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1研究区概况

大庆市位于黑龙江省西南部，松嫩平原中部，哈大齐工业走廊的中心地带。市区地理位置为45°46′N~46°55′N，124°19′E~125°12′E，全市总面积21219km2，现辖萨尔图、龙凤、让胡路、红岗、大同5区，肇州、肇源、林甸、杜尔伯特蒙古族自治县4县，其中市区面积5107km2。截至2012年，大庆市总人口281.7万人，其中非农业人口144.7万人，城镇化水平为51.4%，已进入城镇化的快速发展阶段，但区域城镇化水平差异显著，其中市区城镇化水平较高，市域地区的城镇化水平较低[17]。2012年大庆市地区生产总值为4000.1亿元，占黑龙江省总量的29.2%，工业增加值3157.4亿元，占全省总量的60.2%，3次产业结构为3.9：80.9：15.2[18]。大庆市从1976年闯过年产原油5000×104t大关之后，连续27a年产原油5000×104t以上，至2012年累计生产原油21.51×108t，目前原油产量约占全国的1/5左右，对中国原油产量和财政收入影响巨大[18,19]。长期以来大庆经济发展严重依赖石油资源，以石油开采业为主的第二产业占有绝对的优势地位，2012年大庆市规模以上工业重点行业中，石油石化行业实现增加值2274.2亿元，占地区生产总值份额高达56.8%[18]。产业结构高度单一的局面还没有从根本上得到改变，城市经济发展极易受到石油产量和价格波动等各种不利扰动的冲击，具有典型的脆弱性特征。

2研究方法

2.1脆弱性评价模型基于石油资源优势而形成的单一石油型产业结构对石油城市经济发展起着主导作用，因此在众多影响石油城市经济发展的扰动因素中，石油资源供应能力的变化对其经济可持续发展的扰动较为突出。依据城市经济系统脆弱性的定义，对经济系统脆弱性的评价将从城市经济系统应对可采石油资源储量变化的敏感性，以及可采石油资源储量逐渐枯竭的应对能力两方面进行。城市经济系统脆弱性与系统不利扰动的敏感程度成正比，与系统对不利扰动的应对能力成反比。石油城市经济系统对可采石油资源储量变化的敏感性越低，且面临石油资源逐渐枯竭时经济系统表现出的应对能力越强则其脆弱性越低，据此构建经济系统脆弱性评价模型为ESV=f(S，R)，其中，ESV表示经济系统脆弱性，S表示为经济系统敏感性，R表示经济系统应对能力。

2.2评价指标体系石油城市作为依托石油资源开采而兴起的典型资源型城市，其经济发展对可采石油资源具有高度依赖性，可采石油资源储量的变化是影响城市经济发展的主要扰动因子[20]。基于指标选取的科学性、典型性、可获取性和动态性等原则及对城市经济系统脆弱性内涵的理解，依据脆弱性评判的2个层面，选取反映对石油资源依赖程度的两个指标及外贸依存度予以衡量敏感性；应对能力的衡量要从城市的经济、社会、环境3方面综合考虑，主要是对可续发展能力的测度，因此选取10个指标作为经济系统脆弱性研究的指标体系（表1）。

2.3数据来源本文数据主要来源于1997~2013年《大庆统计年鉴》[18]、6个典型石油城市2012年国民经济和社会发展统计公报、以及2013年《中国城市统计年鉴》[21]。

2.4指标权重的确定运用综合评价法对经济系统脆弱性进行评价时，指标权重系数的确定对评价结果会产生直接的影响。由于各样本数据收集完整，本文选取客观赋权法中常用的熵值法确定指标权重[22]。熵值法是利用评价指标的固有信息来判别指标的效用价值，从而在一定程度上避免了主观因素带来的偏差。

2.5灰色关联度分析法本文利用灰色关联度分析法来测度评价指标与经济系统脆弱性之间的关系，找出经济系统脆弱性的主要影响因子[23]。

2.6BP神经网络模型经济系统脆弱性影响因素与脆弱性构成要素之间存在着复杂的非线性作用关系，这也是传统评价方法难以解决的问题之一。在考虑模型构建时，选择了BP人工神经网络模型对未来年份数据进行预测[24]。采用3层BP神经网络，利用输入输出样本集对其进行训练，让网络对其隐层与节点进行学习和调整，以使网络实现给定的输入输出映射关系，最后把数据代入脆弱性评价模型，预测出经济系统脆弱性的发展趋势。本文设计的BP神经网络结构是由10个输入，10个输出，1个隐层，隐层由3个节点所构成。

2.7脆弱性等级划分目前，城市经济系统脆弱性评价研究成果不多，脆弱性等级划分可供参考的成果也较少，借鉴现有研究成果[25~29]，采用等间隔分级法在（0，1）范围内将脆弱性评价指数值等间隔划分为5组（表2）。

3结果与分析

3.1经济系统脆弱性动态变化分析权重系数确定之后，根据公式(1)运用指标的权重值与该指标的标准化值的乘积作为该项指标的评价值，通过加权求和求出经济系统脆弱性的评价数值。通过计算，得出大庆市1996~2012年经济系统脆弱性指数，由此可得经济系统脆弱性演变特征（图1）。可以看出，17a来大庆市经济系统的脆弱性总体上呈现下降趋势，研究期内长时间处于中等脆弱水平，目前脆弱性有明显降低趋势。1996~2012年，大庆市经济系统敏感性由0.145增至0.280，表明大庆经济系统对不利扰动的敏感性整体上呈现出上升趋势，但具有一定的波动性，可以分为2个阶段：①1996~2002年敏感性波动下降阶段，敏感性指数由1996年的0.145下降至2002年的0.008。这一时期属于大庆石油高产稳产时期，年产原油均在5000×104t以上，且石油开采业产值占全市工业总产值比重由1996年的61.96%下降至2002年的54.78%，石油开采业从业人员占单位从业人员比重由42.70%下降至21.54%。这一时期是大庆城市发展的中期阶段，城市经济总量较高，对城市经济发展的支撑能力较强且对石油产业的依赖程度有所降低，因此经济系统敏感性处于下降态势。②2003~2012年敏感性快速增长阶段，主要原因是大庆在连续27a年产原油5000×104t之后，原油可采储量减少，开采难度加大，主力油田的综合含水率高达90%，开采成本不断攀升，2003年产量为4840×104t，首次低于5000×104t以下，2012年产油量为4000×104t，年均减产93×104t。这一时期石油开采业从业人员比重变化不大，基本保持在21%左右，对经济系统的扰动较小。外贸依存度由2003年的0.55%升至2012年的2.8%，经济系统在石油产业衰退及对外贸易依存度上升的双重扰动下，经济系统敏感性指数呈快速上升态势。评价结果表明，经济系统脆弱性的主导因素是系统的应对能力。1996~2012年，大庆市经济系统应对不利扰动的能力不断增强，虽然在此期间敏感性指数呈现先低后高的态势，但由于评价期内国际原油价格不断攀升，使石油开采业产值比重不断增加，弥补了原油战略减产对经济总量及经济发展带来的负面影响，系统应对能力不断增强。近年来，大庆市积极调整产业结构，大力发展石化工业、延伸产业链条，同时积极发展现代农业、装备制造、新能源和新材料、高端服务等接替产业，地方工业快速增长，服务业及高新技术企业快速发展，刚性产业结构问题初步改观，系统应对不利扰动的能力逐渐增强。大庆经济系统脆弱性指数由1996年的0.686降至2012年的0.283，表明经济系统的脆弱性程度整体上呈现不断下降态势，但具有一定的波动性，可分为2个阶段：①1996~2004年波动下降阶段，1996年大庆市经济系统脆弱性指数最高，至2004年脆弱性指数降至0.440，这一时期经济系统应对不利扰动的能力虽不断增强，但整体较弱，导致经济系统的脆弱性程度下降缓慢，仍处于中等脆弱水平。②2005~2012年小幅上升后快速下降阶段，这一时期虽然大庆市应对能力不断增强，但随着石油资源的不断减产及近年来国内外石油市场价格变动、国家政策调整等，对大庆市经济系统的不利扰动不断增加，经济系统敏感性快速上升，敏感性程度较高，导致这一时期经济系统脆弱性出现小幅上升趋势。随着原油价格不断走高，城市经济总量不断增强，第三产业快速发展，非油经济比重不断增加，同时政府也加大了对城市的投资，经济系统脆弱性又呈快速下降趋势。大庆经济系统脆弱性属于高敏感性、高应对能力型，脆弱性总体处于波动下降态势，目前处于较低脆弱水平时期。

3.2大庆市与其他石油城市对比分析为了更好的了解大庆市经济系统脆弱性现状及发展程度，基于可比性原则，选择国内5个典型地级石油城市，运用本文所建立的评价模型和指标体系进行经济系统脆弱性评价及对比分析（表3）。根据评价结果可知，2012年，大庆经济系统脆弱性低于克拉玛依市，高于其他4个石油城市，排在第2位。目前大庆市石油产业发展已处于成熟期后期阶段，石油产量逐渐减少，经济系统对石油产业衰退这一扰动因素具有较强的敏感性，石油资源行将枯竭对大庆市的经济可持续发展已经构成了潜在的威胁。但大庆原油产量仍保持在4000×104t左右，总量仍然很高，对城市经济系统的支撑力仍然很大，城市经济系统的应对能力较强。因此，目前大庆经济系统的脆弱性是潜在的，没有十分明显地表现出来，而这一时期也为城市经济的转型和经济系统脆弱性的降低提供了契机，以石油产业为支柱，同时培育和发展其他相关产业和社会事业，构建全面、协调、可持续的经济和社会发展格局[16]。大庆与克拉玛依、东营同处于石油产业发展的成熟期，城市经济基础雄厚，对石油产业的依赖程度较高，所面临的问题也高度一致，均处于潜在脆弱性较强阶段。克拉玛依由于对石油产业依赖程度最高，因此经济系统脆弱性也表现的最为明显。盘锦、濮阳、松原的经济系统脆弱性低于大庆市，均属于较低脆弱水平，虽然这3个城市处于不同的发展阶段，但与大庆相比石油产业规模都较小、对石油资源依赖程度较低，尤其是盘锦，经济转型初见成效，目前已进入城市发展的再生期，大庆可以借鉴盘锦经济转型的相关经验，抑制经济系统潜在脆弱性的爆发。可见，石油城市经济系统脆弱性与石油产业的发展阶段、对石油资源的依赖程度及经济系统应对能力高度相关。

3.3经济系统脆弱性演变影响因素分析为了进一步探明大庆市经济系统脆弱性的主导因素，运用灰色关联度分析方法对大庆市经济系统脆弱性与影响因素进行分析。经过计算，求得大庆市经济系统脆弱性指数与各评价指标之间的关联度。分析结果表明（表4），与经济系统脆弱性指数关联度最高的3项指标分别是第三产业增加值比重（R3）、采掘业产值比重（S1）以及三废综合利用产值（R5），这说明经济系统脆弱性与大庆市刚性产业结构高度相关，产业结构严重失衡，以采掘业为主的第二产业比重过高，第三产业比重过低。刚性的产业结构本身就具有脆弱性，在发展初期，石油开采业产值占经济总量的比重极高，导致刚性产业结构现象突出，城市经济系统脆弱性较高。随着石油资源的枯竭及战略性减产，城市积极实施经济转型，刚性产业结构问题有望改观，经济系统脆弱性也逐渐降低。实际利用外资能力（R6）、人均GDP（R1）、固定资产投资密度（R4）、社会消费品零售总额（R7）和地方财政自给率（R2）是影响经济系统脆弱性的次关键因素，属于社会经济发展及人民生活水平层面的因素，大庆市作为典型石油资源型城市，投资结构不合理、财政自给率逐年降低也对城市经济系统脆弱性造成扰动。外贸依存度（S3）及采掘业从业人员比重（S2）对经济系统脆弱性的影响最小，主要是因为研究期内大庆的外贸依存度较低且波动幅度较小，经济系统受国际原油价格波动及汇率变化的影响也较小，同时采掘业从业人员比重处于基本稳定状态，因此对经济系统脆弱性的扰动也较低。

3.4经济系统脆弱性演变趋势度预测利用BP神经网络模型，对1996~2012年的指标数据进行测算，预测出2014~2023年大庆市经济系统脆弱性各项评价指标值，并进行脆弱性评价，得出2014~2023年经济系统脆弱性的发展趋势（图2）。预测结果表明，大庆市经济系统脆弱性整体上显现出先上升后期平稳下降的态势。由较低脆弱性向中等脆弱演变后逐步回归较低脆弱水平。大庆市经济系统脆弱性的发生发展过程与石油产业发展周期高度相关。石油产业发达时期，产业结构单一性强，敏感性增大，但是对城市经济系统的支持力也增大，城市经济系统应对能力增强。随着石油产业的衰退及经济转型的实施，城市经济系统的脆弱性也将会有所增加。目前大庆原油产量稳产4000×104t已经11a，在探明储量没有明显增加的情况下，开采成本剧增，经济效益下滑，势必影响整个城市的经济发展。同时，由于受国际市场原油价格波动的影响，大庆市经济增速放缓，潜在脆弱性会有所释放，导致脆弱性进一步增加。但随着国家对资源枯竭型城市的大力扶植及新一轮东北振兴规划的实施，大庆势必会抓住机遇进行城市经济系统的更新与重组，积极调整产业结构，努力发展形成多元化的产业体系，因此经济系统脆弱性也将会呈现下降的趋势，并处于较低脆弱水平。

4经济系统脆弱性调控途径分析

4.1经济系统脆弱性规避途径把握石油产业生命周期，准确掌握经济转型时机。城市经济发展对石油资源的高度依赖是造成大庆市经济系统敏感性的重要内在因素，尽早实现城市经济的多元化发展格局，可以降低城市经济系统对石油开采业衰退的敏感性。大庆市应在石油资源衰退之前，利用资金、技术、人才等优势，主动考虑优化产业结构，着手进行经济转型，减少对石油资源的依赖度，这是规避“油竭城衰”，降低城市经济系统对石油开采业衰退不利响应的最佳时机。

4.2经济系统脆弱性拮抗途径首先，应依靠科技创新，加强石油资源勘探，减缓资源衰竭速度，为培育和发展新型支柱产业赢取充裕时间和资金支持。其次，延伸产业链条，提高产品附加值和资源转化收益率。依托油气资源，大力发展下游石化产业，建设世界级石化产业基地。同时，合理使用天然气资源，把天然气利用作为拉动大庆工业经济增长的重要途径，由“油经济”变成“油化经济”，增强产业资金积累能力和发展后劲，降低原油产量下降对城市经济造成的影响。

4.3经济系统脆弱性适应途径大力培育替代产业，提高城市经济可持续发展能力。在石油资源不断减少已无法回避的情况下，应大力培育和发展新型支柱产业，改变城市对石油资源依存度过高的局面，实现单体石油资源优势向多元整体经济优势的转变。同时，完善城市功能，大力培植石油开采业以外的其他产业部门，积极发展新兴第三产业，加快完善城市经济功能，促进城市向综合型城市转变。

5结论

经济系统脆弱性是石油城市可持续发展的主要制约因素。利用评估模型，分析大庆市17a的数据，研究发现大庆市经济系统应对不利扰动的敏感性呈现上升趋势，同时系统应对能力也不断增强。经济系统的脆弱性属于高敏感、高应对能力类型。脆弱性整体上呈现出波动下降的趋势，目前处在较低脆弱水平，此时是大庆最佳的转型时期。通过灰色关联度分析，得出经济系统脆弱性主要影响因素为刚性产业结构和不合理的投资结构。基于BP神经网络模型，对经济系统脆弱性未来10a的发展趋势进行预测，结果表明大庆市经济系统脆弱性由于受到石油产业衰退的影响会呈现波动变化态势，但由于宏观政策及城市自身应对能力提高等原因，经济系统脆弱性总体上仍处于较低脆弱水平。通过与5个典型石油城市的横向对比分析，大庆市经济系统脆弱性仅低于西部的克拉玛依市，高于其余4个石油城市，经济系统潜在脆弱性较强。在经济系统脆弱性评价及发展趋势定量分析的基础上，提出了大庆市经济系统脆弱性的规避、拮抗、适应等调控途径，以促进城市经济的可持续发展。经济系统脆弱性的主要影响因素在不同时期会有所变化，因此本文选择的评价指标和评价模型还有待进一步完善及优化，对于经济系统脆弱性的预测也有待深化。在今后的研究中应对石油城市进行经济系统、资源环境系统、社会系统耦合的分析，开展脆弱性及可持续性综合研究。

作者：杨艳茹王士君陈晓红单位：东北师范大学地理科学学院东北林业大学园林学院哈尔滨师范大学地理科学学院