济宁市可持续发展模型应用及分析

济宁市可持续发展模型应用及分析摘要本文在对构建包括了经济、社会、环境三个子系统的系统动力学模型基础上，针对济宁市现状，分析系统间的反馈与影响关系，并用数学公式将其表达在模型中。模型以私家车年出行距离、太阳能装机容量与橡胶制品业产值增长速度为例，对济宁市2050年的相关发展情景进行了模拟，对做出的基准情景进行分析，指出济宁市未来可持续发展中存在的问题，并提出对策建议。关键词系统动力学模型城市应用分析1系统动力学综述系统动力学SYSTEMDYNAMICS是1956年由美国麻省理工学院福瑞斯特教授FORRESTER，JAYW最早提出的，是一种对社会经济问题进行系统分析的方法论和定性与定量相结合的分析方法。该方法以系统反馈控制理论为基础，以计算机仿真技术为主要手段，定量地研究系统发展的动态行为的。系统动力学研究对象主要是复杂的社会经济系统和生态系统，其任务在于揭示这些系统的信息反馈特征，以显示组织结构、放大作用和延迟效应等影响系统行为模式的机制。系统动力学在研究处理复杂的系统问题时，具有擅长处理周期性问题，长周期问题，数据相对缺乏的问题，高阶次、非线性、时变的问题等，并进行长期的、动态的、战略性的定量分析研究，为人们应用这一研究方法模拟社会经济与生态环境等复杂系统的行为和未来的发展规律提供了可能。系统动力学是规范的模型，被称为社会经济系统的实验室。规范的模型便于人们清晰地沟通思想，进行对存在问题的剖析和对政策实验的假设；便于处理复杂的问题，能可靠地把任何隐含的凌乱与迷津追索出来，而不带有人们言词上的含糊、情绪上的偏颇或直观上的差错。系统动力学的建模过程便于实现建模人员、决策者和专家群众的结合，便于运用各种数据、资料、人们的经验与知识，也便于汲取、融会其他学科理论的精髓。20世纪50年代，系统动力学主要用于工商企业管理，处理诸如生产与雇员情况的变动、企业的供销、生产与库存、股票与市场增长的不稳定性等问题。60年代，系统动力学思想与方法的应用范围日益扩大，其应用几乎遍及各类系统，深入到各种领域。70年代以来，系统动力学经历了世界模型的研制与分析、美国全国系统动力模型的研制和对美国和整个西方国家经济长波问题的研究后，进入蓬勃发展时期。系统动力学的形成与发展在20世纪70年代推动了可持续发展理论在世界范围内的兴起。20世纪70年代，国际上开始了关于系统动力学在可持续发展领域的研究工作，其中重要的代表性工作就是发表于20世纪70年代初的著名的增长的极限。它以系统动力学的创始人福瑞斯特教授FORRESTER，JAYW等开发的系统动力学世界模型WORLD3为基础，在考察了加速工业化、快速的人口增长、普遍的营养不良、不可再生资源的耗尽以及恶化的环境等五种为全球所关注的主要趋势后指出，如果这些趋势再不加以遏制，这个行星上增长的极限有朝一日将在今后100年中发生。最可能的结果将是人口和工业生产力双方有相当突然的和不可控制的衰退。增长的极限的发表是世界可持续发展思想形成历史上的重大事件，而这一报告的技术基础就是系统动力学，并且这篇报告的全文都贯穿了系统动力学的原理。这正体现了系统动力学与可持续发展的历史渊源。2可持续发展综述可持续发展概念的产生是人类对环境与发展认识深化的结果。从60年代末开始，人们对环境问题给予了普遍的关注。在1992年联合国环境与发展大会通过的21世纪议程为标志，人们已跨出理论探讨的范畴，把可持续发展推向人类共同追求的实际目标。在1992年联合国环境与发展大会上，挪威前首相布伦特兰夫人在我们共同的未来报告中提出的可持续发展定义得到了大家的共识“满足当代人的需求，又不损害子孙后代满足其需求能力的发展”。总之，布氏的可持续发展概念，就其社会观而言，主张公平分配以满足当代和后代全体人民的基本需求就其经济观而言，主张建立在保护地球自然系统基础上的持续经济增长就其自然观而言，主张人类与自然和谐相处。这些观念是对传统发展模式的挑战，是为谋求新的发展模式和消费模式而建立的新的发展观。自从1992年联合国大会报告我们共同的未来正式提出了“可持续发展”SUSTAINABLEDEVELOPMENT的概念和模式以来，可持续发展的概念被应用于各个领域，并赋予丰富的内涵。3系统动力学在区域经济可持续发展中的应用系统动力学理论被我国学者引入已20多年，在此期间，系统动力学被专家学者广泛应用于各个行业和领域，尤其在区域经济可持续发展的研究中发挥了重要的作用。对于可持续发展而言，系统动力学的应用主要体现在通过建立系统模型，从人口、资源与环境等角度对区域可持续发展战略的政策进行仿真分析，在此基础上对比得出最优模型，并最终根据假设的条件制定适合本地区可持续发展的方针策略。因此，对于区域可持续发展战略而言，系统动力学是一种科学、有效的研究手段。区域经济可持续发展的系统结构是系统各要素相互制约的综合反映，横向表现为因果反馈结构，纵向表现为层次结构。区域经济可持续发展表现出来的特征，与系统动力学解决系统问题的性能具有较好的应对性。所以，借助系统动力学原理建立具有乘数效应的经济发展模型，来探讨区域经济的发展模式就具有重要的现实意义。区域可持续发展系统的功能取决于其内部结构，推动区域可持续发展系统演变的动力来源于内部子系统的相互作用，区域系统的动力机制体现在构成区域可持续发展系统的人口、资源、环境与经济等要素的相互推动与制约。图1模型主要模块示意图图2模型主要子模块示意图图3模型子模块之间的反馈4济宁市与北京市可持续发展模型的应用比较以人口为例对济宁市的人口建立模型。济宁市市辖区城市人口模拟数据（20002020）时间2000年2005年2007年2010年2015年2020年总人口105052210568411086784111535612631551307583（2000年至2010年的人口数据来源于中国城市统计年鉴市辖区人口数）图1济宁市人口规模及模型北京市的人口模拟数据（20002020）年代2000年2005年2007年2010年2015年2020年总人口135691941535272016255233176252801969415021389266城镇人口105221911283819013735819150889111722393419101628农村人口304700325145302519414253636924702162287638图2北京市人口规模及模型通过图表比较发现，济宁市辖区人口平均占到北京市人口的710，济宁市辖区人口规模整体增长速度比北京市较低，可以推测，济宁市的城市化建设进程与北京市相比较低。到2030年，济宁市人口数可以达到143857。5济宁市基准情景模拟分析以私家车年出行距离、太阳能装机容量和橡胶制品业产值增长速度为例模型的模拟时间段是20002020年。其中20002007年有历史数据可以对比，作为对模型的校准。2007年之后，则利用模型的情景模拟分析不同的战略选择对未来造成的影响。因为模型是在各种假设条件下成立的，并且，未来某些政策的出台对经济社会的影响也是未知的，所以模型对未来的预测达到精确是不现实的，不同政策选择下呈现的未来情景，才是模型模拟真正发挥作用之处。济宁市的煤炭储量丰富，并且济宁市处于经济战略转型时期。为此，选择私家车年出行距离、太阳能装机容量和煤炭行业GDP增长速度建立模型进行情景分析。图3以私家车年出行距离建立的基准情景私家车年出行距离受到油价上涨、过路过桥费提高等交通成本的影响，2013年之前呈整体下滑趋势，在2044年会出现拐点，私家车年出行距离会逐年向上递增。图4以太阳能装机容量建立的基准情景至山东省济宁市提出经济转型发展后，济宁市政府高度重视太阳能产业发展，投入资金和技术力量扶持太阳能产业，在2009年太阳能产业的增长势头显著提高，预计到2040年，太阳能产业相对于传统能源产业的发展会显著提高。图5以橡胶制品业产值增长速度建立的基准情景济宁市橡胶制品业受政策影响波动较大，至2000年到2001年，橡胶制品业产值增长速度下滑明显，至2001年到2003年又上升明显，之后又有下滑。根据现实发现和模拟结果，2013年后，橡胶制品业产值增长速度会保持均衡。6结果讨论基于济宁市的石油、煤炭产业是传统支柱型能源产业，考虑到社会、环境和经济的协调发展，只有将新能源产业培育壮大，济宁市才可能实现可持续发展。参考文献1佟贺丰曹燕于洁屈慰双基于系统动力学的城市可持续发展模型以北京市为例未来与发展J，20101210172FORRESTERJWINDUSTRYDYNAMICSCAMBRIDGEMITPRESS，19613DARGAYJ，GATELYD，SOMMERMVEHICL