环境生态学论文

❖ （3）可操作性原则：选择的指标应当简单且易于解释，易 于定量表达，易于取得数据且费用合理。
❖ （4）主导性原则 ：建立指标时尽量选择那些有代表性的综 合指标。
❖ （5）独立性原则：度量可持续水资源管理的指标往往存在 信息上的重叠，所以要尽量选择那些具有相对独立性的指标。
❖ （6）动态性原则： 由于可持续水资源管理考虑的是一个变 化的社会系统和生态河道系统，建立的指标体系就应该定期 更新，能够显示随时间变化的趋势。
为第T个时段选择第k个方案时所对应的环境质量；Eqmin 为满 足人们生活、生产及享乐需求的最低环境质量标准。
③可承载——资源、生态系统可承载
Wx Wk max
（资源可承载）
W k,T Wec
Wx
（生态系统可承载）
式中： 为资源总需求量；Wk为max最大可供资源量； Wec
为对应生态系统承载能力阈值的净福利。
式中：
W 为k,第T T个时段选择第k个方案时所对应的净福利；
为第T个时段选择第k个方案时所对应的GDP；
G为k,第T T个时段选择第k个方案时恢复生态系统良性
循环所需的支出，其值包括生态系统破坏所造成的经济
损失值C和k,T恢 复生态系统所需ห้องสมุดไป่ตู้各种费用。
可持续发展目标的量化方法： ①效益最大化——用N时段内“净福利”最大表示
率。 ❖ 土地质量指标。即盐泽化面积比，盐泽化面积变化率，地下水平均矿化度，沙化面积
比，沙化面积变化率，沙化区地下水地位埋深，水土流失面积比，土壤侵蚀模数，河 道输沙量。 ❖ 生态需用水指标。即河道外生态需水量，河道内生态需水量，生态与环境需水率，生 态与环境缺水率。
❖ 综合评价指标。主要从宏观层次上选择那些反映复合系统发展特性的指标和反映
Max
N T 1
W
1
k, T r T
式中： W k,为T 第T个时段选择第k个方案时所对应的净福利；
T 为从现在到未来的一个时段；T的取值为1,2,…N ；N为系 统可有效预测的最大时段个数（如每5年为一个时段，30年 预测期内N=6）；k为第T个时段的决策变量（方案）；r为 第T个时段的贴现率。
可持续生态河道水资源管理指标体系的一般构成
❖ 社会经济指标 ❖ 社会经济指标主要由描述和表征人口、经济、社会、科技等发展
的指标集合组成，大致可以分为以下几部分： ❖ 人口发展指标。即人口密度或人口总数，人口增长率趋势。人口
是可持续发展的关键部分，人口增长是复合系统发展的主要驱动 因子之一。在可持续生态河道水资源管理中，我们主要考虑的是 反映人口状况、与社会用水量相关的指标。 ❖ 经济发展指标。即人均GDP现状，GDP增长率趋势，工业产值 模数，人均粮食产量，工业总产值占GDP比重，水利投资系数。 ❖ 社会发展指标。即社会安全饮用水比例，人均耕地面积。社会的 发展进步是衡量可持续发展的主要依据。 ❖ 科技发展指标。灌溉用水定额，工业用水重复利用率。科技是实 施可持续发展的重要环节。科技的发展能够减少环境的污染，降 低单位产值的资源消耗。 ❖ 水资源需求指标。即耕地灌溉率，城镇需水比例，需水量模数， 人均需水量，单位GDP需水量，需水增长率，污径比。
可持续发展的量化准则
⑴可承载——处在可承载的最大限度之内，以保证人类 福利水平至少处在可生存状态
⑵有效益——以保护自然环境为基础，以改善和提高生活质 量为目标，与资源、环境的承载能力相协调，创造出经济效 益、社会效益以及环境效益
⑶可持续——要考虑当代人，也要顾及到后代人。不仅要保 证现代的发展，而且要保证未来的发展，使发展处在不断增 长的趋势
②可生存——满足人类最低生活标准
gk,T gmin
（对经济社会系统的要求）
Eqk,T Eqmin （对资源系统的要求）
Wl k,T Wl min
（对生态系统的要求）
式中：gk,T 为第T个时段选择第k个方案时所对应的人均
GDP；gmin 为当前人们满足最低生活标准所需的人均GDP；
Wl k,T 为第T个时段选择第k个方案时所对应的生活总需求资 源量；Wl m in为满足人们生理与生活所需的最小资源需求量；Eqk , T
②非线性规划模型——目标函数或约束方程中有一个或多 个非线性函数
如果非线性规划模型比较简单时，实际应用时常采用线性化 技术，把非线性方程近似地用一系列线性函数表示，再用线 性规划方法求解。常用的线性化技术有变量分割法、可分规 划法等。 如果非线性规划模型比较复杂，不能采用线性化技术进行 处理，就只能用非线性规划方法求解。求解的方法不外乎两 类，一类是解析解；一类是数值解。
水供水比例，需水工程供水比例，跨流域调水比例，供水普及率。 ❖ 水资源使用指标。即总用水量，农业用水比例，工业用水比例，生活用水比例。
❖ 生态与环境指标
❖ 总体质量指标即生物多样性指标。主要由多样性指数、均匀度和优势度三个方面表征。 ❖ 植被质量指标。即森林覆盖率、操场面积比，载蓄量，植被面积变化率。 ❖ 河湖质量指标。即河湖水体矿化度，主河长缩减率，湖泊面积缩减率，水库面积变化
矩阵；第二，选出相关置信度有一半以上（包括一半）大于0.95的指标，筛 选掉的是独立指标，它们将与独立性分析得到的指标共同描述发展特征；第 三，分别计算出指标的平均相关系数并求出平均相关系数的平均值；第四， 选出相关系数有一半以上大于总体评价相关系数的指标。 ❖ 独立性分析：指标独立性的高低取决于指标间的相关程度。 ❖ 对于选出的主成分指标，定义相关系数大于等于0.9的指标为重复指标并加 以合并。
❖ 随着人类的发展，特别是工业革命以来，人口不断 增长，人类社会活动增加，科技飞速发展，经济也 在不断飞速发展，当然伴随着资源消耗量不断增加， 生态河道水资源危机也从“开始出现”到“日益突 出”，带来的环境问题也越来越大。反过来又在不 同程度上制约着经济增长、社会进步。社会、经济、 水资源、环境相互联系、相互制约、互为因果。可 持续生态河道水资源的目的，是为社会经济的发展 和河道生态与环境的保护提供源源不断的水资源， 因此，可持续生态河道水资源的研究的对象系统应 该界定在河道社会经济-生态河道水资源-河道生态 复合系统上。
水资源优化配置，就是针对水资源系统，利用优化技术方 法，依据一定的目标（单一目标或多目标），在水资源系统 的综合约束条件下，使水资源配置达到目标最优的过程。
水资源优化配置的发展是与优化技术相联系的，也就是说， 水资源优化配置仅仅是优化技术在水资源配置中的一种应用。
为现经济社会发展、水资源利用、生态系统保护的协调发 展和综合目标最大，应用优化技术来协调水资源系统各要素 之间的关系，保证经济社会可持续发展。
子系统间协调程度的指标。包括人均社会净福利，生态与环境质量，水资源承载力， 缺水率，洪灾频数。
❖ 挑选指标的一般要求：
❖ 具有代表性，是反映该区的主要指标； ❖ 简单易于量化、易于获得数据； ❖ 覆盖面要广； ❖ 具有一个可以对照比较的目标值或标准值； ❖ 符合可持续水资源管理指标选择原则。
优化技术与模拟技术简介
建立可持续生态河道水资源管理指标体系
❖ 概念：可持续生态河道水资源管理指标体系是度量河道社
会经济-河道水资源-河道生态复合系统发展特征的参数。通 过衡量其质量的好坏判断是否符合可持续水资源管理准则， 来定量评估水资源开发、利用和管理的可持续性。
❖ 可持续生态河道水资源管理指标应具备的功能：
❖ 能描述和表征任一时刻河道社会经济、水资源、生态与环境 的法杖状况和变化趋势。
⑵计算机模拟技术
计算机模拟技术，是仿造真实物理系统的情况下，利用电 子计算机模型（或模拟程序），模仿实际系统的各种活动， 为制定正确决策提供依据的技术。
应用计算机模拟技术解决实际问题的主要内容与步 骤有三个：
① 建立系统的计算机模型（或模拟程序）。 ② 运用模型进行计算（或实验）。 ③ 分析模拟计算结果，并作出决策。
可持续发展的量化研究方法
1）基于“社会净福利函数”的量化方法——Daniel P.Loucks于1997年提出
社会净福利函数，是对国民收入（GDP）的一种 “绿化”，是从GDP中扣除恢复生态系统良性循环所需 的支出后，得到的一个新指标，也称为净经济福利。
其计算公式如下：
W k,T Gk,T Ck,T
❖ 能体现出河道社会经济、水资源、生态与环境的发展协调程 度。
❖ 能反映出河道存在的水问题及其产生的根源。
建立可持续生态河道水资源管理指标体系的原则
❖ （1）科学性原则：指标体系一定要建立在科学的基础上， 能够较客观、真实地反映系统的内涵，较好地度量水资源管 理的状况、方略、规划目标。
❖ （2）完备性原则：要求指标体系覆盖面广，能综合反映水 资源管理的各个方面。
可持续生态河道水资源管理新的准则（即量化准则）：
❖ 可承载性：地球生命支撑系统部遭到破坏的最大承受能力，
在这里就是指河道生态系统。
❖ 有效益：可持续发展要求经济投入和生态河道资源管理带来 的发展是一种有效益的发展（包括经济效益、社会效益、环 境效益等）。
❖ 可持续：可持续发展不仅考虑到当代人，而且顾及到后代人。 不仅要保证现代的发展，而且要保证未来的发展，使发展处 在不断增加的趋势。
❖ 理论分析法:对河道社会经济-水资源-生态复合系统可持续发展的内涵、特征 进行分析综合，选择那些重要的发展特征指标。
❖ 在初步提出评级指标的基础上，征询有关专家的意见进行调整。 ❖ 主成分分析法和独立性分析法筛选指标。 ❖ 为满足指标的主导性和独立性原则，对具体指标系统进行主成分分析和独
立分析，选择出内涵丰富又相对独立的指标构成体系。 ❖ 主成分分析：首先计算各发展特征内部指标间的相关系数，得到相关系数举
其中必须注意的关键问题有：建立可靠的模拟模型； 确定输入，也就是如何划分拟选方案；输出结果择 优标准的确定 。
调查研究、提出问题、分析问题 量化分析