协同评价和约束因子分析对城市工业生态系统在中国传统的工业区

文摘

工业生态学是一种先进的形式和现代工业发展的理想模式,工业生态系统的核心。基于PSR模型的基础上,构建城市工业生态系统发展的综合评价指标体系并选择辽宁省14个地市级城市的传统工业区在中国东北的情况下计算其工业生态系统的发展水平在2000 - 2018年使用一种改进的Topsis方法,然后进行空间可视化分析。最后,基于“stress-state-response”子系统,本文诊断工业生态系统发展的约束条件,从而为决策提供参考依据工业生态学的传统工业区由那些在中国东北。结果表明:(1)从2000年到2018年,辽宁省14个城市的工业生态学处于中等水平。除了沈阳和大连的快速发展,工业生态系统发展为其他城市的差异相对较小。(2)从2000年到2018年,每个城市的工业生态系统发展的一个状态”增加或减少,或波动”,通常提高了,然后降低了。关于空间差异,发展表现出“center-periphery”模式,以沈阳、大连为明显的“双核”,不断加强高层工业生态学。(3)在系统层面上,PSR约束成绩工业生态系统发展辽宁省14个城市的不同。约束的成绩压力子系统,子系统,和响应子系统为辽宁的工业生态系统是45.73%,20.01%,和34.34%,分别表明缺乏人类对生态环境和人类活动对生态环境的压力在工业经济发展的主要约束影响的过程工业生态学在这些城市。(4)由于地理环境的差异,经济基地,工业结构,和本地开发环境,工业生态系统发展的主要约束因素在不同的城市明显不同的和复杂的; however, there are five factors that are generally considered as major constraint factors in all cities, i.e., regional GDP, number of labor force employed in the secondary industrial sector, gross investment in fixed assets, amount of industrial sulfur dioxide removal, and production value from “three-wastes” comprehensive utilization. At last, this paper puts forward some recommendations and suggestions for providing scientific support for industrial ecosystem construction in the traditional industrial area of Northeastern China.

1。介绍

工业生态系统是一个复杂的系统形成的反馈和工业和生态环境之间的耦合1- - - - - -3]。这是一体形成的工业领域和环境之间的物质交换和能量流组件在一个特定的区域(4,5),与一般主体多样性的特点、结构复杂性、协同作用的进化,和系统的稳定性6- - - - - -8]。在此系统中,输入和输出之间的定量关系,不同行业的供给和需求,表现为静态方面的产业体系,产业之间的互动和限制在中间生产过程出现的动态方面(9]。的过程中不断发展和演化的工业生态系统,它是影响连续交织和集成各种内部和外部因素的空间和时间维度(10- - - - - -12]。的变化一个(或一群)元素(s)系统中可能导致其他元素的空间和时间变化,甚至在整个系统13]。作为一个典型的复杂的城市系统的子系统(14,15],通常工业生态系统相互作用,整合,并与复杂的城市系统在各个方面,包括经济、文化、社会、生态等(16]。一方面,迅速发展生态产业一个无价的角色在促进经济活力的城市体系和保护生态环境。另一方面,工业生态系统,作为载体的工业生态系统活动,总是直接或间接地影响了城市的建设和发展的方法(17]。实现区域可持续发展,因此,我们应该高度关注生态和环境影响产业转型的时空维度,从而实现产业和环境的协调发展18,19]。目前,工业研究复杂性正在从进化的复杂工业系统适应性的工业生态系统(20.),它提供了一种新的理论和方法论范式探索工业生态系统的耦合机制(21),有很好的应用前景22]。

交互通过物流等,工业生态系统形状的组件和子系统之间的生态关系的拓扑结构,这种结构的演变和诊断的影响因素在这一过程中对城市工业生态系统的变换(至关重要23]。无论是在中国还是在国外,工业生态系统的转换的研究主要集中在工业代谢分析、产业链分析、清洁生产和生态设计。艾尔斯首次提出工业代谢的概念(24]。基于这一概念,就诊和Gallopoulos4)提出了工业代谢理论,通过自然生态系统的循环过程来研究工业代谢过程。Chopra et al。25,26认为工业生态系统是一个自然生态系统,研究其代谢过程。进而,陆19)建立了一个废物代谢模型的工业生态系统和废物代谢过程进行了定量分析和特征的金昌工业共生系统。产业链分析主要是指从调整结构和组成的产业链研究城市生态转换通过产业链重组和产业链稳定性的分析,例如,日本的城镇27,绿色产业的供应链形成的工业共生的广西圭塘公司在中国(28]。此外,张(29日)对城市产业生态转型进行了分析从稳定性的角度来看。近年来,越来越多的国内外学者相关研究的巨大关注工业生态系统发展规则及其综合评价。黄和Ulanowicz30.)指标的生态网络分析方法对北京的经济发展趋势进行评估。Zhang et al。31日)应用投入产出表为基础的生态网络分析方法来分析营养结构和组件之间的共生关系的北京工业生态网络。邱et al。18)选择14中国东北矿业城市为研究案例,定量评估在矿业城市产业生态系统的适应性。小王和周32]研究了空间特色生态经济互动在中国工业生态经济系统基于PSR模型,然后确定不同类型的交互关系的关键影响因素基于多个离散选择模型。目前,已经取得了一些进展的综合评价及实证研究对工业生态系统,但仍然存在一些常见问题:(1)现有的研究主要集中在使用协调指数,离散模型,或耦合关系进行工业生态安全评价;然而,它会产生一个很大的错误当最初构造指数转换成协调指数,已毫无意义的生态和经济意义原始指数和不利于分析原因;(2)目前仍缺乏研究发展水平的综合评价的工业生态系统,影响因素的诊断;(3)解决未来工业生态建设和共同治理尚未提出按照影响因子。

自1980年代以来,在传统工业区在中国东北的土地关系日益紧张。广泛的发展模式不仅造成环境污染和资源浪费,也成为一个主要的直接约束对经济增长33,34]。尤其是在矿业城市,已经有一系列的经济、社会和环境问题,如经济发展停滞,隐蔽性失业严重,生态环境恶化,已经引起了政府的极大关注35,36]。2003年,中国共产党中央委员会(CCCP)和中国国务院联合下发了一份官方文件实现的若干意见》中国振兴东北老工业基地”战略(作为振兴战略之后)和振兴战略制定各种方针、政策;2007年,国务院批准了“东北地区振兴计划”(振兴计划之后),明确提出,东北地区将建成一个重要经济增长区域与高水平的全面经济发展和国家生态安全的基本维护区;2016年,中国共产党和国务院联合发布另一个官方文档“若干意见全面振兴东北地区老工业基地和其他地区”(如复兴的意见之后)。本文明确重申,促进资源型城市可持续发展很重要,,争取社会和经济协调发展的资源型城市和non-resource-based行业和矿业领域。上面的政策和计划,实施以来的传统工业区的经济和社会发展在中国东北加速;经济实力不断加强;资源型城市的经济转型的试点稳步推进;基础设施不断改善;生态建设和环境保护所取得的积极成果; an urban social security system was preliminarily established; and the employment situation showed an upward turn [37]。然而,在传统工业区的转换过程进行产业转移,培育替代产业,对资源型城市的可持续发展和转型,中国东北尚未完全走出传统的能源消耗生产模型。这是因为单向的工业经济发展模式忽视了生态容量,因此付出了高昂的代价,牺牲有限的资源和自然环境人类生活。因此,资源型城市,尤其是resource-depleted城市可持续发展能力变得软弱,替代产业的发展是缓慢的,和社会、生态和环境问题依然严重38- - - - - -42]。为了避免传统的工业系统和自然生态系统之间存在尖锐的矛盾冲突的过程中,工业,矿业城市转型变得至关重要。这种转型的核心是提高工业生态学的水平。因此,科学评估和研究综合测量和约束因素诊断为城市工业生态系统发展尤为紧迫。

在这项研究中,辽宁省14个地市级城市的传统工业区在中国东北地区被选为例子。工业生态系统作为切入点,我们系统地评估工业生态学的发展辽宁省2000 - 2018年期间,在一个城市的规模。与此同时,我们探索工业生态学的发展趋势,时间演化和空间分布特征,揭示了影响因素。总的来说,本研究旨在寻找特定路径的优化辽宁工业生态系统对城市的发展。实现振兴过程中的意见和“振兴计划”,它不仅可以提供新思路和决策证据保持可持续发展的工业体系,提高竞争力为辽宁省工业发展,还可以提供参考其他传统工业领域的工业生态学。

2。材料和方法

2.1。研究案例

辽宁省位于中国东北地区南部(图1),陆地面积148000平方公里。它管理14个地市级城市和100个县(含县级市、区),总人口4271万。作为中国的一个重要的老工业基地,辽宁省已经几乎所有工业类别,包括39个大,197中,500多家小型工业类别。在辽宁、设备制造和原材料工业很发达。许多行业占有重要的地位,主要设备制造等冶金和采矿、电力传输和转换,一般石化加工、金属加工、钢铁和石化行业。2018年,在辽宁地区国内生产总值2.53154万亿元,其中第二产业增加值1.00251万亿元,占35.6%。建设生态强省是一个战略重点振兴东北的辽宁省。工业生态的协调发展已经吸引了广泛关注。自实施振兴战略,传统产业的转型和优化辽宁不断加速,而经济发展的焦点已经从高速高质量,和主要设备设计和制造工业的发展采取了领导的国家。然而,由于长期粗放型经济增长模式的影响,工业发展模式尚未从根本上改变,仍主要依赖于装备制造业等传统产业,煤炭开采、石油冶炼。 Governments and enterprises at all levels overemphasized industrial development but failed to effectively integrate industries into industrial ecosystem construction, thus resulting in a relatively independent industrial system without comprehensive interconnection between industrial categories. Consequently, the development of industrial ecology was slow, industrial structures were convergent, and the complementary regional advantages were not effectively exerted. In addition, the independent innovation capability of industrial ecosystem was weak. It always depended on traditional industrial paths and lacked enough nurture of emerging pillar industries, featuring a low level of industrial structure and an overweighed secondary sector. In the meantime, there lacked an effective dynamic circulation system, high-tech industries and modern service industries were proportionally low, the deep processing of raw material industry was at a relatively low level, and the independent innovation ability was weak. Constructing industrial ecosystems is a new strategic measure to promote the comprehensive revitalization of the Northeast Region. It can effectively address deep-seated issues in industrial development of the traditional industrial area in Liaoning, overcome constraints of traditional industrial development systems and mechanisms, change the industrial development approach in multiple dimensions such as management mechanism, operation mode, production method, and business environment, and realize an economic-environmental coupling and sustainable development [43,44]。

2.2。索引和数据来源

构建一个科学合理的评价指标体系的基础和前提是客观地评价一个城市的工业生态系统。基于PSR模型,当地环境、可操作性,和合理性,本文建立了一个城市工业生态系统发展的综合评价指标体系,充分考虑复杂性、动态、开放的城市工业生态系统,遵循系统性原则,可比性,和可用性,系统的内部结构和效益优化的立足点。评价指标体系(表1)包括三层:(1)压力子系统,代表了工业经济的发展需要和能源消耗对生态系统的压力;(2)子系统状态,代表对生态环境的影响在工业经济的发展和生态环境的原始状态;(3)响应子系统,描述人类保护环境的影响和控制污染以减轻环境破坏生态环境改变时由于工业经济发展的影响。数据主要来自“辽宁省统计年鉴,中国城市统计年鉴、统计年鉴、辽宁省各个城市和环境统计公报,2001 - 2019年出版。

2.3。方法:指标值

本文采用TOPSIS(技术顺序偏好相似,一个理想的解决方案)的方法客观地定量测量和分析辽宁省城市工业生态系统的发展水平。TOPSIS方法,黄和Yoon提出的1981年,是常用的综合评价和比较多种选择在多属性决策理论45]。其基本原则是消除指标之间的差异,因为不同的单位通过相关标准化的处理方法,建立原始数据的归一化矩阵,然后确定最好和最差的各种解决方案。通过计算每个解决方案之间的距离和最好的/糟糕的解决方案,我们可以计算出所选解决方案之间的相对亲密和最严重的或最好的解决方案,排名和评估不同的解决方案的优点和缺点。当计算标准化决策矩阵采用TOPSIS方法,所有指标规范化的感知越大越好,如果没有分类指标。此外,体重的决心是主观的。考虑到intereffect子系统的PSR模型,我们不能完全衡量指标的主要指数和简单地确定它们的影响权重。在这方面,本文首先将不同类型的指标分为“积极”和“消极”的使用差异系数法客观地计算每种类型的指标的权重,运用TOPSIS计算样本之间的距离和目标,然后使用灰色关联度计算工业生态发展水平。事实上,在系统的工业生态系统评价的过程中,不仅有必要测量工业生态学的水平,但也更实用的理解约束因素在促进工业生态学水平对辽宁省14个地市级城市制定工业生态学的病理诊断。因此,本文引入了一个限制级模型进行扩展研究开发过程的工业生态学和诊断和分析的工业生态学发展的约束因素城市辽宁省。计算步骤如下。

归一化和赋值:是jth评价指标的价值我th样本;n样本的数量;和米的数量指标。因为不同类型的指标会影响正面或负面的工业生态系统的发展,有必要正常化索引值通过应用实际和目标值之间的差异和利用极值法:

积极的指标:

负面指标: 在哪里和的最大和最小值吗jth指数分别;归一化后,是 。

采用熵值法确定每个指标的权重,然后的重量我th的样本jth指数, ,可以计算:

计算的熵值jth指数 ,也就是说, ,如下:

计算熵权系数,即 ,如下:

建立一个加权决策矩阵,即 ,如下:

确定正-负解,并计算欧氏距离和灰色关联度对所有样本。积极的和负的解决方案如下:

然后,欧氏距离的计算positive-ideal或负的解决方案如下:

计算灰色关联度。指数的相关系数之间的样本和positive-ideal解决方案基于加权矩阵可以计算: 在哪里 ; 两个层次之间的最小差异;最大的区别是两个水平;和 分辨率系数;在这项研究中, 。构建positive-ideal溶液样品的灰色关联系数矩阵,然后计算每个样本之间的灰色关联度,positive-ideal解决方案:

计算每个样本的相关系数和负不同的指标: 在哪里 。

计算每个样本之间的灰色关联和负的解决方案如下:

计算的相对距离。正常化的欧几里得距离和灰色关联如下: 在哪里 。无量纲处理后,它们 。

调整公式综合考虑了欧氏距离和灰色关联: ;在这篇文章中, ; 指的是多么接近样品正或负解。

计算相对接近, ,如下:

计算约束等级。分析和诊断研究情况下通过测量因素的贡献,指数偏差,和约束评级:(1)因素的贡献( )代表了单因素的影响程度在总体目标;(2)指数偏差( )指的是单因子指数和系统的总体目标,即认为是单一的标准化值之间的差异指数和100%;(3)限制级( )是一个指数或指数的影响程度在标准水平的工业生态系统的发展水平。该指数偏差和约束品位计算如下:

3所示。结果

3.1。时空演化特征的工业生态系统的发展水平

根据综合评价方法上面所讨论的,我们确定了指标的正,负解,使用Excel,标准化数据,使用MATLAB进行了灰色关联分析,从而揭示了纵向特征的工业生态系统的发展水平在2000年至2018年在辽宁省14个城市(见图2)。同时,基于ArcGIS软件,我们用2000年的数据,2006年,2012年和2018年,分别进行空间可视化分析,工业生态学的发展水平城市辽宁省,然后澄清其空间分异,如图3。

从图2,工业生态系统的发展水平和状况辽宁省14个城市的变化在研究期间但通常显示出稳定的上升趋势。这些城市的工业生态系统的发展水平是在[0.38,0.66]。省会城市沈阳,大连,一个城市特别是在国家经济计划上市,工业生态系统发展水平相对较高,有明显的上升趋势,引领未来,但是他们没有显著影响周围的城市。与此同时,没有很大的差异在工业生态学发展在其他城市,因为他们都是在一个中等水平。辽宁省位于中国东北老工业地区,自然资源丰富,但与媒介经济在中国的发展水平。其经济已经由资源型产业很长一段时间,和替代产业的发展缓慢46]。除了沈阳和大连,其他城市之间经济发展的差异相对较小;此外,能够调整和重组城市的工业生态系统是有限的,由低生态建设滞后。从纵向的角度来看,2000 - 2006年工业生态系统的发展是相对稳定的;有一个上升趋势从2006年到2013年,这表明振兴策略产生巨大的政策和投资效果。自2013年以来,有一个下降的趋势在工业生态系统的发展。期间,GDP增长率的东北三省在全国排名在倒数10名,例如,排名五底部在2014年和2015年,辽宁省,东北最大的经济体,排名全国最低的3.0%的经济增长率在2015年和2016年−2.5%,分别。这一时期被称为“新东北现象”,造成重大的负面影响在传统工业区的工业生态学发展东北地区特别是在辽宁省。

从地市级城市层面,我们得出结论如下:(1)在沈阳和大连工业生态系统发展表现出快速的上升趋势,和发展水平相对较高,其他12个城市。这是密切相关的因素,如行政地位,地理位置,两个城市的产业结构。沈阳作为东北三省的中心城市,有政策优势,大型城市大小,和良好的市场环境,因此吸引了许多企业高端人才和质量,导致在辽宁的全面发展。大连是一个高技术产业基地,在中国一个著名的旅游城市。根据2010年中国城市竞争力报告,大连的综合竞争力在中国所有城市中排名第八。在大连,坚实的技术基础,一流的科技人才集中,海洋和陆地交通工具,方便,舒适的气候和环境促进经济发展和生态建设。(2)工业生态系统发展的五个城市,即。,丹东,锦州,阜新市, Tieling, and Huludao, shows a steady upward trend with a fluctuation and is at a medium level. Dandong is an important meeting point of the Northeast Asian Economic Circle, the Bohai Bay Economic Rim, and the Yellow Sea Economic Basin. It has currently formed advantageous industries such as transportation equipment manufacturing, agricultural & sideline product processing, energy, metal mining, and smelting & rolling processing. In recent years, to promote the development of industrial ecology, Dandong has successively established various ecological and environmental industrial parks and actively carried out ecological restoration projects. Both Jinzhou and Fuxin are important old industrial cities in Northeast China. Jinzhou has gradually formed an industrial system featuring petrochemicals, new materials, and deep processing of agricultural products. As one of the important cities in the Shenyang Economic Zone, Fuxin’s industrial economy is dominated by coal. Dandong and Fuxin play a leading role in the overall development of the western Liaoning region, with a healthy development momentum. Tieling is one of the main grain production regions in China, a production and processing base of quality agricultural products, and an emerging coal-power city. Due to the characteristics of the industrial structure, the industrial ecosystem of Tieling is stable. Huludao is the west gate of Northeast China. With outstanding geographical advantages, it has formed a modern industrial system with such pillar industries as petrochemicals, nonferrous metals, machinery manufacturing, shipbuilding, and energy and power production. Based on a strong industrial development foundation, currently Huludao is in a critical transition period of industrial structure upgrade. (3) In the remaining 7 cities of Liaoning Province, i.e., Anshan, Fushun, Benxi, Yingkou, Liaoyang, Panjin, and Chaoyang, the development of industrial ecosystems shows a moderate upward trend, which is slightly weaker and more fluctuating than the overall development of the five cities mentioned above. Among them, the development of industrial ecosystems in Anshan, Benxi, and Yingkou has been in the most severe fluctuation, indicating that the stability of industrial ecosystems in these three cities is poor and needs to be adjusted effectively. There is no obvious change in industrial ecosystem development in Fushun, Liaoyang, Panjin, and Chaoyang. These four cities generally had a single industrial structure, poor environmental stability, and weak scientific and technological capacity. It is necessary and urgent to take effective measures to optimize the industrial ecosystem.

从空间分布的角度,整个空间分化在2000年显著。辽宁沈阳、抚顺、盘锦在中北部组成了一个“隆起带,”在鞍山,辽阳,本溪市说省份组成了一个“槽区。“自2006年以来,空间分化已经成为更重要的,在沈阳和大连共同组成了一个高级工业生态区域。“双核”特征显著,日益加强,沈阳经济区和沿海经济带的集聚逐渐增强,而区别“隆起带”和“槽区”逐渐暗了下来。工业生态系统的发展水平在东南西北逐渐超过了。resource-depleted城市鞍山,在产业转型缓慢,仍然是一个工业生态系统发展水平相对较低,虽然葫芦岛市总是保持高水平。在区域差异方面,有显著特征的“center-periphery”描述中北部地区集中在沈阳,分别和东南和西北地区。总结上述分析,辽宁沿海经济带和沈阳经济区目前仍是东北地区的工业生态学发展的引擎,而整个东北地区也取得了相当大的发展和整体结构将进一步优化。

3.2。工业生态系统的聚类分析

基于聚类分析的工业生态学水平2018年辽宁省14个城市,高层的空间分布,中级和低级工业生态系统被确定。通过聚类分析,我们可以得出以下几点:(1)两个省级以下级别城市,沈阳和大连、高级工业生态系统(工业生态系统发展水平> 0.55)。他们有优越的地理位置,良好的工业经济发展条件,和强大的工业基础,保护生态环境提供坚实的保障。在这两个城市,绿色覆盖率组合领域明显高于其他城市;工业生态系统的发展在更高水平上是由于强有力的政策支持。然而,仍有提升空间生态环境治理的能力;也就是说,有可能进一步发展工业生态学。(2)葫芦岛市中级工业生态系统(0.5 <工业生态系统的发展水平≤0.55)。葫芦岛是一个沿海城市,形成了现代产业体系和石油加工、有色金属、机械制造、造船、能源和电力生产为支柱产业。其工业基础是强大的。 However, due to the current situation of transitioning and upgrading industrial structure, various issues such as poor environmental stability and weak technological capacity have negatively affected the improvement of industrial ecosystem. (3) Eleven cities including Anshan, Fushun, and Benxi had a low-level industrial ecosystem (development level of industrial ecosystem ≤0.5). Four cities in the Coastal Economic Belt of eastern Liaoning, i.e., Anshan, Yingkou, Panjin, and Jinzhou, are developing innovative industries and building a livable and touristic urban agglomeration. However, the traditional low-level industrial economy could not provide enough material, technical, and resource support for addressing ecological and environmental issues. Therefore, the environmental improvement is sluggish, and the process of sustainable development is slow. In Chaoyang, Tieling, and Fuxin, which locate in the northwest of Liaoning Province, the ecological and industrial development is not in harmony due to geographical constraints. The comprehensive competitiveness of these cities is at the lowest end of Liaoning Province with little development potential due to the limitation by geographical conditions and resource endowment. Insufficient motivation for industrial development leads to a low comprehensive level of industrial ecosystems. Fushun, Benxi, and Liaoyang are cities dominated by heavy industry, which strongly depend on heavy industry enterprises and have a weak economic foundation. The development of heavy industry caused a severe environmental pollution for these three cities. This in-coordination in development of ecology and industry led to a relatively low level in integration of industrial and ecological development in the three cities. Dandong is a city bordering with North Korea; its foreign trade is relatively developed. However, due to a relatively late starting, there has not been a leading enterprise in the foreign trade that can drive the industrial development into a strong industrial cluster. Therefore, the added economic value is not significant, the growth rate is small, and the motivation in developing industry is still insufficient.

3.3。约束年级和工业生态系统发展的主要限制因素

约束因素分析有助于制定有针对性的措施,优化工业生态系统。在这项研究中,我们计算每个特定的限制级指数,指数在级或系统级标准,如表中所示的结果2。进一步,从时间序列的角度,我们分析主要约束因素的变化和城市之间的差异的约束因素和诊断的主要约束因素辽宁省工业生态学的发展水平,如表中所示的结果3。同时,确定工业生态系统的发展的主要限制在每一个城市,我们进行诊断的主要约束因素2018年工业生态学的发展水平,如表中所示的结果4。

如表所示2水平的,从一个角度约束,约束成绩压力,子系统的状态,和响应是45.73%,20.01%,和34.34%,分别表明主要的约束影响辽宁省城市工业生态系统的发展过程是人类活动对环境的压力和不足而采取的措施,人类在应对生态环境。(1)约束压力子系统的年级。约束年级压力子系统的工业生态学的发展为45.73%,表明压力子系统是最大的约束的过程中城市辽宁省工业生态学,其中工业经济的约束准则层的等级是41.5%,和能源消耗的约束准则层的等级是4.2%。子系统内部的压力,许多具体的指标排名年级前十的约束,包括固定资产投资总值(P₁₇),6.74%;工业总产值(P₁₆),6.42%;地区生产总值(P₁₁),6.17%;二级部门的增加值(P₁₂),6.10%;工业企业(P₁₅),5.92%;员工人数在二级部门(P₁₃),5.78%。他们都属于工业经济的范畴。因此,它可以显示,工业经济发展的总体水平低是主要的约束阻碍辽宁省工业生态系统的发展。资本投资不足,经济增长下降,以及人力资源的损失导致低水平的工业生态系统的发展。另一方面,由于经济低迷,能源生产能力过剩,发展动力不足,在准则层的能耗、约束品位只有4.3%。(2)约束状态子系统的年级。约束状态子系统级工业生态学的发展为20.01%,比例比较小的“压力”和“响应”子系统。在这个子系统,只有绿色覆盖的建筑面积(S₂₁)排名在前10关于约束品位指标,即。5.89%,排名第八。这表明,在子系统、绿地资源产生更大影响的工业生态系统的发展。同时,没有指标标准水平的三废排放和空气质量排名在前10名。总的来说,限制级的“三废”排放造成的损害或维护靠绿地生态环境资源,或因为破坏空气质量和维护的状态,是在可控的范围内为工业生态系统的发展。在未来的工业发展过程中,必须优先考虑加强现有绿地的保护资源,并严格控制过度的土地开发。(3)约束响应子系统的年级。的约束响应子系统的年级发展工业生态学是34.34%。其中,在标准层面,治理设施的限制级的10.3%,而治理能力是24.1%,这表明标准水平的治理能力是主要的限制因素响应子系统。在这个子系统,这些指数排名在前十名包括工业二氧化硫去除(R₂₁限制级的6.54%,“三废”综合利用产品产值(R₂₄)限制级的6.38%,工业固体废物综合利用(R₂₃限制级的5.72%。这表明辽宁省城市污染治理的一般有问题在工业生产过程中,投资不足等治疗,治疗能力,疲软和低废物综合利用率。

如表所示3主要约束因素,从一个角度看,纵向,19年期间从2000年到2018年,工业生态学的主要约束因素在这一过程中发展在城市辽宁省工业二氧化硫去除(R₂₁)、“三废”综合利用产品产值(R₂₄)、固定资产投资总额(P₁₇),工业总产值(P₁₆),工业固体废物综合利用(R₂₃),地区生产总值(P₁₁)、可吸入颗粒物(PM10) (S₃₂),工业用电量(P₂₁),天数与空气质量达到或优于二级_31日),工业企业的数量(P₁₅),工业废水排放总值(S₁₁)等。然而,这些排名的主要约束因素随时间变化明显。其中,工业二氧化硫去除(R的排名₂₁)和固定资产投资总额(P₁₇的排名)逐渐下降,而“三废”综合利用产品产值(R₂₄)波动;但所有这三个总是排在前三名。辽宁省近年来,这些城市积极响应中央政府的号召先后采取了一系列措施来控制空气污染,工厂排放的二氧化硫,取得了积极成果。“三废”影响的综合利用回收资源和缓解环境压力,但目前“三废”综合利用生产与高资本投资等问题有关,很难处理,产品质量低,极大地限制了工业生态系统的发展。高时间一致性不同城市的主要约束因素表明,城市之间的差异是无关紧要的。

从表4,由于显著差异在区域经济在城市,主要的工业生态系统的发展的约束因素也明显不同。然而,主要约束因素在抚顺,阜新市,和葫芦岛相似,主要包括区域GDP (P₁₁),员工人数在二级部门(P₁₃),工业总产值(P₁₆)、固定资产投资总额(P₁₇)等。三个城市的五大指标都是压力子系统;也就是说,the pressure subsystem became the main constraint factor. Moreover, for these three cities, there were no strong industrial foundations, the urban construction was backward, professional elites and talents had moved out to provide workforce for other cities, the economy lacked vitality, and the urban comprehensive competitiveness was at the bottom of Liaoning Province. Shenyang and Dalian had similar main constraint factors, mainly including industrial electricity consumption (P₂₁),工业固体废物综合利用(R₂₃)和“三废”综合利用产品产值(R₂₄)等。响应子系统主要约束因素。一方面,这两个城市有强大的工业基础,优越的地理位置和最发达的工业经济。然而,另一方面,生态环境没有足够的关注和投资环境管理是不够的在这两个城市,造成更大的约束比工业生态治理能力。的主要约束因素在鞍山,本溪,丹东、锦州,辽阳,和朝阳城市相似,主要包括员工人数在二级部门(P₁₃)、固定资产投资总额(P₁₇工业二氧化硫去除(R)₂₁)、“三废”综合利用产品产值(R₂₄),等六个城市处于中等发展水平的一个省,在城市化或工业经济的竞争力。近年来,由于政策优势和经济发展的拉动效应沈阳和大连,这六个城市的经济发展迅速。然而,没有一个持续改进的必要的支持系统,如就业市场和城市建设,治理能力是有限的。目前,六个城市应主要加强人才引进和城市基础设施建设和投资,同时强调经济发展和环境治理工业生态学发展克服约束。营口和铁岭城市的主要约束因素相似,主要包括员工人数在二级部门(P₁₃)、固定资产投资总额(P₁₇(S),绿色覆盖的人口密集的地方₂₁工业二氧化硫去除(R),₂₁)。受益于辽宁东部沿海经济区的战略布局,营口城市享受优惠政策,取得了快速的经济发展。然而,仍有质量的劳动力短缺和城市建设投资。此外,组合的绿色覆盖面积和营口的治理能力是不够的。这些问题限制在营口城市经济发展。铁岭,一个远程位置的城市,既没有一个强大的工业基础,也没有大规模的贸易交流。此外,劳动力不足。因此,其工业经济、生态环境和治理能力都在一个尴尬的局面。对于空间规模,主要约束因素影响内部工业生态系统的发展在辽宁省14个城市的压力和响应子系统,而状态子系统影响不大。尽管所有的城市已经有了很大的进步在积极响应中央政府的号召控制环境污染,它还没有采取紧急行动激励工业经济发展动力和提高环境治理能力为所有城市。

4所示。讨论和结论

4.1。讨论

工业生态系统由各种元素,对行业的发展有重要影响和多个相互作用的元素。它是一个有机系统组成的各种参与者沿产业链,支持工业发展的因素和外部环境的生存和发展一个产业依赖。建立一个成熟的工业生态系统使共生,共生和再生的工业元素最大化的经济和社会价值47,48]。工业发展是集体的影响整个产业生态系统的结果(46]。区域经济之间的竞争是工业生态学的竞争。这些地区谁能首先建立完整的工业生态系统将在经济发展优势。目前,工业生态学的形成展览两个主要特点:第一,企业在同一行业或产业集群聚集在一个地理区域,形成一个产业集聚;第二,当地龙头企业具有独特的产品和竞争力扩大开发基于其商业模式。这种扩张驱动增长的个人在周围地区生态元素,形成一个商业生态系统。中国超级中心城市的根本原因,即。,Beijing, Shanghai, Guangzhou, and Shenzhen, can maintain high growth is the establishment of a good industrial ecology. In these cities, the competition has changed from “industry” to “industrial ecology.” Moreover, the trend of specialization and verticalization of industrial ecology is becoming more and more obvious. To manifest this trend, economic growth points are continuously emerging, major breakthroughs are continuously made in emerging industries and technological innovation, innovative and emerging industries are incubated and nurtured, and a group of unicorn enterprises are born as industry leaders that race to control the commanding heights of economy in China or even in the globe. In contrast, in many third- and fourth-tier cities, economic growth is slow. It is partly because of yet-to-improve industrial ecology that lacks attractiveness to resources such as talents, capital, and technology, lacks innovative environment, and thus results in the loss of endogenous economic growth. The premise of constructing a sound industrial ecology is to clearly define the industrial positioning, realize the industrial agglomeration, and organically integrate industrial elements to catalyze their “ecological chemical reaction.” With popularized application of big data, cloud computing, Internet of Things, and intelligent hardware, the industrial ecology is being digitally empowered and flattened managed, industrial elements are closely interconnected and collaborated in an efficient and intelligent way, and finally the industrial value chain is being reshaped. Despite this, it is still necessary to take measures from multiple dimensions to increase support for industrial ecology. For example, we should improve the construction of innovative ecosystems [49),加强支持生态元素,如土地(50),考虑应对气候变化(51,52]。我们必须打破信息壁垒研究机构、大学、政府部门、商业机构,金融机构,优化商业环境,加强政策引导,积极推动industry-education-research的集成和转换的研究成果,从而形成一个以市场为导向和摘要企业型创新体系。此外,这是一个明智的选择引入第三方收集工业人才和资源,一个平台型产业组织尤为重要区域工业生态的建设。通过这样一个平台,可以建立与各种资源包括人才、科学研究、资本和市场,进一步建立网络与上游和下游企业。这将大大减少的困难在吸引投资和激励的动力工业元素。

辽宁省作为典型代表和省的传统在中国东北工业区,一直以来,加快传统产业的改造和优化实施振兴战略。辽宁的经济发展已经从高速增长转向高质量的发展。而主要设备设计和制造行业领先的国家,一个地区创新体系正在逐步形成。然而,由于长期的粗放型经济增长模式的影响,传统的产业发展模式,和保守的管理制度和机制,产业发展模式尚未从根本上改变,目前仍主要基于装备制造业等传统产业,煤炭开采、石油冶炼。与此同时,还存在许多问题在城市辽宁省工业生态学。首先,缺乏顶层设计的工业生态系统规划。各级政府和企业过分强调工业发展但未能有机产业融入工业生态系统的发展,导致一个唯一的工业体系,工业门类之间缺乏联系,工业生态学发展缓慢,产业结构的趋同。因此,区域优势的互补效应不是有效地发挥,区域竞争力是妥协。其次,没有一个强大的工业生态系统的自主创新能力。直到现在,辽宁仍然严重依赖传统工业路径,没有足够的培育新兴支柱产业,低水平的产业结构和一个太胖二级部门。 Meanwhile, there is a lack of effective dynamic circulation system, high-tech industries and modern service industries are proportionally low, the industry of deep processing of raw material is less developed, and the independent innovation ability is weak. Thirdly, there is no feedback mechanism for the practice of industrial ecosystems. In the process of industrial development, most traditional industries are still characterized by the unidirectional consumption of energy resources and the degradation of ecological environmental service functions. There is a lack of standards and methods to systematically assess economic-environmental dynamics. Without having established a feedback mechanism to regulate a healthy development of industrial ecosystems, it is impossible to effectively integrate resources for building a modern economic system.

构建工业生态系统是一个新的战略措施促进东北地区的全面振兴。它可以有效地解决深层次问题在辽宁传统工业区的工业发展,克服传统工业发展体制机制的约束,改变工业发展方法在管理机制等多个维度,操作模式,生产方法,和商业环境,实现经济环保耦合和可持续发展。也是一个重要的途径主要在辽宁一个有效转变经济发展。在这方面,辽宁应多关注工业生态系统建设,把它作为一个重点,促进工业发展的绿色,圆形,和质量。一些建议和建议如下:首先,深化体制机制改革,创造良好的商业环境对工业生态系统建设。有必要妥善处理政府市场关系,重点解决这样的问题,政府的直接干预资源配置,overmanagement,和错位、越位、缺位,政府职能的不足,并进一步促进简化管理、分散和优化服务。继续深化行政审批制度改革,商业系统和投融资体系。依法履行政府职能,加快建立和完善的管理模式基于权力的列表,列表、责任和消极的列表。完善合理的决策机制,加强对权力的制约和监督。其次,挖掘区域协同创新的潜力为工业生态系统构建技术创新能力建设。 Formulate and implement a system that encourages technological innovation and intellectual property protection, improve the innovation and entrepreneurship service model, and provide full-chain value-added services for innovation and entrepreneurship activities to stimulate the independent innovation capabilities in the traditional industrial area in Liaoning. Thirdly, strengthen the top-level design of regional collaborative development to broaden development space for industrial ecosystem construction. Aim to construct industrial ecosystems, integrate the spatial distribution of industrial development in the province, and plan the industrial ecosystem construction based on regional macro-policies to establish a regional macro ecosystem integrating industry, agriculture, services, and high-technology. Fourthly, innovate and enhance the supply capacity of ecological products to provide a material foundation for industrial ecosystem construction. Deploy in advance the development strategy for alternative, clean, and green industries, make full use of unique ecological resources, combine with rural revitalization strategies, energize new dynamics of rural resource development, to transform superior ecological resources into high-quality ecological product supply and ecological services, and realize ecological industrialization. Fifthly, engage a multi-party participation mechanism to provide scientific support for industrial ecosystem construction. Promote the knowledge and cognition of the industrial ecosystem to make enterprises aware of the importance and advantages of industrial ecosystem construction through education & training, media promotion, and the Internet. Strengthen scientific support by organizing an expert team to research industrial ecosystems of the traditional industrial area in Liaoning, which is an interdisciplinary team engaging multiple stakeholders including governments, enterprises, research institutions, and universities, to provide multi-dimensional support for industrial ecosystem construction of the traditional industrial area in Liaoning, from policy recommendation, to top-level design, and then to the application of industrial ecological technology.

4.2。结论

本文就辽宁省14个城市作为城市传统工业区的工业生态系统的例子在中国东北来计算其工业生态系统的发展水平在2000 - 2018年使用一种改进的Topsis方法,进行空间可视化分析,提供了新的视角和方法来分析和解释城市工业生态系统的复杂性。结果显示如下:(1)从2000年到2018年,辽宁省14个城市的工业生态学的适度。除了沈阳和大连与快速发展,工业生态系统的发展水平的差异在其他城市是很小的。(2)从2000年到2018年,工业生态系统的发展水平在城市先增加然后减少,有一些波动。工业生态学的发展水平在这些城市通常显示一个upward-then-downward趋势。关于空间分化、高级工业生态园区形成了以沈阳、大连为中心。“双核”功能是很有意义的,不断加强。因此,整个地区表现出“center-periphery”模式。(3)在系统级别的PSR,工业生态系统的约束成绩辽宁省14个城市的发展水平是不同的。约束成绩的压力、状态和响应子系统该省的工业生态系统分别为45.73%,20.01%,和34.34%,分别说明的主要约束因素影响辽宁省城市工业生态学的过程都缺乏人类对生态环境和人类活动对生态环境的压力在工业经济发展。 (4) Due to the large differences in geographical environments, economic bases, industrial structures, and development circumstances among different cities, the main constraint factors to development of industrial ecosystems were also significantly different; but overall, regional GDP, number of employees in the secondary sector, gross fixed asset investment, industrial sulfur dioxide removal, and output value of “three-wastes” comprehensive utilization product were the main five factors. With popularized application of big data, cloud computing, Internet of Things, and intelligent hardware, the main direction of further research in the future may point to reshaping the industrial value chain, improving and innovating the ecosystem construction, and introducing third-party forces to gather industrial talents and resources for creating an industrial symbiosis network on a city scale. However, to fully and scientifically understand the complexity of the urban industrial ecosystem, it is necessary not only to study at the element level, but also to systematically recognize the complexity of the network structure, establish a structural model to analyze its evolutionary dynamics, and then guide the formulation of industrial policy for the development of regional industrial ecology, which will be the main research direction in the future.

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者感谢中国自然科学基金(41701142和41701142),基础研究基金为中央大学(2020 jbkyjc002),甘肃项目,经济和社会发展服务的兰州大学(2019 - fwzx - 04),和开放的项目研究所的县域经济发展与农村振兴战略,兰州大学(xyjj2019002)。

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