东北地区煤炭城市脆弱性与可持续发展模式，本文主要内容关键词为：东北地区论文,可持续发展论文,煤炭论文,模式论文,脆弱性论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
文章编号：1000-0585(2009)05-0361-12
1 引言
脆弱性是全球环境变化研究的热点和前沿领域，是多个科学计划的重要研究内容[1～3]，20世纪60年代的国际生物学计划(IBP)、70年代的人与生物圈计划(MAB)、80年代开始的地圈、生物圈计划(IGBP)以及全球环境变化人文因素计划(IHDP)都把脆弱性作为重要的研究领域[4]。脆弱性这一术语已被广泛应用于资源、生态环境和自然灾害等方面[5]，其相关文献也呈现出迅猛增长的态势[6]。煤炭城市的脆弱性研究在国内外研究还很少，在现有的研究中也主要是基于自然科学领域和人文科学领域单项去研究，尽管已经出现了自然科学和人文科学交叉融合的趋向，体现出了可持续性科学，而对自然环境、社会、经济系统脆弱性的耦合分析还处于欠缺阶段。与脆弱性相关的研究主要体现在矿业城市转型理论[7,8]、产业转型[9～12]、发展战略转型[13]、制度转型[14,15]和生态环境研究[16,17]等方面，但大都不是从脆弱性视角研究。对于脆弱性的划分比较成熟的是从支配和造成脆弱性的要素和条件上分析，脆弱性可分为两大类：结构型脆弱性和胁迫型脆弱性。前者是指系统或个体自身的内部结构决定了该系统或个体比较脆弱，即系统或个体自身存在先天的不稳定性和敏感性；后者是指外界的压力或干扰易使系统或个体遭受损失或产生不利变化。人类活动胁迫型脆弱主要是指人类的各种社会、经济活动造成某一社会和自然系统的退化，或者说人类的各种不合理的社会活动是造成某一系统脆弱性的主要驱动力。环境胁迫型脆弱是指自然环境的变化导致某一系统的生态平衡遭受破坏，从而使系统朝着不利方向发展[18]。
东北地区为我国煤炭城市密集的地区。1949年以来，为我国经济的发展作出了巨大的贡献，如今面临着煤炭枯竭的困境，也就是脆弱性特征越来越凸显，面临着结构型脆弱和胁迫型脆弱的双重问题。在当今能源紧缺的形势下，保障国家经济安全、开发利用能源和矿产资源成为重要的议题，振兴东北老工业基地成为全国所关注的重大问题。本研究就定性诊断东北地区煤炭城市的自然系统、经济系统和社会系统的脆弱性，定量地划分研究区域的脆弱性类型，深入研究解决脆弱性的对策，提出可持续发展模式，为可持续发展问题研究提供了新的视角。从脆弱性角度，选择区域的环境、社会、经济系统，研究可持续发展模式是一个新的角度，为煤炭城市转型、生态建设和社区发展提供有价值的参考。
2 东北地区煤炭城市脆弱性定量分析
东北的丰富资源是我国经济建设的重要物质基础，也是煤炭城市发展的基础，这些煤炭城市对东北地区乃至全国经济发展曾做出了重大贡献。据不完全统计，1949年以来东北地区为国家经济建设累计提供了5×
煤炭。东北地区煤炭城市（地级市）共有7个，包括：鸡西、鹤岗、双鸭山、七台河、抚顺、阜新、辽源（图1)。2004年，东北三省原煤产量1.6×
， 占全国8.18%（根据2005年东北三省统计年鉴）。
依据煤炭城市是否关闭大型矿井的角度，从煤炭资源枯竭程度可以将这7个城市划分为资源枯竭型城市和资源非枯竭型城市。依据中国矿业网的相关统计表明，七台河、双鸭山属于非资源枯竭型城市，分别处于幼年或中年阶段，而其他城市属于资源枯竭型城市，均已进入老年时期。针对不同的开采阶段所具备的脆弱性类型也相应的有所不同。东北地区煤炭资源枯竭型城市结构型脆弱和胁迫型脆弱同时存在，非资源枯竭型城市也存在着结构型脆弱和人类活动胁迫型脆弱的现象，但环境胁迫状况有所差异。
图1 东北地区煤炭城市（地级市）分布图
Fig.1 Distribution ef coal-mining cities in Northeast China
2.1 区域脆弱性评价的数据处理
为消除数据量纲及大小悬殊不同对计算结果的影响，需对原始数据进行标准化处理。由于各指标对区域可持续发展的影响不同，其标准化的方法也不同。根据各指标反映降低脆弱性状况的特征，选择不同的标准化公式进行指标标准化。系统评价体系中的客观性评价指标按其性质分为两类：
正向评价指标：其值越大，表示降低脆弱性的效果越好。其函数为：
2.2 权重的确定
采用层次分析法(Analysis Hierarchy Process,AHP)确定自然统—社会—经济系统的权重。其主要思路是：将复杂问题中的各要素通过划分为相互联系的层次使其条理化，根据一定客观现实的判断将每一层的相对重要性定量表示，确定每一层次元素相对重要性次序的权值，通过排序结果来分析和解决问题。其具体步骤包括：建立层次结构模型、构造判断矩阵、层次单排序及一次性检验、层次总排序及其一次性检验。
建立了评价体系的层次结构，并进行权重的确定，判断矩阵的构建与层析单排序及其一致性检验。根据AHP，首先制定判断矩阵表，用1～9及其倒数作为标度，两指标在比较时用5种判断级，即相等、较强、强、很强和绝对的强来表示差别程度，相应的取值为1、3、5、7和9。如两个指标的差别介入二者之间时，可分别取值2、4、6、8。根据该规则，通过专家评价写出指标判断矩阵表，构造判断矩阵。然后进行层次单排序，应用“和积法”求出最大特征根及对应的特征向量，进行一致性检验。如果判断矩阵一致性比例CR＜0.01时，则判断矩阵具有满意的一致性。否则，需要对判断矩阵进行调整。
为了客观地反映东北地区煤炭城市脆弱性状况，作者征求了相关专家的意见，在充分考虑其实际情况的基础上，独立地对20个指标之间的相对重要性进行打分，构造判断矩阵O-A，
，并随之进行层次单排序及其一致性检验，结果见表2。
利用层次单排序的运算结果，进一步计算出针对上一层次而言本层次所有因素重要性的权值，其结果如表3所示。
2.3 加权求和（平均）法求出
数据标准化和权重都已确定，运用加权求和的方法进行脆弱性的计算，加权求和法是一种简单有效的方法。此种方法已得到广泛的应用[19,20]，其公式为：
2.4 东北地区煤炭城市脆弱性等级的确定及状况分析
笔者在总结前人关于评价登记标准划分研究的基础上，结合东北地区煤炭城市的实际情况，确定了如表4的评价标准。
从东北煤炭城市的脆弱性值的横向对比来看（表6）：2000年，鹤岗市属于较低脆弱，鸡西、双鸭山、七台河、辽源、阜新、抚顺属于中度脆弱，鸡西市和抚顺市的脆弱性指数较高，分别为0.5468和0.5392；2005年，鹤岗、双鸭山、阜新、抚顺、鸡西、七台河、辽源均属于中度脆弱，鸡西的脆弱性指数依然最高，达到0.5701，七台河也达到了0.5568。从2000年和2005年东北煤炭城市脆弱性指数纵向变化特征上看，双鸭山、阜新、抚顺的脆弱性降低，并且抚顺市的脆弱性降低效果显著，从2000年的0.5392下降到2005年的0.4284；鸡西、鹤岗、七台河、辽源市的脆弱性提高，其中，鹤岗的脆弱性从2000年的0.3882提升到2005年的0.4996。
3 东北地区煤炭城市脆弱性定性诊断
3.1 东北煤炭城市的自然系统脆弱性
煤炭城市多分布在生态环境脆弱区，自然环境系统存在先天的不稳定性和敏感性，作为我国煤炭城市主体的煤炭企业，大多以粗放型开发为主，造成了资源严重浪费，生态环境恶化的局面。煤炭资源过度开发导致资源枯竭、生态破坏乃至环境灾害（如地面塌陷、地下水循环系统破坏和水环境污染、泥石流、尾矿山等）。煤炭资源开发对水资源破坏严重，煤炭城市一般为贫水区，长时期大规模的煤炭资源开采，使得水位大面积下降，城市供水紧张，影响了居民的生产和生活用水。在开采过程中，存在着大量未经处理的含有煤粉等污染物的矿井水外排现象，地下水遭到严重污染，此外，矿井水被重新利用的水平较低，仅为15%左右。煤炭开采对大气的污染物—主要来自矿井排风、煤层瓦斯抽取和煤矸石山的自燃。在煤炭矿区，瓦斯排放对大气污染严重。全国每年有5～6×
的煤层瓦斯散佚入大气，东北地区煤炭矿区每年从矿井开采中排放的甲烷气体约5～7×
，基本上全部排放到大气中[21]。煤炭开采还导致土地资源和森林植被资源的破坏，采矿区出现大规模的地貌改变及景观生态改变，引起水土流失和土地沙漠化等一系列问题。截至2001年底，双鸭山煤炭采空区面积达到11k
，塌陷区面积62k。煤炭开采还面临着固体物的堆放等问题，露天煤矿、煤矸石、排土场占用了大量的农田。煤炭加工过程中对原煤的筛分、洗选、动力配煤和土法炼焦等，排放大量的煤泥水、洗矸、粉尘和有害气体等，污染土壤、地下水以及河流水系，东北地区每年因洗煤产生的废水就有
。在煤炭的储运过程中产生的煤尘飞扬对周围大气造成了污染。在煤炭燃烧过程中，烟尘污染危害突出。
3.2 东北煤炭城市的经济系统脆弱性
区域经济系统脆弱性的内涵可以概括为：在区域经济系统的基础下，由于外部因素的影响，某个地区自我发展能力差、对外部经济条件改变反映敏感、在外部条件发生不利变化时经济替代能力弱，是衡量区域经济发展水平的一种度，主要体现在经济结构、经济总量、经济效益等方面。煤炭城市经济系统的脆弱性是煤炭城市长期以来由于过度依赖资源开发而形成的单一、重复的产业结构造成的。
从资源储量上看，东北地区以开采资源为主的产业发展鼎盛期已经过去，煤炭型城市在经济发展中整体萎缩趋势已经难以扭转。从产业结构上分析，过去对发挥煤炭城市多功能作用重视不够，造成产业结构单一、经济增长过快，自然资源的产出是煤炭城市经济结构中最重要的特征，而且煤炭城市产品结构中初级产品都占绝对优势。长期以来，煤炭城市在计划经济体制下形成了城市经济结构偏重，城市轻重工业的比例关系不合理，农轻重比例关系不协调，其产业结构一般是能源、原材料的超重型结构。在重工业中，采掘工业和原材料工业比重过大，而加工工业比重很小。从而使资源的合理利用和生产力的合理配置受到严重制约。从企业生产能力上看，骨干企业资金缺乏，生产经营困难。骨干企业作为资源型城市的主体，大都是资源型城市的财政支柱，虽然近年来在宏观经济整体向好的基础上，出现了恢复性好转的趋势，但是历史欠账太多，总体上绝大多数企业依然没有摆脱生产经营的困境。鹤岗矿业集团是鹤岗的财政支柱，虽然煤炭价格近年来开始走出价格“低谷”，但是企业历史欠账仍然较大，仅从1999年到2001年，累计亏损达5.7×
元，补贴后仍亏损2.6×元。企业资金高度紧张，现在已累计拖欠铁路运费1.7×元，欠缴税金6.609×
元，欠付银行本息12.2×元，欠发职工工资1.98×元[22]。从技术创新方面分析，长期缺乏技术改造投资，引进外资成效不明显。虽然东北地区高校和科研院所较多，但是技术人才流失严重，缺乏科技研发能力。高新技术产业规模小、比重低，缺乏对经济增长的整体带动作用，导致东北地区煤炭城市经济增长的后劲不足，难以发挥对传统产业的改造和技术升级，为提升其国内外市场经济竞争力，迫切需要技术改造升级、创新和引进现代技术。
3.3 东北煤炭城市的社会系统脆弱性
煤炭城市产业文化以及与城市经济结构密切相关的单一的社区就业结构和劳动技能的缺乏，加重了城市再就业的难度，失业人员比重大，就业压力大导致城市贫困和弱势群体，造成城市社会系统的脆弱性。煤炭城市的主导产业部门大多是国有大企业，计划经济体制下承担了就业问题的责任。在市场经济条件下，隐性失业人群凸现出来，大量的职工失业、下岗；在资源枯竭的城市，资源开采加工企业面临停产、转产、破产的困境，对劳动力的需求明显减少，使得职工失业、下岗，而这些下岗职工的劳动技能单一，素质偏差，实现再就业的难度大，加重了城市社会系统的脆弱性。如阜新市7.8×
的人口，2005年下岗失业人员1.27×人，仅6月份海州露天矿的宣布破产，就产生了2×
多名失业职工，城镇登记失业率为6.9%，比全国平均水平高2.8个百分点，居辽宁省首位，全市共有“零就业家庭”22425户，生活状况非常艰难[23]。2006年，阜新市下岗失业人员达1.56×人，其中下岗职工1.29×人，占全市职工总数的36.7%；城镇人口登记失业率为7%，居辽宁省首位，就业问题十分严重。煤炭城市所特有的生产安全和矿难风险，成为煤炭城市经济社会系统脆弱性的潜在因素。
3.4 东北煤炭城市的自然-经济-社会系统的耦合脆弱性
区域的自然、社会、经济系统相互作用，从生态、人文、社会构建角度进行耦合机制研究。从人地系统看，自然环境系统的变化直接影响经济系统中生产原料的来源，进而影响产业系统的组织以及产品结构，同时向外界排放废弃物，加重环境压力；而经济系统的变化直接、间接影响社会消费和生活消费，同时还影响到社会就业等问题，从而影响整个社会保障、社会运行等方面，甚至整个社会系统的发展。因此，对煤炭城市而言，煤炭资源的有限性及其可开发利用量的变化是影响煤炭城市人地系统演化的内在动因，是制约其人地系统脆弱性的关键因素（图2）。
4 东北煤炭城市可持续发展模式分析
东北地区煤炭城市可持续发展总体模式的构建旨在降低煤炭城市的脆弱性，促进煤炭城市可持续发展，即依靠科技进步和和谐社会的建设，以持续的经济增长及其产业结构优化，实现高度发展的城市化和现代化，从而既满足当代煤炭城市发展的现实要求又满足未来的发展需求，实现煤炭城市人口、社会、经济与环境的协调、持续和全面发展。
图2 东北地区煤炭城市自然-社会-经济系统的耦合脆弱性分析
Fig.2 Vulnerability analysis chart of nature-economy-society system in coal-mining cities of Northeast China
4.1 综合型发展模式
较早重视替代产业的培育，在资源开发的同时，注重对资源的综合利用，城市产业得到及时的调整，出现了较多的非资源产业新增长点，当主导资源枯竭时，已发展为综合型的工业城市。对煤炭城市来说，这种模式是理想的转型模式。这种发展模式要求对煤炭城市的发展规律有充分的认识，做到及时调整产业结构，还要根据城市本身的区位条件、发展规模、技术基础、其他资源条件等科学地选择替代产业。由于发展条件的不同，即便能做到及时调整产业结构，也并非每个煤炭城市都适合向综合型城市发展，因为与在农业地域基础上形成的商业城市不同，煤炭城市的区位往往难以满足一个正常城市对腹地集散中心、低廉交通条件和持续产业发展的要求[24]。
4.2 期待型培育模式
这一模式不是把一些新型产业生硬地植入，而是让若干部分大小的新型产业齐头并进，共同发展，通过政府、当地居民的殷切期待效应，使其产生积极的动力，得以长足的发展，在发展中实现有发展潜能并能很好地带动区域产业发展的新产业体系。通过理论分析与实践证明这一新型产业具有新颖性、超前性、辐射性，政府就要出台一些更加灵活多变的政策扶持这一产业的发展，使其具有一定的政策优势、规模优势，逐步带动本地区经济的发展。这一模式的基础，是使用期待效应，在发展中寻求新产业亮点。辽源市是期待型培育模式的代表和成功案例。辽源市发展以生物技术为核心、以满足人们健康需求为目的的健康产业；辽源市的袜业是一个特色产业，通过建立袜业工业园，实现了资源共享，土地利用效率提高；在煤炭资源枯竭型地区发展循环经济，建设生态工业园区，不但可以促进该地区的产业结构调整、实现经济转型，同时还可以带动第一、第三产业的发展，提供大量的就业机会，避免走“先污染、后治理”和“低水平重复”的老路，这也是满足煤炭枯竭型地区可持续发展的要求。
4.3 接续型发展模式
由于国内国外市场原因导致城市主要产业衰落但资源并没有枯竭，或者资源有枯竭的趋势但可以支持后续加工行业发展的城市，适宜进行接续性发展。对于东北地区煤炭城市进行接续性发展时，主要是经济上进行优化，进行产业结构升级。七台河和双鸭山属于开发的初期和中期，尚有较大的资源潜力。这类资源型城市的经济落后根本原因不在于资源的枯竭，而在于产品不适应市场需求结构的变化以及产品缺乏市场竞争力，以及在向市场经济转型过程中计划经济时期潜在问题的集中显现。这类资源型城市的产业结构最终会随着资源的递减、枯竭和城市的发展而产生巨大变动，资源产业的主导地位终将被其他产业所代替，城市的性质和功能也将发生相应变化。所以，城市发展方向应是以资源为基础发展接续性产业，向经济多元化发展。依据资源开发的规律和资源型城市所处的发展阶段，及时进行资源的转化，延长产业链，提高资源产品附加值，及早培育替代产业。
4.4 创建和谐社会模式
煤炭城市创建和谐社会是一项系统工程，是一项长期任务和目标。其总体思路是以科学发展观为统领，以经济建设为中心，坚持以人为本，深化改革，将煤炭城市建设为民主法治、公平正义、诚信友爱、充满活力、安定有序、人与自然和谐相处的社会。在创建和谐社会模式中，既要注重社会效益的发展也要注重经济效益的发挥和环境效益的获取。在经济发展的过程中，发展循环经济是一个重要途径。在发展中，必须构成“生产者”、“消费者”和“分解者”三者之间有机匹配，形成一种效率最高、物料最省、需求得到充分满足、生态环境维系良好的区域发展模式[25]，即“可持续发展模式”。区域发展与社会经济运行与生态系统的运行相似，具有生产、消费和分解三大功能。
在煤炭开发过程中产生大量的废石、废渣、废水和废气，如煤矿开发过程中产生的煤矸石、粉煤灰、瓦斯等，这些都是煤炭开发过程中产生的可以再利用的“衍生资源”。不仅需要从思想上转变对衍生资源的利用方式，还需要先进的技术、资金、人才和政策上的支持，开发利用伴生矿及非金属矿等资源，延长产业链、拓宽产业群，走“科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源得到充分发挥”的新型工业化路子。据崔彬等人的研究，在煤炭的勘查、矿山开采、选矿、冶炼、深加工等过程中就要采用循环经济发展模式，注重“3R”原则，即减量化原则、再利用原则、再循环原则（图3）。七台河市大力推广循环经济模式，矿区以煤炭和煤系伴生资源的开采加工作为主导产业链，横向耦合多条共生产业链。根据煤炭开采生产所排放的废物特征、矿区的资源条件和外部环境，并在主导产业链的基础上，延伸出“煤矸石、煤泥—热电厂—热电”、“灰渣、矸石—建材厂—建材产品”、“煤矸石—充填复垦—土地资源”、“矿井水—水处理站—供水”等多条横向耦合共生产业链。
5 结论
脆弱性研究属于区域可持续发展研究领域的科学问题，也是未来我国经济社会发展迫切需要的基础性科学问题，进行煤炭城市的脆弱性研究也是时代所需和历史的必然发展趋势。本文从自然系统、经济系统和社会系统三个层次和暴露性、敏感性和弹性三个描述角度选取指标，对东北地区煤炭城市进行脆弱性定量诊断，并且通过实地的调研和走访，对该研究区域进行定性的诊断，通过定性和定量相结合的方法，对东北地区煤炭城市的脆弱性进行分析，从而提出切实可行的可持续发展模式，主要结果如下。
图3 煤炭生产循环经济示意图①
Fig.3 Recycle economy schematic drawing of coal production
(1)东北地区煤炭城市自然系统的脆弱性表现在先天的不稳定和敏感性、水资源破坏、大气污染、土地资源和森林植被资源的破坏、固体废弃物的堆积等方面。
(2)经济系统的脆弱性表现在资源储量大幅下降，产业结构单一、经济增长过快，骨干企业资金缺乏，生产经营困难，长期缺乏技术改造投资、引进外资成效不明显、技术创新能力不强。
(3)社会系统的脆弱性表现在产业结构单一造成的就业结构和劳动技能的缺乏，再就业难度大。
(4)从自然系统、社会系统和经济系统三个层次和暴露性、敏感性和弹性三个描述角度选取指标，对东北地区煤炭城市进行脆弱性定量分析，2000年，除鹤岗市外属于较低脆弱，其他城市均属于中度脆弱，鸡西市和抚顺市的脆弱性指数较高；到2005年，鹤岗、双鸭山、阜新、抚顺、鸡西、七台河、辽源均属于中度脆弱，鸡西的脆弱性指数依然很高，达到0.5701，七台河也达到了0.5568。
(5)针对东北地区煤炭城市脆弱性的定性和定量分析，指出改善脆弱性状况的四种可持续发展模式：综合型发展模式、期待型培育模式、接续型发展模式和创建和谐社会模式。
东北的煤炭城市面临着城市转型和可持续发展问题，同时面临着机遇和挑战，研究煤炭城市的人地系统脆弱性，从另一个视角看可持续发展，具有创新性，为东北老工业基地振兴提供基础性、战略性科学依据。在今后的研究中，要更加侧重脆弱性和可持续发展模式的关联分析，如何从脆弱性角度，依据煤炭城市所处的不同发展阶段所表现出来的脆弱性现象，提出更加切实可行、具体针对性的发展模式，为资源型城市转型、生态建设和社区发展提供有价值的参考，为可持续发展提供基础性、战略性科学依据，而且对我国其他地区资源型城市转型提供有价值的参考。
收稿日期：2009-01-18；修订日期：2009-07-15
注释：
①崔彬，李赋屏，王琴，等.矿业循环经济模式.第七届中国矿业城市发展论坛，2005。
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