)據(jù)可獲得性和研究代表性，本文以具有相對(duì)優(yōu)勢(shì)的銅礦和銅產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)為礦產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，研究鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和演變規(guī)律。數(shù)據(jù)主要來(lái)源于《鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》(2010—2013年)、《江西省統(tǒng)計(jì)年鑒》(2011—2014年)、《鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用規(guī)劃》(2008—2020年)、《鄱陽(yáng)湖區(qū)五河流域治理規(guī)劃》等。

通過(guò)對(duì)鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)SD模型結(jié)構(gòu)及行為的適合性檢驗(yàn)，模型中模型界限、變量設(shè)置、流圖結(jié)構(gòu)以及方程式都是合理的。本研究以2010年為初始年，時(shí)間步長(zhǎng)為1年，仿真模擬鄱陽(yáng)湖域在2011—2013年累計(jì)保有儲(chǔ)量、地區(qū)GDP等變量，系統(tǒng)模擬的結(jié)果與鄱陽(yáng)湖域?qū)嶋H發(fā)展?fàn)顩r一致性較高，相對(duì)誤差在5%以內(nèi)，如表2所示。說(shuō)明設(shè)計(jì)的SD系統(tǒng)模型可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)模擬與控制。

表2 狀態(tài)變量歷史值與仿真值對(duì)比表

3 模型仿真與結(jié)果

3.1 模擬方案設(shè)計(jì)

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型類似一個(gè)政策實(shí)驗(yàn)室，可以仿真模擬不同政策方案下，系統(tǒng)發(fā)展的主要行為和運(yùn)行結(jié)果。根據(jù)鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)SD模型的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、變量間的反饋關(guān)系結(jié)合地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)、人口、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境現(xiàn)實(shí)發(fā)展?fàn)顩r，選取影響系統(tǒng)中狀態(tài)變量的相關(guān)參數(shù)：新增保有儲(chǔ)量、出生率、GDP增長(zhǎng)率、土地復(fù)墾率等，修正和調(diào)控參數(shù)，設(shè)計(jì)出維持現(xiàn)狀型、開發(fā)優(yōu)先型、節(jié)能環(huán)保型和協(xié)調(diào)發(fā)展型等四種發(fā)展模式，對(duì)2014—2030年間，地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情勢(shì)實(shí)現(xiàn)仿真模擬。如表3所示。各發(fā)展模式思路分述如下。

維持現(xiàn)狀型。保持當(dāng)前發(fā)展條件下的系統(tǒng)模型變量和所有參數(shù)不變，按照地區(qū)的現(xiàn)實(shí)發(fā)展?fàn)顩r和演變趨勢(shì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的仿真模擬。并且將該方案下的鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)利用和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情勢(shì)作為其它發(fā)展模式仿真結(jié)果的對(duì)比基礎(chǔ)。

開發(fā)優(yōu)先型。大力加快推進(jìn)鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐，加強(qiáng)地區(qū)礦產(chǎn)資源資源勘查活動(dòng)，提高新增探明率實(shí)現(xiàn)新增保有儲(chǔ)量的增加，擴(kuò)大礦產(chǎn)開發(fā)利用規(guī)模，提高GDP增長(zhǎng)速度，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)，刺激了地區(qū)人口的增加。政府和企業(yè)集中進(jìn)行資源開發(fā)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)暇治理。

表3 不同發(fā)展模式參數(shù)調(diào)控表

節(jié)能環(huán)保型。綜合考慮資源節(jié)約和生態(tài)環(huán)境治理，未來(lái)限制礦產(chǎn)資源的進(jìn)一步勘查活動(dòng)和開采規(guī)模，降低新增保有儲(chǔ)量和年采出量，放慢地區(qū)GDP增長(zhǎng)速度，控制新增人口，同時(shí)加大環(huán)保投資力度，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)治理，以改善地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

協(xié)調(diào)發(fā)展型。踐行可持續(xù)發(fā)展理念，將礦產(chǎn)資源開發(fā)、人口控制、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)治理納入全局考慮，適度提高礦產(chǎn)新增保有儲(chǔ)量和采出量，促進(jìn)地區(qū)GDP的良性增長(zhǎng)，合理控制人口規(guī)模，適度加大環(huán)保投資力度。以期推動(dòng)地區(qū)生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)和生態(tài)文明先行示范區(qū)建設(shè)的發(fā)展。

3.2 仿真結(jié)果分析

依據(jù)上述不同模式的發(fā)展思路，調(diào)控鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)SD模型中的主要參數(shù)，實(shí)現(xiàn)仿真運(yùn)行模型，各主要變量的仿真結(jié)果如表4和圖3(a-f)所示。

表4 不同發(fā)展模式下主要變量的仿真結(jié)果表

由表4可知，在維持現(xiàn)狀型發(fā)展模式下，到2030年，鄱陽(yáng)湖域銅精礦累計(jì)保有儲(chǔ)量增至2 160.66 萬(wàn)噸，累計(jì)采出量增至1 279.86萬(wàn)噸，占累計(jì)保有儲(chǔ)量比重近60%；礦產(chǎn)產(chǎn)出量為112.13萬(wàn)噸，地區(qū)GDP升至43 775.70億元；總?cè)丝跒? 636.36萬(wàn)人，年均增加36.72萬(wàn)人；工業(yè)三廢排放量分別達(dá)1 734.23萬(wàn)噸、86 857.90萬(wàn)噸、1 052 960.00噸，水土流失累計(jì)面積達(dá)26 166.70 km2，土地破壞累計(jì)面積達(dá)1 620.31 hm2。表明在現(xiàn)有的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源開發(fā)利用條件下，鄱陽(yáng)湖域存在資源后續(xù)保障不足，經(jīng)濟(jì)總量較低，人口有所膨脹，生態(tài)環(huán)境污染破壞較嚴(yán)重等問(wèn)題，將制約生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)和生態(tài)文明先行示范區(qū)建設(shè)。

在開發(fā)優(yōu)先型發(fā)展模式下，鄱陽(yáng)湖域銅精礦累計(jì)保有儲(chǔ)量由2014年的506.53萬(wàn)噸迅速增至2030年的2 716.32萬(wàn)噸，年均增長(zhǎng)近138.12萬(wàn)噸；累計(jì)采出量由121.57萬(wàn)噸竄升至1 593.13萬(wàn)噸，增加了近1 471.56萬(wàn)噸。礦產(chǎn)產(chǎn)出量由28.21萬(wàn)噸增至129.24萬(wàn)噸，增加近4.6倍；地區(qū)經(jīng)濟(jì)迅猛增長(zhǎng)，GDP迅速升至51 084.90億元，較維持現(xiàn)狀型下的43 775.70億元，增加了約7 309.20億元。地區(qū)總?cè)丝谠黾又? 726.34萬(wàn)人，較維持現(xiàn)狀型，多出近89.98萬(wàn)人，加重了社會(huì)負(fù)擔(dān)。同時(shí)，生態(tài)環(huán)境問(wèn)題沒(méi)有加強(qiáng)治理，使得生態(tài)環(huán)境問(wèn)題依然嚴(yán)峻。

在節(jié)能環(huán)保型發(fā)展模式下，到2030年，鄱陽(yáng)湖域銅精礦累計(jì)保有儲(chǔ)量增加到1 867.98萬(wàn)噸，累計(jì)采出量升至1 127.28萬(wàn)噸，礦產(chǎn)產(chǎn)出量增至104.32萬(wàn)噸，礦產(chǎn)資源勘查與開發(fā)利用規(guī)模均縮減。地區(qū)GDP增長(zhǎng)趨緩，到2030年為40 968.50億元；人口增長(zhǎng)也趨緩，總?cè)丝趦H為2 543.06萬(wàn)人，低于維持現(xiàn)狀型和開發(fā)優(yōu)先型。在加強(qiáng)環(huán)保治理的指導(dǎo)思想下，到2030年，工業(yè)三廢排放量分別為1 477.48萬(wàn)噸、80 997.50萬(wàn)噸、774 705.00噸，水土流失面積降至23 289.00 km2，土地破壞累計(jì)面積降至1 349.99 hm2，與前兩種發(fā)展模式相比，生態(tài)環(huán)境污染破壞總量均有大幅下降，但該模式是以限制資源開發(fā)利用和犧牲經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度為前提，不利于鄱陽(yáng)湖域資源優(yōu)化利用和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高效發(fā)展。

圖3 鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)不同模式仿真結(jié)果

在協(xié)調(diào)發(fā)展型發(fā)展模式下，到2030年，鄱陽(yáng)湖域銅精礦累計(jì)保有儲(chǔ)量增加到2 514.58萬(wàn)噸，累計(jì)采出量升至1 458.79萬(wàn)噸，礦產(chǎn)產(chǎn)出量增至120.35萬(wàn)噸，地區(qū)GDP增加至47 583.10億元，而總?cè)丝诰徳鲋? 633.46萬(wàn)人，與維持現(xiàn)狀型基本持平，生態(tài)環(huán)境污染狀況也得到了改善，到2030年，固廢排放量為1 605.85萬(wàn)噸，與維持現(xiàn)狀型和開發(fā)優(yōu)先型下的1 734.23萬(wàn)噸相比，減少了近128.38萬(wàn)噸，工業(yè)廢水排放、工業(yè)廢氣排放、水土流失面積、土地破壞面積等均有不同程度的下降。

分析表4和圖3(a-f)各變量在不同發(fā)展模式下的仿真結(jié)果，可得出累計(jì)保有儲(chǔ)量、累計(jì)采出量、礦產(chǎn)產(chǎn)出量及地區(qū)GDP在2014—2030年間，開發(fā)優(yōu)先型發(fā)展模式的增長(zhǎng)幅度最大，礦產(chǎn)資源的勘查和開采規(guī)模過(guò)度增長(zhǎng)，不利于資源的可持續(xù)利用，節(jié)能環(huán)保型的增長(zhǎng)幅度最緩，單純限制礦產(chǎn)資源開發(fā)利用規(guī)模，不利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的良性增長(zhǎng)，而協(xié)調(diào)發(fā)展型的增長(zhǎng)幅度明顯高于節(jié)能環(huán)保型，介于開發(fā)優(yōu)先型和維持現(xiàn)狀型之間，由礦產(chǎn)開發(fā)程度仿真曲線可發(fā)現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展型的指數(shù)最低，較之其他發(fā)展模式，其未來(lái)礦產(chǎn)資源的后續(xù)保障能力最強(qiáng)，體現(xiàn)了適度擴(kuò)大礦產(chǎn)勘查和開發(fā)利用，有效發(fā)展社會(huì)經(jīng)濟(jì)。從總?cè)丝谇€可得出，節(jié)能環(huán)保型的人口增長(zhǎng)是最緩的，但考慮該發(fā)展模式下地區(qū)GDP的增長(zhǎng)也是最緩的，犧牲經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量來(lái)保持人口低增長(zhǎng)是不可取的，而協(xié)調(diào)發(fā)展模式下的人口增長(zhǎng)緩于開發(fā)優(yōu)先型，與維持現(xiàn)狀型持平，且表現(xiàn)在工業(yè)三廢排放、水土流失、土地破壞等問(wèn)題治理上雖弱于節(jié)能環(huán)保型，但明顯優(yōu)于維持現(xiàn)狀型和開發(fā)優(yōu)先型，綜上所述，協(xié)調(diào)發(fā)展型綜合考慮了資源合理開發(fā)利用、人口穩(wěn)定增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)高效發(fā)展、生態(tài)環(huán)境綜合治理，是鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源優(yōu)化開發(fā)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)全面協(xié)調(diào)、持續(xù)發(fā)展的較優(yōu)發(fā)展模式。

4 結(jié)語(yǔ)

本文運(yùn)用解決非線性、復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法，設(shè)計(jì)了鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)SD模型，基于地區(qū)銅礦、銅產(chǎn)業(yè)及相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，仿真模擬了鄱陽(yáng)湖域2010—2030年間礦產(chǎn)開發(fā)利用和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)情勢(shì)，修正調(diào)控主要政策參數(shù)，設(shè)計(jì)維持現(xiàn)狀、開發(fā)優(yōu)先、節(jié)能環(huán)保和協(xié)調(diào)發(fā)展等四種發(fā)展模式，優(yōu)化對(duì)比分析后，得出協(xié)調(diào)發(fā)展模式是鄱陽(yáng)湖域礦產(chǎn)資源優(yōu)化開發(fā)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)全面協(xié)調(diào)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)的較優(yōu)發(fā)展模式。此外，本研究主要從資源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境及社會(huì)模塊中的人口要素綜合設(shè)計(jì)了SD模型，未來(lái)需擴(kuò)大系統(tǒng)邊界，強(qiáng)化系統(tǒng)的集成性，如將社會(huì)模版中的其他要素(如就業(yè)、社會(huì)進(jìn)步等)融入巨系統(tǒng)中，有機(jī)組合各子模塊，并實(shí)現(xiàn)它們之間的優(yōu)化交互耦合，將系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法與層次分析法、灰色理論等方法相結(jié)合，博采眾長(zhǎng)，有待進(jìn)一步研究。

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Simulating and Controlling of Eco-Economic System of Mineral Resources in Poyang Lake Zone Based on System Dynamics

ZHANG Yan-fei1,2， TANG Xin3， ZHANG Zhen-dong3， DING Mu-hua1， LI Ying4， YU Zhen4

(1.FacultyofScienceofEastChinaUniversityofTechnology，Nanchang330013，China;2.ResearchCenterforJiangxiEcologicalConstructionCivilizationSystem,Nanchang330013,China;3.FacultyofNuclearEngineeringandGeophysicsofEastChinaUniversityofTechnology,Nanchang330013,China;4.FacultyofEconomicandManagementofEastChinaUniversityofTechnology,Nanchang330013,China)

Based on the theory and method of system dynamics, this paper analyzes the interaction of all the factors of the eco-economic system of mineral resources exploiting in Poyang Lake Zone.The system dynamic model is set up and then tested with the historical data.The high degree of authenticity proves the model is consistent with the actual situation of eco-economic system of mineral resources exploiting in Poyang Lake Zone.The authors adjust the main policy parameters to simulate the developing tendency of the mineral resources exploiting and the development of social economy from 2014 to 2030 under four developing scenarios (the maintaining status quo,the development priority,the resource environment priority and the coordinated development model). The results show, compared with the maintaining status quo,the total maintaining reserves of copper will be improved by 16.38%; GDP will be increased by 9.3%,and the industrial solid wastes will fall by 7.4% under the coordinated development model in 2030. These could promote the intensive utilization of resources,the appropriate growth of population,the efficient development of the economy and protection of the ecological environment. Therefore, the coordinated development model will be the optimal one.

mineral resources exploiting;eco-economic system;Poyang Lake Zone; system dynamics

2016-07-10

教育部人文社科基金項(xiàng)目(12YJC630298)；江西省社科規(guī)劃項(xiàng)目 (14GL24)；江西省高校人文社科項(xiàng)目(JJ1104)。

張延飛(1976—)，男，貴州銅仁人，副教授，碩士生導(dǎo)師。主要從事資源評(píng)價(jià)與保護(hù)、軟科學(xué)與計(jì)算方法研究。

F461.1

A

1674-3512(2016)04-0323-08