基于系统动力学的云南生态文明建设有效路径研究

杨红娟 张成浩

摘要云南要努力成为生态文明建设的排头兵，必须探寻一条生态文明建设的有效路径。本文构建了包含社会、经济、资源和环境四个子系统的生态文明建设指标体系。通过分析四个子系统之间的相互作用和相互影响关系，运用系统动力学原理和方法，构建生态文明建设系统模型，并对模型设置的合理性和科学性进行检验。根据云南实际，选择8个能够全面并重点反映生态文明建设状况的指标作为控制变量，8个显示生态文明建设效果的变量，设计维持现状发展路径、社会发展优先路径、经济发展优先路径、节约资源和保护环境优先路径、协调发展路径等生态文明建设的5条路径，通过模拟仿真，得到2025年和2035年生态文明建设效果。并从生产总值、总人口、就业人数、资源效率和环境绩效等五方面进一步分析云南生态文明建设路径的有效性，得到：①经济发展优先路径和维持现状发展路径不利于生态文明建设;②社会发展优先路径促进了云南就业人数增加，节约资源和保护环境优先路径提升了资源效率，但都不能全面推动生态文明建设;③协调发展路径对云南生态文明建设的经济、社会和环境子系统具有较强的促进作用，是优先选择发展路径。针对选择路径提出三方面建议：①社会、经济、资源与环境必须协调发展;②提高资源利用效率和加大可再生能源的应用;③充分发挥公众的环境监督作用。

关键词生态文明;社会经济;资源环境;系统动力学;路径

中图分类号F282

文献标识码A文章编号1002-2104（2019）02-0016-09DOI：10.12062/cpre.20180916

全球经济的快速发展使得环境问题越来越突出，经济、社会、资源和环境的协调可持续发展问题已成为当今世界关注的焦点。2016年1月1日，联合国“2030年可持续发展议程”正式启动，该议程确立了17个可持续发展大目标，并指出到2030年要使全球能源效率在生产与消费中得到不断改善和提高。中国在不断发展经济的同时，也越来越重视环境的保护。从十七大提出生态文明建设，到十八大将生态文明建设的有关内容写入党章，再到2018年3月，宪法修正案中正式增加“生态文明建设”内容，说明生态文明建设是关系人民福祉、关乎中华民族未来的长远大计。这就要求全国各省市积极行动，践行“绿水青山就是金山银山”。位于西南边陲的云南省资源丰富，但产业发展相对滞后，传统产业占比大，生态环境敏感脆弱，发展与保护的矛盾更加突出，急需探寻一条生态文明建设有效路径，实现努力成为生态文明建设排头兵的战略定位。

1文献综述

近年来，生态文明建设的研究主要集中在以下几个方面：一是生态文明建设评价体系构建研究。毕国华等[1]从国土空间优化、环境资源友好、经济社会和谐与制度保障健全4层次构建了中国省域生态文明建设评价指标体系。Zhang Xiaohong等[2]构建一套新的生态文明建设评价指标体系，对1980—2010年中国生态文明建设的发展趋势进行了研究。王雪松等[3]从生态环境、生态经济、生态社会、生态政治和生态文化五个方面建立了我国生态文明建设考核体系。张欢等[4]从生态环境健康度、资源环境消耗度、面临污染治理效率和居民生活宜居度等4个方面建立了特大型城市生态文明评价指标体系。成金华等[5]运用动态因子分析法计算得出我国31个省份生态文明建设的静态得分和动态综合得分。赵先贵等[6]在构建生态文明建设评价指标体系的基础上使用改进的足迹家族对新疆生态文明建设进行评价。刘培德和滕飞[7]基于混合指标TODIM方法对东营市生态健康状况进行评价。Liu Moucheng等[8]通过构建生态文明建设综合指标，对中国各省市生态文明建设进行综合评价。二是生态文明建设评价方法研究。宓泽锋等[9]将熵权TOPSIS法和协调度模型相结合构建了耦合协调度模型，对长江经济带市域生态文明建设状况进行评价。李巍和郗永勤[10]使用网络层次分析和集对分析，定量研究了我国省域生态文明建设绩效。胡彪等[11]在全要素生产框架下，结合以人为本的基本原则构建出城市生态文明建设效率评价指标体系，并使用非期望产出的SBM模型对天津生态文明建设效率进行评价。徐鹏等[12]在“压力-状态-响应”综合评估模型、系统动力学模型和调控潜力分析的基础上，对低碳生态城市建设效应进行综合评价。 Lai Xiaoying等[13]结合PCA和DEA方法，构建了生态文明建设效率评估指标体系，运用投入导向的BCC模型对江苏省生态文明建设状况进行分析。

此外，包存宽[14]、刘强[15]等分别给出不同的生态文明建设测评方法。

三是生态文明建设路径研究。李文庆[16]指出宁夏生态文明建设的实施路径要从优化国土空间布局、推进城市生态化建设、加强工业领域生态环境建设、大力推进美丽乡村建设和加强环境保护综合整治等五个方面出发。丁桂馨[17]指出推进生态文明建设的战略离不开构建路径的选择。张云飞[18]指出，生态理性既是构建美丽中国梦的哲学基础，又是生态文明建设的路径选择。王从彦等[19]指出生态文明建设是一个循序渐进的过程，牵涉到社会、人口、资源和环境等方面。镇江市在生态文明建设的进程中应基于自身的社会、人口、经济和环境等方面的禀赋进行多渠道、多方位的路径选择。 Sang Chunhong等[20]指出為推动生态文明建设实际工作的落实，政府要在生态文明建设中发挥主导作用，明确生态治理的职责和任务，寻求生态治理的新路径。

此外，穆艳杰[21]、谷树忠[22]、王忠祥[23]也分别从不同角度对生态文明建设路径进行了研究。

生态文明建设已成为当今学者研究的热点，生态文明建设的评价指标体系和评价方法研究日渐成熟，但目前关于生态文明建设路径的研究尚处于理论分析阶段，实证分析和对相关路径的实证模拟验证不足。本文运用系统动力学原理和方法，依据云南生态文明建设的现状，基于系统动力学模型，构建多条生态文明建设路径，通过仿真比较分析结果，筛选出生态文明建设有效路径。

2研究方法与模型构建

2.1系统动力学

系统动力学是美国麻省理工学院Forrester J W创立的一门分析研究信息反馈的学科[24]，强调系统之间的相互联系、相互作用以及系统自身发展与动态演变过程，并通过对复合巨系统的定性与定量相结合的模型模拟，剖析系统发展现状及其演变趋势。生态文明建设包括社会、经济、资源与环境等方面，其各要素之间存在复杂的相互作用关系，牵一发而动全身。系统动力学具有处理高阶次、非线性、多层次、多反馈、复杂时变的系统问题以及能够进行政策模拟等优点[25]，对生态文明建设的评价更客观。同时，能进行生态文明建设路径的模拟仿真，目前已被应用于可持续发展研究[26-29]和路径分析[30]等方面。

2.2生态文明建设系统结构指标分析

生态文明建设以社会-经济-资源-环境为核心[31]。在张振东[31]、张欢[4]、柴琪宸[32]等研究的基础上，生态文明建设系统结构指标从社会、经济、资源和环境四个子系统选取。社会子系统是生态文明建设的基础，通过人口总量和第一、二、三产业从业人数对生态文明建设产生直接影响，包括：总人口、社会就业人数、第一产业从业人数、第二产业从业人数、第三产业从业人数等;经济子系统通过产业结构和经济发展水平对生态文明建设产生影响，包括：生产总值、第一产业增加值、第二产业增加值和第三产业增加值等;资源子系统通过生产、生活的水耗和能耗对生态文明建设产生影响，包括：生产用水量、人均生活用水量、生活用水量、生產能耗、人均生活能源消费量和生活能耗等;环境子系统既直接影响生态文明建设，也体现生态文明建设的效果，包括：“三废”治理投资总额、工业废水治理投资额、工业废气治理投资额、工业固体废物治理投资额、工业废水排放、废水排放总量、工业废气排放和工业固废综合利用率等。综上所述，生态文明建设系统的结构指标如表1。

2.3模型构建

生态文明建设各子系统之间存在着相互作用、相互影响的复杂关系，如图1所示。

社会子系统中人的活动产生经济价值、资源消耗和废弃物排放，影响经济子系统、资源子系统和环境子系统;经

济子系统中产业结构和发展质量决定人的生活质量、资源的利用效率、环境的污染情况，对社会、环境和资源子系统产生影响;资源子系统中资源供给和消费状况会对该地区的生活和生产产生约束，资源消费种类和利用效率不同对环境污染程度也不同。因此，社会子系统、经济子系统和资源子系统均会对环境子系统产生直接或间接的影响，同时环境子系统也会反向作用这三个子系统。当污染严重，导致环境质量较差时，人们生活质量下降，各种社会问题不断产生，政府部门和企业必须投入一定资金进行环境治理，从而挤占部分用于经济社会发展的投资，影响社会、经济和资源子系统。

通过各子系统因果关系分析，根据系统动力学的原理、方法和建模思路，构建生态文明建设系统模型，如图2。

3模型检验与路径设计

3.1模型检验

把云南2011年数据作为样本初始年份，时间步长设置为1年，数据主要来源于2012—2016年《云南统计年鉴》《云南能源统计年鉴》《中国环境统计年鉴》、云南省政府工作报告和相关统计公报等。根据所建立的生态文明建设系统动力学模型，对云南生态文明建设系统仿真模型结构及相互作用关系的适用性进行检验，结果见图3。

图3显示，2011—2015年云南省生态文明建设各子系统下，主要指标中的总人口、就业人数、生产总值、水耗、废水排放和工业固废综合利用率仿真结果与真实数据误差的绝对值均小于5%;能耗仿真值除2012年与真实值误差的绝对值大于5%外，其余年份均小于5%;工业废气排放仿真值2011年和2012年与真实值误差的绝对值大于5%，其它年份小于5%。整体来看各指标仿真值与真实值误差的绝对值均控制在10%之内，说明模型界限、变量设置、流图结构和方程式设置均具有较高的合理性，能够科学、准确地反映出云南生态文明建设的真实情况。

3.2生态文明建设路径设计

在对模型设置的合理性和科学性进行检验的基础上，为确保系统动力学模型控制变量的选取和路径设计不影响仿真结果的准确性和科学性，本文以资源环境基础理论和可持续发展理论为理论基础，根据生态文明建设的核心内涵即：统筹人、自然、社会和谐发展，结合云南《生态文明建设目标评价考核实施办法》中生态文明建设目标，从社会、经济、资源和环境各子系统中选取人口自然增长率、社会就业人口占总人口比重、第一产业单位劳动生产增加值指数、第二产业单位劳动生产增加值指数、第三产业单位劳动生产增加值指数、生产用水变化量、生产能耗变化量和三废治理投资占生产总值比重等8个常量指标作为控制变量，设计出5条生态文明建设的路径进行模拟仿真。这8个控制变量能全面并重点反映生态文明建设状况，确保路径仿真结果的准确性和科学性，又能客观反映出5条发展路径下云南生态文明建设成果。该5条生态文明建设路径分别通过控制社会、经济、资源和环境四个层次的相关核心变量来检验不同路径下生态文明建设状况，并通过对比分析，优选最适合云南省生态文明建设的发展路径。具体路径设计见表2。

路径1为维持现状的发展路径。该路径主要反映按照当前的发展速度云南在未来一段时间内的生态文明建设状况，同时该路径也将作为其它发展路径下云南生态文明建设状况的主要对比对象。按照路径1的发展，8个控制变量保持在原来的发展状态，通过系统动力学模型的仿真，表示云南保持现有的社会、经济、资源与环境发展状态和相互作用关系下，到2025年和2035年生态文明建设的效果。

路径2为优先发展经济的路径。由于目前云南工业化正处于中期向后期发展的转型期，根据云南经济发展潜力，经过多次调试，并对比分析预测数据与云南省经济发展实际情况，选择最佳调整幅度。将第一、二、三产业单位劳动生产增加值指数分别从0.119 356、1.022 260、0.376 734提高到0.120 356、1.023 260、0.377 034;生产用水变化量和生产能耗变化量分别从-0.13亿m3、98.165万t标准煤上升到3.87亿m3、196.33万t标准煤。目的是检验经济优先发展对云南生态文明建设产生的影响，以及产生多大的影响，同时作为一条发展路径与其它发展路径进行对比分析。因此，该路径主要通过改变第一、二、三产业单位劳动生产增加值指数和生产用水变化量、生产能耗变化量，保持其它控制变量不变下，模拟当前到2025年和2035年云南生态文明建设的效果。

路径3为优先发展社会的路径。由于云南人口自然增长率变化幅度较小，约为0.000 1，将优先发展社会模式下人口自然增长率从0.006 4上调至0.006 5。此外，根据云南经济社会发展实际情况，综合考虑其社会就业潜力，将优先发展社会路径下社会就业人口占总人口的比重从0.623 047上调至0.668 0。由于总人口和社会就业人口的增加会直接影响云南居民生活和企业生产活动，进而会对云南经济规模、产业结构、能源供应与消耗和环境质量造成一定的影响。按照路径3的发展，主要是通过提高人口自然增长率和社会就业人口占总人口比重，运用模拟仿真，预测社会优先发展情况下，模拟当前到2025年和2035年云南生态文明建设的效果。

路径4为优先减少资源消耗和保护环境的路径。节约和提高资源利用率会直接降低“三废”治理投资占生产总值比重。该路径下，根据云南样本区间内数据变化幅度及变化趋势，综合考虑该地区资源节约和环境保护能力，经过数据调试并对比预测结果，最终将生产用水变化量、生产能耗变化量分别从-0.13亿m3、98.165万t标准煤，下调为-4.13亿m3、49.082 5万t标准煤;三废治理投资占生产总值比重从0.001 520 13上调为0.001 820 13。按照路径4的发展，主要通过降低生产用水变化量、生产能耗变化量和提高“三废”治理投资占生产总值比重，保持其它控制變量不变，运用模拟仿真，分析优先节约资源和保护环境下，模拟当前到2025年和2035年云南生态文明建设的效果。

路径5为协调发展路径。路径2、3、4是通过模拟生态文明建设各子系统下的一些变量发生变化，控制其它变量不变的方式，分析各发展路径下云南生态文明建设效果。路径5是综合考虑协调发展经济、社会、节约资源和保护环境。将人口自然增长率、社会就业人口占总人口比重、第一产业单位劳动生产增加值指数、第二产业单位劳动生产增加值指数、第三产业单位劳动生产增加值指数、生产用水变化量、生产能耗变化量和三废治理投资占生产总值比重分别从原来数值调整为：0.006 5、0.668 0、0.120 356、1.023 26、0.377 034、3.87、196.33和0.001 820 13。该路径强调生态文明建设各子系统之间的协调发展，目的是通过同时改变经济、社会、资源和环境的相关变量，来分析协调发展路径下，模拟当前到2025年和2035年云南生态文明建设的效果。生态文明建设效果用社会子系统的总人口和就业人数、经济子系统的生产总值、资源子系统的水耗和能耗、环境子系统的废水排放、工业废气排放和工业固废综合利用率等8个指标来度量。

4仿真结果与路径选择

4.1仿真结果

运用Vensim PLE软件对云南生态文明建设5条路径进行模拟仿真，得出不同路径下云南2025年和2035年生态文明建设的效果，结果见表3。

表3显示，在路径1维持现状的发展路径下，到2035年云南省总人口5 380.1万人，就业人口3 352.1万人，生产总值47 563.2亿元，水耗160.3亿m3，能耗14 129.7万t标准煤，废水排放总量24.48亿t，工业废气排放6 511.0亿标m3，工业固体废弃物综合利用率61.9%。表明维持现状的发展路径下，云南经济、社会发展缓慢，水耗、能耗将持续增加，环境质量也亟待改善，云南整体生态文明建设发展缓慢，不利于云南成为“全国生态文明建设排头兵”目标的实现。

路径2优先发展经济路径下，到2035年云南总人口5 380.1万人，就业人口3 352.1万人，生产总值将达51 655.6亿元，水耗256.3亿m3，能耗16 485.6万t标准煤，废水排放总量24.32亿t，工业废气排放5 439.8亿标m3，工业固体废弃物综合利用率63.3%。表明优先发展经济路径下，到2035年云南经济发展水平相比路径1有所提高，总人口和就业人口相比路径1未发生改变，水耗、能耗相比路径1均有所增加，废水排放总量、工业废气排放总量相比路径1有所下降，工业固废综合利用率有所上升，其原因在于随着生产总值的增加用于环境污染治理的投资也随之增加，进而使得环境质量相比路径1有所提高。

路径3优先发展社会路径下，到2035年，云南总人口5 393.0万人，就业人口3 602.5万人，生产总值56 532.1亿元，水耗160.4亿m3，能耗14 137万t标准煤，废水排放总量24.18亿t，工业废气排放4 163.4亿标m3，工业固体废弃物综合利用率64.9%。表明按照路径3的发展，云南经济、社会发展速度均快于前两种发展路径，水耗、能耗均略高于路径1低于路径2，废水排放、工业废气排放均低于路径1和路径2，工业固废综合利用率高于路径1和路径2。可见路径3发展模式优于路径1和路径2。

路径4优先节约资源和保护环境路径下，到2035年，云南总人口5 380.1万人，就业人口3 352.1万人，生产总值47 563.2亿元，水耗64.3亿m3，能耗12 951.7万t标准煤，废水排放总量24.11亿t，工业废气排放4 054.1亿标m3，工业固体废弃物综合利用率65.1%。可见路径4发展模式在经济发展速度方面与路径1持平，低于路径2和路径3;社会发展速度与路径1、路径2持平，低于路径3;但在资源利用和环境质量方面，路径4相比前三种路径表现出绝对优势。

路径5协调发展路径下，到2035年，云南总人口5 393.0万人，就业人口3 602.5万人，生产总值60 313.8亿元，水耗256.4亿m3，能耗16 492.9万t标准煤，废水排放总量23.57亿t，工业废气排放58.0亿标m3，工业固体废弃物综合利用率70.1%。在协调发展路径下，经济发展速度远高于前4条路径，社会发展与路径3持平，但高于其它几条路径，尽管资源消耗高于其它4条路径，但环境质量方面远优于其它4条路径。

4.2路径选择

为更加直观地展现2011—2035年云南在5条发展路径下的生态文明建设情况，以便于路径选择，从生产总值、总人口、就业人数、资源效率=（生产总值/水耗）2+（生产总值/能耗）2、环境绩效=（（工业固废综合利用率）2+（生产总值/工业废气排放）2+（生产总值/废水排放总量）2）12等五方面分析云南生态文明建设路径模拟结果，如图4～8所示。

圖4显示，从生产总值模拟结果来看，路径5优于其它路径。按照路径5的发展，云南生产总值要明显高于其它4条发展路径，可见协调发展模式相比其它4种发展路径对于云南经济发展具有较强的促进作用。值得注意的是，路径2与路径3两条发展路径，云南生产总值在2019年前后发生较大变化。具体看来，2019年之前路径2云南生产总值高于路径3，但到了2019年路径3云南经济发展水平反超路径2，可见路径3对云南经济发展具有较大的拉动作用，其原因在于社会的不断发展使得就业人数持续上升，人口红利也逐渐显现，就业人数对于经济的促进作用也逐渐增强。路径4优先节约资源和保护环境下，云南生产总值相比路径2、路径3、路径5处于较低水平。其原因在于，路径4减少资源的供给和用于生产环节的投资，在一定程度上限制了经济的发展。

图5、图6显示，从总人口和就业人数方面模拟结果来看，5条发展路径对总人口的影响相互之间差距较小，均保持持续上升的趋势。而对于云南就业人数来说，按照路径3和路径5的发展，云南就业人数要明显高于路径1、路径2和路径4，云南整体就业人数会比其它三条路径有较大的提高。究其原因不难发现，社会的快速发展除在一定程度上使云南人口总量有所增加外，还会向外部输出大量的就业岗位和就业机会，进而会使就业人数不断增加。

图7显示，从资源效率模拟结果来看，5条路径发展模式下在2011—2035年波动较大，但长远看来路径4优于其它路径。具体看来，2011—2013年按照各路径的发展，资源效率从大到小排名依次为路径5、路径2、路径3、路径4、路径1。2014—2015年排名为路径5、路径3、路径2、路径4、路径1。2016—2018年排名为路径5、路径3、路径4、路径2、路径1。2019年排名为路径4、路径3、路径5、路径2、路径1。2020—2024年排名为路径4、路径3、路径5、路径1、路径2。2025—2035年排名为路径4、路径3、路径1、路径5、路径2。可见2011—2035年按照路径2的发展，其资源效率从第2位一直下滑到最后一位。这是优先发展经济路径对资源造成巨大压力，导致资源供应紧张，进而使得此发展路径下资源效率增长幅度相比其它发展路径相对较小。此外路径4优先节约资源和保护环境的发展路径对资源效率的促进作用相比其它路径表现出较强的动力。

它路径。具体看来，2011—2035年，路径5环境绩效相比其它路径均处于较高水平。路径2环境绩效在2019年之前处于第二位，2019—2035年下滑到第三位，且该路径下环境绩效增长幅度明显低于其它几条路径。究其原因不难发现，路径2经济的快速发展会消耗更多的资源，除了

给资源供应造成一定压力外，还会由于资源消耗的增加而

产生更多的污染物进而影响环境质量。路径4环境绩效始终略高于路径1，且随着时间的推移两者之间的差距逐渐拉大，但相比路径5和路径3显得动力不足。其原因在于，当生产总值未发生改变的情况下，单纯的通过提高“三废”治理占生产总值的比重，并不能使治理投资总额得到较快的增长，环境治理效果也显得相对较弱。

5结论与建议

5条发展路径对云南生态文明建设产生了不同效果。其中，路径5对云南生态文明建设的社会子系统、经济子

系统和环境子系统具有较强的促进作用。路径3在生态文明建设各子系统中也表现出较强活力，路径4在提高资源效率方面优势明显，路径2和路径1在长久看来显得优势不足。结合云南经济相对落后，但具有丰富的水能、光能、热能、风能和地热资源优势，选择路径5相比其他几条路径，更能促进云南生态文明建设。针对协调发展路径5的生态文明建设模拟结果，提出以下建议。

第一，社会、经济、资源与环境必须协调发展。社会的不断发展促使云南就业人数不断增加，人力资本持续积累，进而在加快经济高质量增长的同时，设定并严守资源消耗上限、环境质量底线、生态保护红线，坚持在发展中保护、在保护中发展，筑牢我国西南生态安全屏障，实现云南经济发展和生态建设双赢。第二，提高资源利用效率和加大可再生能源的应用。资源利用效率的提高能够缓解路径5经济发展给资源造成的压力，同时能够有效降低污染物的排放。实施能源消耗总量和强度双控行动。健全节能标准体系，大力开发、推广节能高效技术和产品。资源回收利用采用高技术含量、高附加值的深加工技术，进行系统集成创新。发挥云南丰富和独特的资源优势，有序发展水电，优化风能、太阳能开发布局，因地制宜发展生物质能、地热能等，针对省内天然气主干线网架基本形成，推进提高天然气高效利用水平，把资源优势转化为经济优势、竞争优势和发展优势，推动绿色用能，打好“绿色能源”

牌。第三，充分发挥公众的环境监督作用。公众作为环境保护受益者，同时也是环境污染的受害者，有效的公众参与对环境执法具有重要作用。在不断提高“三废”治理投资，加强环境污染处罚力度、完善环境法律法规以及打造全面环境污染检测基础上，加强公众的主人翁意识，倡导全社会“同呼吸共奋斗”，把普及大气污染防治科学知识纳入国民教育体系。动员社会各方力量，群防群治，鼓励公众通过多种渠道举报环境违法行为，实现公众对环境问题的全方位、全过程、全时段监督。

（编辑：刘照胜）

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