成熟期石油資源型城市人地系統(tǒng)脆弱性評估
——以山東省東營市為例

任 梅，程 鈺，任建蘭

(山東師范大學地理與環(huán)境學院，中國 濟南 250014)

成熟期石油資源型城市人地系統(tǒng)脆弱性評估
——以山東省東營市為例

任 梅，程 鈺，任建蘭*

(山東師范大學地理與環(huán)境學院，中國 濟南 250014)

利用集對分析方法分析1995—2014年東營市人地系統(tǒng)整體及其內部經(jīng)濟子系統(tǒng)、社會子系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的應對能力、敏感性和脆弱性，運用障礙度模型分析影響東營市應對能力的障礙因素，得出以下結論：(1)東營市經(jīng)濟子系統(tǒng)、社會子系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)敏感性呈下降趨勢、應對能力逐漸增強，脆弱性持續(xù)下降.(2)東營市人地系統(tǒng)由較高敏感型、脆弱型資源型城市向較低敏感型、脆弱型資源型城市轉變，應對能力是東營市人地系統(tǒng)脆弱性的主要影響因素.(3)“障礙度”分析表明產(chǎn)業(yè)結構單一、勞動力結構性失業(yè)、環(huán)境污染嚴重是影響應對能力降低的主要因子.研究認為，應從調整產(chǎn)業(yè)結構、優(yōu)化城市空間、完善社會保障、減少“三廢排放”等方面降低東營市人地系統(tǒng)脆弱性.

石油資源；人地系統(tǒng)；脆弱性；障礙因素；東營市

脆弱性概念起源于對自然災害的研究[1]，由Timmerman在1981年提出[2].自20世紀80年代以來，隨著全球環(huán)境變化、自然災害頻發(fā)，脆弱性逐漸成為全球環(huán)境變化與可持續(xù)性科學研究的熱點[3-4].由此，脆弱性在地理學、經(jīng)濟學、管理學、生態(tài)學等學科領域的不斷拓展，脆弱性也逐漸演變成包含風險、敏感性 、適應性、恢復力等一系列相關概念在內的概念集合[5-6].資源型城市是以本地區(qū)資源開采、加工為主導產(chǎn)業(yè)的城市，其高度單一的產(chǎn)業(yè)結構使資源型城市經(jīng)濟發(fā)展極易受到有效資源自然遞減、市場波動的影響和制約，因此脆弱性成為資源型城市可持續(xù)發(fā)展研究的新熱點[7].當前學者們對資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]等區(qū)域，研究內容多涉及產(chǎn)業(yè)結構調整[13]、城市轉型發(fā)展[14]、城市脆弱性評估[15]等方面，多從單一視角反應資源型城市經(jīng)濟發(fā)展中的“瓶頸”因素[16-19].本文聚焦人地系統(tǒng)的脆弱性，通過對東營市 1995—2014年相關數(shù)據(jù)分析，從經(jīng)濟、社會、生態(tài)環(huán)境三方面診斷人地系統(tǒng)脆弱性，重點解析其應對能力的障礙性因素，并提出合理性對策.

2013年《全國資源型城市可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃(2013—2020)》指出東營市是山東省的成熟型資源型城市.東營市位于山東省東北部、黃河入海口的三角洲地帶，是黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)和山東半島城市群的重要城市之一(圖1).東營市是典型的石油資源型城市，從1961年東營村附近的華8井，到1983年一座新興石油城的誕生，東營市依托石油工業(yè)不斷完善基礎設施建設，城鎮(zhèn)化進程不斷加快.全市生產(chǎn)總值由1983年的20.76億元，增長到2014年的3 430.49億元，年均增長率513.27%，人均GDP由1983年的1 350元增長到2014年的163 982元，年均增長率376.46%.石油工業(yè)的發(fā)展直接影響到東營市整體經(jīng)濟社會的發(fā)展態(tài)勢，但在石油工業(yè)快速發(fā)展的同時，東營市人地系統(tǒng)仍存在明顯的脆弱性特征.主要表現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)結構單一，過分依賴石油資源，經(jīng)濟發(fā)展易受石油資源遞減和油價波動的影響，導致人地系統(tǒng)的結構性脆弱；水資源短缺、土壤鹽漬化、工業(yè)污染嚴重導致生態(tài)系統(tǒng)功能退化，產(chǎn)生人地系統(tǒng)的脅迫性脆弱；綠色經(jīng)濟背景下，技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)結構調整的外部競爭壓力，加劇了人地系統(tǒng)的脆弱性.

圖1 東營市在山東省及藍黃兩大戰(zhàn)略中的地理位置示意圖Fig.1 Location map of Dongying city in Shandong province and the important development areas

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 集對分析

集對分析(Set Pair Analysis，SPA)是由趙克勤提出的一種定量分析理論，將確定性與不確定性研究對象作為一個系統(tǒng)進行相關同異反定量分析.若將石油資源型城市人地系統(tǒng)脆弱性中確定和不確定性研究對象設定為一個系統(tǒng)，假設聯(lián)系密切的兩個集合A和B構成集對H，構建集合A和集合B的同一、差異和對立聯(lián)系度，集對H具有N個特性，其中集合A和集合B共有特性S個，相對立特性P個，既不對立也不同一特性個數(shù)為F=N-S-P，由此兩個集合的聯(lián)系度可以表示為：

(1)

式中：a，b和c為集對H的同一度、差異度和對立度，滿足a+b+c=1；i和j分別為差異度和對立度系數(shù)，i取值為[-1,1]，j值恒為-1.其中，假設評價方案集為F={f1，f2，…，fm}，評價指數(shù)集為D={d1，d2，…，dn}，評價對象集為E={e1，e2，…，ek}，ek表示第k個評價對象，其權重集為W={w1，w2，…，wn}，則對于該評價問題可記為Q={F,D,E,W}.確定各評價方案中的最優(yōu)評價集為U={u1，u2，…，un}，最劣評價集為V={v1，v2，…，vn}，則該集對相對于[U,V]的聯(lián)系度為

(2)

式中：apk和cpk分別表示集合[vp，up]與評價指標dpk的同一度與對立度；wp是指標p的權重.

當dpk對該問題的評價結果起到正向作用時，則有公式：

(3)

(4)

1.2 指標體系構建與數(shù)據(jù)來源

人地系統(tǒng)是一個多種因素相互影響的復雜開放巨系統(tǒng)，遵循科學性、數(shù)據(jù)可獲取性和可操作性原則，參考脆弱性評估指標體系，構建成熟期石油資源型城市人地系統(tǒng)脆弱性評估指標體系(表1).指標設計包含經(jīng)濟、社會與生態(tài)環(huán)境3個子系統(tǒng)，分別從敏感性和應對性兩個方面反映系統(tǒng)的脆弱性.其中，資源密集型產(chǎn)業(yè)增長彈性系數(shù)=重工業(yè)產(chǎn)值的增長率/全市總產(chǎn)值的增長率，土地利用強度=建設用地面積/區(qū)域總面積.結合脆弱性研究對指標權重系數(shù)的確定，本文采用熵權法確定各指標的權重.

表1 東營市經(jīng)濟系統(tǒng)、社會系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)脆弱性評價指標體系

1.3 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于《東營市統(tǒng)計年鑒(1995—2014)》、《山東省環(huán)境統(tǒng)計公報(1995—2014)》、《中國城市統(tǒng)計年鑒(1995—2014)》、《山東統(tǒng)計年鑒(1995—2014)》及東營市社會經(jīng)濟發(fā)展公報等相關統(tǒng)計資料.

2 東營市人地系統(tǒng)脆弱性評估

敏感性作為表征系統(tǒng)受到不利擾動的潛在影響的大小，是脆弱性的核心組成要素之一，敏感指數(shù)越大，敏感性越強，系統(tǒng)越脆弱；應對能力反映系統(tǒng)對內外條件變化所作出的調整，是系統(tǒng)的自我調節(jié)發(fā)展能力，應對能力越強，系統(tǒng)的脆弱性越弱.根據(jù)上述研究方法和模型，運用1995—2014年東營市相關數(shù)據(jù)，計算出東營市人地系統(tǒng)及其各子系統(tǒng)敏感性指數(shù)、應對能力指數(shù)和脆弱性指數(shù).

通過系統(tǒng)全面的排查、檢測和分析，對蘭考豫11井2017年6月水溫、水位大幅度下降異常得出結論：①異常變化不是觀測環(huán)境變化引起的；②異常變化不是觀測系統(tǒng)故障引起的；③異常變化可能是井管老化微裂處突然出現(xiàn)較大裂隙后，井中地下水與井壁外地下水由于存在水力梯度形成對流造成的；④異常變化為地震前兆異常的可能性很小。

2.1 敏感性分析

1995—2014年，東營市敏感性總體呈下降趨勢(圖2).其中，經(jīng)濟系統(tǒng)的敏感性呈波動下降趨勢，由1995年的0.72下降到2014年的0.55，曲線變異系數(shù)為0.07，下降趨勢緩慢；社會系統(tǒng)敏感性指數(shù)呈緩慢下降趨勢，由1995年的0.60下降到2014年的0.38，曲線變異系數(shù)為0.15；生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)敏感性指數(shù)呈迅速下降后平穩(wěn)變動趨勢，由1995年的0.74下降到2005年的0.36，下降到2014年的0.33，曲線變異系數(shù)為0.30. 在3個系統(tǒng)中，經(jīng)濟系統(tǒng)的敏感性最高，社會系統(tǒng)的敏感性次之，生態(tài)環(huán)境的敏感性最低.東營市經(jīng)濟發(fā)展依靠石油資源，經(jīng)濟結構單一，重工業(yè)產(chǎn)值比重大.1995—2014年期間重工業(yè)增加值占工業(yè)增加值、GDP的平均比例高達86.64%和59.4%，2014年重工業(yè)增加值占GDP的比重為57.57%，采掘業(yè)占GDP的比重為21.88%，三次產(chǎn)業(yè)結構為3.6：68.4：28.0.近年來受石油產(chǎn)量及石油價格波動的影響，東營市經(jīng)濟系統(tǒng)應對外部干擾的敏感性下降幅度變小，經(jīng)濟可持續(xù)性增長的矛盾和壓力突出；社會系統(tǒng)的敏感性指數(shù)逐步下降，主要是資源密集型產(chǎn)業(yè)就業(yè)比重、國有集體單位從業(yè)人員比重和規(guī)模以上工業(yè)資產(chǎn)負債率不斷下降，社會就業(yè)結構趨于合理，社會敏感性日趨減??；3個系統(tǒng)中，生態(tài)系統(tǒng)的敏感性指數(shù)變化最大，1995年的高敏感性指數(shù)主要是受鹽堿地、水資源、濕地等生態(tài)環(huán)境本底條件的影響，東營市生態(tài)系統(tǒng)敏感性下降，主要在于環(huán)保意識增強、污染排放減少.2003年以來，東營市積極響應山東省生態(tài)文明建設，加大環(huán)境監(jiān)管力度，大力開展生態(tài)村、生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)、“綠色照明”等建設工程，使生態(tài)環(huán)境敏感性不斷下降.

圖2 東營市人地系統(tǒng)內部敏感性變動趨勢Fig.2 The sensitivity trends of subsystems in human land system of Dongying city

2.2 應對能力分析

1995—2014年，東營市經(jīng)濟系統(tǒng)應對能力呈波動上升趨勢，社會系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)應對能力整體呈上升趨勢(圖3).其中，經(jīng)濟系統(tǒng)的應對能力指數(shù)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，曲線變異系數(shù)為0.25；社會系統(tǒng)的應對能力指數(shù)由1995年的0.40上升至2014年的0.59，曲線變異系數(shù)為0.15；生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的應對能力指數(shù)由1995年的0.26上升到2014年的0.63，曲線變異系數(shù)為0.28.在3個系統(tǒng)中，生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的應對能力上升幅度最大，特別是2003年以后，東營市工業(yè)廢水排放達標率、工業(yè)SO2去除率、工業(yè)固體廢物綜合利用率、節(jié)能環(huán)保投入占GDP的比重不斷提高.2014年東營市工業(yè)固體廢棄物綜合利用率達99.11%，節(jié)能環(huán)保投入占GDP的比重達0.19%，生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)應對能力明顯提高.隨第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比重、私營經(jīng)濟從業(yè)人員比重及教育投入占財政支出的比重的不斷提高，社會系統(tǒng)應對能力穩(wěn)步上升.受東營市經(jīng)濟結構單一、替代產(chǎn)業(yè)發(fā)展不足的影響，經(jīng)濟系統(tǒng)應對能力明顯滯后于生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)、社會系統(tǒng)應對能力.

圖3 東營市人地系統(tǒng)內部應對能力變動趨勢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年東營市經(jīng)濟系統(tǒng)脆弱性指數(shù)呈先波動上升后下降的趨勢、社會系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)脆弱性指數(shù)整體呈下降趨勢(圖4).其中，經(jīng)濟系統(tǒng)脆弱性指數(shù)大致可以分為3個階段：1995—1997年的下降階段，經(jīng)濟系統(tǒng)脆弱性指數(shù)由1995年的0.80下降到1997年的0.69.1998—2002年代上升階段，由1998年的0.76上升到2002年的0.78.2003—2014年的下降階段，由2003年的0.77下降到2014年的0.57，整體曲線變異系數(shù)為0.09，經(jīng)濟系統(tǒng)脆弱性的減小與增大主要受經(jīng)濟系統(tǒng)應對能力增加與減小的影響；社會系統(tǒng)的脆弱性指數(shù)由1995年的0.60下降到2014年的0.39，曲線變異系數(shù)為0.15；生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的脆弱性指數(shù)由1995年的0.74下降到2014年的0.34，曲線變異系數(shù)為0.28.3個系統(tǒng)中，經(jīng)濟系統(tǒng)脆弱性最高，社會系統(tǒng)脆弱性次之，生態(tài)系統(tǒng)脆弱性最低.經(jīng)濟系統(tǒng)脆弱性的下降，主要得益于經(jīng)濟系統(tǒng)應對能力的不斷加強，但受產(chǎn)業(yè)結構的影響經(jīng)濟系統(tǒng)脆弱性居高不下.產(chǎn)業(yè)結構單一必將導致投資結構、人才結構、技術結構等經(jīng)濟結構構成要素的單一，進而導致經(jīng)濟系統(tǒng)脆弱性加大.社會系統(tǒng)脆弱性20年波動最小，處于0.4～0.6之間，說明東營市社會就業(yè)系統(tǒng)在20年內受外界不利擾動影響較小，在其應對能力不斷增強的影響下，就業(yè)系統(tǒng)脆弱性不斷降低.生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)脆弱性持續(xù)下降，說明東營市生態(tài)環(huán)境治理力度不斷加強，“三廢”排放不斷減少，生態(tài)環(huán)境受外界不利擾動影響不斷降低.

圖4 東營市人地系統(tǒng)內部脆弱性變動趨勢Fig.4 The changing tendency of vulnerability in subsystems of human land system in Dongying city

2.4 人地系統(tǒng)脆弱性分析

圖5 東營市人地系統(tǒng)脆弱性變動趨勢Fig.5 The changing tendency of vulnerability of human land system in Dongying city

2.5 人地系統(tǒng)脆弱性回歸分析

運用回歸分析法，對人地系統(tǒng)及各子系統(tǒng)敏感性指數(shù)、應對性指數(shù)與脆弱性指數(shù)進行分析，揭示敏感性與應對性對人地系統(tǒng)及各子系統(tǒng)脆弱性的影響程度(表2).

表2 人地系統(tǒng)及各子系統(tǒng)脆弱性回歸分析

式中：V，S和P分別代表東營市人地系統(tǒng)脆弱性、敏感性、應對性(模型在 1%顯著性水平下通過檢驗).當敏感性指數(shù)上升 1個單位，脆弱性指數(shù)增加0.306.當應對性指數(shù)上升 1個單位，脆弱性指數(shù)降低 0.710.可見，單位應對能力對人地系統(tǒng)脆弱性的影響程度大于單位敏感性對人地系統(tǒng)脆弱性的影響，應對能力對東營市人地系統(tǒng)脆弱性的影響起主導作用.由3個子系統(tǒng)的回歸方程可知，經(jīng)濟子系統(tǒng)中單位應對能力對經(jīng)濟系統(tǒng)脆弱性影響大于單位敏感性對經(jīng)濟系統(tǒng)脆弱性的影響.單位敏感性與單位應對能力對社會子系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的脆弱性影響大致相同.由此可知，經(jīng)濟系統(tǒng)脆弱性高是導致人地系統(tǒng)脆弱性高的關鍵所在.如何提高人地系統(tǒng)應對能力，如何通過經(jīng)濟社會轉型、提高區(qū)域管控能力等方式提升東營市經(jīng)濟系統(tǒng)應對能力是迫切需要解決的問題.

2.6 東營市人地系統(tǒng)應對能力障礙因素探討

經(jīng)模型計算可知，經(jīng)濟子系統(tǒng)應對能力的主要障礙性因素是地方財政自給率、人均GDP，該類經(jīng)濟指標的快速增長，促進東營市經(jīng)濟總體實力的提高，增強了東營市經(jīng)濟子系統(tǒng)的應對能力.但對石油型產(chǎn)業(yè)的過度依賴致使產(chǎn)業(yè)結構失衡，經(jīng)濟子系統(tǒng)的應對能力不足.因此，調整經(jīng)濟結構是提高經(jīng)濟應對能力的根本路徑.社會子系統(tǒng)應對能力的主要障礙性因素是第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比重、私營經(jīng)濟從業(yè)人員比重.東營市就業(yè)結構單一，國有集體單位以及重工業(yè)就業(yè)人口比重高，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)和私營經(jīng)濟是提高社會應對能力的重要途徑.生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)應對能力的主要障礙性因素是工業(yè)廢水排放達標率、工業(yè)SO2去除率、工業(yè)固體廢棄物綜合利用率.隨監(jiān)管力度的加大、環(huán)保投入的增加、環(huán)保意識的增強，東營市工業(yè)三廢排放合格率、工業(yè)廢棄物綜合利用率不斷提高，促進東營市生態(tài)環(huán)境的改善.

3 討論

東營市人地系統(tǒng)脆弱性屬于較低脆弱性水平，但現(xiàn)處于石油資源型城市的成熟期，其生態(tài)環(huán)境本底的脆弱性、產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級的壓力較大，為促進東營市人地系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展，針對各子系統(tǒng)相關狀況，提出以下建議：

(1)調整產(chǎn)業(yè)結構，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局.著力打造高效生態(tài)漁業(yè)模式、大力發(fā)展信息產(chǎn)業(yè)、生態(tài)旅游業(yè)、現(xiàn)代服務業(yè)等新興產(chǎn)業(yè)，提高第一產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟中所占份額.同時，加強制度創(chuàng)新，優(yōu)化第二產(chǎn)業(yè)內部結構，改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，延伸產(chǎn)業(yè)鏈條，培育新的經(jīng)濟增長點.

(2)優(yōu)化城市空間，完善社會保障.東營市作為成熟期石油資源型城市，地域遼闊，人口密度小，城鄉(xiāng)二元結構明顯，距離綜合型城市仍有較大差距，應加快城市基礎設施建設，增強城市輻射能力.東營市第三產(chǎn)業(yè)、私營經(jīng)濟從業(yè)人員比重低，受石油經(jīng)濟波動、產(chǎn)業(yè)調整的雙重壓力，勞動力結構性失業(yè)特征明顯，應努力探索職工再就業(yè)安置渠道，鼓勵下崗職工自主創(chuàng)業(yè).同時，進一步完善文化、醫(yī)療、教育等基本社會保障.

(3)減少“三廢”排放，提高廢棄物綜合利用率.應進一步提高資源集約利用程度，改進生產(chǎn)工藝、使用新技術、大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，減少污染物的排放.同時，加大環(huán)保宣傳力度、提高公眾參與程度.

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[17] 孫平軍,修春亮.東北地區(qū)中老年礦業(yè)城市經(jīng)濟系統(tǒng)脆弱性[J]. 地理科學進展, 2010,29(8):935-942.

[18] 彭 飛,韓增林,楊 俊,等.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的中國沿海地區(qū)海洋經(jīng)濟系統(tǒng)脆弱性時空分異研究[J]. 資源科學, 2015,37(12):2441-2450.

[19] 陳曉紅,萬魯河.城市化與生態(tài)環(huán)境耦合的脆弱性與協(xié)調性作用機制研究[J].地理科學, 2013,33(12):1450-1457.

(編輯 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

國家自然科學基金資助項目(41271553，41371170)

F407.21

A

1000-2537(2017)04-0001-07

*通訊作者,E-mail：renjianlan@sina.com