王 妍 曾维华 吴舜泽 贾杰林

(1．北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室，北京100875;2．中国环境保护部环境规划院，北京100012)

基于弹性系数的大兴区环境－经济预警研究

王 妍1曾维华1吴舜泽2贾杰林2

(1．北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室，北京100875;2．中国环境保护部环境规划院，北京100012)

在环境－经济系统中，选择弹性系数对区域节能减排做预警研究，构建基于弹性系数的区域环境－经济预警系统。将该预警系统应用于实际案例中，计算了符合北京市大兴区节能减排目标要求的弹性系数区间，对区域未来的环境－经济状况进行预测和预警。在惯性发展情景下，大兴区2010年和2020年环境－经济系统处于临界状态，节能减排达标尚存在一定困难，其中SO2、COD排放是区域环境－经济安全的最大影响因素。

弹性系数;环境－经济预警;节能减排

改革开放以来，伴随我国经济的高速发展，资源过度消耗、环境污染等问题日益突出，经济增长付出了沉重的环境代价。面对挑战，全国上下近年来开始重视并加强节能减排工作，国家和地方纷纷将节能减排目标写入区域发展规划。应该认识到，节能减排是一项长期持续的工作，仅通过规划期末的任务目标，难以对期限内指标达标以及环境－经济系统的健康运行进行有效的调控。建立环境－经济预警系统，对规划期内节能减排工作进行整体的监测与调控，对区域的健康发展有着积极的意义。

1 环境－经济预警研究综述

早期的预警系统，如20世纪开始建立的水、大气污染预警系统，以及全球环境监测系统(GEMS)，是以环境质量为监测对象，进行预测预警。在综合考虑社会经济活动与环境关系的基础上，复合系统预警理论逐渐形成。如英国经济地理学家A．Schumn为首的区域学派，即从区域地理学和区域经济学角度研究区域人口、资源、经济、能源和环境的协调发展，建立区域可持续发展预警系统。

我国环境领域内的预警研究是在环境预测和评价的基础上发展而来的［1］。陈国阶等就环境质量的状态、变化趋势和变化速度展开预警研究［2］，并在后期将预警模型运用于生态环境复合系统的预警中［3］。傅伯杰对生态环境预警的意义和目的做出定义，他认为生态环境预警状态就是生态环境与社会经济不协调发展的状态，警情考查的是以承载力、稳定性、缓冲力、生产力和调控力为表现的区域持续发展的能力［4－5］。在此基础上，我国现有的环境－经济预警研究大多采用了可持续发展预警的思路:在预警指标上，综合考查环境污染、环境保护与治理和社会经济发展的方方面面［6－7］;在预警模型上，往往首先需要对复合系统的可持续状况进行评价，由评价指数及其正常分布范围给出预警结果［8－9］。此类研究的指标众多，而除评价指数外，单个指标的预警意义并不明确;警限的划分多源于类比研究，缺少区域针对性和环境管理调控意义。相比之下，一些运用单指标的环境－经济预警研究表现出更好的操作性和针对性。韩振宇等将能源弹性系数运用于大气环境的预警研究中［10］，通过对比得出我国能源消费弹性系数的正常值为0．5，而超过正常值30%(即K=0．8)持续3年以上，则意味着能源消耗与GDP关系不和谐，并以该值为区域能源与大气环境污染宏观控制的预警警限。

2 基于弹性系数的区域环境－经济预警系统技术路线图

根据我国目前环境－经济预警研究现状，结合节能减排对预警提出的要求，本文构建了基于弹性系数的环境－经济预警系统，其特点表现在:

(1)采用弹性系数作为预警指标，其环境与经济意义明确，提高了预警的可操作性;

(2)将是否满足节能减排目标要求作为衡量区域环境－经济系统预警状态的主要标准，预警结果对于区域节能减排和环境保护有重要的指导意义。

2．1 预警指标——弹性系数

弹性系数的概念来自于经济学，即一变量的微小增长率对另一变量的微小增长率之比。在环境领域，弹性系数(K)可以用来表示经济增长一个百分点所对应的自然资源消耗(或单位污染物排放)的增长量，其大小反映经济增长对资源环境的依赖关系。以能源消费弹性系数为例，其值越大，能源消耗速度越快、消耗量越高;相应地，大气污染物排放量越大，对大气环境的污染就越重，能源与环境和经济的发展就越不和谐。

按照节能减排的考察内容，从能耗、水资源消耗量、SO2与COD排放量四个方面设置预警指标，包括:

2．2 预警界限的确定

本文将环境－经济系统预警区间按照理想、无警、低警、中警和巨警五种状态进行划分。

图1 环境－经济预警的警区与界限

对于能耗、水耗，采用单位GDP消耗量为约束的指标，其区间划分如图1(a)所示。理想状态下，弹性系数为负，相当于环境库兹涅茨曲线的双赢阶段，即经济发展的同时环境得以改善;而通过技术进步或加大环保力度和投资，在某一时期内也可以实现向理想状态的突越式发展。由区域在一定时期内的节能减排目标相应地可以得出弹性系数的最高(X2)和最低值(X1)。无警状态下，区域经济发展的同时，能够最大程度的满足节能减排要求;低警状态是实现节能减排最低要求的临界状态;对于不能实现节能减排目标，但环境负荷增长速度仍小于经济增长速度的，作出中警预警反应。弹性系数大于1时，经济增长是以高污染和高消耗为代价，呈巨警预警。对于SO2和COD排放，采用总量约束的指标，其区间划分稍作调整，如图1(b)所示。

2．3 预警信号的输出

仿照经济预警的信号系统，对各指标的警情，从理想到巨警状态，分别以蓝、绿、黄、橙、红灯标示。

按以下方法综合各预警指标的信息，得出区域综合预警信号。

给每一个灯号区间赋以灯值r，灯值r与指标值x相对应。以能耗和水耗弹性指标为例，其对应关系见公式(1)。

其中ω为权重，取1/n。根据R的数值，即可得到区域综合预警信号。

3 大兴区环境－经济预警案例研究

3．1 研究区概况

大兴区地处北京市南部，是距市区最近的平原区，北连丰台、朝阳二区，西隔永定河与房山区相望，东与通州区毗邻，南与河北省的廊坊市、固安县、涿州市接壤。总面积1 036km2，常住人口 91．9万。2007年地区生产总值(GDP)达到193．7亿元，比2006年增长14．7%。

在北京城市总体规划中，大兴被赋予首都城市发展新区的功能，是北京未来面向区域发展的重要节点。《大兴新城规划(2005－2020年)》将该区发展目标定位为:北京面向环渤海经济圈和南部广大腹地的桥头堡，综合型新兴产业基地和宜居宜业型新城。然而在拥有区域发展良好机遇的同时，区内面临重大的资源与环境问题，特别表现在水资源短缺，能源供给不足，环保历史欠账较多，节能减排压力较大等方面。大兴区为社会经济制定发展战略的同时，也提出了区域环境保护与节能减排目标。

3．1．1 区域发展目标

“十一五”期间，大兴区地区生产总值增长目标为15%－20%。根据《大兴区2008－2010年节能减排规划》，2010年全区万元地区生产总值能耗比“十五”期末降低20．82%，万元GDP水耗比“十五”期末降低47．86%;SO2削减比例为10．1%，从2008－2010年其削减量分别为656，610，805t;COD 削减比例为 22．8%，从2008 －2010年其削减量分别为 2 392t，2 122t，2 466t。

3．1．2 环境－经济系统发展趋势

采用一定数学模型对惯性情景下，即不考虑新增环保工程措施与替代方案，大兴区未来能源消耗、水资源消耗和污染物排放量进行预测。2005－2020年大兴区环境－经济系统各项指标如表1所示［14］。

表1 大兴区环境－经济系统发展趋势

3．2 预警分析

3．2．1 预警指标

按照公式(1)(2)计算得到各预警指标的数值，如表2所示。其中，在2010和2020年，采用平均增长速度法计算弹性系数［15］，如公式(3)。

表2 2006－2020年预警指标数值

3．2．2 预警界限

根据区域社会经济发展与环境保护目标，计算出节能减排最低和最高要求下，各预警指标所对应的数值，以确定警限，如表3所示。

表3 指标预警限值

3．2．3 预警信号输出

输出大兴区环境－经济预警信号，如表4所示。

表4 大兴区环境－经济预警信号图

3．2．4 预警结果分析

2006－2008年间，大兴区环境－经济系统基本上处于低警预警区间。在惯性情景下，2010和2020年的情况并未得到较大改善，环境－经济系统处于实现节能减排最低要求的临界状态。

其中，大兴区能耗弹性系数较为稳定，2006－2020年均处于无警区间，能够满足大兴区节能降耗的目标要求。未来，通过实施农村节煤工程、提高行业用能效率以及加强房地产用能控制等措施，能够保证该指标的良好状态。

水资源短缺是制约大兴区社会经济发展的主要因素。一方面在节水水平不高，用水效率低的现状下，区域节水潜力大、效果明显，在一些年份中水耗弹性系数呈负值，进入理想区间;但指标波动较大，一些年份的预警值跌入低警至中警区间。这种波动说明大兴区节水工程和措施尚不完善，有待进一步提高其水资源综合利用的能力。

污染物排放是影响大兴区环境－经济系统安全的主要因素。在“十一五”初期，COD弹性大于1，呈巨警状态;随着减排工程的实施，污染物排放下降，指标有所好转;但2006－2008年SO2与COD弹性均未达到总量减排的目标要求。按照惯性发展预测，在现有减排措施和力度下，未来SO2与COD弹性的警情将进一步恶化:污染物排放量出现上升，预警指标进入中警区间;2010年SO2弹性大于1，呈巨警。污染物排放弹性指标的恶化反映了大兴区减排工作的巨大压力，而单纯的工程减排对污染物排放增长的控制有限。针对区域能源结构不合理、利用效率低，产业结构方面低耗型产业发展不足的现状，从根本上展开结构减排是大兴区实现减排目标的重要保证。

4 结语

借鉴弹性系数，构建环境－经济预警指标体系;以区域节能减排要求考核各指标的预警状态，从而建立基于弹性系数的环境－经济预警系统方法与框架。该套预警系统指标意义明确，能够直接为节能减排和环境管理服务。其预警结果对于识别区域节能减排现状、目标完成情况，制定相应对策有良好的指导作用。

目前，环境－经济预警领域指标和方法众多。运用弹性系数进行预警在以下方面还需要继续探讨和完善:①进一步完善弹性系数进行环境－经济预警的机理研究;②加强实证研究，继续从指标灵敏性，预警结果对区域经济发展及环境保护政策的反馈影响等方面考察该方法的适用性和科学性。

(编辑:李 琪)

［1］陈治谏，陈国阶．环境影响评价的预警系统研究［J］．环境科学，1992，13(4)．

［2］陈国阶．对环境预警的探讨［J］．重庆环境科学，1996，18(5):1－4．

［3］刘邵权，陈国阶，陈治谏．农村聚落生态环境预警——以万州区茨竹乡茨竹五组为例［J］．生态学报，2001，21(2):295－301．

［4］傅伯杰．区域生态环境预警的原理与方法［J］．资源开发与保护，1991，7(3):138－141．

［5］傅伯杰．区域生态环境预警的理论及其应用［J］．应用生态学报，1993，4(436－439)．

［6］李俊红，刘树枫，袁海林．浅谈环境预警指标体系的建立［J］．西安建筑科技大学学报，2000，32(1):78－81．

［7］颜卫忠．环境预警指标体系研究［J］．长沙电力学院学报:自然科学版，2002，17(3):87－90．

［8］于文金，邹欣庆．江苏海岸带新兴开发区环境预警模式研究［J］．长江流域资源与环境，2007，16(6):775－780．

［9］苏振民，林炳耀．城市的可持续发展警度——以南京为例［J］．中国人口·资源与环境，2006，16(3):103－106．

［10］韩振宇，姜华，陈波洋等．区域能源与大气环境污染宏观控制预警指标研究［J］．环境科学研究，2006，19(5):25－29．

［11］北京市大兴区区域战略环境影响报告书［R］．北京师范大学环境学院，2010．

［12］苏璟，谭忠富，严菲．能源消费弹性系数计算方法及其实例分析［J］．中国能源，2008，30(8):26－29．

Elastic Coefficient－Based Warning System for the Environment-economic System of Daxing District

WANG Yan1ZENG Wei-hua1WU Shun-ze2JIA Jie-lin2
(1．School of Environment，State Key Laboratory of Water Enviornment Simulation，Beijing Normal Uinversity，Beijing 100875，China;2．Chinese Academy for Enviornment Planning of the State Enviornment Protection Administration，Beijing 100012，China)

In the environment-economic system，elastic coefficient was selected for early warning of energy saving and emission reduction，and an elastic coefficient-based warning system was set up．In the example of Daxing district of Beijing，the extent of elastic coefficient was calculated based on the request of saving and reduction of the district．In the scenario of inertial development，the environment-economic system of Daxing would be in critical state in 2010 and 2020．It would be difficult to meet the saving and reduction goal，and SO2and COD emission would be the biggest factor that threatens the security of the district．

elastic coefficient;environment-economic early warning;energy saving and emission reduction

X196

A

1002－2104(2011)03专－0562－04

2011-02-26

王妍，硕士生，主要研究方向为环境评价、规划与管理。

曾维华，教授，博导，主要研究方向为环境系统工程、环境规划与管理、水资源与水环境。

国家973课题(编号:2010CB955903－7);国家863课题(编号:2007AA06A404－06)。