湖南省花垣县矿区生态经济系统协调测度研究

●罗娇霞 彭秀丽

“矿区生态经济系统”就是由矿区依赖生存、发展的利益相关者群体与外部环境所形成的把社会—经济—自然融为一体的复杂的生态系统。区域生态经济社会系统协调发展领域，协调度评价则是社会系统协调发展研究的重要内容，系统协调度评价的核心内容就是构造相应的评价函数模型，构造相对科学的评价指标体系，由此来开展相应的协调理论与实践应用。随着经济发展与生态环境的矛盾日益尖锐，我国学术界对该领域产生了一系列的研究成果。张煊、王德凤等（2014）关注于生态经济系统评价指标体系与体现其协调发展状况的协调度模型构建；还有张芳、杨青、刘承良、高乐华等（2015）学者针对某一区域、省域或不同的生态功能区就生态经济系统的协调发展状况进行实证研究；同时，洞庭湖区的经济发展与生态环境问题也为学界所关注，杨新荣、贾慧聪、曾文、刘林奇、熊建新等（2015）在生态经济系统的服务功能价值评估、土地利用/覆被变化情况、生态环境及生态补偿分析、生态环境承载力评价等方面取得了一定进展。本文的研究正是基于这样一个出发点，以湖南省花垣县矿区生态经济社会系统为实例进行评价研究，希望能够在区域生态经济社会系统协调度研究方面提供有益的启示。

一、花垣县概况

湖南省花垣县境内矿产资源丰富，矿种较多,经地质部门查明或探明的矿产有20 余种，潜在价值上千亿元，其中锰矿储量居全省第一、全国第二，铅锌矿储量居全省第二、全国第三，2011年新探明锰矿远景储量3112 万吨，是著名的黄金花垣锰矿区之一，储量居全国第二位，有“东方锰都”之称。但大宗用途的富锰矿产储量严重不足，贫锰矿产因矿石难选冶而虽有庞大储量却不能大规模开采利用。

二、生态经济社会系统协调函数模型的构建

（一）功效函数

在协同论之下，系统在相变点之处的内部变量可以细分成慢、快驰豫变量。对于前者会对系统相变进程的根本变量给予决定，亦即系统的序参量，它的变量数量整体较少，而衰减的变化速度整体较慢，对系统起到主导作用并决定系统演变方向与有序状态，所以系统能够维持颇为有序的机制，这亦为慢驰豫变量所对应的协同关系，系统的协调发展也受到了参量状态决定性影响。按照序参量的变化属性可以细分成两类：第一，序参量目标追求极值，即极大与极小值，越是靠近这两个极值，那么对应的系统有序性就越佳。第二类序参量目标对稳定值给予追求，具体的要求不可过大，亦不可过小，只有相近之时对系统会有着较佳的有序性。其中EC 系数（Efficacy Coefficient）能够衡量出序参量对系统有序性贡献水平，其值在0 至1 之间，其中1 对应的是最满意，而最差则是0 值。对EC 关系式进行描述就是所谓的功效函数，若是选用序参量，就可以使用Vji进行表示，则EC（Vji）=F（Vji），其中F 对应的是关系式，j 即为相应子系统的下标，j∈[1，m]，i 则是子系统序参量的下表，i∈[1，n]，Vji参量实际上就是Xji（j=1，2,…，m;i=1,2,3…，n)，其中αji、βji就是在系统处于稳态之时Vji所对应的临界点上、下限。也就是Xji处于这两个参量之间。系统正处于稳态时，状态函数是为线性关系，而慢驰豫变量若是在系统中发生量的变化，那么对系统有序度带来不同影响。第一，正功效。也就是慢驰豫有着变大的变量，系统有序度提升；第二，负功效。也就是相应的慢驰豫有了增大的变量，相应的系统有序度则会下降。以下给出了相应的功效函数，其中EC（Vji）即为Vi指标对系统的有序功效系数①。

EC（Vji）具有正功效时

EC（Vji）具有负功效时

（二）协调函数

单一性的功效系数并不能表面系统处于协调发展态，此时还需要构造包含所有有序参量作为自变量的函数模型，函数亦即协调度函数（FHC），而它的值极为协调度（HC）。在本次研究中，针对协调函数的构造主要是利用数理统计领域的变异系数实现机制，对统计数字之间的集中与离散性进行计算，就可以对数字代表的指标之间统计特征进行判断，从而折射出系统发展状态，该方法的优势不仅充分考量出数字集中性水平，同时还对其离散性程度进行考量，以下给出了相应的协调度函数模型。②

函数的HC 皆为3 至4 之间，若是达到4，那么意味着协调度达到极大；若是处于3，那么协调度就会达到最小，系统就会呈现出有序的崩溃，相应的系统就会呈现出无序方向发展。

（三）协调度范围的确定

协调函数计算得到的值表示协调度，协调度的取值通常处于相应的范围之内，这样就能够据此来衡量系统的状态，以下就协调函数进行以下的取值范围讨论：协调度函数取值区间为[1-n,1]，而此处的n 即为指标个数，而n 对应的是变异系数。变异系数表示的统计意义将上限确定成1，由于变异系数超过1，或者此时的协调度已经低于零，那么此时的数据离散水平将远超过集中度的1 倍，而数据的差异性整体有着颇大的相似性，而对这种相似性进行判断则显然丧失了统计学意义。在协调度之上就是低于零，这意味着系统的协调属性与相似性较差。为此可以将协调度下限设置为零，而协调度区间则可以设定为[0,1]③。

（四）协调度等级

协调度选用了量化概念来对系统的协调程度进行反映，没有展现出系统状态性质，定性化信息量明显缺失，由于在[0,1]之间本身有着无数点，以及协调度及其状态亦为无数值，借助于模糊数学思想将相近的协调度置于隶属关系之上，然后将其界定成同一个类型的协调状态，这样就能提出相应的协调等级概念。此概念可以将协调度细分成诸多连续区间，每个区间与协调等级进行映射，而且不同的区间也和某种协调状态进行对应，由此便能构成连续性的协调等级阶梯。这样就会使得其中某个小区间的协调度进行统一赋值，使之成为某一种协调度，通过这种阶梯化处理就能使得它的概念变得更为简单，同时实用性也会明显增强。在本次研究中将0.0 与1.0 进行细分，进而构成相应的10 个等级，协调度为0.5，对应的就是系统失调与协调状态下的分界线，若是协调度在0 至0.5 区间为失调态，那么后半段就是协调态，具体可参见下表1。

表1 EES 的协调等级表

三、花垣锰矿区EES 系统发展综合评价

花垣锰矿区也是我国当前规模最大的电解锰生产基地，区域目前聚居的民族数量多达10 多个，总面积约为7000 平方千米，人口规模约为160 万。地区的锰矿目前成功探明的储藏量可达到1.5 亿吨之上，年度开采锰矿石规模多达300 万吨，电解金属锰年产量高达46 万吨。这里也是当前世界上最大的电解锰与锰矿石生产基地，电解金属锰产量占世界总产量的40%～50%④。在电解金属锰产业的发展推动下，花垣县凭借着产业优势多年成为湖南省经济强县。在经济利益驱使之下当地政府以及民众都以“锰”为致富切入点，对锰产业进行无序开发和利用。自2000年开始，锰三角地区先后出现了上千家的矿企，部分非法企业在利益驱动之下甚至违法的将相关污染物与废渣直接排入到江河之中，使得当地的农业与生活用水遭受严重污染。相关高致癌锰与六价铬超标严重，当地农作物减产严重，患有结石与癌症等慢性疾病的人显著增多，清水江流域的上百万的民众生命安全面临极大威胁。花垣锰矿区事件迅速引起中央高层重视，要求“环保总局要深入调查，提出治理方案，协调三省市联合行动，共同治理”。经过多年治理，花垣锰矿区地区污染治理取得了显著成效，生态环境逐渐恢复，能源资源消耗水平显著下降，政府、企业和民众关系明显和谐，在技术改造的带动下经济持续发展。通过长期综合治理，当前花垣锰矿区地区污染治理效果显著，生态环境明显改善，高能耗、高污染的粗放式锰工业得到有效治理，工业能耗显著下降，工业企业与当地政府、矿区居民三者之间的关系明显改善。在技术改进和综合治理的推动下，地区经济发展重新步入健康可持续发展轨道⑤。

（一）花垣锰矿区生态经济社会系统评价指标及功效系数的确定

EES 是社会、生态、经济这三个子系统的融合，为此在本次研究中以锰三角矿区为对象，对其EES 评价指标体系进行分解，使之形成经济、社会与生态发展变量。由此最终得到上述所明确的21 项指标。而这些指标的遴选原则为：可以对系统发展状态进行客观反映，它们能够折射出系统性质的序参量。在本次分析中，相关数据遴选的时间节点分别为2000、2015、2016、2017 共四年，而选择的指标下限值则为2000 至2017年间的基于相类数据筛选得到的最低表现值。而对应的上限值则是三角矿区的发展规划，然后结合区域的发展目标与现状，最终得到矿区的EES 协调度评价指标与功效系数的计算结果，详细可参见表2。

表2 EES 系统功效值

（二）花垣县矿区EES 系统协调度系数

表3 EES 系统对应的协调度及其等级表

图1 EES 系统及其子系统协调度变化曲线图

在表3 中给出了借助于线性加权法所得到的协调度，分析表3 以及图1 可知，在2000 至2017年间，地区的EES 系统协调度变化情况整体上呈现出平缓趋势，而从细节方面有着轻微的波动，亦即先降、后升、再降，其协调等级是为5 级，属于弱度协调。生态子系统则是在EES 中占较大份额，2000年与2017年，对应的比例分别为29.35%与41.92%，生态子系统贡献率则表现出上升趋势，这意味着随着综合治理的展开，花垣锰矿区地区的生态处于上升之势。地区经济子系统的协调度在2000 与2017年分别占比为43.31%与30.71%，呈现出下降趋势，这意味着对系统协调度的贡献水平有所减弱，意味着盲目的以牺牲生态环境为代价的粗放式经济增长有所缓解。而社会子系统则于系统的协调度的占比则相对较低，但2000 到2017年之前呈现上升趋势，这意味着随着综合治理的实施，地区的社会发展和谐程度不断提高。由此可以得出：在2000 至2017年间，因为地方政府对环境治理给予高度重视，进而对生态环境的保护与建设给予不同程度的强化。相应的生态环境也受到了正面影响，经济发展与环境治理之间协调发展。因此，花垣锰矿区综合治理取得了明显的效果，治理绩效显著，继续优化花垣锰矿区综合治理，构建科学的治理模式，能够有效地促进花垣锰矿区地区社会、经济和环境效益的可持续发展⑥。

（三）花垣县矿区EES 系统协调度评价

1.生态经济社会系统具有复杂巨型属性，所涉及到的因素种类较多，而且这些因素本身也存在着明显的动态性，且具有相互复杂的影响，若要实现系统良性与稳定发展，就必须要构造更为科学的EES 评价指标体系与协调度评价理论，唯有如此才可对系统正态进行科学把握，并选用科学的调控措施使得系统朝着有序化方向进行发展。

2. 评价EES 运行状态领域协调度理论无疑有着较大的优势，它能够折射出系统相关要素的和谐度与关系，并借助于数量化概念来对EES 的发展水平与状态进行描述，同时也能折射出系统的变化属性与发展规律。协调度评价的核心之一就是功效函数的上下限指标的遴选，这也是系统状态定位的关键依据，亦为对EES进行评价、对其发展状态进行评估的关键一环。评价指标值的动态区间的确定需要综合考量EES 的现状以及今后的发展目标，同时还需要对过去的发展状态进行考量，包括地区乃至国家的总体发展规划，这样才能得到更为科学与合理的评价结果。

3.对协调度评价函数以及评价体系进行构造，然后对其在锰三角矿区的EES 现状方面的解释进行研究，发现整体解释效果较佳，可以为相类地区的协调发展提供重要的参考凭据。

注释：

①魏晓旭,赵军,魏伟,等.基于县域单元的中国生态经济系统协调度及空间演化[J].地理科学进展,2014,33(11):1535- 1545

②张伟刚,宋修海.矿区生态经济系统特征与演化研究[J].甘肃社会科学,2006(5):136- 138,145

③白中科,周伟,王金满,等.再论矿区生态系统恢复重建[J].中国土地科学,2018,32(11):1- 8

④徐嘉兴,赵华,李钢,等.矿区土地生态评价及空间分异研究[J].中国矿业大学学报,2017(01):195- 203

⑤王广成,李宁,崔新新.煤炭矿区复合生态系统协同演化序参量的选择与协同度评价[J].中国矿业,2017(2):99- 105

⑥晚春东,鞠耀绩,汤万金.矿区生态经济系统特征与演化原理研究[J].技术经济,2003(2):65- 66