可持续发展的人口承载能力模型

ISSN100020054清华大学学报(自然科学版)2003年第43卷第2期

CN1122223󰃗N.43,No.2JTsinghuaUniv(Sci&Tech),2003,Vol30󰃗37

2582261

可持续发展的人口承载能力模型

赵建世1,　王忠静1,　杨　华1,　李涌平2,　翁文斌1

(1.清华大学水利水电工程系,北京100084;2.北京大学人口研究所,北京100871)

摘　要:为了分析人口承载能力与区域发展的内在联系,该文基于可持续发展理论,对区域人口承载能力进行了综合分析研究,提出了人口承载能力综合分析模型以及人口承载能力评价指标和方法,对模型的构架和关键算法进行了详细的介绍,并利用这种方法对黄河中游陕西省铜川市的可持续发展与人口控制策略进行了初步分析。结果表明,这种人口承载能力研究的理论和方法涵盖内容丰富,可操作性强,对区域经济社会的可持续发展具有一定的科学指导意义。关键词:人口承载能力;多目标分析;可持续发展中图分类号:X24

文章编号:100020054(2003)0220258204

文献标识码:A

本文将区域作为整体系统来研究,综合考虑区域的经济、社会、资源、生态环境等重要因素,建立了区域可持续发展的综合分析模型体系。同时通过定义承载质量标准,给出一组对应标准下的人口容量,进而对区域的承载质量状况进行了描述。

1　人口承载能力综合分析的模型体系与结构框架

　　按照可持续发展的要求,区域综合分析应该成为人口承载能力研究的重要基石。用量化的模型体系对区域的可持续发展状态进行描述,从而为人口承载能力分析提供必要的经济、社会、资源、环境和人口等数量指标,是进行区域人口承载能力研究的重要基础。

人口承载能力是与区域、时段,以及该时空的经济水平、生活水平、人口数量、资源和环境状况相关联的。可用函数表示为:

C(t)=f(F(t),L(t),P(t),R(t),E(t),A,t),

(F,L,P)≤(Rs,Es),

R∈Rs,　E∈Es,

Populationcarryingcapacitymodelbasedonsustainabledevelopmentstrategy

ZHAOJianshi1,WANGZhongjing1,YANGHua1,

LIYongping2,WENGWenbin1

(1.DepartmentofHydraulicandHydropowerEngineering,

TsinghuaUniversity,Beijing100084,China;

2.InstituteofPopulationResearch,PekingUniversity,Beijing100871,China)

Abstract:Amodelwasdevelopedtoanalyzethepopulationcarryingcapacitybasedonthestrategyofsustainabledevelopmenttoinvestigatetherelationshipbetweenpopulationcarryingcapacityandregionaldevelopment.analyze

the

Inthemodel,theframework,criteriasand

Themodelwasusedto

Tongchuan,

Shanxi

developmentof

keyarithmeticsarepresentedindetail.

sustainable

(1)

province,China,locatedinthemiddlereachesoftheYellowRiver.Themethodincludesinformationofpopulation,resources,ecnomicandsoon,soitprovidesscientificguidancetothesustainabledevelopmentofaregionaleconomy.

Keywords:populationcarryingcapacity;multi2objectiveanalysis;

sustainabledevelopment

式中:C(t)表示人口承载能力;F(t)表示经济发

展;L(t)表示生活水平;P(t)表示人口数量;R(t)表示资源;Rs表示资源总量;E(t)表示环境;Es表示环境总容量;A表示空间区域;t表示时间;(F,L,P)≤(Rs,Es)表示人口在一定经济水平条件下的生活水平应限制在资源与环境的允许范围。

基于上述理论,本文研究的模型体系和结构框架如图1所示,同时这也是整个人口承载能力研究的基本分析流程。

　　当前研究人口承载能力主要是从资源承载能力的角度进行分析,如土地人口承载能力[1]、矿产人口承载能力[2]等。一些学者提出了开放条件下的人口承载能力理论和研究框架。也有学者用系统动力学的方法建立人口承载能力分析模型。

[3]

收稿日期:2002202227

基金项目:国家“九七三”重点基础研究项目(G1999043607);

国家自然科学基金资助项目(50079009)

作者简介:赵建世(19752),男(汉),河南,博士研究生。通讯联系人:王忠静,副教授,E2.wang@tsinghua.edu.cnmail:zj

赵建世,等:　可持续发展的人口承载能力模型259

图1　人口承载能力分析流程

　　从图1中可以看出,系统状态通过以下几个模型的综合体系进行描述:宏观经济增长模型、社会福利指标分析模型、自然资源与生态环境分析模型和人口增长与迁移模型[4～6]。

模型体系的核心可以概括为在水土资源和劳动力资源约束下的区域经济投入产出分析和环境评价。经济发展预测模型是分析区域经济发展的重要手段。采用投入产出模型对区域宏观经济增长进行分析。社会福利指标分析主要是在宏观经济指标的基础上分析生活水平、教育和就业等综合福利指标。自然资源模型主要描述资源的利用情况、更新情况和总量变化,以及对社会经济发展的制约作用,考虑到区域发展的开放性,对可移植性较强和更新周期较短的资源,不作为社会发展的约束因子,只考虑水土资源总量对社会经济发展的约束作用;生态环境模型主要描述生态环境系统和社会经济系统的资源竞争关系(如水土资源等)和生态环境的变化情况。人口数量预测模型采用分要素预测法,其基本原理是将人口按性别、年龄分组,并分别预测计算该组的生育、死亡、迁入与迁出[7]。

上述几个模型通过集成形成多目标分析模型体

系,通过运算得到描述系统状态的量化指标。利用本文提供的评价指标和方法对符合可持续发展原则的方案数据进行分析,最终可以实现对区域人口承载能力分析的目的。

2　人口承载能力评价标准

在模型体系的支持下,可以对某种边界条件下区域的可持续发展状态进行系统描述,包括经济发展水平、人口数量、环境水平以及资源利用状况。在系统状态已知的条件下,对区域人口承载能力的评价可以转化为承载能力标准的确定,即人口数量和对应人口承载能力质量标准的确定。

结合当前国内外较为通用的社会发展状况划分标准,给出了3种人口承载能力质量标准:生存线、小康、富裕以及相应的指标阈值。这样划分便于确定相关参数值,也可为区域可持续发展提供决策支持。再将其细化为两个指标,即人文发展指数HDI[8](humandevelopmentindex)和社会稳定指数HFI(humanfoodindex)。确定承载能力的最终指标采用HDI和HFI的可变权的加权和。

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清华大学学报(自然科学版)2003,43(2)

3　HDI与HFI的计算

人的智力程度、人的HDI应用人的健康状况、

福利水平三类指标组合的整体表达。该指标具有国际可比性,可以用来衡量一个国家或地区的社会发展总体状况以及国民生活质量的总水平。

其中,健康状况按零岁预期寿命计,可构造生命表获取该值。智力程度按成人受教育率指数和全体平均教育年限指数加权得到。

EI=Α1ALI+Α2SYI,

(2)

4　人口承载能力综合指数的复合原理与阈

值确定

　　按前述的模型原理,人口承载能力指数在不同

的区域发展水平时是HDI和HFI的变加权和。这样组合是为体现决策者对区域在不同发展水平时考虑承载能力各因素的重要性的变化。因此,可以定义综合指数CI(ComprehensiveIndex),

(5)CI=Β1HFI+Β2HDI,式中:Β1,Β2由不同发展程度的HFI,HDI确定。

具体算法为:分别用HFI和HDI在CI插值模式中得到Β1,Β2,并标准化成和为1。

(HFI≤0.3);0.9,

Β1=0.9-1.6(HFI-0.3),　(0.3(HFI≥0.8);0.1,(6)

(HDI≤0.3);0.1,Β2=0.1+1.6(HFI-0.3),　(0.3(HDI≥0.8).0.9,

(7)

　　通过上述算法,可以确定区域承载能力的综合指标的阈值为:生存线CI=0.3,小康CI=0.6,富有CI=0.8。

综合上述过程,可以总结人口承载能力的评价流程如图2所示。

式中:EI表示智力程度指标;ALI(adultliteraryindex)为成人受教育率指数;SYI(schoolingyear

1,Α2为权重因数;福index)为平均教育年限指数;Α利水平按经调整的人均GDP计。

算出以上3项后,用世界范围的对应项的最大、最小值对区域的对应项进行归一化后,得到每项的程度相对值,则:

HDI=1-1A-Amin+

3Amax-Amin

(3)

EI-EIminG-Gmin+,

EImax-EIminGmax-Gmin

式中:HDI为人文发展指数;A为零岁预期寿命;EI为智力程度指标;G为调整的人均GDP;下标最大值。min,max表示最小值、

参考承载能力质量标准划分,为更好地拟合综合指数,在标准分界处确定出HDI的阈值。该系列的阈值选取谨慎地参考联合国开发计划署《人文发展报告》的统计结果和中国“三步走”发展战略的量

化标准。选定的分界阈值为:生存线HDI(A)=0.3;小康线HDI(B)=0.6;富裕线HDI(C)=0.8。

社会稳定指数HFI用人均收入和人均粮食量拟合。该指标一定程度上可充分反映地区的社会稳定状态。公式如下:

HFI=Α1

IF+Α,2

[I][F]

图2　人口承载能力的分析流程

(4)

其中:I,F为人均净收入、人均粮食量;I中扣除粮

食消费。[I],[F]为人均收入、人均粮食量的归一化的标定值;Α、粮食量1,Α2为预先调定的人均收入的加权系数,和为1;权值体现了人均收入、人均粮食对社会稳定的贡献。

通过调整标定值,可以使HFI的阈值和HDI相同,即HFI(A)=0.3;HFI(B)=0.6;HFI(C)=0.8,此时二者对人口承载能力的综合指数贡献幅

5　人口承载能力综合分析应用实例

铜川市位于东经108°35′20″～109°29′04″,北纬34°48′16″～35°35′16″。地处陕北黄土高原与关中盆

地的接交地带。2000年底,全市总人口约81万人,全市国内生产总值达到40.43亿元。在可持续发展的条件下,为便于比较、分析不同经济发展规模对区域承载能力的影响,演算了研究区域不同的经济增长方案。

该区域2020年相应的承载能力状况见表1。

度一致。

赵建世,等:　可持续发展的人口承载能力模型261

表1　不同方案的2020年人口承载能力分析表

生育水平高生育高生育高生育中生育中生育中生育低生育低生育低生育

预测人口万人

119.4119.4119.4114.2114.2114.296.796.796.7

平均GDP增长率%

159159159

生存承载力万人

207.5332.6732.4206.2332.2729.0204.5326.5708.0

小康承载力万人

53.9103.3283.253.9102.4281.453.599.5273.8

富裕承载力万人

41.144.089.644.943.989.644.843.989.6

预测承载状态生存承载生存承载小康承载生存承载生存承载小康承载生存承载小康承载小康承载

　　从计算方案对比分析可以看出:

1)由于该地区的人口基数小,3种人口生育水平下的人口发展的绝对数并不十分悬殊;

2)经济发展速度对人口承载水平贡献明显;3)在GDP保持5%的增长时,保持低生育水平,该区域在2020年可达到小康水平,而中、高生育水平则达不到;

4)若能在保持9%的GDP年增速的同时有效地将人口增长控制在低生育水平,将使该地区在2020年接近富裕的承载状况。因此,应以保证经济发展为首要目标,适度控制人口增长。

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14.(inChinese)

[4]

6　小　结

本文研究的理论方法和模型体系具有如下特

点:第一,人口承载能力的分析建立在区域可持续发展综合分析模型体系的基础上,考虑了区域的资源、环境、社会和经济等众多影响因素;第二,研究的区域是开放的,考虑了各种影响因子的输入输出关系;第三,采用内涵丰富的综合指标衡量区域人口承载能力;第四,由于模型体系的支持,采用了以定量分析为主的研究方法。

笔者以黄河中游的铜川市为例,建立了可持续发展人口规划与承载能力分析系统,对该区域的人口承载能力进行了初步分析。通过模型的计算和分析,对该区域未来经济社会发展与人口承载能力的关系给出了定量的描述,对区域的决策者制定发展规划具有一定的参考意义。

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