黄河流域经济韧性时空格局演变及SD仿真分析*

● 姜蒙强，周志太，2

（1. 淮北师范大学 经济与管理学院，安徽 淮北 235000；2. 吉林大学 国有经济研究中心，吉林 长春 130000）

一、引言

全球化背景下，区域经济面临的内外部冲击与扰动表现出愈加频繁、复杂化特征。面对难以规避的冲击变量，不同经济体存在显著差异。经济韧性决定经济体在面对冲击时是呈现出“较高的抵御能力和复苏能力并重新实现经济可持续增长”，还是呈现出“增长动力减弱，难以摆脱经济下行轨道”[1-2]。如何提高经济韧性、降低不确定冲击因素给经济增长带来的负面影响，实现经济稳步发展已成为关注重点[3]。黄河流域生态环境本底脆弱，受自然、区位及资源禀赋等的限制，沿黄各省（区）产业倚能倚重、低质低效问题突出，存在生态环境脆弱、资源保障形势严峻、经济发展乏力等突出问题，严重威胁到流域乃至国家的生态安全[4-5]。2019 年黄河流域生态保护和高质量发展上升为国家战略，标志着其发展进入新阶段，要求黄河流域各省（区）要协调处理好保护和发展的关系，实现生态治理和高质量发展的高效联动。经济韧性是推动地区经济高质量、可持续发展的关键[6]，增强经济韧性是黄河流域高质量发展的重要发力点，它可以为黄河流域应对内外部冲击与挑战，摆脱以往粗放式发展模式提供较大的腾挪空间。因此，对黄河流域经济韧性时空发展格局进行科学分析，探索其经济韧性的政策仿真路径，对于黄河流域实施生态保护和高质量发展战略具有重要的理论与实践意义。

二、文献述评

韧性(resilience)是物理学中的一个概念，用来表示物体吸收能量以阻止其发生形变和断裂的能力。自Holling 将韧性概念引入生态学研究领域以来[7]，随着范围的拓展，理论发展历经工程韧性、生态韧性和演进韧性的转变[8]。演化韧性的非均衡思维注重适应性循环和系统跨尺度动态交互与综合反馈，更符合经济韧性的动态、非线性化的演化特征，因此对经济韧性的定义，当前主流的做法是借助演化韧性的视角，认为其是经济系统随时间演化的长期动态适应调整能力，包括抵御内外部冲击的能力、重新调整的能力和重组发展路径的能力。

经济韧性十分关注经济体在遭受冲击或扰动时自身所做出的适应性调整的非线性过程，在这个过程中，经济体通过重新分配资源、调整产业结构等，抵御冲击、摆脱路径依赖，适应新的外部环境，进入新增长轨迹，或长期处于衰退的困境中[9]。由此可见，区域经济增长路径与经济韧性存在密切的相互作用关系，这也促使学界积极开展经济韧性研究。最初的研究主要是分析不同地区在短期冲击下经济韧性表现出的差异及其影响因素，如以SARS 疫情[10]、亚洲金融危机和2008年金融危机[11]、汶川地震[12]、新冠疫情[13]为例所进行的研究。经济除了受短期冲击外，在传统的粗放式增长模式遭遇瓶颈、新的发展方式尚未形成前，生态环境脆弱及资源短缺等“慢性燃烧”的冲击也对经济体经济增长产生制约，倒逼区域经济结构的转变及资源重组；但是该方面的文献较少。有必要将其纳入经济韧性研究框架，从提升区域面对冲击的短期应对能力，转向寻求面对短期冲击与长期扰动的两种能力的整合，进而寻找到一条适合区域发展的新路径，实现区域经济高质量发展。

关于经济韧性的测度，主要有多维复合指标体系衡量和单维核心指标衡量两种方式。多维指标衡量主要利用德尔菲法[14]、熵值法[15]等通过构建评价指标体系，从多方面，如抵抗与恢复能力、适应与调整能力以及创新与转型能力[14]，宏观经济稳定、微观市场效率、社会发展及社会治理[16]，抵抗能力、更新能力、再定位能力及恢复能力[17]，风险抵御力、自我稳定力及创新发展力[18]，经济发展、创新发展及金融发展[19]，市场效率、政府效率及公共服务[20]等，对经济韧性进行综合测度。多维指标衡量可以较全面地从多个角度解释区域经济韧性，但其主观性较强，不同文献在选取指标和权重计算等方面差异较大，测量结果缺乏可比性甚至互相矛盾。单维指标衡量方法与多维指标衡量方法相比，克服了多维指标的缺陷并且可操作性强，但其对指标的选择要求高。研究多采用Martin 等提出的经济韧性测度方法[21]，通过核心指标的预期值（假设冲击不发生时）与实际值之间进行比较进而衡量经济韧性，如就业率[22]，GDP[23]，工业增加值、出口贸易额和社会消费品零售总额等[24]。研究在指标选取上选择绿色GDP 指标。将环境污染、资源消耗等长期影响因素纳入国民经济核算中，修正和改进传统GDP，可更多体现出传统粗放模式发展带来的环境、资源等长期冲击对经济增长产生的负面影响[25]。

研究借鉴Martin 等[21]的经济韧性测量方法以绿色GDP 指标对2006—2019 年黄河流域经济韧性历史值进行测度，并在此前提下进一步利用系统动力学（system dynamics）方法对2020—2030年黄河流域经济韧性进行政策仿真模拟，以期客观反映在长期与短期冲击并存时，黄河流域经济韧性的时空演变特征和发展路径。与现有研究相比，边际贡献在于：以绿色GDP 为测量指标，能将长期扰动纳入经济韧性研究框架，更为全面、客观地理解经济韧性；同时，由于经济韧性又是一个动态演化过程，利用系统动力学方法构建经济韧性系统，符合其高阶次反馈适应系统的非线性动态特征，进而能深入、具体地描述区域经济韧性的一般过程和长期演化，有助于找到增强经济韧性的有效途径。

三、研究设计

（一）研究区域与数据来源

黄河发源于青藏高原巴颜喀拉山的北麓，流经9 省（区）注入渤海。黄河流域是全国重要的政治、经济和文化中心。参考相关研究[25]，不将四川省纳入黄河流域范围，划分青海、甘肃和宁夏三省（自治区）为上游地区，内蒙古、陕西和山西三省（自治区）为中游地区，河南和山东两省为下游地区。研究中所使用数据主要来源于各省（自治区）统计年鉴、统计公报，以及《中国统计年鉴》《中国环境统计年鉴》《中国能源统计年鉴》等，个别缺失数据采用插值法和相邻年份替代法补全。

（二）研究方法

1.绿色GDP核算方法

对于绿色GDP 的核算方法，学界还没有统一的标准，研究采用多数学者使用的联合国颁布的SEEA 核算体系。借鉴以往的研究[25]，兼顾指标的合理性与可得性，绿色GDP 的计算公式设定为：其中，自然资源耗减价值包括水资源耗减价值和能源资源耗减价值，污染治理成本包括实际治理成本（即环境污染治理投资）和虚拟治理成本（即各污染物排放治理成本），环境退化价值为环境降级导致的资产加速折旧损失价值。具体的计算方法参考了相关研究[26]。相关价格是通过历年居民消费价格指数进行调整后的价格。具体如表1所示。

表1 绿色GDP核算体系

2.经济韧性测量方法

研究采用Martin 等学者设计的经济韧性测量方法[21]。因为该方法不仅能够检验冲击对经济韧性的影响，而且可以测度相对平稳时期的经济韧性表现，在多数研究中被采用，具有一定的共识度。在绿色GDP 核算的基础上，通过绿色GDP的实际变化与预期变化的比较，对黄河流域2006—2019 年的经济韧性进行测量，公式为：

3.系统动力学

演进经济韧性的非均衡假设强调韧性系统的重组、维持和发展特征。在受到短期或长期冲击时，这种演化特征对经济韧性系统中各个要素都会产生影响。研究拟采用系统动力学仿真模型，模拟未来不同政策情景下黄河流域经济韧性的推进路径。系统动力学仿真以系统流图来表示复杂经济韧性系统中不同变量之间或经济韧性影响因素之间的反馈关系，将冲击和扰动模拟为“流”的状态与流动特征，通过建立系统不同要素间的动态关联机制，能够模拟出经济韧性系统内部行为路径的反馈演化和动态结构，从而可提供用于量化经济韧性的系统变量输出。

（1）因果反馈与机理分析。黄河流域经济韧性系统可划分为经济产出、资源与环境三个子系统。在经济产出子系统中，经济发展是黄河流域实现高质量发展的重要驱动力，其通过获取劳动力与社会投资带来社会经济产出的增加，为黄河流域提供重要的资金保障和物质支持。在资源子系统中，黄河流域的一切经济生产活动都会消耗资源来维持自身运行，随着经济和人口的持续增长，资源的需求量也大幅增加，但资源不是无限的，特别是黄河流域内依托资源而建的资源型城市，随着资源的枯竭都会面临发展的困境。在环境子系统中，经济活动中大量的“三废”污染物等非期望产出会排入环境，且随着城镇化的不断推进，人们也会产生大量的生活污染物，给环境子系统造成巨大压力，而环境污染问题又会反作用于其他子系统。黄河流域以往高排放、高能耗的典型粗放式发展使得经济增长与环境污染、能源消耗之间的矛盾日益尖锐，流域内要实现经济高质量发展除了需要应对自然灾害、经济危机与重大卫生事件等短期冲击外，还要应对生态环境恶化和资源短缺等的长期冲击。由于生态环境恶化和资源短缺等问题在黄河流域社会经济发展中愈发显著，严重制约着区域的发展，因此，研究将经济韧性系统划分为经济产出、资源与环境3 个子系统，以深入探究黄河流域经济韧性的发展态势。

（2）变量和参数确定。基于经济产出、资源与环境三个子系统的因果反馈关系，在详细分析不同子系统内部联系、细化系统因素之后，引入水平变量、辅助变量与常量，构建出黄河流域经济韧性的政策影响模型（见图1）。不同层次的系统变量在各自发挥作用的同时，也在对其他因子产生驱动作用，形成一个循环互动的耦合驱动反馈机制，各个子系统的变量如表2 所示。

表2 经济韧性系统主要变量

图1 黄河流域经济韧性SD系统

为增强系统的仿真效果，研究选取黄河流域2010—2019 年十年的数据作为历史基础年份数据，2020—2030 年为研究设定的仿真预测年份，仿真步长为1 年。使用的模型方程包括积累变量方程、速率方程与辅助方程，方程参数的确定主要是采用表函数、稳健回归（部分数据起始年份上推至2006 年）、指数平滑、柯布道格拉斯函数、历史数据算术平均方法，以及参考相关研究[25-28]所采取的方法。

（3）模型检验。一是历史值检验。选取GDP、绿色GDP、SO2排放总量、人口、用水总量和氨氮排放总量6 个变量的实际值与仿真值进行检验，检验公式为：

式（3）中，θ为变量误差，xs为仿真数值，x为实际值。检验结果绝对值均小于10%（如图2a），表明模型拟合优度较好，能较真实地反映黄河流域现实情况。二是敏感度检验。检验以固定资产投资额在-3%～3% 间变动时的值，与其他变量2030年的仿真值进行比较，结果如图2b 所示。GDP、绿色GDP、SO2排放总量、用水总量和氨氮排放总量的变动率均在-4%～4% 之间，没有因为变量参数的微小变动而产生异常变化，说明模型可进行下一步系统仿真研究。

图2 模型检验

（4）发展情景设定。《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》指出，当前，我国正全面推进生态文明建设，“两山”理念深入人心，沿黄流域人民追求碧水蓝天的愿望愈加强烈。黄河流域未来发展的新机遇在于绿色发展。新形势下经济高质量发展的关键推动力是加强环境治理和生态文明建设。结合黄河流域未来发展规划与现实情况，设置强化资源利用、强化污染治理以及负面清单三种发展情景，并在每大类发展情景下设置弱、中与强三小类发展情景。通过改变不同决策变量的参数即可得到不同发展情景下流域经济韧性的模拟结果。

强化资源利用情景。《“十四五”循环经济发展规划》提出，到2025 年，要显著提升资源综合利用能力，提高资源利用效率，基本建立起资源循环型产业体系，单位GDP 能源消耗与用水量要比2020 年分别降低13.5%、16% 左右。以此为依据，分别设置单位GDP 能源消耗年均减少5%、9%、13.5%，与用水量年均减少5%、10%、16%，为强化资源利用的弱、中、强3 种发展情景，以探究在更为激进的环境政策管控下，黄河流域经济韧性系统的演化趋势。

强化污染治理情景。《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》指出，黄河污染表象在水里，问题在流域，根子在岸上。要净化黄河“毛细血管”，关键在于要强化农业面源污染的综合治理、工业污染的协同治理等。据此，黄河流域未来发展要充分注重生态投资的增加以降低污染物排放水平，通过分别削减各类污染物5%、10%、15%的水平，设置出强化污染治理情景的弱、中、强三种未来发展情景。

负面清单情景。《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》提出，要强化水资源刚性约束，倒逼高耗水项目和产业有序退出，同时严禁在黄河干流及主要支流临岸一定范围内新建“两高一资”项目及相关产业园区。受黄河流域空间布局、污染物排放与资源开发利用等禁止和限制的负面清单管控准入情形，流域内“高耗能、高污染、高排放”的重化工项目与产业将受到显著影响，大多重化工企业与产业面临升级、重组，甚至关停的局面。若实施负面清单管控，三次产业中，尤其是第二产业将会受到严重冲击。假设此情景能够引起流域内产业结构升级与调整，促进社会投资由第二产业流入第三产业，分别以5%、10%、15%的投资转移为弱、中、强三种负面清单发展情景。

四、评价结果与分析

（一）经济韧性时空特征

由图3 可知，2006—2019 年黄河流域经济韧性呈现出较为明显的两次波峰与波谷的变化，分别发生在2008 年金融危机和2014 年经济进入新常态。在这两次外部经济冲击过程中，黄河流域经济韧性表现出明显的区域差异，根据变化趋势其经济韧性水平可以分为三个阶段。在第一时期（2006—2008 年）黄河流域经济韧性为0.07，高于全国层面，实现了全面领先。说明在前期发展中，流域依托资源优势进行工业化、现代化建设，实现了经济快速发展。第二时期（2009—2014 年）、第三时期（2015—2019 年）黄河流域经济韧性分别为-0.03、-0.13，并且在2015—2019 连续5 年经济韧性均为负值。在受到冲击的这两个时期，流域经济韧性与全国平均水平相比总体呈现从基本持平到总体落后。在中国经济进入新常态之后，黄河流域除了受到金融危机后的全球经济低迷的持续影响，环境污染与资源紧缺等的长期冲击问题逐渐凸显，加之还面临内部产业结构调整的问题，因此，流域经济韧性水平更低。

图3 2006—2019年黄河流域经济韧性时序演变

从区域层面来看，第一时期（2006—2008 年）流域上、中、下游经济韧性均大于0，分别为0.15、0.19、0.02，经济韧性呈现“中游>上游>下游>全国”的分布特征。在第二时期（2009—2014 年）流域上、中、下游经济韧性均有不同程度下降。上游经济韧性依然高于全国层面，为0.08；中游与全国平均水平持平，韧性为0；下游韧性降为负值，低于全国平均水平，为-0.05。第二时期流域的经济韧性呈现出“上游>中游（全国）>下游”的分布特征。在2008 年金融危机冲击中，下游的经济下行量大于全国平均水平，受到的冲击更为明显，也与下游经济发展水平相对较高有关。第三时期（2015—2019 年）流域上、中、下游经济韧性均小于0，分别下降到-0.17、-0.18、-0.1，出现“全国>下游>上游>中游”的转变。长期以来黄河流域粗放式发展模式带来的产业单一、经济发展动力减弱等问题，与资源约束、生态承载等的长期扰动问题日益明显，因此，在第三时期转型发展与经济结构调整过程中，全流域经济发展均受到较大影响，低于全国平均发展水平。由此可见黄河流域的高质量发展依然任重道远。

从省域层面来看(见图4），第一时期（2006—2008 年）黄河流域8 省（自治区）经济韧性总体向好，其中，宁夏经济韧性最高，为0.79，其次是山西，为0.24，最低的是甘肃，韧性为0。第二时期（2009—2014 年）流域内有6 省（自治区）经济韧性出现不同程度下降，山西、山东、河南和青海经济韧性下降为负值，其中山西韧性水平最低，且下降幅度最大，经济韧性为-0.4。山西省作为资源型大省，金融危机的短期冲击与资源消耗、环境污染的长期冲击严重制约着当地经济发展。陕西、青海两省经济韧性实现了增长，分别由0.23 提高到0.26，由0 提高到0.07。第三时期（2015—2019年）在短期冲击和长期冲击并存下，全流域经济韧性表现较差，只有河南、青海两省经济韧性实现增长，且高于全国平均水平，分别为0.06、0.37。山西省经济韧性较第二时期增长了0.19，但仍小于0，韧性为-0.21。其余5 省（自治区）经济韧性均不同程度下降，且低于全国平均水平，韧性最差的是甘肃省，为-0.27。相比较而言，研究期内流域8 省（自治区）中经济韧性表现较好的是青海、陕西、河南3 省。近年来陕西、青海积极推进了一系列生态治理与建设工程等工作，而河南近年来在积极承接沿海发达地区产业转移的同时，也在积极转变经济发展方式，因此三地的经济发展水平较好。宁夏、内蒙古经济韧性表现次之。山东、山西、甘肃3 省经济韧性表现较差。3 省属于资源型省份，传统高耗能产业众多，且转型困难，粗放式经济发展方式尚待根本性改变。

图4 2006—2019年黄河流域经济韧性空间演变

（二）系统动力学仿真结果分析

在黄河流域经济韧性SD 模型中，按照区域历史发展惯性的系统参数得到基准情景下2020—2030 年黄河流域绿色GDP 仿真值，之后通过输入各类发展政策情景的系统参数，得到不同仿真情景下黄河流域2020—2030 年的绿色GDP 仿真值。以基准情景下绿色GDP 仿真值为预期变化，不同政策情景下绿色GDP 仿真值为实际变化，计算出黄河流域经济韧性。流域经济韧性仿真结果如图5 所示。

图5 2020—2030年黄河流域经济韧性仿真结果

在强化资源利用情景下，2020—2030 年黄河流域经济韧性均大于0，说明此情景下流域未来的经济发展态势优于基准情景。在弱、中、强3 小类发展情景中，2020—2030 年黄河流域经济韧性分别从0、0.01、0.01 增长到0.01、0.02、0.02，且随着强化资源利用的政策强度增强，流域经济韧性的增长速度也随之提高。在强化污染治理情景下，黄河流域未来经济韧性没有出现明显的、大幅度的变化。该结果表明，在现有技术水平下，相比于提高能源与水资源利用效率等，污染治理力度的加强对流域未来的经济韧性提升其作用相对较小。负面清单情景下，2020—2030 年流域内经济韧性也均大于0，弱、中、强3 小类发展情景的韧性均值分别为0.04、0.07、0.09，分别为强化资源利用情景韧性的4 倍、3.5 倍、4.5 倍，说明在3 种发展情景中负面清单政策的作用效果最为显著。这是由于相比于前两种发展情景，“负面清单”是源头管控治理，限制“高污染、高耗能”的产业进入黄河流域，大幅降低能源的消耗和污染物的排放等。在负面清单情景下，黄河流域经济韧性呈现出先下降、后上升的“U”型演变特征。负面清单管控政策对第二产业固定资产投资与经济发展在短期内必然造成一定影响，但从长远来看，第三产业固定资产的增量投资更有利于黄河流域降低流域经济发展对资源的依赖程度，增强发展的整体性，推动经济社会协调发展，最终实现流域内经济高质量发展。

五、结论与政策建议

（一）结论

作为我国重要的能源、化工、原材料与基础工业基地，黄河流域要实施生态保护和高质量发展战略，就必须着力于提高经济韧性。研究利用绿色GDP 指标测度2006—2019 年黄河流域8 省（区）的经济韧性，分析其时空演化特征，并利用系统动力学方法模拟仿真流域2020—2030 年的经济韧性发展路径，得出以下结论：

第一，2006—2019 年黄河流域经济韧性受到两次较为明显的冲击，分别为2008 年全球金融危机和2014 年经济进入新常态，根据两次冲击将黄河流域经济韧性水平以2008 年、2014 年为界分为三个时期。总的来看，在三个时期内黄河流域经济韧性与全国平均水平相比呈现“全面领先→基本持平→总体落后”的演进格局。从区域上看，经济韧性呈现“中游>上游>下游>全国”到“上游>中游（全国）>下游”，再到“全国>下游>上游>中游”的空间分布演变特征。从省域角度来看，8 省（区）中经济韧性表现较好的是青海、陕西、河南3省，宁夏、内蒙古表现次之，山东、山西、甘肃3 省经济韧性表现较差。

第二，2020—2030 年，从系统动力学仿真结果来看，基准情景已不能满足黄河流域生态保护与高质量发展战略的要求，在3 种仿真情景中，负面清单情景经济韧性呈现“U”型特征，提升经济韧性效果最好，强化资源利用情景次之，且两种情景下经济韧性提升效果与政策强度呈正向关系；强化污染治理情景对黄河流域经济韧性影响较小。

（二）政策建议

从黄河流域经济韧性时空演变特征可以看出，短期内不确定性外部事件造成的冲击会使得下行风险在短时间迅速集聚，长期内要素增长效应放缓的问题也在逐渐凸显。依靠资源禀赋的地区传统粗放式发展模式遭遇瓶颈，因此黄河流域应着力提高经济韧性。一要建立健全应急响应机制，提高风险应对能力；二要加大生态治理与生态文明建设，如推进上游的三江源、祁连山、贺兰山等，中游的黄土高原，下游的黄河三角洲等地的生态保护和综合治理重点生态工程的规划建设；三要加大环境规制力度，完善生态补偿机制；四要充分发挥韧性核心地区的辐射带动作用，找出短板，缩小区域间的差异；五要提高区域分工协作意识，完善地区高效协同发展机制。

从流域经济韧性系统动力学仿真结果可以看出，在黄河流域内全面实现高质量发展，一要严格落实负面清单政策的划定与实施，不盲目追求经济总量，把生产方式、经济活动限定在生态红线内，发挥负面清单在社会投资中的作用，引导流域内产业梯度转移，加强对第三产业的政策支持，以形成合理的产业结构布局，要重点支持特色产业的发展；二要加强资源的循环再利用，资源型城市要加快推进节水、节能、降损等技术的推广与完善，坚持节约优先、高效利用的原则，推动形成流域内绿色低碳循环发展经济体系的建立与健全。