论文部分内容阅读
人口、资源、环境和经济（PREE）协调发展研究是一个理论性和应用性很强的课题，围绕这一课题，国内外不同专业背景的学者开展了多方位多角度的研究[1-3]。许多经济理论被应用到环境与经济协调发展的研究中，并取得了一些成果[4-5]。本文根据《青铜峡市年鉴》[6]建立青铜峡市PREE的多目标模型并对其求解，结合求解结果，我们提出了青铜峡市的PREE协调发展的对策及建议。
1 研究区域的PREE概况
青铜峡市位于黄河上游宁夏平原中部，东西宽30多公里，南北长60多公里，土地总面积1898.7平方公里，位于东经105°39′～106°21′，北纬37°36′～38°15′之间，海拔在1100~1700米之间，有山地、丘陵、平原三大地貌。全市辖6镇8乡3个农林场，共有104个行政村，24个居委会，有汉、回、满、蒙等16个民族。
1.1人口子系统（P）
2007年，青铜峡市常住人口数为26.40万人。截至2007年，全市非农业
人口为7.99万人，占人口总数的30.28%。人口中男性13.54万人，女性12.86万人，男女性别比例为105∶100。
1.2资源子系统（R）
水利资源充沛黄河流经青铜峡市58公里，年过境水量400亿立方米， 地下水补给总量3.5亿立方米，可利用量1.2亿立方米，为工农业生产和人民生活提供了源源不断的优质水资源。
土地资源广阔青铜峡市拥有耕地3.266万公顷，农村人口人均3亩，
宜林面积2.2万公顷，宜牧草地11.066万公顷，宜渔水面3933.3公顷，国有为主。
电力能源充足青铜峡市是宁夏的电力工业基地，有装机容量120万
千瓦的大坝火力发电厂、装机容量30.2万千瓦的青铜峡水电厂和8万千瓦的风力发电厂，年发电量100.8亿度，为全市经济跨越式发展注入了强劲的动力。
矿产资源丰富青铜峡市主要有石灰石、水泥灰岩、石膏、烟煤、重
晶石、砂砾、胶泥等，其中水泥灰岩储量大、品位高，已探明达1.3亿吨。
1.3环境子系统（E）
¬¬¬¬¬¬宁夏自然科学基金资助（NZ0936），宁夏自然科学基金资助（NZ0835）
通讯地址：宁夏大学数学计算机学院
青铜峡市地处东部季风区与西部干旱区域的交汇地带，属中温带大陆性气候，全年日照2955小时，年平均气温摄氏8.3－8.6度，无霜期176天，年降水量260.7毫米。2007年，绿化覆盖面积732公顷，绿化覆盖率43.62%，建成区绿地率39.6%，城市人均绿地面积10.86平方米。
1.4经济子系统（E）
2007年，青铜峡市全年共完成全社会固定资产投资24.7亿元，比上年增长
69.5%；全市城镇居民人均可支配收入10060元，增长15.1%；人均消费性支出6164元，增长17.4%。全市农民人均纯收入4938元，增长12.2%。
2青铜峡市PREE协调发展的多目标模型的建立
2.1 目标
如同銀川市和石嘴山市的PREE目标，我们建立青铜峡市的PREE协调发展目标如下：
1、第一类目标为：国内生产总值（GDP）、各产业结构比例（ ）、家庭人均收入（GAI）。
2、第二类目标主要包含资源和环境限制的目标。这类目标包括：人口总量目标（GPP）、有限的水资源（GRW）、有限的土地资源（GRA）、能源供需的平衡（GREB）、第i种污染物排放量目标（ ）、第i种污染物的治理目标（ ）、城市绿化目标（GEG）。
3、第三类目标是需要满足的“法定约束”，这类目标主要是取决于决策变量的现实要求。
2.2 决策变量
根据《青铜峡市统计年鉴》所提供的数据指标，参照[5],确定的决策变量和目标。
2.3 青铜峡市PREE系统协调发展多目标集成模型
通过对《青铜峡市统计年鉴》所提供的数据用MATLAB进行多元统计回归，考虑各量的约束条件，我们建立的青铜峡市人口、资源、环境与经济协调发展的多目标规划模型,按照优先因子的优先次序选取不同,有下面三种类型目标函数:
（1） 给出青铜峡市在既定的经济发展多目标的条件下，与其适合的人口、资源、环境政策规划的多目标规划模型：
s.t.
其中：
式中的是优先等级, 是各决策变量的边界约束目标的正负偏差变量,表示不同的投资形式.
（2） 改变优先次序,在限定人口数量的条件下,讨论系统中的资源,环境,经济的决策状态,目标函数变为:
,
（3） 将资源环境目标第一优先考虑,讨论经济与人口的决策状态,目标函数变为:
,
其中 是标志经济发展的偏差量, 标志经济结构的偏差量, 是标志人口增减的偏差量, 是标志资源变化的偏差量,是标志环境状况的偏差量.
2.4 青铜峡市PREE系统协调发展的多目标模型求解
针对上述模型，采用模式搜索法[7]对模型进行求解。
2.4.1在预定的GDP情况下，讨论各个系统的决策状态
2.4.2在预定的人口情况下，讨论各个系统的决策状态
目标函数为：
决策变量求解结果如表1所示。
表1 GDP的决策变量求解结果
决策变量 意义 初始值 求解结果
从表1我们可以看到，在优先考虑GDP和居民人均可支配收入的前提下，2010年青铜峡市的人口达到29.4万人，略高于青铜峡市“十一五”规划的29万人，年供水量需求增大，耕地面积减少，固体废弃物综合利用率和城市绿化覆盖面积均没有达到“十一五”规划目标。
2.4.3在优先考虑资源环境下，用同样的方法讨论各个系统的决策状态。
3 青铜峡市PREE协调发展的结果分析及对策构建
根据不同情形下模型的计算结果，我们分别就人口、资源、环境与经济系统分别作出如下政策建议。
3.1 人口子系统（P）
青铜峡市人口越载带来的生态损失、就业压力、社会问题十分突出。因此，降低人口数量，提高人口素质应成为该市当前和今后相当长时间内人口工作的中心环节。
3.2 资源子系统（R）
资源对策——要坚持资源整体价值原则。
（1）合理利用水资源。推进水权的转换和建立农民用水协会，使得黄河水能为青铜峡市的经济建设发挥极大的作用。
（2）加强土地资源的保护与管理。应该加强审批制度，降低其它项目对有限耕地的占用，其次，对于该市生态系统重要组成部分的林地、草地要合理保护，并且要进一步扩大其面积。
（3）合理利用电力资源。应该加强电力资源的开发，特别是占用资源少的水力发电和风力发电。
（4）发掘和加大旅游资源的开发。
3.3 环境子系统（E）
（1）建立环境监控与预警系统，为环境治理提供科学依据。
（2）坚持污染防治与生态保护并重，实现可持续发展。
（3）加强环境监测工作。
（4）完善环保法制化建设，坚持依法行政，提高执法效率和环境综合决策能力。
3.4 经济子系统（E）
就目前青铜峡市的经济现状来说，正处于发展突飞猛进的阶段，应该继续加大经济发展。具体措施：
（1）大力实施工业强市战略。以招商引资和项目建设为重点，紧紧围绕能源电力、高载冶金、氯碱化工、新型建材、农副产品加工等五大主导产业，发展壮大工业经济。
（2）大力发展循环经济。制定实施青铜峡市循环经济发展战略，落实对资源综合利用的优惠政策，调动企业积极性，提高对粉煤灰、电石泥渣、废气、废水等二次资源的综合利用率。
（3）大力发展非国有经济。
（4）要加快第三产业发展。
（5）要实现经济增长方式由粗放型向集约型转变。切实推进经济增长方式由粗放型向集约型转变，不仅对全市工业经济发展有着深远的指导意义，而且对解决经济生活中的深层次矛盾和问题，也有重要的现实意义。
总之，通过调研我们发现了很多实际性的凾待解决的问题，希望青铜峡市的每个人积极行动起来，为城市的发展做出自己的贡献。注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
1 研究区域的PREE概况
青铜峡市位于黄河上游宁夏平原中部，东西宽30多公里，南北长60多公里，土地总面积1898.7平方公里，位于东经105°39′～106°21′，北纬37°36′～38°15′之间，海拔在1100~1700米之间，有山地、丘陵、平原三大地貌。全市辖6镇8乡3个农林场，共有104个行政村，24个居委会，有汉、回、满、蒙等16个民族。
1.1人口子系统（P）
2007年，青铜峡市常住人口数为26.40万人。截至2007年，全市非农业
人口为7.99万人，占人口总数的30.28%。人口中男性13.54万人，女性12.86万人，男女性别比例为105∶100。
1.2资源子系统（R）
水利资源充沛黄河流经青铜峡市58公里，年过境水量400亿立方米， 地下水补给总量3.5亿立方米，可利用量1.2亿立方米，为工农业生产和人民生活提供了源源不断的优质水资源。
土地资源广阔青铜峡市拥有耕地3.266万公顷，农村人口人均3亩，
宜林面积2.2万公顷，宜牧草地11.066万公顷，宜渔水面3933.3公顷，国有为主。
电力能源充足青铜峡市是宁夏的电力工业基地，有装机容量120万
千瓦的大坝火力发电厂、装机容量30.2万千瓦的青铜峡水电厂和8万千瓦的风力发电厂，年发电量100.8亿度，为全市经济跨越式发展注入了强劲的动力。
矿产资源丰富青铜峡市主要有石灰石、水泥灰岩、石膏、烟煤、重
晶石、砂砾、胶泥等，其中水泥灰岩储量大、品位高，已探明达1.3亿吨。
1.3环境子系统（E）
¬¬¬¬¬¬宁夏自然科学基金资助（NZ0936），宁夏自然科学基金资助（NZ0835）
通讯地址：宁夏大学数学计算机学院
青铜峡市地处东部季风区与西部干旱区域的交汇地带，属中温带大陆性气候，全年日照2955小时，年平均气温摄氏8.3－8.6度，无霜期176天，年降水量260.7毫米。2007年，绿化覆盖面积732公顷，绿化覆盖率43.62%，建成区绿地率39.6%，城市人均绿地面积10.86平方米。
1.4经济子系统（E）
2007年，青铜峡市全年共完成全社会固定资产投资24.7亿元，比上年增长
69.5%；全市城镇居民人均可支配收入10060元，增长15.1%；人均消费性支出6164元，增长17.4%。全市农民人均纯收入4938元，增长12.2%。
2青铜峡市PREE协调发展的多目标模型的建立
2.1 目标
如同銀川市和石嘴山市的PREE目标，我们建立青铜峡市的PREE协调发展目标如下：
1、第一类目标为：国内生产总值（GDP）、各产业结构比例（ ）、家庭人均收入（GAI）。
2、第二类目标主要包含资源和环境限制的目标。这类目标包括：人口总量目标（GPP）、有限的水资源（GRW）、有限的土地资源（GRA）、能源供需的平衡（GREB）、第i种污染物排放量目标（ ）、第i种污染物的治理目标（ ）、城市绿化目标（GEG）。
3、第三类目标是需要满足的“法定约束”，这类目标主要是取决于决策变量的现实要求。
2.2 决策变量
根据《青铜峡市统计年鉴》所提供的数据指标，参照[5],确定的决策变量和目标。
2.3 青铜峡市PREE系统协调发展多目标集成模型
通过对《青铜峡市统计年鉴》所提供的数据用MATLAB进行多元统计回归，考虑各量的约束条件，我们建立的青铜峡市人口、资源、环境与经济协调发展的多目标规划模型,按照优先因子的优先次序选取不同,有下面三种类型目标函数:
（1） 给出青铜峡市在既定的经济发展多目标的条件下，与其适合的人口、资源、环境政策规划的多目标规划模型：
s.t.
其中：
式中的是优先等级, 是各决策变量的边界约束目标的正负偏差变量,表示不同的投资形式.
（2） 改变优先次序,在限定人口数量的条件下,讨论系统中的资源,环境,经济的决策状态,目标函数变为:
,
（3） 将资源环境目标第一优先考虑,讨论经济与人口的决策状态,目标函数变为:
,
其中 是标志经济发展的偏差量, 标志经济结构的偏差量, 是标志人口增减的偏差量, 是标志资源变化的偏差量,是标志环境状况的偏差量.
2.4 青铜峡市PREE系统协调发展的多目标模型求解
针对上述模型，采用模式搜索法[7]对模型进行求解。
2.4.1在预定的GDP情况下，讨论各个系统的决策状态
2.4.2在预定的人口情况下，讨论各个系统的决策状态
目标函数为：
决策变量求解结果如表1所示。
表1 GDP的决策变量求解结果
决策变量 意义 初始值 求解结果
从表1我们可以看到，在优先考虑GDP和居民人均可支配收入的前提下，2010年青铜峡市的人口达到29.4万人，略高于青铜峡市“十一五”规划的29万人，年供水量需求增大，耕地面积减少，固体废弃物综合利用率和城市绿化覆盖面积均没有达到“十一五”规划目标。
2.4.3在优先考虑资源环境下，用同样的方法讨论各个系统的决策状态。
3 青铜峡市PREE协调发展的结果分析及对策构建
根据不同情形下模型的计算结果，我们分别就人口、资源、环境与经济系统分别作出如下政策建议。
3.1 人口子系统（P）
青铜峡市人口越载带来的生态损失、就业压力、社会问题十分突出。因此，降低人口数量，提高人口素质应成为该市当前和今后相当长时间内人口工作的中心环节。
3.2 资源子系统（R）
资源对策——要坚持资源整体价值原则。
（1）合理利用水资源。推进水权的转换和建立农民用水协会，使得黄河水能为青铜峡市的经济建设发挥极大的作用。
（2）加强土地资源的保护与管理。应该加强审批制度，降低其它项目对有限耕地的占用，其次，对于该市生态系统重要组成部分的林地、草地要合理保护，并且要进一步扩大其面积。
（3）合理利用电力资源。应该加强电力资源的开发，特别是占用资源少的水力发电和风力发电。
（4）发掘和加大旅游资源的开发。
3.3 环境子系统（E）
（1）建立环境监控与预警系统，为环境治理提供科学依据。
（2）坚持污染防治与生态保护并重，实现可持续发展。
（3）加强环境监测工作。
（4）完善环保法制化建设，坚持依法行政，提高执法效率和环境综合决策能力。
3.4 经济子系统（E）
就目前青铜峡市的经济现状来说，正处于发展突飞猛进的阶段，应该继续加大经济发展。具体措施：
（1）大力实施工业强市战略。以招商引资和项目建设为重点，紧紧围绕能源电力、高载冶金、氯碱化工、新型建材、农副产品加工等五大主导产业，发展壮大工业经济。
（2）大力发展循环经济。制定实施青铜峡市循环经济发展战略，落实对资源综合利用的优惠政策，调动企业积极性，提高对粉煤灰、电石泥渣、废气、废水等二次资源的综合利用率。
（3）大力发展非国有经济。
（4）要加快第三产业发展。
（5）要实现经济增长方式由粗放型向集约型转变。切实推进经济增长方式由粗放型向集约型转变，不仅对全市工业经济发展有着深远的指导意义，而且对解决经济生活中的深层次矛盾和问题，也有重要的现实意义。
总之，通过调研我们发现了很多实际性的凾待解决的问题，希望青铜峡市的每个人积极行动起来，为城市的发展做出自己的贡献。注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。