基于系统动力学的人口预测

3.2基于系统动力学的人口预测

21世纪是人类面临三大问题：第一是人口膨胀，第二是就业困难，第三是环境污染，这三大问题的焦点在于人口。因此，如何对未来的人口进行预测和控制，一直是人们关心的重要领域。

本课题是在宋健人口模型的基础上，考虑到上海作为一个开放城市，改良建立了双线性开放/动态人口模型。采用上述基于人口结构模型，预测上海2010—2050年的人口年龄、性别结构。为了更准确地研究人口系统，我们将人口按0-4岁、5-9岁、10-14岁、?、95-99岁、100岁及以上分群，分为21个群，并假设女性的生育时间以不同的概率分布在15-49岁之间。然后以政策系数和生育时间的分布概率为政策参数进行仿真分析和政策试验。 3.2.1系统模拟的一些基本假设

● 人口分年龄数据

2000年人口普查的数据上海常住人口总数为1640万，而根据上海统计年鉴2000年上海常住人口总数为1608万。因为后续计算都是采用上海统计年鉴上的数据，所以按上海统计年鉴的常住人口总数1608万对2000年人口普查的数据进行了同比例调整。通过《上海统计年鉴》《上海市2000年人口普查资料》、《2005、年上海市1%人口抽样调查资料》等文献的搜索，得2000年上海市分年龄段的男、女人数数据见表1。

表1 上海市2000年分年段男、女人数（单位：万人） 第五次普查(2000年) 第五次普查(2000年) 合计 男 女 年龄段 合计 男 女 49 25.7 23.3 55~59岁 66.61 34.3 32.31 58.67 30.53 28.14 60~64岁 57.73 28.54 29.19 93.42 47.95 45.48 65~69岁 68.31 32.25 36.06 129.51 64.9 64.62 70~74岁 53.13 24.37 28.76 135.3 69.72 65.57 75~79岁 36.71 15.94 20.77 135.4 72.09 63.31 80~84岁 19.39 7.67 11.73 139.48 76.16 63.32 85~89岁 7.9 2.71 5.19 150.65 81.27 69.38 90~94岁 2.16 0.61 1.55 170.02 88.98 81.04 95~99岁 0.42 0.11 0.32 159.15 82.89 76.26 100岁及以上 0.03 0.004 0.02 107.8 56.33 51.46 年龄段 0~4岁 5~9岁 10~14岁 15~19岁 20~24岁 25~29岁 30~34岁 35~39岁 40~44岁 45~49岁 50~54岁 ● 妇女生育时间

根据人口生育的一般规律可知，对出生有贡献的只有15-49岁的女性人口。出生率受人口政策的影响，如果严格实行“一对夫妇一个孩”的人口政策，那么

任何一个女性在一生中只能生育一次。我们假设生育时间是在15-49岁之间均匀分布，于是有出生率=1/35≈2.9%。通过对统计资料和参考文献的整理和分析，可得妇女生育时间到俄分布规律如表所示。

表 2 妇女生育时间的分布规律 生育时间 15-19岁 20-24岁 25-29岁 30-34岁 35-39岁 40-44岁 45-49岁 概率 0.05 0.30 0.40 0.15 0.05 0.04 0.01 ● 性别比

性别比是一个统计数据，是指新生婴儿中男性人口与女性人口的比例。新出生的人口可能是男性，也可能是女性。在自然出生的情况下，男性和女性的概率都是50%。但是根据前面的分析，新生婴儿中，男性与女性的平均性别比为105：100。

● 政策系数

政策系数是一个政策参数，表明计划生育政策执行的严格程度。如果严格执行“一对夫妇一个孩”的人口政策，政策系数=1，随着执行程度的放松，其值增加。例如，如果实施“一对夫妇两个孩”的人口政策，政策系数=2。

● 男、女性出生速率 根据政策系数，有

男性出生速率=“女性15-49”*出生率*（性别比）/（100+性别比）*政策系数； 女性出生速率=“女性15-49”*出生率*100/（100+性别比）*政策系数。

● 死亡率

但不同年龄组死亡率存在差异。0-10岁组是少年儿童阶段，死亡率呈下降趋势，10-14岁组死亡率水平为最低，以后随着年龄的增长，死亡率逐步上升。由于上海市2008年男性预期寿命为79.06岁，女性预期寿命为83.50岁，人均寿命已经达到较高的水平，接近许多世界发达国家的水平，上升的空间已经不是很大，故在未来若干年中死亡率减低的速度必然逐步减弱。以2000年男性、女性死亡率为基期我们假设截止2050年上海人均死亡率每十年分别较上一个十年下降10%。

表3 上海市分年龄死亡率对比分析

0-4岁 5-9岁 10-14岁

1990年（?） 1995年（?） 2000年（?） 2005年（?）

2.88 0.939 1.1 0.98 0.32 0.298 0.24 0.07 0.33 0.375 0.21 0.23

15-19岁 20-24岁 25-29岁 30-34岁 35-39岁 40-44岁 45-49岁 50-54岁 55-59岁 60-64岁 65-69岁 70-74岁 75-79岁 80-84岁 85-89岁 90-94岁 95-99岁 100岁以上 0.45 0.54 0.61 0.8 1.18 1.52 2.36 4.25 7.04 11.71 19.89 34.96 62.95 106.48 166.33 276.33

0.608 0.59 0.927 0.938 0.88 2.303 2.293 3.641 6.254 10.874 17.217 29.4 54.411 94.775 150.899 215.847 282.609 142.857 0.25 0.36 0.38 0.51 0.87 1.43 1.99 3.01 4.73 8.21 14.66 27.13 48.68 89.11 155.35 262.48 354.52 0.05 0.08 0.21 0.42 0.61 1.05 1.66 2.05 3.43 6.03 11.76 17.96 37.12 63.61 124.83 187.72 358.33 384.62

● 净迁入人口

按照前面的分析，以相同的速率进行。 3.2.2人口系统模型

根据以上的分析，建立人口系统模型如下：

P15-19P20-24P25-29P30-34P35-39P40-44P45-49女性出生速率男性出生速率政策女性0-4岁男性0-4岁FD1F1性别比M1MD1FDR1MDR1女性5-9岁男性5-9岁FD2F2M2MD2FDR2MDR2女性10-14岁男性10-14岁FD3FDR3F3M3MD3MDR3女性15-19岁男性15-19岁FD4FDR4F4M4MD4MDR4女性20-24岁男性20-24岁女性20-24岁净迁入FD5FDR5F5M5MD5男性20-24岁净迁入MDR5女性25-29女性25-29岁男性25-29岁男性25-29岁净迁入FDR6FD6F6M6MD6岁净迁入MDR6女性30-34女性30-34岁男性30-34岁岁净迁入FD7FDR7F7M7MD7男性30-34岁净迁入MDR7女性35-39岁男性35-39岁女性35-39FD8岁净迁入F8M8MD8男性35-39岁净迁入FDR8MDR8女性40-44岁男性40-44岁女性40-44FD9F9M9MD9男性40-44岁净迁入岁净迁入FDR9MDR9女性45-49岁45-49岁男性45-49岁女性45-49FD10岁净迁入FDR10F10M10MD10男性45-49MDR10岁净迁入女性50-54岁50-54岁男性50-54岁女性50-54FD11岁净迁入FDR11F11M11MD11男性50-54MDR11岁净迁入女性55-59岁男性55-59岁FD1255-59岁FDR12F12M12MD12MDR12女性60-64岁60-64岁男性60-64岁FD13FDR13F13M13MD13MDR13女性65-69岁男性65-69岁FD1465-69岁FDR14F14M14MD14MDR14女性70-74岁70-74岁男性70-74岁FD15F15M15MD15FDR15MDR15女性75-79岁男性75-79岁FD1675-79岁FDR16F16M16MD16MDR16女性80-84岁男性80-84岁FD1780-84岁FDR17F17M17MD17MDR17女性85-89岁男性85-89岁FD1885-89岁FDR18F18M18MD18MDR18女性90-94岁90-94岁男性90-94岁FD19MD19FDR19F19M19MDR19女性95-99岁男性95-99岁FD2095-99岁F20M20MD20FDR20MDR20女性100男性100FD21岁及以上100岁及以上岁及以上MD21FDR21MDR21图1 各年龄段人口系统模型

<女性0-4岁><女性5-9岁><女性10-14岁><女性20-24岁><女性30-34岁><女性35-39岁><女性40-44岁>

公式说明： (001)

女性出生速率=(\女性15-19岁\女性20-24岁\女

性25-29岁\女性30-34岁\女性35-39岁\女性40-44岁\女性45-49岁\(002) (003) (004) (005) (006) (007) (008) (009) (010) (011) (012) (013) (014) (015) (016) (017) (018) (019) (020) (021) (022) (023)

)/5*100/(100+性别比)*政策

\女性0-4岁\女性出生速率-F1-FD1,23.3) \女性5-9岁\\女性10-14岁\\女性15-19岁\

\女性20-24岁\女性20-24岁净迁入\\女性25-29岁\女性25-29岁净迁入\\女性30-34岁\女性30-34岁净迁入\\女性35-39岁\女性35-39岁净迁入\\女性40-44岁\女性40-44岁净迁入\\女性45-49岁\女性45-49岁净迁入\\女性50-54岁\女性50-54岁净迁入\\女性55-59岁\\女性60-64岁\\女性65-69岁\\女性70-74岁\\女性75-79岁\\女性80-84岁\\女性85-89岁\\女性90-94岁\\女性95-99岁\女性100岁及以上= INTEG (F20-FD21,0.004)

男性出生速率=(\女性15-19岁\女性20-24岁\女

性25-29岁\女性30-34岁\女性35-39岁\女性40-44岁\女性45-49岁\(024) (025)

)/5*性别比/(100+性别比)*政策

\男性0-4岁\男性出生速率-M1-MD1,25.7) \男性5-9岁\

(026) (027) (028) (029) (030) (031) (032) (033) (034) (035) (036) (037) (038) (039) (040) (041) (042) (043) (044) (045) (046) (047) (048) (049) (050) (051) (052) (053) (054) (055)

\男性10-14岁\ \男性15-19岁\

\男性20-24岁\男性20-24岁净迁入\\男性25-29岁\男性25-29岁净迁入\\男性30-34岁\男性30-34岁净迁入\\男性35-39岁\男性35-39岁净迁入\\男性40-44岁\男性40-44岁净迁入\\男性45-49岁\男性45-49岁净迁入\\男性50-54岁\男性50-54岁净迁入\\男性55-59岁\\男性60-64岁\\男性65-69岁\\男性70-74岁\\男性75-79岁\\男性80-84岁\11.73) \男性85-89岁\\男性90-94岁\\男性95-99岁\0.32) 男性100岁及以上= INTEG (M20-MD21,0.02) F1=\女性0-4岁\5*(1-FDR1/1000) F2=\女性5-9岁\5*(1-FDR2/1000) F3=\女性10-14岁\5*(1-FDR3/1000) F4=\女性15-19岁\5*(1-FDR4/1000) F5=\女性20-24岁\5*(1-FDR5/1000) F6=\女性25-29岁\5*(1-FDR6/1000) F7=\女性30-34岁\5*(1-FDR7/1000) F8=\女性35-39岁\5*(1-FDR8/1000) F9=\女性40-44岁\5*(1-FDR9/1000/1000) F10=\女性45-49岁\5*(1-FDR10/1000) F11=\女性50-54岁\5*(1-FDR11/1000)

(056) (057) (058) (059) (060) (061) (062) (063) (064) (065) (066) (067) (068) (069) (070) (071) (072) (073) (074) (075) (076) (077) (078) (079) (080) (081) (082) (083) (084) (085)

F12=\女性55-59岁\5*(1-FDR12/1000) F13=\女性60-64岁\5*(1-FDR13/1000) F14=\女性65-69岁\5*(1-FDR14/1000) F15=\女性70-74岁\/1000) F16=\女性75-79岁\5*(1-FDR16/1000) F17=\女性80-84岁\5*(1-FDR17/1000) F18=\女性85-89岁\5*(1-FDR18/1000) F19=\女性90-94岁\5*(1-FDR19/1000) F20=\女性95-99岁\5*(1-FDR20/1000) FD1=\女性0-4岁\/1000 FD2=\女性5-9岁\/1000 FD3=\女性10-14岁\/1000 FD4=\女性15-19岁\/1000 FD5=\女性20-24岁\/1000 FD6=\女性25-29岁\/1000 FD7=\女性30-34岁\/1000 FD8=\女性35-39岁\/1000 FD9=\女性40-44岁\FD10=\女性45-49岁\FD11=\女性50-54岁\/1000 FD12=\女性55-59岁\/1000 FD13=\女性60-64岁\/1000 FD14=\女性65-69岁\/1000 FD15=\女性70-74岁\/1000 FD16=\女性75-79岁\/1000 FD17=\女性80-84岁\/1000 FD18=\女性85-89岁\/1000 FD19=\女性90-94岁\FD20=\女性95-99岁\FD21=女性100岁及以上*FDR21/1000

(086) (087) (088) (089) (090) (091) (092) (093) (094) (095) (096) (097) (098) (099) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (111) (112) (113) (114) (115)

M1=\男性0-4岁\5*(1-MDR1/1000) M2=\男性5-9岁\5*(1-MDR2/1000) M3=\男性10-14岁\5*(1-MDR3/1000) M4=\男性15-19岁\5*(1-MDR4/1000) M5=\男性20-24岁\5*(1-MDR5/1000) M6=\男性25-29岁\5*(1-MDR6/1000) M7=\男性30-34岁\5*(1-MDR7/1000) M8=\男性35-39岁\5*(1-MDR8/1000) M9=\男性40-44岁\5*(1-MDR9/1000) M10=\男性45-49岁\5*(1-MDR10/1000) M11=\男性50-54岁\5*(1-MDR11/1000) M12=\男性55-59岁\5*(1-MDR12/1000) M13=\男性60-64岁\5*(1-MDR13/1000) M14=\男性65-69岁\5*(1-MDR14/1000) M15=\男性70-74岁\5*(1-MDR15/1000) M16=\男性75-79岁\5*(1-MDR16/1000) M17=\男性80-84岁\5*(1-MDR17/1000) M18=\男性85-89岁\5*(1-MDR18/1000) M19=\男性90-94岁\5*(1-MDR19/1000) M20=\男性95-99岁\5*(1-MDR20/1000) MD1=\男性0-4岁\/1000 MD2=\男性5-9岁\/1000 MD3=\男性10-14岁\/1000 MD4=\男性15-19岁\/1000 MD5=\男性20-24岁\/1000 MD6=\男性25-29岁\/1000 MD7=\男性30-34岁\/1000 MD8=\男性35-39岁\/1000 MD9=\男性40-44岁\MD10=\男性45-49岁\

(116) (117) (118) (119) (120) (121) (122) (123) (124) (125) (126)

MD11=\男性50-54岁\/1000 MD12=\男性55-59岁\/1000 MD13=\男性60-64岁\/1000 MD14=\男性65-69岁\/1000 MD15=\男性70-74岁\/1000 MD16=\男性75-79岁\/1000 MD17=\男性80-84岁\/1000 MD18=\男性85-89岁\/1000 MD19=\男性90-94岁\MD20=\男性95-99岁\MD21=男性100岁及以上*MDR21/1000

0-4岁<女性5-9岁>5-9岁<女性10-14岁>10-14岁<女性15-19岁>15-19岁<女性20-24岁>20-24岁<男性25-29岁>25-29岁<女性30-34岁>30-34岁<女性35-39岁>35-39岁<女性40-44岁>40-44岁<45-49岁><50-54岁><55-59岁><60-64岁><男性40-44岁><男性35-39岁>15-64岁<男性30-34岁>15-64岁比重<男性20-24岁>65岁及以上<男性15-19岁>65岁及以上比重<男性10-14岁><总人口><男性5-9岁>0-14岁0-14岁比重<女性25-29岁>

图2 三阶段人口模型

(127) (128) (129) (130) (131) (132) (133) (134) (135) (136) (137) (138) (139) (140) (141) (142)

\岁\女性0-4岁\男性0-4岁\\岁\女性5-9岁\男性5-9岁\\岁\女性10-14岁\男性10-14岁\\岁\岁\岁\岁\\岁比重\岁\总人口*100 \岁\女性15-19岁\男性15-19岁\\岁\女性20-24岁\男性20-24岁\\岁\女性25-29岁\男性25-29岁\\岁\女性30-34岁\男性30-34岁\\岁\女性35-39岁\男性35-39岁\\岁\女性40-44岁\男性40-44岁\\岁\女性45-49岁\男性45-49岁\\岁\女性50-54岁\男性50-54岁\\岁\女性55-59岁\男性55-59岁\\岁\女性60-64岁\男性60-64岁\

\岁\岁\岁\岁\岁\岁

\岁\岁\岁\岁\岁\(143) (144) (145)

\岁比重\岁\总人口*100 \岁及以上\总人口-\岁\岁\\岁及以上比重\岁及以上\总人口*100

<95-99岁><100岁及以上><90-94岁><0-4岁><5-9岁><10-14岁><15-19岁><20-24岁><25-29岁><30-34岁>总人口<85-89岁><80-84岁><75-79岁><70-74岁><65-69岁><60-64岁><55-59岁><50-54岁><35-39岁><45-49岁><40-44岁>

图3 总人口系统模型

(146) \岁\女性65-69岁\男性65-69岁\

(147) (148) (149) (150) (151) (152) (153) (154)

\岁\女性70-74岁\男性70-74岁\\岁\女性75-79岁\男性75-79岁\\岁\女性80-84岁\男性80-84岁\\岁\女性85-89岁\男性85-89岁\\岁\女性90-94岁\男性90-94岁\\岁\女性95-99岁\男性95-99岁\

\岁及以上\女性100岁及以上+男性100岁及以上

总人口=\岁\岁\岁\岁\岁\岁

\岁\岁\岁\岁\岁\岁\岁\岁\岁\岁\岁\岁\岁\岁\岁及以上\

3.2.3人口系统仿真与政策试验

在前面的假设成立，以及数据输入以后，利用21个群构成的人口系统模型进行仿真模拟分析。结果如下：

表4 总人口仿真结果 Time 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 211.26 215.83 220.56 225.41 230.31 235.18 240.01 244.75 249.33 253.76 257.97 261.96 265.66 269.07 272.14 274.84 277.13 278.98 政策系数=1 1815.33 259.4428 1888.6 272.0795 1962.63 286.204 2036.91 301.8677 2110.84 319.0971 2183.85 337.8999 2255.38 358.2591 2324.87 380.2059 2391.73 2455.4 2515.31 2570.9 2621.61 2666.9 2706.2 2738.98 2764.73 2782.9 403.684 428.652 455.062 482.88 511.999 542.335 573.832 606.364 639.794 674.043 2286 2376 2469 2564 2660 2757 2853 2949 3044 3137 3228 3315 3399 3478 3552 3620 3681 3736 284.51 295.5 306.39 317.11 327.62 337.87 347.85 357.53 366.89 375.93 384.63 392.94 400.87 408.38 415.43 421.99 428.02 433.45 政策系数=1.5 1821.32 259.4428 1897.04 272.0795 1974 2051.7 286.204 301.8677 2365 2464 2566 2670 2776 2882 2989 3095 3201 3304 3406 3504 3599 3690 3776 3856 3929 3996 (Year) 0-14岁 15-64岁 65岁以上 总人口 0-14岁 15-64岁 65岁以上 总人口 2129.53 319.0971 2206.9 337.8999 2283.24 358.2591 2357.95 380.2059 2430.51 2500.23 2566.58 2628.97 2686.84 2739.6 2786.7 2827.58 2861.74 2888.59 403.684 428.652 455.062 482.88 511.999 542.335 573.832 606.364 639.814 674.043 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 280.37 281.23 281.55 281.31 280.42 278.89 276.66 273.72 269.99 265.48 260.14 253.91 246.79 238.73 229.71 219.67 208.63 2792.99 2794.53 2787.06 2770.12 2743.22 2705.97 2657.94 2598.78 708.936 744.332 780.082 816.018 851.917 887.63 922.957 957.654 3782 3820 3848 3867 3875 3872 3857 3830 3789 3735 3666 3582 3483 3367 3235 3085 2917 2731 2526 2301 2056 1791 1504 438.25 442.38 445.75 448.32 450.04 450.83 450.63 449.39 447.04 443.52 438.77 432.71 425.32 416.51 406.24 394.43 381.07 366.06 349.37 330.94 310.73 288.67 264.74 2907.66 2918.44 2920.46 2913.23 2896.3 2869.21 2831.58 2782.95 708.946 744.362 780.122 816.068 852.007 887.78 923.137 957.924 4054 4105 4146 4177 4198 4207 4205 4190 4161 4119 4062 3990 3902 3797 3675 3535 3376 3199 3002 2784 2546 2286 2005 2528.04 991.51 2445.37 1024.325 2350.48 1055.815 2242.94 1085.766 2122.51 1113.916 1988.84 1140.012 1841.63 1163.842 1680.6 1185.077 1505.52 1203.505 2722.95 991.9 2651.2 1024.825 2567.27 1056.475 2470.84 1086.626 2361.56 1115.026 2239.14 1141.432 2103.14 1165.622 1953.32 1187.297 1789.35 1206.235 1610.94 1222.186 1417.77 1234.879 1209.56 1244.093 986.066 1249.567 746.997 1251.03 492.069 1248.281 196.51 1316.06 1218.856 183.31 1111.995 1230.889 168.98 153.52 136.87 119.04 893.103 1239.283 659.137 1243.866 409.86 145.04 1244.319 1240.41 可见在两种情况下，0-14岁和15-64岁人口都是先增加后减少，但是64岁以上人口却在增加，于是导致总人口增加。政策系数=1时，总人口先是增加，到2032年后开始减少并一直持续下去；政策系数=1.5时，总人口先是增加，到2033年后开始减少并一直持续下去。各年龄段人口和总人口的变化趋势分别如下图。

GRAPH4004,0002,0004,00000002010201420182022202620302034Time (Year)20382042204620500-14岁15-64岁65岁及以上总人口

图4 总人口的变化情况（政策系数=1.0）

GRAPH6004,0002,0006,0002000002010201420182022202620302034Time (Year)20382042204620500-14岁15-64岁65岁及以上总人口

图5 总人口的变化情况（政策系数=1.5）

可见两种情况下，0-14岁人口和14-64岁人口都是以曲线变化方式先增后减，64岁以上人口都是以曲线方式增加，这种趋势一直持续到2050年。

当政策系数为2.582时，人口系统达到相对平衡，一直持续到2028年左右。

GRAPH1,0004,0002,0006,00000002010201420182022202620302034Time (Year)20382042204620500-14岁15-64岁65岁及以上总人口

图6 总人口的变化情况（政策系数=2.582）

另外，极端状态当政策系数为3.0时，人口的变化情况如下图所示。

GRAPH2,0004,0002,0006,00001,000002010201420182022202620302034Time (Year)20382042204620500-14岁15-64岁65岁及以上总人口

图7 总人口的变化情况（政策系数=3.0）

图8 人口系统运行总览图(a)

图9 人口系统运行总览图(b)

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库基于系统动力学的人口预测在线全文阅读。