青岛市产业结构与资源环境关系动力仿真研究

顾海明+王佳宜

[摘要]根据青岛市产业结构与资源环境现状及经济、社会、资源与环境之间的因果关系，建立青岛市产业结构与资源环境关系的系统动力模型，并利用该模型进行仿真研究。结果发现：1.青岛市当前不合理的产业结构只会带来短期GDP的增加，不利于社会的可持续发展；2.伴随着资源供给与需求差距的扩大，资源的短缺将反作用于产业的发展，并最终导致经济发展的下降，未来青岛城市经济的发展主要取决于资源与环境的状态；3.青岛市城市老龄人口逐年增多，劳动力人口主要依赖于外部供给，解决人口老龄化问题是目前的关键问题之一。

[关键词]产业结构；资源环境；动力仿真

[中图分类号]F127[文献标识码]A[文章编号]1671-8372（2014）02-0066-04

Dynamic simulation research on the relationship between the industrial structure and the resource and environment of Qingdao city

GU Hai-ming， WANG Jia-yi

（College of Mathematics and Physics， Qingdao University of Science and Technology， Qingdao 266061， China）

Abstract：Based on the status quo of Qingdaos industrial structure， Qingdaos resources and environment and the causal relationship among the economy， society and the resources and environment of Qingdao， we establish the system dynamics model on the relationship between Qingdaos industrial structure and Qingdaos resources and environment to have simulation research on the above relationships. The results show that： 1.Current unreasonable industrial structure could only bring short-term increase of GDP， and it is not conducive to the sustainable development of the society. 2. Along with the gap expansion of resource supply and demand， the shortage of resources will react on the development of industry and eventually lead to the decline of economy. And the development of Qingdaos economy mainly depends on the state of resources and environment.3.With the increasing aging population of Qingdao city，social labor force population mainly depends on the external supply， and it becomes an urgently concern to solve the problem of population aging at present.

Key words：industrial structure； resource and environment；dynamic simulation

产业结构是人类作用于资源环境系统的主要环节，产业结构的不同组合类型及强度严重影响着经济效益与资源环境[1]。同时资源环境禀赋又是产业结构的基础，资源环境的好坏对产业结构起制约作用，因此协调的产业结构与资源环境关系是促进城市发展的必要条件[2]。自新中国成立以来，青岛市在社会经济发展方面取得了重大成果，但目前的发展一直以传统产业为主。从战略角度考虑，传统产业的发展对环境和资源造成巨大影响，正确协调产业结构与资源环境的关系是当今城市发展亟待解决的问题。回顾已有的成果发现，大多数的研究都侧重于资源或环境单一约束条件下的社会经济发展问题，虽然在产业结构调整的研究中已经考虑了资源与环境的约束条件，但仅仅只是局限于特定的某些行业，有关资源与环境双重约束下的产业结构调整的研究相对较少[1-4]。除此之外，已有的研究大多以定性分析为主，定量研究也是局限在环境资源单一因子或特定的产业部门，定量分析缺乏整体性[5-8]。本文将资源环境与产业结构划分为不同系统并对其关系进行分析，利用系统动力学建立产业结构与资源环境的动力仿真模型，以此来探讨产业结构调整对资源环境的影响以及资源环境对产业结构发展的约束并进行定量分析，然后依据仿真结果对产业结构与资源环境的变化趋势做出科学的预测，为下一步产业结构的调整提供科学依据。

一、青岛市产业结构演变态势分析

随着青岛市经济的发展，三大产业的比例关系也发生了变化。第一产业所占比重由1990年的0.218降低到2012年的0.047，种植业与林业的发展甚微。第三产业则在持续增长， 2011年所占比例为1990年的1.61倍，并且超过了第二产业的占比。第二产业在产业结构比例的不断调整中基本保持稳定。

对于三大产业的增加值而言，第二、三产业增加值大幅上升，两者2012年的产业增加值分别是1990年的39倍和65倍。经过20多年的发展，第三产业的比重由原来的30%上升为2012年的45.9%，相比之下第二产业比重虽然也有增加，但增幅较小。

通过以上分析可以看出，当前青岛市产业结构比例由高到低总体上呈现为二三一态势，相比其他副省级城市，青岛市第二产业所占比重较大，且以重工业为主，产业层次偏低，第三产业发展速度相对较慢且内部结构不尽合理，第一产业发展滞后。

二、青岛市资源环境变化特点

对于资源环境的分析，在本研究中重点考虑对环境影响大的废水、废气以及固体废弃物三个方面。

1.大气状况。2012年青岛市环境空气质量检测报告显示，青岛市全年达到优等空气质量标准的天数仅占15%，全市氮氧化物、烟尘、SO2的排放量分别为11.94万吨、4.12万吨和9.96万吨。造成目前大气污染的原因主要包括三个方面：一是青岛市工业废气净化装置使用不够规范，许多企业不按国家标准排放废气。二是随着人均GDP的增加，青岛市人均机动车数量不断增加，机动车尾气排放量也成为空气的重要污染源之一。三是青岛市每年冬天取暖消耗大量燃煤，这些煤燃烧后释放的有害气体加剧了空气的污染。

2.水资源状况。2012年青岛市环境公报显示，青岛年淡水供应平均每天达到106.7万立方米，近70%的淡水资源为工业生产和居民生活所消耗。在海水资源方面，虽然青岛近岸海域环境质量状况良好，但部分地区的污染源仍然存在严重排污的现象，例如，胶州湾近海域的一些化工厂仍在排放严重超标的工业污水，甚至污水处理厂排放的污水也存在着超标问题。2012年工业废水排放量达到42796.99万吨，相比2011年同比增长3.98%。此外，化学需氧量和氨氮排放量也是只增不减，2012年城镇生活污水中化学需氧量排放量高达2.52 万吨，严重污染了近海域环境。

3.固体废弃物状况。目前废弃物种类主要包括工业固体废物、工业危险废物以及医疗废物。2012年三种废弃物的产生量分别达到了853.45万吨、3.55万吨和4610.03吨，目前对废弃物的处理还是以掩埋和燃烧为主要方式，这对青岛市而言无疑是一个巨大的环境压力。

由上文看出，青岛市资源消耗过大、环境污染严重，社会资源环境面临着巨大压力，这些长期积累以及新产生的问题严重影响城市的健康持续发展。如果坚持当前的产业结构，必然会导致资源的匮乏与环境的毁灭。

三、青岛市产业结构与资源环境关系模型的构建

（一）产业结构与资源环境关系分析

资源环境与产业结构相互联系，形成了复杂的系统，考察两者的关系不仅要考虑本地区的环境、资源状况与社会经济的发展水平，还涉及社会因素。为了研究问题的简化和建模的方便，将这个复杂的系统划分为经济、社会、环境以及资源四个子系统，通过分析子系统之间的关系建立关系图（见图1）。

图1子系统关系图

1.经济子系统。在经济子系统中主要分析青岛市三大产业的投资与发展关系，着重体现不同产业中投资对经济发展的作用，经济指标的选取以反映产业经济发展水平为中心，分析不同产业固定资产原值与投资的关系。

2.环境子系统。环境子系统是其他几个子系统的基础，承载着产业发展过程中产生的各种污染物。环境子系统的指标主要反映环境破坏和环境治理的情况，在环境子系统中主要分析废水产生量与处理量的关系、废渣产生量与处理量的关系以及废气产生量与处理量的关系。

3.社会子系统。主要研究人口结构变化对社会和资源子系统的影响，根据研究需要将人口按照年龄层次划分为未成年人口、劳动人口、养老人口，除此之外考虑到青岛市人口流动频繁，将外来人口考虑入内。

4.资源子系统。在资源子系统中主要分析土地及水资源的供给和需求规律。针对土地资源主要分析森林、建设以及耕地对土地资源的利用，预测土地资源在未来时间内的供给和需求变化情况。

（二） 产业结构与资源环境关系模型

通过上述分析，运用系统动力学专用模拟语言Vensim软件建立模型。根据系统的数量及关系，对应不同的子系统分别建立四个模型（见图2，表1）。

图2子系统模型图

表1子系统功能表

系统名称 系统功能

经济 （1）GDP增长速度分析

（2）三大产业的产业结构比例预测分析

（3）轻重产业比例预测分析

环境 （1）废水、废气、废渣未来年产生量和处理量预测

（2）两者的大小关系分析，环境的变化趋势分析

社会 （1）人口总数预测

（2）各年龄层次人口总数变化趋势分析

资源 （1）土地资源供给与需求分析

（2）水资源供给与需求预测

（3）土地与水资源的变化趋势分析

四、 青岛市产业发展预测及分析

（一）人口规律分析

在现有计划生育政策不变的条件下，青岛市未来一段时间里人口总数急剧上升，其中外来人口为增长趋势，而未成年人口和劳动人口大幅下降，预计到2035年，未成年人口数量将下降到100万人左右。伴随着养老人口数量的逐年增多，社会养老压力急剧加大。除此之外，由于未成年人口的减少，养老人口增多，青岛市未来较长时间内的经济发展主要取决于外来劳动人口的数量与质量。预计到2035年，外来人口总量将达到250万人，是导致总体人口呈上升趋势的主要原因。即使如此，劳动力人口依然呈现下降的趋势。所以如果不解决好人口发展问题，必将影响到经济的发展与社会的和谐稳定。

（二） 产业发展规律分析

青岛市近几十年经济发展迅速，独特的优势条件与地理位置决定了其在区域经济格局中的重要位置在未来的几年内不会有较大的改变。但是青岛市能源匮乏，经济发展所需要的大部分能源都由外部输入，这一现状也是不可改变的。近几年的产业结构调整短时间内会影响经济的发展，但从长远来说经济的发展还是比较稳定的。根据模型，在近10年的增长之后，经济的发展将渐呈减弱的趋势。GDP总量从目前的5600亿元增加到7000多亿元之后，将逐渐减少，2035年大约为6100多亿元，再经过一段的发展将呈现出稳定的趋势。

在整个GDP构成中，三大产业所占比重的变化规律为：第一产业占比较小，最大产值可达250亿元，但其发展较为平稳，约占GDP总量的2%～4%，发展潜力较小；第二产业占比呈上升趋势，变化范围在40%～60%；第三产业占比逐渐减少，变化范围在20%～50%。这说明目前对第三产业的发展未引起重视，主要关注第二产业的发展。

在工业GDP中，按照传统的分类方法，考察轻、重工业的占比变化规律，青岛市目前重工业所占比重较大，约在60%左右，轻工业约占40%左右。在目前的产业结构调整过程中，轻工业占比逐渐上升，重工业占比逐渐下降，到2020年二者基本一致，并保持稳定发展之态势。

（三）资源环境分析

影响经济与社会发展的资源主要包括能源、水与土地，当前，青岛市的能源供给相对稳定，所以影响发展的主要因素是水和土地资源。在现有发展模式不变的条件下，青岛市发展所需要的土地量与实际供给量不相匹配，从2013年之后需求远远大于供给，最大土地需求量达2700平方千米，会导致经济发展的后劲不足。水资源基本上能满足需求，前5年第一产业的需水量明显大小第二、三产业，后10年由于农业产值的下降，其需求量也呈下降趋势。但是随着人口数量的稳定增加，水资源的需求量在现有需求基础上是稳定上升的。

（四）环境承载力分析

伴随经济的快速发展，社会环境的承载压力也越来越大。年废水排放量随着经济与人口的增加而增大，到2024年可达到6亿吨。废水处理能力在近几年内可基本满足需求，但从长远来看仍不足，因为自2011年起城市的废水排放量一直高于其处理能力，且差距渐渐增大。同样，青岛市的废气年排放量与变化量以及废渣的年生产量与处理量的变化规律与废水处理的变化规律相似，处理量未能跟上产生量，积聚较多，特别是废渣年产出量较大，处理量也未能及时跟上，导致青岛市环境质量日渐恶化。

五、结论

本文采用理论分析与仿真模拟相结合的方法，对产业结构与资源环境之间的关系进行了研究。在分析青岛市产业结构与资源环境现状的基础上，分析了经济、社会、资源与环境之间的因果关系，建立了产业结构与资源环境关系的系统动力模型，并利用该模型对青岛市产业结构与资源环境关系进行仿真研究，对产业结构调整和资源环境需求进行预测分析。主要结论如下：

1.由于未成年人口的减少，养老人口增多，青岛市未来较长时间内的经济发展主要取决于外来劳动人口的数量与质量， 所以解决好人口发展问题对经济的发展与社会的和谐稳定有重大意义。

2.影响青岛市经济与社会发展的资源主要包括能源、水与土地，在当前环境下，能源的供给相对稳定，主要影响因素是水和土地资源。

3.青岛市资源消耗过大，环境污染严重，资源环境面临着巨大的压力，这些长期积累以及新产生的问题严重影响城市的健康持续发展。如果坚持当前的产业结构，必然会导致资源的匮乏与环境的毁灭。因此应对环境压力引起足够的重视，加大对环境治理的投入，避免环境压力影响经济发展。

4.从近期看，青岛市产业结构对城市经济的正向影响较大，但从长远分析，伴随着资源消耗的增加以及三废处理量与产量差距的扩大，经济增速比例会呈下降趋势，表现为负向影响。

5.青岛市产业结构正逐步趋向合理化，但仍存在一些问题。例如第一产业总值比重较低，劳动生产率低下；第二产业的产值比重较高且主要以传统工业为主，对环境资源的损耗较重；第三产业发展慢，产值比重略低；工业过分依赖重工业，环境污染严重；高新技术产业发展缓慢，产业发展潜力不足。

参考文献]

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[8]刘夫生.青岛经济开发区水环境保护“十二五”规划研究[D].山东：中国石油大学，2011.

[9]尚金城.环境规划与管理[M].北京：科学出版社，2009：19-40.

[责任编辑张桂霞]

在整个GDP构成中，三大产业所占比重的变化规律为：第一产业占比较小，最大产值可达250亿元，但其发展较为平稳，约占GDP总量的2%～4%，发展潜力较小；第二产业占比呈上升趋势，变化范围在40%～60%；第三产业占比逐渐减少，变化范围在20%～50%。这说明目前对第三产业的发展未引起重视，主要关注第二产业的发展。

在工业GDP中，按照传统的分类方法，考察轻、重工业的占比变化规律，青岛市目前重工业所占比重较大，约在60%左右，轻工业约占40%左右。在目前的产业结构调整过程中，轻工业占比逐渐上升，重工业占比逐渐下降，到2020年二者基本一致，并保持稳定发展之态势。

（三）资源环境分析

影响经济与社会发展的资源主要包括能源、水与土地，当前，青岛市的能源供给相对稳定，所以影响发展的主要因素是水和土地资源。在现有发展模式不变的条件下，青岛市发展所需要的土地量与实际供给量不相匹配，从2013年之后需求远远大于供给，最大土地需求量达2700平方千米，会导致经济发展的后劲不足。水资源基本上能满足需求，前5年第一产业的需水量明显大小第二、三产业，后10年由于农业产值的下降，其需求量也呈下降趋势。但是随着人口数量的稳定增加，水资源的需求量在现有需求基础上是稳定上升的。

（四）环境承载力分析

伴随经济的快速发展，社会环境的承载压力也越来越大。年废水排放量随着经济与人口的增加而增大，到2024年可达到6亿吨。废水处理能力在近几年内可基本满足需求，但从长远来看仍不足，因为自2011年起城市的废水排放量一直高于其处理能力，且差距渐渐增大。同样，青岛市的废气年排放量与变化量以及废渣的年生产量与处理量的变化规律与废水处理的变化规律相似，处理量未能跟上产生量，积聚较多，特别是废渣年产出量较大，处理量也未能及时跟上，导致青岛市环境质量日渐恶化。

五、结论

本文采用理论分析与仿真模拟相结合的方法，对产业结构与资源环境之间的关系进行了研究。在分析青岛市产业结构与资源环境现状的基础上，分析了经济、社会、资源与环境之间的因果关系，建立了产业结构与资源环境关系的系统动力模型，并利用该模型对青岛市产业结构与资源环境关系进行仿真研究，对产业结构调整和资源环境需求进行预测分析。主要结论如下：

1.由于未成年人口的减少，养老人口增多，青岛市未来较长时间内的经济发展主要取决于外来劳动人口的数量与质量， 所以解决好人口发展问题对经济的发展与社会的和谐稳定有重大意义。

2.影响青岛市经济与社会发展的资源主要包括能源、水与土地，在当前环境下，能源的供给相对稳定，主要影响因素是水和土地资源。

3.青岛市资源消耗过大，环境污染严重，资源环境面临着巨大的压力，这些长期积累以及新产生的问题严重影响城市的健康持续发展。如果坚持当前的产业结构，必然会导致资源的匮乏与环境的毁灭。因此应对环境压力引起足够的重视，加大对环境治理的投入，避免环境压力影响经济发展。

4.从近期看，青岛市产业结构对城市经济的正向影响较大，但从长远分析，伴随着资源消耗的增加以及三废处理量与产量差距的扩大，经济增速比例会呈下降趋势，表现为负向影响。

5.青岛市产业结构正逐步趋向合理化，但仍存在一些问题。例如第一产业总值比重较低，劳动生产率低下；第二产业的产值比重较高且主要以传统工业为主，对环境资源的损耗较重；第三产业发展慢，产值比重略低；工业过分依赖重工业，环境污染严重；高新技术产业发展缓慢，产业发展潜力不足。

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[8]刘夫生.青岛经济开发区水环境保护“十二五”规划研究[D].山东：中国石油大学，2011.

[9]尚金城.环境规划与管理[M].北京：科学出版社，2009：19-40.

[责任编辑张桂霞]

在整个GDP构成中，三大产业所占比重的变化规律为：第一产业占比较小，最大产值可达250亿元，但其发展较为平稳，约占GDP总量的2%～4%，发展潜力较小；第二产业占比呈上升趋势，变化范围在40%～60%；第三产业占比逐渐减少，变化范围在20%～50%。这说明目前对第三产业的发展未引起重视，主要关注第二产业的发展。

在工业GDP中，按照传统的分类方法，考察轻、重工业的占比变化规律，青岛市目前重工业所占比重较大，约在60%左右，轻工业约占40%左右。在目前的产业结构调整过程中，轻工业占比逐渐上升，重工业占比逐渐下降，到2020年二者基本一致，并保持稳定发展之态势。

（三）资源环境分析

影响经济与社会发展的资源主要包括能源、水与土地，当前，青岛市的能源供给相对稳定，所以影响发展的主要因素是水和土地资源。在现有发展模式不变的条件下，青岛市发展所需要的土地量与实际供给量不相匹配，从2013年之后需求远远大于供给，最大土地需求量达2700平方千米，会导致经济发展的后劲不足。水资源基本上能满足需求，前5年第一产业的需水量明显大小第二、三产业，后10年由于农业产值的下降，其需求量也呈下降趋势。但是随着人口数量的稳定增加，水资源的需求量在现有需求基础上是稳定上升的。

（四）环境承载力分析

伴随经济的快速发展，社会环境的承载压力也越来越大。年废水排放量随着经济与人口的增加而增大，到2024年可达到6亿吨。废水处理能力在近几年内可基本满足需求，但从长远来看仍不足，因为自2011年起城市的废水排放量一直高于其处理能力，且差距渐渐增大。同样，青岛市的废气年排放量与变化量以及废渣的年生产量与处理量的变化规律与废水处理的变化规律相似，处理量未能跟上产生量，积聚较多，特别是废渣年产出量较大，处理量也未能及时跟上，导致青岛市环境质量日渐恶化。

五、结论

本文采用理论分析与仿真模拟相结合的方法，对产业结构与资源环境之间的关系进行了研究。在分析青岛市产业结构与资源环境现状的基础上，分析了经济、社会、资源与环境之间的因果关系，建立了产业结构与资源环境关系的系统动力模型，并利用该模型对青岛市产业结构与资源环境关系进行仿真研究，对产业结构调整和资源环境需求进行预测分析。主要结论如下：

1.由于未成年人口的减少，养老人口增多，青岛市未来较长时间内的经济发展主要取决于外来劳动人口的数量与质量， 所以解决好人口发展问题对经济的发展与社会的和谐稳定有重大意义。

2.影响青岛市经济与社会发展的资源主要包括能源、水与土地，在当前环境下，能源的供给相对稳定，主要影响因素是水和土地资源。

3.青岛市资源消耗过大，环境污染严重，资源环境面临着巨大的压力，这些长期积累以及新产生的问题严重影响城市的健康持续发展。如果坚持当前的产业结构，必然会导致资源的匮乏与环境的毁灭。因此应对环境压力引起足够的重视，加大对环境治理的投入，避免环境压力影响经济发展。

4.从近期看，青岛市产业结构对城市经济的正向影响较大，但从长远分析，伴随着资源消耗的增加以及三废处理量与产量差距的扩大，经济增速比例会呈下降趋势，表现为负向影响。

5.青岛市产业结构正逐步趋向合理化，但仍存在一些问题。例如第一产业总值比重较低，劳动生产率低下；第二产业的产值比重较高且主要以传统工业为主，对环境资源的损耗较重；第三产业发展慢，产值比重略低；工业过分依赖重工业，环境污染严重；高新技术产业发展缓慢，产业发展潜力不足。

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[责任编辑张桂霞]