Содержание к диссертации
Введение
Глава1. Теоретические основы исследования процесса взаимовлияния экономики и экологии в индустриально развитых регионах .15
1.1 Текущая ситуация в мире: экономическое развитие и состояние Окружающей среды 15
1.2.Проблемы государственного управления соотношением между ускоренным экономическим ростом и ухудшением ситуации в окружающей среде в промышленных областях Китая 18
1.3. Теоретические подходы и результаты исследований в экономической мировой науке в области отношений между региональным экономическим
ростом исостоянием окружающей среды 28
1.4.Применение математического моделирования к планированию сбалансиро ванного развития дальнейшей индустриализации и охраны окружающей среды в регионах Китая 33
Глава2. Математические модели для исследования в области взаимосвя занного развития качества окружающей среды и системы региональной экономики 38
2.1. Анализ модели ЭКК (Экологическая кривая Кузнец) 38
2.1.1 Базовая модель ЭКК 38
2.1.2 Улучшенные модели ЭКК, учитывающие среднедушевой доход и неравенство доходов 43
2.2. Эмпирический анализ экологического и экономического роста 44
2.2.1. Базовая модель ВАР (VAR - vector autoregression) .44
2.2.2. Теория структурной модели VAR (SVAR) 52
2.3. Анализ процесса развития экологического качества 58
2.3.1. Базовая модель декомпозиции системного фактора окружающей среды..58
2.3.2. Модель декомпозиции фактора экологии, учитывающая фактор роста населения 60
2.4. Имитационная модель: скоординированная система развития экономической ситуации и экологической окружающей среды 63
2.4.1.Теория математической формализации степени координации экономических индикаторов и факторов окружающей среды 64
2.4.2. Теория базовой модели на основе нейронной сети БП (BP-back propagation) 67
2.5 Методика комплексного применения разработанных моделей для целей регионального управления 71
Глава3. Моделирование сбалансированного развития экономических показателей и факторов окружающей среды - пример Провинции Хубэй в Китае 73
3.1.Информационная база, переменные и обозначения, предварительная обработка данных 73
3.2. Результаты применения улучшенной модели ЭКК, учитывающие среднедушевой доход и неравенство доходов 75
3.3. Моделирование с использованием структурной модели VAR 82
3.4.Апробация модели декомпозиции фактора экологии, учитывающей фактор роста населения 91
3.5. Использование нейронной сети для прогнозирования степени двусторонней координации на следующие три года в провинции Хубэй 99
3.6.Перспективы скоординированного управления развитием промышленного потенциала региона и экологического состояния 109
Заключение 118
Литература 122
Прилoжения
- Теоретические подходы и результаты исследований в экономической мировой науке в области отношений между региональным экономическим
- Улучшенные модели ЭКК, учитывающие среднедушевой доход и неравенство доходов
- Результаты применения улучшенной модели ЭКК, учитывающие среднедушевой доход и неравенство доходов
- Использование нейронной сети для прогнозирования степени двусторонней координации на следующие три года в провинции Хубэй
Теоретические подходы и результаты исследований в экономической мировой науке в области отношений между региональным экономическим
Проблема загрязнения окружающей среды тесно связана с индустриализацией Китая. После 1950-х с началом крупномасштабной индустриализации и быстрым развитием тяжелой промышленности появились проблемы загрязнения окружающей среды. Загрязнения в основном касаются городских территорий, степень ущерба от загрязнений ограничена. В 1980-х с началом реформы открытой политики и быстрыми темпами экономического развития, загрязнение окружающей среды в Китае стало серьезной проблемой, масштабы ущерба, приносимого экологии, возрастают. За последние 30 лет реформ и открытости Китай достиг большого прогресса экономики. Тем не менее, в последние годы экономический рост Китая происходит под лозунгом: «высокие инвестиции, высокое энергопотребление, высокий уровень загрязнения, низкая эффективность», что несет серьезную проблему охраны ресурсов. Загрязнение окружающей среды включает загрязнение воздуха, воды, выброс твердых отходов, опустынивание, эрозию почв, биологическое повреждение и т.п. Ухудшения на локальных участках вызывают ухудшение ситуации по всей стране. Возможности правительства далеки от быстро идущего разрушения.
Атмосфера Китая столкнулась с ужасной ситуацией, общий объем выбросов загрязнений в атмосферу непомерно велик. «Бюллетень о состоянии окружающей среды Китая в 2014г.» В 2014г. общая сумма выбросов диоксида серы достигла 20 миллионов тонн. Энергопотребление является основным источником такого состояния атмосферы. В китайской энергетической структуре доля угля составляет 70%. Такие загрязнения воздуха как копоть, диоксид серы, угарный газ и окись азота, обусловленные сжиганием угля, наиболее серьезны. В Китае прошел третий по величине кислотный дождь после Европы и Северной Америки. В более 600 городов по всей стране слабо соблюдаются стандарты качества воздуха. Кроме того, автомобильные выхлопы оксидов азота, угарного газа увеличивают загрязнения воздуха.
Китай является засушливой страной с дефицитом воды. Среднедушевые ресурсы пресной воды составляют лишь 2200 кубических метра, что относит Китай к 13 беднейшим странам по запасам воды в мире. В то же время население не бережет водные ресурсы и загрязняет их. В 2014г. химическое потребление кислорода основными загрязнениями сточных вод превысило 22 миллиона тонн. Из-за неразборчивого выброса промышленных загрязнений и иных отходов реки и озера подверглись загрязнениям различной степени, качество воды ухудшилось. В семи основных речных системах более третьей части речной воды не пригодно для удовлетворения насущных потребностей. Вода, пригодная для питья, составляет лишь 30%. Кроме того, 90% подземных вод в различной степени загрязнено.
В 2014г. годовой объем твердых отходов промышленности Китая составил 3 млрд тонн. К твердым отходам относятся: копоть, угольные жилы, шлак, зловонные шлаки и т.п. В производстве твердых отходов лидируют промышленность, добыча полезных ископаемых, электроэнергетика, черная металлургия, химическая промышленность, цветная металлургия. Большое количество твердых отходов накапливается на открытом воздухе, их вредные составляющие проникают в почву после дождя, почва ухудшается. Большое количество твердых отходов накапливается в реках и озерах, порча рек блокирует фермерство и создает новые загрязнения.
Разрушение экологии, загрязнение окружающей среды вызывает экономические потери, утрату благосостояния. Показатель ухудшения экологии оказывает очевидное прямое влияние на текущие экономические показатели и ожидаемые экономические тенденции. Существует множество различных причин, обуславливающих разрушение экологии в Китае. Оно во многом вызвано перенаселенностью и перепроизводством: быстрый рост современного населения Китая является не только большим препятствием Китайской модернизации, но и оказывает огромное давление на окружающую среду страны. Из-за большой численности населения, людям требуется больше продукции, а производство продукции требует большего количества ресурсов и производит больше промышленных отходов, домашних отходов, что нарушает нагрузочную способность и несущую способность природы.
Индустриализация в Китае началась рано, и экономика начинала двигаться с низкой точки и столкнулась с тяжелой задачей догнать развитые страны. Китай не только поддерживает экономический рост высокими капиталовложениями, но также обеспечивает экономическое процветание высоким потреблением ресурсов и затратами на охрану окружающей среды. Продолжая увеличивать интенсивное потребление природных ресурсов и экстенсивный тип экономического роста, технический и управленческий уровни являются относительно отсталыми, краткосрочное экономическое поведение производителей, когда объем отходов продолжает возрастать, приносит печальные последствия окружающей среде Китая.
Государство осознает уровень ущерба экологии, прилагая усилия в области охраны природы. В 1973г. в Китае впервые прошла национальная конференция по защите экологии, в 1979г. был издан первый экологический закон. В 1983г. на национальной конференции по защите природы была предложено совместно планировать устройство экономики, устройство городских и сельских поселений, устройство экологии; экономическая, социальная и экологическая прибыль объединялись; защита окружающей среды была признана основной национальной политикой Китая. В 1996г. на четвертой национальной конференции по защите природы было предложено внедрить стратегию устойчивого развития. В 2003г. государство издало «Закон об оценке влияния на экологию», устанавливающий управленческий механизм защиты окружающей среды при совместном обеспечении экономического развития. В 2004г. страна приложила огромные усилия для развития экономии ресурсов. В 2006г. государство предложило решение по экономии электроэнергии. В 2008г. государство издало закон о продвижении круговой безотходной экономики, предотвращении загрязнения воды и контроле. В 2009г. были изданы законы, контролирующие загрязнение воздуха. В 2010г. была полностью внедрена стратегия использования науки и техники для защиты окружающей среды. В 2011г. страна запустила планирование охраны экологии. В 2012г. в стране снизились основные виды загрязнений и улучшилось качество воды, проводились совместные действия по контролю загрязнения воздуха, укрепилась защита почвы и т.п. В 2013г. Китай выбрал цивилизованное устройство экологии, учитывающее социалистический курс и особенности Китая. В 2014г. Министерство охраны окружающей среды издало книгу об ответственности за предотвращение загрязнения воздуха совместно с 31 провинцией (автономными областями и муниципалитетами) и опубликовало новый экологический закон.
Китай обладает обширной территорией, каждый регион имеет климатические особенности, которые определяют его натуральное хозяйство, уровень экономического развития и состояние экологии. Условия развития неодинаковы. Для лучшего решения национальных экономических и экологических проблем необходимо проанализировать различные конкретные регионы, проводя измерения местных показателей. Региональная экологическая политика может быть более адресной, что позволит достигнуть лучших результатов. В данном исследовании мы остановились на анализе экономической и экологической ситуации в провинции Хубэй.
Улучшенные модели ЭКК, учитывающие среднедушевой доход и неравенство доходов
Критерий согласия для формулы (3.1) - R2 =0.676. Из рисунка 3.1 мы можем видеть, что в провинции Хубэй между среднедушевым ВВП и выбросом сточных вод существуют отношения перевернутой N-образной кривой. То есть сначала выброс промышленных сточных вод снижается вместе с ростом душевого ВВП, затем возрастает и снова снижается. Загрязнение воды колеблется в процессе экономического развития. Для вышеописанного феномена мы можем проанализировать совместную экономическую и экологическую политику провинции Хубэй. Фактически с 2001г. Управление защиты окружающей среды провинции Хубэй осуществляло исполнение «Основных положений защиты национальной экологической среды». В 2003г. Агентство по защите окружающей среды провинции Хубэй начало реализацию национальной программы «расход сточных вод, установление норм» с целью осуществления проекта по контролю загрязнения водного бассейна реки Ханьян. В 2004г. Управление защиты окружающей среды провинции Хубэй проводило национальные научные исследования, продвигающие совместное экономическое, экологическое и социальное развитие, и стремилось достигнуть гармоничного развития между человеком и природой. В 2005г. правительство продолжило контролировать предотвращение загрязнений водных ресурсов провинции. Как можно увидеть из формула 3.1, рисунка 3.1 и рисунка 1.2, нижняя точка загрязнений воды наблюдается в 2006г. при уровне доходов 12040 юаней. Это отражает, что экологическая политика достигла достаточно хороших результатов за период 2000-2006гг. Из рисунка 3.1 видно, что начиная с 2006г. уровень загрязнения водных ресурсов становится серьезным. Это можно объяснить тем, что Китай проводил национальную политику развития центрального региона в 2006г. Провинция Хубэй является важной составляющей центрального региона. Поэтому провинция Хубэй увеличивает скорость развития, что вызывает увеличение загрязнений водных ресурсов. Это показывает, что экономическое развитие полностью зависит от высоких инвестиций, а не от улучшений, вызванных технологическим прогрессом. В 2010г. уровень загрязнений достиг максимума, а уровень доходов составил 24959 юаней. В 2011г. правительство реализовывало «План предотвращения загрязнения водного бассейна реки Янцзы (2011-2015)», а в 2013г. для укрепления мер по снижению загрязнений осуществлялось совместное управление ключевыми реками и озерами. Так как провинция Хубэй богата водными ресурсами, правительство уделяет большое внимание качеству всех водных ресурсов, осуществляет строгий контроль загрязнений воды. Благодаря этому степень загрязнения воды начала снижаться в период 2011-2014гг, что отражает, что данная политика и меры управления загрязнением воды сыграли определенную роль.
Критерии согласия формул (3.2), (3.3) составили: R2 =0.958 R2 =0.992. Из рисунков 3.2 и 3.3 мы можем увидеть, что при возрастании уровня доходов, выброс промышленного отработавшего газа и твердых отходов постоянно возрастал. Особенно часто в провинции Хубэй в последние годы наблюдались загрязнения атмосферы, туман и дымка. Выброс промышленных отходов в основном происходит при плавке черных металлов, добыче нерудных полезных ископаемых, производстве цемента, теплотворности и в других отраслях. Твердые отходы вырабатываются в основном в химической промышленности, добыче полезных ископаемых, производстве химических волокон. Это отражает, что экономический рост основывается преимущественно на энергоемких отраслях, тяжелой промышлености, которые занимают доминирующее положение. В настоящее время провинция Хубэй находится в периоде быстрого экономического развития и энергично осуществляет развитие обрабатывающей промышленности, что требует определенного времени. Провинция Хубэй также уделяет огромное внимание управлению загрязнениями воздуха и выбросам твердых отходов. В 2007г. провинция Хубэй реализовала ускоренный инвестиционный проект сохранения энергии; в 2009г. провинция Хубэй проводила операцию по улучшению уровня и эффективности сероочистки оборудования, снижала выбросы диоксида серы и осуществляла мероприятия по защите экологии. В 2011г. правительство построило систему сокращения загрязнений и ускорила формирование «эко Хубэй». В 2013г. правительство осуществляло меры по снижению выбросов, ключевым объектом стало загрязнение воздуха. В 2014г. был провозглашен план мероприятий по контролю загрязнения воздуха провинции Хубэй. А также правительство провело ряд мер по снижению загрязнений, которые не произвели большого эффекта. Далее исследуется тип экономического роста провинции Хубэй, который отличается высоким энергопотреблением, высокими затратами ресурсов, но низкой производительностью и низкой эффективностью.
Результаты применения улучшенной модели ЭКК, учитывающие среднедушевой доход и неравенство доходов
Рассмотрим экономическую интерпретацию полученных диаграмм. С 2000г. по 2003г. экономическое развитие запаздывало. Мы видим, что экономические показатели упали в относительном измерении с 0,015 до 0,013. Качество экологии также понижалось, относительные показатели упали с 0,082 до 0,062. По показателю С мы видим, что синхронное развитие экономики и экологии не достигнуто, то есть относительная оценка, степень двусторонней координации Хубэй в экономике и в экологии, упала с 0,187 до 0,169, отражая, что стратегия «высокие затраты, низкая производительность» традиционной модели экономического развития, обострила экологические проблемы. Отношения координации между экономической и экологической компонентами территориально-производственных систем относительно слабые, поэтому необходимо своевременно проводить соответствующую экономическую и экологическую политику сбалансированных мероприятий по предотвращению злокачественных тенденций.
С 2004г. по 2006г. экономическое развитие и качество экологии улучшались больше, чем в предыдущие годы. По показателю С мы также можем увидеть, что синхронное развитие усилилось. Степень координации экономики и экологии провинции Хубэй увеличилась с 0,211 до 0,216. Качество экологии улучшилось, но незначительно, система до сих пор относительно слаба.
С 2007г. по 2010г. экономическое развитие отличалось относительно высоким ростом, но качество экологии снижалось. По величине С мы можем увидеть, что их синхронное развитие оставалось на одном уровне. Степень координации экономики и экологии возросла, но процент роста был небольшим.
С 2011г. до 2012г. экономическое развитие продолжало улучшаться, качество экологии продолжало падать. По величине С видим, что синхронное развитие сокращается, степень координации экономики и экологии провинции Хубэй также сокращается, система балансировки деградирует.
С 2012г. по 2014г. экономическое развитие продолжало идти вверх, качество экологии улучшалось. По величие С видим: синхронное развитие увеличивалось, степень двусторонней координации экономики и экологии провинции Хубэй также увеличивалась и составила более 0,30. Это отражает, что в системе присутствует некоторый умеренный беспорядок, она отличается восходящим трендом развития.
За последние 15 лет экономика быстро развивалась, общий уровень качества экологии был нестабильным, волатильность была достаточно высокой. Синхронность уровней развития снижалась с 2008г. Это говорит о том, что национальная политика ускорения развития центрального Китая 2006г. оказывает огромное влияние на экологию провинции Хубэй. Степень координации синхронного развития невысока, уровень экономического роста опережает экологическое развитие. Это означает, что в период быстрого роста экономики провинции Хубэй правительство игнорирует экологические проблемы. Степень двусторонней координации в конце периода немного выросла, однако ее общий уровень невысокий. Таким образом, правительство провинции Хубэй должно уделять большее внимание экологическим проблемам в период развития экономики и принимать своевременные меры для достижения координированного развития экономики и экологии.
Для проведения эмпирического анализа в данном параграфе мы используем временной ряд значений показателя степень координации провинции Хубэй (2000-2014гг.), которая рассчитана как входная последовательность для прогнозирования данных на следующие три года, по шагам нейронной сети ВР и программного обеспечения MATLAB. Мы затем проанализировали сценарии экономического и экологического развития провинции Хубэй в будущем.
Нейронная сеть ВР требует, чтобы данные удовлетворяли условиям для входящей и исходящей функции, требуемые данные должны быть в диапазоне [0,1]. Это преобразование может сгладить разрыв по величине и избежать больших помех в сети прогнозирования. Обычно на подготовительном этапе мы используем метод нормализации данных. Так как величины С, Т, D находятся в [0,1], то мы используем данные для прямого прогнозирования.
Мы описываем установленные правила количества точек пересечения на внутреннем уровне. Количество точек пересечения внутреннего уровня оказывает огромное влияние на точность прогноза. Если точек слишком мало, сеть не способна хорошо обучаться и нуждается в увеличении количества обучений, точность обучения также нарушается. Если точек слишком много, увеличивается время обучения, сеть чрезмерно подгоняется. Оптимальное количество точек пересечения внутреннего уровня (L) можно рассчитать по следующей формуле[126]:
Использование нейронной сети для прогнозирования степени двусторонней координации на следующие три года в провинции Хубэй
По результатам исследования функции импульсной характеристики и анализа разложения дисперсии в модели SVAR, влияние экономического роста на загрязнение окружающей среды является последовательным, прогрессивным и долгосрочным. Тип ответа загрязнения экологии на экономический рост – это модель колебаний. При этом загрязнение экологии также оказывает долгосрочное влияние на экономику. Анализ результатов дисперсии показывает, что соотношение разложения дисперсии роста трех видов загрязнений в экономике выше чем 80%, то есть экономический рост превышает рост загрязнения окружающей среды. В провинции Хубэй высокая доля обрабатывающей промышленности, высокое потребление природных ресурсов и энергии данной отраслью, большая интенсивность выброса отходов. Таким образом, загрязнения являются серьезной угрозой экономической и экологической гармонии. Традиционная модель индустриализации основывается на трех вершинах (высокие издержки, высокое потребление, высокое загрязнение). Такая модель экономики ориентирована преимущественно на экономическое развитие и не учитывает влияние на воспроизводство природных ресурсов и экологию. Период быстрого экономического роста сдерживает негативное влияние на экологию в течение длительного времени. Правительству следует активно менять тип производства и оптимизировать структуру промышленности, проводить сбалансированного макроэкономическую политику на различных стадиях экономического развития, для подавления колебаний экономики таким образом, чтобы качество экологии оставалось стабильным. Правительству необходимо проводить более строгую экологическую политику и контролировать текущее загрязнение окружающей среды. Это позволит избежать огромного негативного влияния загрязнения окружающей среды и долгосрочные экономические колебания.
По результатам модели декомпозиции показателя влияния загрязнений окружающей среды, мы можем увидеть, что наибольшее влияние на каждый вид загрязнений оказывает экономика, обусловленная ростом масштабов производства. Это показывает, что экономическое развитие провинции Хубэй зависит от роста обрабатывающих производств. Обрабатывающая промышленность в процессе производства зависит преимущественно от энергетического угля, доля возобновляемой или утилизированной энергии невысока. Таким образом, в производственном процессе наблюдается большое количество выбросов отходов, что является важным фактором роста загрязнения провинции Хубэй. Демографические факторы также оказывают определенное влияние на экологию провинции Хубэй, но их степень неочевидна. Тем не менее, в Китае провозглашена новая демографическая политика, которая оказывает влияние на экономику, а также на экологию. Её результаты, возможно, обратят на себя внимание в будущем. Оптимизация структуры промышленности пока мало влияет на экологию. В настоящее время в провинции Хубэй экономический рост основывается преимущественно на обрабатывающей промышленности, которая занимает наибольшую долю в общей производительности. Так как в провинции Хубэй производственная база устарела, уровень технологической индустриализации невысокий, производственное оборудование устарело, зависимость от энергии относительно высока. Погоня за максимизацией прибыли приносит все больше загрязнений в окружающую среду. Поэтому правительству следует активно повышать уровень технологической индустриализации, предотвращать высокое потребление энергии и заменять неэффективное оборудование, повышать энергетическую эффективность, активно развивать сферу услуг, увеличивая ее долю, оптимизировать структуру промышленности, продвигать общее развитие экономики. Эмпирический анализ показал, что улучшение производственных технологий может заметно снизить загрязнение окружающей среды. Поэтому для экономии энергии правительству следует применять передовые технологии, основанные на развитии науки и техники, капитала и человеческих навыков, достигая новой модели экономического роста.
По результатам комплексного анализа мы можем увидеть, что общий индекс экономического развития становится все больше и больше. Это доказывает, что экономическое развитие в последние годы отличалось стабильным ростом, однако его общий уровень невысокий. Степень совместности общего индекса экологического развития была подвержена колебаниям и начала снижаться после 2010г. Это доказывает, что ситуация совместного развития ослабела. Степень двусторонней координации сохраняла рост, но ее уровень был невысокий. Это отражает, что уровень с сбалансированной координации экономики и экологии достаточно низкий. По результатам исследования мы видим, что в указанном периоде экономический уровень провинции Хубэй возрастал, экологический уровень сокращался, а степень скоординированности двух систем также становилась ниже. Это означает, что в период экономического роста игнорируется качество экологии. Поэтому правительству следует уделять больше внимания охране окружающей среды и управлению экологией. (5)По результатам прогнозирования в нейронной сети можно увидеть, что в следующие три года степень скоординированного развития относительно высока. Это означает улучшение поддержки совместного развития экономики и экологии. Общий уровень экономического и экологического развития также возрастает, что доказывает, что экономический рост будет поддерживаться на относительно высоком уровне и качество экологии также улучшится. Возможно, в следующие три года произойдет модернизация производственных технологий, а политика контроля загрязнения экологии будет играть важную роль. Поэтому целесообразно продолжать проведение намеченной экологической политики. Кроме того, возможно форма модели экономического развития провинции Хубэй сильно меняется и требует повышения качества производственных технологий. Величина степени взаимной координации возрастает после 2014г., но медленными темпами. Общий уровень гармоничного развития до сих пор относительно низкий. Поэтому для улучшения координированного развития необходимо оптимизировать структуру промышленности, совершенствовать производственные технологии. При поддержке экономического роста правительству необходимо контролировать выбросы отходов, строго соблюдать требования текущей экологической политики, повышать инвестиции в управление экологией, оптимизировать экологическую систему.