贵州草海“社会-经济-湿地”耦合系统综合模拟研究.pdf
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1、 年月J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y第 卷第 期收稿日期:基金项目:贵州省典型高原湿地保护与修复重点实验室开放基金项目 编号:毕科联合字(贵工程)号;毕科联合字(贵工程)号;贵州省教育厅青年科技人才成长项目(编号:黔教合KY字 号);贵州省科技计划项目(编号:黔科合基础Z K 一般 )作者简介:冯国俊(),男,硕士研究生,研究方向为湿地土地利用.通讯作者:苏印(),男,副教授,博士,研究方向为资源利用与环境保护.贵贵州州草草海海“社社会会经经济济湿湿地地”耦耦合合系系统统综综合合模模拟拟研研究究冯国
2、俊,苏 印,袁玉霄(贵州工程应用技术学院 贵州省典型高原湿地保护与修复重点实验室,贵州 毕节 ;贵州民族大学 生态环境工程学院,贵州 贵阳 )摘要:为了识别草海“社会经济湿地”耦合系统中最活跃的影响因子,找出耦合系统之间的作用机理,得出草海耦合系统可持续发展的条件.利用系统动力学方法,建立草海“社会经济湿地”耦合系统,通过设置模型参数情景,模拟了未来不同情景下耦合系统的变化趋势.结果表明:人口增长率、万元G D P用水量和总供水量为最活跃影响因子;草海社会、经济子系统与湿地子系统呈负反馈关系;在经济生态协调型情景下,草海耦合系统发展最好.关键词:耦合系统;系统动力学;贵州草海;情景模拟中图分类
3、号:T V 文献标识码:A文章编号:()C o m p r e h e n s i v eS i m u l a t i o nS t u d yo nt h eC o u p l i n gS y s t e mo f S o c i e t y E c o n o m yW e t l a n d i nC a o h a i,G u i z h o uF e n gG u o j u n,S uY i n,Y u a nY u x i a o(G u i z h o uP r o v i n c eK e yL a b o r a t o r yo fE c o l o g i c a
4、lP r o t e c t i o na n dR e s t o r a t i o no fT y p i c a lP l a t e a uW e t l a n d s(G u i z h o uU n i v e r s i t yo fE n g i n e e r i n gS c i e n c e),B i j i e,G u i z h o u ,C h i n a;C o l l e g e o fE c oE n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g,G u i z h o uM i n z uU n i v e r
5、s i t y,G u i y a n g,G u i z h o u C h i n a)A b s t r a c t:I no r d e r t o i d e n t i f y t h em o s t a c t i v e i n f l u e n c i n g f a c t o r s i nt h e s o c i a l e c o n o m i c w e t l a n d c o u p l i n gs y s t e mo fC a o h a i,f i n do u t t h em e c h a n i s mo f i n t e r a c
6、 t i o nb e t w e e nc o u p l i n gs y s t e m s,a n do b t a i nt h ec o n d i t i o n s f o rs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to f t h ec o u p l i n gs y s t e mo fC a o h a i,t h i sp a p e ru s e st h em e t h o do fs y s t e md y n a m i c s t oe s t a b l i s ham o d e l o f s o c i
7、a l e c o n o m i c w e t l a n d c o u p l i n gs y s t e m so fC a o h a i t os i m u l a t e f u t u r ec h a n g e s,a n dp r e d i c ta n ds i m u l a t et h ec h a n g et r e n da n di n f l u e n c i n gf a c t o r so ft h ec o u p l i n gs y s t e mi nd i f f e r e n t s c e n a r i o s i nt
8、 h e f u t u r eb yc h a n g i n gt h ep a r a m e t e r s c e n a r i o so f t h em o d e l T h e r e s u l t ss h o w e dt h a t t h ep o p u l a t i o ng r o w t hr a t e,w a t e r c o n s u m p t i o no f y u a no fG D Pa n d t o t a lw a t e r s u p p l yw e r e t h em o s t a c t i v e i m p a
9、 c t f a c t o r s T h e s o c i a l a n de c o n o m i c s u b s y s t e mo fC a o h a i h a s an e g a t i v e f e e d b a c kr e l a t i o n s h i pw i t h t h ew e t l a n ds u b s y s t e m U n d e r t h e s c e n a r i oo f e c o n o m i c a n de c o l o g i c a l c o o r d i n a t i o n,t h e
10、C a o h a i c o u p l i n gs y s t e mi s t h eb e s td e v e l o p e d K e yw o r d s:c o u p l i n gs y s t e m s;s y s t e md y n a m i c s;G u i z h o u,C a o h a i;s c e n a r i os i m u l a t i o n 引言“湿地资源环境经济”系统是指湿地作为一种特殊的自然资源,以及湿地生态系统与环境系统和经济系统之间相互作用的关系.这个系统包括湿地的资源特征、生态功能、环境影响和经济利 年月绿 色 科 技(
11、J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y)第 期用等方面.实现湿地资源、环境和经济的协调发展,有助于保护湿地生态系统的完整性和稳定性,促进湿地资源的可持续利用,实现经济效益和生态效益的良性循环.近年来,学者对不同地区、不同时段内生态环境与经济社会发展耦合关系的研究和探讨取得了一定的成果,H i g g i n sS及T r e i m e nT等研究了经济、资 源 与 环 境 系 统 协 调 发 展 模 拟 仿 真 问题.M o u s a v iS等利用系统动力学的方法探索直接和间接影响海洋生物的最显著因素
12、.张沛等利用系统动力学对塔里木河“社会生态水资源”系统的耦合演化研究表明水资源的消耗和开发利用是影响当地社会经济发展及生态环境恶化的主要原因.吴昊等采用系统动力学方法,对辽宁河口湿地生态环境变化进行模拟研究,探讨环境与社会经济发展之间的关系,为区域可持续发展提供科学依据.王富强等利用系统动力学,构建京津翼地区水经济生态系统模型,研究地区水资源、经济社会和生态环境系统未来可能面临的失衡失稳问题.从研究角度看,相关研究成果多数通过构建系统指标评价体系,或通过耦合协调度模型 对生态环境与社会经济之间的关系进行评价和测算,缺乏从整体范围角度模拟系统的耦合协调关系.从研究内容看,目前已有相关文献研究大多
13、集中在“旅游经济生态环境”“城市化生态环境”耦合协调关系 的分析,而基于湿地、林地、草地等自然资源土地生态系统与社会经济发展的耦合关系的定量分析较为少见.目前关于贵州草海的研究大多针对草海水体环境,对社会、经济及湿地的耦合研究相对缺乏.草海社会经济与湿地生态环境之间的互耦关系如何?如何协调草海社会、经济及湿地的发展?本文基于系统动力学方法,建立草海“社会经济湿地”耦合系统,为实现草海的可持续发展提供参考.研究区域与方法 研究区域草海自然保护区位于乌蒙山麓腹地,贵州省威宁彝 族 回 族 苗 族 自 治 县 西 南 侧,地 理 坐 标 为 N,E,保护区总面积 h m,水域面积 h m,是贵州最大
14、的天然淡水湖泊.草海湖正常蓄水面积为 h m,正常水位 m,最大水深约m.受季节性降水的影响,丰水期水位可达 m,相应水域面积 h m;枯水期水位降至 m,相应水域面积 h m.研究方法以系统动力学理论为基础,建立草海“社会经济湿地”耦合系统,收集草海相关数据资料,通过设计不同的模型情景,分析耦合系统中的影响因子,预测未来草海“社会经济湿地”耦合系统发展状况,提出相应的策略和建议.模型边界系统模型的时间边界为 年,模拟步长为年,系统模型的地理边界是贵州草海国家自然保护区,系统模型的模拟边界是保护区内社会经济土地状况.模型检验本文构建的草海“社会经济湿地”耦合系统模型,首先要对模型进行有效性检验
15、.系统动力学模型的检验方法一般分为种:直观检验、运行检验和历史检验,其中直观检验和运行检验已在建模过程中实现,这里主要介绍历史检验.选择总人口、生产总值、湿地水体面积、草地面积、林地面积、耕地面积、建筑用地面积及荒地等变量进行历史检验,结果如表所示,误差都在 以内,模型通过检验,可进行下一步多情景模拟.表关键变量历史检验变量 年 年 年 年 年湿地水体面积历史值/k m 湿地水体面积模拟值/k m 误差/草地面积历史值/k m 草地面积模拟值/k m 误差/E 耕地面积历史值/k m 耕地面积模拟值/k m 冯国俊,等:贵州草海“社会经济湿地”耦合系统综合模拟研究生态文明建设:自然与生态续表变
16、量 年 年 年 年 年误差/建筑用地面积历史值/k m 建筑用地面积模拟值/k m 误差/林地面积历史值/k m 林地面积模拟值/k m 误差/荒地面积历史值/k m 荒地面积模拟值/k m 误差/总人口历史值/万人 总人口模拟值/万人 误差/生产总值历史值/万元 生产总值模拟值/万元 误差/模型流程图模型流程如图所示.图草海“社会经济湿地”耦合系统模型流程 结果与分析 不同情景参数设定模型参数涉及社会、经济、湿地个子系统,根据不同目标政策,共设计种情景,分别如下:()自然发展型.不改变参数值,以 年为基准年,模拟 年草海“社会经济湿地”耦合系统的发展情况.()生 态 保 护 型.以 自 然
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