广州市番禺区工业经济结构与环境质量的优化研究

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环境保护科学　第 27 卷　总第 107 期　2001 年 10 月 　　

广州市番禺区工业经济结构与环境质量的优化研究
Optimization of Industrial Economic Structure and Environmental Quality in Panyu
胡应成　张海清　何光俊　( 广州市番禺区环境科学研究所　

广州 511400)
摘要 　从经济与环境协 调发展的角度出发, 兼顾工业 基础、 优势资源( 原材料 ) 、 经济效益、 物耗及 排污量等 要素, 用 环 境经济多目标规划法研究广州市番禺区工业结构 优化调整。以 1999 年为基准年, 选取九个主要行业的产值为决策变量, 设 定调整目标, 建立优化模型。 经过运算, 提出了既可满足经济发展要求, 又使污染物排放量增加率尽可能降低的番禺区 2010 年工业结构优化方案。 关键词　多目标优化　工业经济结 构　环境质量　番禺区 Abstract 　F r om coo rdinating dev elopment of econo my and env ir onment point o f view , linking up industrial base, m ain reso ur ces, eco nomic efficiency , ma terial consum ption, enery gy co nsumptio n and po llutants' amo unt , the impr ov ed envir onment eco no my m ulti- objective pro gr amming metho d to study the o pt imization coo rdination of industr ial structr ue in Pa ny u D istr ict of G uang zhou City is applied . Key words　Multi - objective optimi zation　Industrial economic structrue　Environmental quality　Panyu area 展要求, 又尽量减少污染量增加幅度、 提高环境质量的优化 工业经济结构 。

1　前言
一定工业结构所产生的污染物的数 量、 种类、 组成等有 一定的规律, 由此影响到环境质量。工业企业行为不同、 规 模 不同, 其单 位产值 的各 种污 染物产 生量 和种类 也不 同。 从这 一角度看, 区域环 境—— 经济协调 发展优化 的研究应 理解为在区域工业体系内优化调整各行 业产值之间的相互 比例关 系、 行业 发展速度 与所产生的 各种污染 物的数量关 系。这种定量化研究不仅仅可在完成经济指标的 前提下确 定区内 何种工业结 构对环境 的影响较小, 更在 于寻求最优 化的工业结构, 使其对环境质量的不利影响降到最小程度。 区域环境 —— 经济可持续发展思想 指导下的工业结构 调整与优化是控制区域污染物排放总量 和保证环境质量的 关 键。目 前对这一 领域的理论 和方法的 研究, 尤 其是定量 化研究方兴未艾。但是, 在众多的研究模型与方法中, 大多 是以区 域经济的发 展与环境 质量的关系 为重点, 而对所研 究区域的区域优势( 资源、 区位、 现有基础等) 重视不够。区 域优势往往决定了工业经济结构中的主 导行业。本文在研 究番禺 区工业经济 结构与环 境质量优化 时, 将 考虑区域优 势因 素, 改进 多目标规 划法, 以 产值为决 定变量, 按照污染 增加率 的不同来设 计方案, 得出既满 足番禺区 工业行业发 收稿日期　2001- 03- 23 案。 2. 1　以 1999 年为基准年, 设定 2010 年番禺区工业结 构优 化调整目标 工 业总 产值年 均增 长率定 为 12% , 则 2010 年 番禺 区

2　优化模型的建立
根 据 1999 年 广州市番禺 区环保局 重点调查 工业企 业 的经 济与环境的 有关资料, 选择其 中经济效 益和环境影 响 比 较显 著的九 个主要 行业( 124 家企业) , 设行业 产值为 决 策变量。 X 1 : 食品饮料制造业, X 2 : 纺 织( 包括 印染) 业, X 3 : 造纸 及纸制品业, X 4 : 化工原料及化学品制造业, X 5 橡胶制品及 塑 料制品业, X 6 : 金属制 品业, X 7 : 非金属矿物 制造业( 包 括 水泥和陶瓷 制造 业 等) , X 8 : 机 械、 电气、 子设 备制 造业, 电 煤气和 水的生产供应业。 X 9 : 电力、 这九个行 业的产值、 废水排放量、 废气排放量和固体废 物排 放量基本上 反映了番 禺区工业的 现状, 由此得出和 分 析结果具有一 定的代表性。 多 目标优化模 型以九个 行业产值作 为决策变量, 以 X = ( X 1 , X 2 , …, X 9 ) 来 代表, X 的 一组值则 代表一 个具体 方

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重点调 查工业企业总产值 将是 1999 年的 3. 48 倍 ( 按 1999 年价计算) 。 模型使经济指标( 工业总产值) 达成的目标值 为:
9

的 0. 57 倍。 C i j ≤0. 57C i j 1999 　( j = 1, 2, 3, …, 8) ( 4) 式中, C ij 和 C ij 1999 分别为 2010 年和 1999 年第 i 行 业第

M=

i= 1

X i ≥3. 48M 1999 　( i= 1, 2, …, 9)

( 1)

j 种污染物( 或物耗、 耗) 的万元产值系数。j = 1～8, 分别 能 代 表废水、 废气、 体废物、 固 二氧化硫 ( SO 2 ) 、 烟尘、 水耗、 煤 耗、 油耗。 ( 2) 污染物排放量( 允许排污 量随着产值的增长按一定 比例增加) 不得超过环境容量和污染物处理能力的上限, 即 有约束方程:
9

式中, M 和 M 1999 分别为 2010 年和 1999 年的工业总产 值, X i 为 2010 年第 i 行业产值。 各行业产值由工业总产值与优先发 展级系数 X i = M i / 100
i

决定: ( 2)

各行业优先发展级系数( 即权系数 i ) 通过发放调查表 形 式由专 家评分 确定, 分数总 和为 100。归纳 专家 们的评 分, 确定 出各行 业优先 发展级 系数: ( 1 ,
8 2

mj =

i= 1

C i j X i ≤D i j 　( j = 1, 2, …, 5)

( 5)

,

3

,

4

,

5

,

6

,

7

,

式中 mj 为 排污 量( 物耗 量、 能耗 量) , C i j 和 X i 的意 义 同 前, D ij 为环境 容量和污染物处理 能力上限。环境容量 由 环境质量标准确 定。污染物 处理能 力根据 《 番禺 区环境 保 护 规划( 1995～2010 年) 和 “ 一控双达 标” 要求确 定, 其中 规 定到 2010 年工业废 水处理率和处理达标 率为 100% ; 环 境 空 气质 量稳定 在 90 年代 初的 水平; 工业 固体 废物 保持 在 1994 年水 平, 增加量通过综合利用化害为利。 ( 3) 水、 油的消耗量由其万元产值系数决定: 煤、
9

,

9

) = ( 13, 9, 3, 11, 4, 26, 6, 18, 10) 。 专家们在评分时特别 本地濒临 港澳地区, 辐射内 地, 首

考虑 到以下几个 因素:

饰 制造、 五金 加工等 具有 一定 的区域 优势, 故金 属制 品业 ( X 6 ) 优先发展级系数最大。 机械电子业( X 8 ) 的技术含量 较高, 在未来的产业调整和产业重组中的份量会逐步加重。 控制 甚至削减环 境效益极 差的行业的 发展规模, 如造纸 业( X 3 ) 等。 将( 2) 式代入( 1) 式, 得到目标函数:
9

mj = ( M i / 100) ≥3. 48M 1999 　( i= 1, 2, …, 9) ( 3)

M=

i= 1

C i j X i 　( j = 6, 7, 8)

( 6)

i= 1

由( 4) 、 5) 、 6) 式组成一个约束条件集, 该约束条 件集 ( ( 应使目标函数 ( 3) 式成立。模型求解采用简单线性加权法。 根 据番 禺区经 济发展 要求和 环境质 量现状( 表 1) , 由 模型得到番禺 区 2010 年工业结构优化方案( 表 2) 。

2. 2　 要考虑到以下三个约束条件 ( 1) 充分 考虑技术进 步因素, 采用- 5% 的年平 均递减 率来 推算 2010 年 的物耗、 能耗和排 污量的万 元产值 系数, 即 2010 年物耗、 能耗和 排污量的 万元产 值系数是 1999 年

表 1　1999 年番禺区重点调查工业企业经济和排污状况 工业行业 产　值 / 万元 60487. 9 156503. 9 27252. 0 17427. 5 38856. 0 90801. 3 17261. 5 28909. 1 83999. 2 521498. 4 水耗/ t 1880000 ( 31. 08) 10870000 ( 69. 46) 6553300 ( 240. 47) 5300000 ( 304. 12) 950000 ( 24. 45) 1070000 ( 11. 78) 1890000 ( 109. 49) 440000 ( 15. 22) 53400000 ( 635. 72) 81430000 ( 156. 15) 煤耗/ t 10600 ( 0. 18) 6000 ( 0. 04) 51900 ( 1. 90) 42800 ( 2. 46) 1400 ( 0. 04) 99700 ( 5. 78) 0. 00 ( 0. 00) 388000 ( 4. 62) 600400 ( 1. 15) 物耗、 能耗、 污染物排放量及其万元产值系数 油耗/ t 3000 ( 0. 05) 42100 ( 0. 27) 400 ( 0. 01) 100 ( 0. 01) 9600 ( 0. 25) 2000 ( 0. 02) 100 ( 0. 003) 106100 ( 1. 26) 163400 ( 0. 31) 废水/ t 1783400 ( 29. 48) 9058000 ( 57. 88) 6336700 ( 232. 52) 1354400 ( 77. 72) 838600 ( 21. 58) 945500 ( 10. 41) 1730300 ( 100. 24) 326300 ( 11. 29) 778300 ( 9. 27) 23151500 ( 44. 39) 废气/ 万 N m 3 19053 ( 0. 31) 62049 ( 0. 40) 59337 ( 2. 18) 10001 ( 0. 57) 15091 ( 0. 39) 13849 ( 0. 15) 72490 ( 4. 20) 13392 ( 0. 46) 484751 ( 5. 77) 750013 ( 1. 44) 固废/ t 29000 ( 0. 48) 4000 ( 0. 03) 30000 ( 1. 10) 20000 ( 1. 15) 0. 00 ( 0. 00) 2000 ( 0. 02) 25000 ( 1. 45) 0. 00 ( 0. 00) 142000 ( 1. 69) 252000 ( 0. 48) S O2 219000 ( 3. 62) 481000 ( 3. 07) 1111000 ( 40. 77) 96000 ( 5. 51) 23000 ( 0. 59) 13000 ( 0. 14) 3298000 ( 191. 06) 1000 ( 0. 03) 8942000 ( 106. 45) 14184000 ( 27. 20) 烟尘/ k g 390000 ( 6. 45) 323000 ( 2. 06) 79000 ( 2. 90) 106000 ( 6. 08) 26000 ( 0. 67) 0 ( 0) 2214000 ( 128. 26) 1000 ( 0. 03) 1498000 ( 17. 83) 4637000 ( 8. 89)

食品饮料 纺　　织 造　　纸 化　　工 橡胶塑料 金属制品 非金属矿 物 制造 机械电子 电力煤气 供　　水 合　　计

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表 2　2010 年番禺区工业经济—— 环境优化方案 工业行业 食品饮料 纺　　织 造　　纸 化　　工 橡胶塑料 金属制品 非金属矿物制造 机械电子 电力煤气供水 合　　计 产　值 / 万元 219466. 3 391774. 6 28113. 0 56226. 9 41716. 7 669281. 5 29020. 3 163239. 4 232162. 7 1813771. 4 年均 递增 /% 12. 4 8. 7 0. 3 11. 2 0. 6 19. 9 4. 8 17. 0 9. 7 物耗、 能耗及污染物排放量 水耗/ t 3887977 15511218 994427 9476843 454997 4579209 1811136 1416167 84126568 煤耗/ t 22517 8932 7857 78841 744 95610 0 611377 油耗/ t 6254 60294 41 320 4652 7774 279 166739 246353 废水/ t 3687823 12925270 961551 2490874 405682 4046652 1658127 1050494 1226724 28453197 废气/ 万 N m 3 38779 89324 9015 18268 7257 58309 69474 42801 763559 1096786 固废/ t 60045 6699 4548 36856 0 7774 23985 0 223642 363549 S O2 452846 685566 168598 176591 10979 54421 316109 2791 烟尘/ k g 806867 460021 11992 194859 12468 0 2121621 2791

14086820 2359492 15954721 5970111

12. 0 122258542 825878

业和橡胶塑料业则以较低的速度增长。 ( 3) 采取一 系列措 施后, 能保证 物耗、 能耗和 排污量 的 增长幅度低于产值增长幅度( 见表 3) 。 ( 4) 随着 工业 的 发展, 各 种 污染 物的 产 生量 都增 加 了 ( 表 3) 。 根据 2000 年“ 一控双达标 ” 的要求, 各地区污染物的 排放总 量都必须控 制在国家 规定的 排放总 量指标 内, 污 染 源必须达标排放, 各环境功能区达到国家规 定的有关标准, 因此, 增加的 污染物就必须经过处理设施的 净化方能外排。 为 达 此 目 的, 应按 照 《 番禺 区 环 境保 护 规 划 ( 1995～ 2010 年) 》 的要求, 投资增加 废物处理及污染治理 设施, 提高 污染 物处理能力。

3　结果分析
方案中宏 观经 济目 标 ( 工 业 总产 值) 和 微观 经 济目 标 ( 行业 产值) 都达 到要求, 即 2010 年工业 总产值 为 1999 年 的 3. 48 倍, 各行业 分别有 所发展, 满足 目标函 数( 3) 式, 故 该方案具有一定的可行性。 物耗、 能耗和排污量的万元产值系 数得到很好的削减, 2010 年 的万元产值 系数控制 在 1999 年 的 0. 57 倍 以下, 即 约束条件( 4) 式和( 6) 式成立。 从结果看, 环境容量和污染物处理能 力符合《 禺区环 番 境 保 护规 划( 1995～2010 年) 》 “ 控双 达标” 和 一 要求, 约 束 条件( 5) 式也得到了保证。 方 案中的 产值 增长 248% , 大大 高于 污染 物最 大增 长 率 46. 2% ( 见表 3) , 因 此, 该方案是 番禺区 2010 年的比 较 理想的工业结构调整方案。通 过对番禺区工业结构 的环境 经济优化分析, 可得到以下几点结论:
表 3　番禺区工业经济与环境优化方案各要素增长率/ % 产值 248 水耗 50. 1 煤耗 37. 6 油耗 废水 50. 8 23. 0 废气 46. 2 固废 44. 3 S O2 12. 5 烟尘 28. 7

4　结语
运用环境经济多目标优化 模型, 兼顾了 工业基础、 区域 优势因素、 济效益、 经 物耗、 能耗及排污量等 要素, 确定 出合 理的工 业行业发展 方针, 这在理 论和方法 上是一 种有益 的 尝试。 研究结果表明, 通过改进技术以降低物 耗、 能耗和 排污 量的万元产值系数, 来保证物耗、 耗和排污量的增幅 低于 能 产值增幅。同时, 还必 须采取相应的污染控 制措施, 来 保证 环境质量维持在较好的水平上。

( 1) 必须同时达到宏观经济目标( 工业总产值) 和微观经济目标( 行业产值) , 才能使工业的优化调 整与经济发展要求紧密地结合起来。
( 2) 在降 低万元 产值的物 耗、 能耗和排 污量的 基础上, 确立合理的行业发展方针。 在方案中, 保证金属制品业这个 重点行业的发展; 适当发展经济效益好、 环境效益略 差的化 学工业; 大力发展物耗能耗低, 污染轻, 技术含量高, 经济效 益 又好的电子 机械业; 对污染重 或缺乏 原料( 资源) 的 造纸

参　考　文　献
1. 张磊, 王云. 浦东 新区工业 结构的多目 标优化 研究. 上 海环境 科 学, 1994, ( 6) : 5. 2. 晏晓林, 宁大同. 区域工业经济结构与环境质量双向耦合优化. 环 境科学学报, 1997, ( 1) : 87. 3. 陈新庚. 环境管理与环境规划. 广州: 中山大学出版社, 1992. 4. 刘幼慈等. 环境经济系统多目标优化. 环境科学, 1989, ( 6) : 57.

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