城市水资源承载力的系统动力学(SD)模型研究浅析
西安市水资源经济系统SD模型研究

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Ab t a t s r c :On t e b ss o o r h n ie u d r tn i g o h r s n i ai n a d isi t r a tu t r n t e e o o c s se o ’ n wae h a i fa c mp e e sv n e sa d n ft e p e e tst t n t n e ls r cu e i h c n mi y t m fXi a t r u o n r s u c s o i i g wi u r n iu t n i ’ n C t n sn h y t m y a c t o e o r e ,c mb n n t c re tst ai n Xi a i a d u i g t e s s h o y e d n mi smeh d,i b i h c n mi y tm D d lo t r t u l t e e o o c s se S mo e fwae t
实现 水 资 源 经 济 协 调 可 持 续 发 展 。
基于SD模型水资源承载力研究

基于SD模型水资源承载力计算的理论研究——以青海共和盆地水资源承载力研究为例雷学东陈丽华余新晓王薇(北京林业大学,北京 100083)12摘要:本文从水资源承载力计算的研究现状入手,引出了规划方法和系统动力学方法相结合进行定性分析,而主要采用系统动力学仿真模型(SDMWRCCB,简称SD模型)进行定量计算的复合研究方法。
在对该方法建模思路以及对共和盆地水资源环境系统构成分析的基础上,最后建立了共和盆地水资源承载力模型;该模型的建立为进一步进行共和盆地水资源承载力的定量研究提供了必要的手段。
关键字:水资源承载力系统动力学方法共和盆地SD模型水资源承载能力计算的方法主要包括规划方法和系统动力学方法。
规划方法的优点是模型的描述更符合实际,模型的精度更高,缺点是对资料的质量要求高,计算分析的工作量大;而系统动力学方法的优点是模型简单灵活,计算量相对小,但模型的精度不高,模型的描述不一定完全符合实际。
由于水资源承载力研究涉及因数众多,又具有多目标、动态性和极限性等特点,两种研究方法有各有优劣;因此,为了更客观、准确地进行水资源承载力研究,在这次共和盆地水资源承载力研究中,我们采取规划方法和系统动力学方法相结合进行定性分析,而主要采用系统动力学仿真模型(SDMWRCCB,简称SD模型)进行定量计算的复合研究方法。
1、系统分析方法的选取和建模思路从水资源承载能力的内涵可以看出,水资源承载能力研究将面对着包括社会、经济、资源和生态环境在内的纷繁复杂的大系统,这个系统内既有自然因素的影响,又有经济、社会、文化等社会因素的作用。
为此,本模型将在可持续发展理论指导下,立足于资源可能性,以系统工程方法为依据,着重从水资源的可能性出发,研究水资源对区域经济的支持作用,回答水资源支持下的区域经济合理发展规模及在一定生活条件下的合理人口载量。
系统动力学(System Dynamics,简称SD)是美国麻省理工学院Jay.W.Forrester教授于1956年创立的。
水资源承载力的研究方法分析

水资源承载力的研究方法分析文章在阐述水资源承载力研究进展的基础上,对水资源承载力的基本概念进行了说明,并从社会经济、水资源利用、生态环境这一符合型系统出发,分析了在水资源承载力的计算中节水措施发挥的重要作用,对几个创新性、高效率的水资源承载力计算方式进行了阐述。
标签:水资源承载力;基本内涵;研究措施1 水资源承载力的基本内涵水资源承载力是承载力在水资源领域中的具体应用,从物理学角度来看,承载力是指物体在不受到外界破坏的基础上,所能够承受的最大压力。
随着人口数量的增加、资源环境问题的严重,承载力这一概念逐渐受到社会各界的广泛关注。
但是国外针对水资源承载力的研究有限,通常情况下,都是将研究局限在水资源的可持续发展中,而国内关于水资源承载力的研究主要集中在对其基本内涵、评价指标中。
就目前来看,水资源承载力这一概念并没有得到统一,国内的学者面对这一问题,也都是仁者见仁智者见智。
但是从整体上来看,可以将水资源承载力的基本概念简单的分为三大类,第一:将水资源承载力定义为水资源能够承受的最大支撑力;第二,将水资源承载力定义为水资源补给的最大规模;第三,将水资源承载力定义为水资源可开发的最大容量;这三种观点各有利弊。
它们虽然从三个不同的角度的处罚,但是从内部联系来看还是有一定联系的,“最大支撑力”更加适合评价水资源目前或者在不久的将来社会、经济发展规模的支撑程度和承受能力,而不能精确的反应出可承受的最大范围;而“最大规模”能够满足这一要求;“最大开发容量”能够间接反应出最大的发展规模。
水资源承载力分析必须要建立在可持续发展的基础上,实现水资源的科学利用和高效循环,为生态环境留有充足的水资源,维持大自然的生机和活力,剩下的一部分才用于社会经济的发展。
综上所述,水资源承载力就是在一定的社会、经济条件下,在满足社会生态发展基本需要的前提下,使水资源系统保持合理规模,以实现可持续发展。
2 水资源承载力的研究措施国内外学者在对水资源承载力进行了长时间的分析研究后,开始形成全新的研究思路,并形成了全新的研究成果。
基于SD模型的深圳市水资源承载力研究

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关键 词 :水 资 源承载 力 ; 系统 动 力学 ( D) 型 ;深圳 市 S 模
中 图 分 类 号 :T 2 ( 6 ) V 12 5 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :10 — 80 2 1 1 —0 9 0 0 0 0 6 ( 00)2 0 8 —5
SD o e s d t M d lba e sudy o wa e e o c s c r y n a c t f S nz e n t r r s ur e a r i g c pa iy o he h n
iy o he z e sc lult d a d e au t d I sp i td u ha he c pa iyi e s t n nd rt o ma o iin. Th o g t fS n h n i a c a e n v a e . ti o n e o tt tt a ct sl s ha 1 u e he n r l c ndto l ru h t ac l to nd e auai n ma n 1 lenai e he c l u ai n a v l to deo 6 at r tv s,i h wst tt t rr s u c sc ryngca ct ft t a e efe— ts o ha hewae e o r e a r i pa iy o ci c n b fe he y
1 引
言
深圳市全面 、协调和可持续发展具有重要 的现实意义 。
水资源承载力评价指标体系研究

水资源承载力评价指标体系研究水资源是人类社会生存和发展的重要基础,而水资源的承载力则是评估一个地区或国家水资源可持续利用能力的重要指标之一。
水资源承载力评价指标体系的研究,对于科学合理地评估和管理水资源具有重要意义。
一、研究背景和意义水资源是地球上最为宝贵的资源之一,但随着经济社会的迅速发展,对水资源的需求不断增加,水资源供需矛盾日益凸显。
因此,科学合理地评估水资源承载力,具有重要的理论和实践意义。
水资源承载力评价指标体系主要包括水资源总量、水资源质量、水资源可再生能力和水资源利用效率等方面的指标。
水资源总量是水资源承载能力的基础,它反映着一个地区或国家可供利用的水资源的数量。
水资源质量则体现了水资源可利用的程度,包括水质清洁程度和水资源的可持续保护能力。
水资源可再生能力是指水资源的恢复能力,包括地表水、地下水和雨水的补给速度和容量。
水资源利用效率则关系到水资源的可持续利用能力,高效利用水资源是实现可持续发展的关键。
二、水资源承载力评价指标体系的构建水资源承载力评价指标体系的构建是一个综合考虑水资源供需关系、水资源利用效益等多个方面的过程。
首先,要对水资源总量进行评估,包括水资源的利用量和供应量等指标。
其次,要考虑水资源质量,包括水质监测、水污染控制等方面的指标。
再次,要评估水资源的可再生能力,包括水资源的补给速度和容量等指标。
最后,要评估水资源的利用效率,即单位水资源产出的相关指标。
水资源承载力评价指标体系的构建需要充分考虑不同地区的特点和实际情况。
不同地区的水资源条件和经济社会发展水平存在差异,因此,在构建指标体系时应当根据实际情况进行合理选择和调整。
同时,应结合当地水资源管理政策和法规,以科学评估和指导水资源的合理利用。
三、水资源承载力评价指标体系的应用水资源承载力评价指标体系的应用,可以为水资源管理和决策提供科学依据。
通过评估水资源总量、质量、可再生能力和利用效率等指标,可以及时了解和掌握水资源的状况和问题,从而制定相应的管理措施和政策。
城市水资源承载能力评价模型及方法

城市水资源承载能力评价模型及方法随着城市化的快速发展,城市水资源的重要性日益凸显。
而城市水资源承载能力作为一个评价城市可持续发展能力的重要指标,对城市发展具有重要意义。
本文将介绍城市水资源承载能力的评价模型及方法。
一、城市水资源承载能力概述城市水资源承载能力是指在城市规划、建设和发展中,城市水资源可持续利用的能力。
城市水资源承载能力的大小取决于城市人口、经济、环境等因素,主要包括水资源供需平衡、水资源质量、水生态环境与城市发展协同等方面。
城市水资源承载能力评价的主要目的是为了评估城市水资源的可持续利用能力及其潜在的发展风险,以便为城市规划和水资源管理提供科学的政策依据。
二、城市水资源承载能力评价模型及方法城市水资源承载能力的评价模型及方法主要包括以下几种:1. 灰色关联度模型灰色关联度模型是一种通过灰色相关性来推断城市水资源承载能力大小的方法。
通过把城市水资源承载能力与其他因素进行关联,计算它们之间的关联度,以推断城市水资源承载能力的大小。
这种方法易于操作,但它的预测结果有一定的误差。
2. 综合评价模型综合评价模型是结合多个评价指标来评价城市水资源承载能力的方法。
常用的综合评价模型有层次分析法、模糊综合评价法和权重联合分析法等。
这种方法能够考虑到不同指标之间的相互影响,综合分析城市水资源承载能力的大小。
但需要对不同指标进行量化,数据选择和计算方法需要严谨。
3. 系统动力学模型系统动力学模型是基于系统动力学理论建立的模型,通过模拟城市水资源承载能力的变化过程,揭示城市水资源承载能力与其他因素的相互作用关系。
该模型可以随机应变、适应风险,并能够为城市规划和管理提供科学依据。
但该方法需要大量数据作为输入,并且建模过程繁琐。
三、城市水资源承载能力评价的应用案例广州市是中国南方城市,人口密度大,水资源紧缺。
2014年,广州市政府委托相关机构开展城市水资源承载能力评价,评估广州市的水资源可持续利用能力。
评价结果表明,广州市的城市水资源承载能力存在压力,主要表现为:1)供需矛盾严重;2)水资源质量降低;3)水生态环境破坏。
基于SD模型的深圳市水资源承载力研究

开 采 资 源 量 仅 为 1 2亿 m3 . 圳 人 . 9 / 深 a
S u y o h tr r s u c ss p o tn a a iy o h nz e a e n t e S m o e/Z a gB n L i u , t d n t ewa e eo r e u p ri g c p ct fS e h n b s d o h D d l h n i , u Guh a Hu /
Z eyn hnu Ab t a t B s d o r s n i ai n o ce y e o o n n i n n n S e z e , yo e al v l a i g t en t r n s r c : a e n p e e t t t f o it , c n mya de v r me t h n h n b v r l e a u tn a u e a d su o s o i h q a t y o a e e o r e n sn h y tms d n mi s me h d h t rr s u c s s p o tn a a i d lf r u n i f w tr r s u c s a d u i g t e s se y a c t o ,t e wa e e o r e u p ri g c p c t mo e o t y S e z e s e t b ih d a d t e wa e e o r e u p ri g c p c t f S e z e s c l u a e . h o c u i n i h t h n h n i sa ls e n h tr r s u c s s p o t a a i o h n h n i a c l t d T e c n l s o s t a n y S e z e t rr s u c ss p o t gc p c t mal rt a e e al . s d o o u a i n a d c mp rs n wi hn hnS wa e e o r e u p ri a a i i s l n 1g n r l Ba e n c mp t to n o a io t 1 n ys e h y h 6 k n fs h me , t a e c n l d d t a k n h n u t e tu t r , a sn h e a e te t n e e , n a c n i d o c e s i c n b o c u e h t ma i g t e i d sr r sr cu e r ii g t e s w g r a me tl v l e h n i g y s v n tr d g e n te g h n n h o u ai n c n r lc n e h n e S e z e t rr s u e ss p o i g c p c t a i g wae e r e a d sr n t e i g t e p p l t o to a n a c h n h n wa e e o r e u p r n a a i o t y ef c i eya d ma eis a u p r a h i i 0 0 f tv l n k l ea p o c 1 n 2 3 . e tv n
水资源承载力评估模型与分析方法

水资源承载力评估模型与分析方法水资源是人类生存和经济发展的重要基础,但随着全球人口的增加、城市化进程的加快以及气候变化等因素的影响,水资源供需矛盾日益突出。
因此,评估水资源承载力并探索分析方法对于制定科学合理的水资源管理政策具有重要意义。
一、水资源承载力的概念及意义水资源承载力是指特定区域在一定时期内,可提供并满足自然生态系统、社会经济发展和人民生活各种需求的水资源量。
水资源承载力的评估可以帮助决策者更好地了解自己所管理的区域的水资源状况,为制定合理的水资源管理措施提供科学依据。
水资源承载力评估的核心是确定评估指标和建立评估模型。
下面将介绍一些常用的水资源承载力评估指标和模型。
二、水资源承载力评估指标1. 水资源消耗指标:包括总用水量、人均用水量、水资源消耗强度等指标。
通过分析这些指标可以评估水资源的利用效益和合理性。
2. 水资源供需平衡指标:包括水资源利用率、水资源供需矛盾指数等指标。
通过分析这些指标可以评估当前水资源供需的平衡度,以及未来水资源供需情况的预测。
3. 水环境质量指标:包括水质污染程度、水生态系统健康等指标。
通过分析这些指标可以评估水环境的质量,为水资源保护提供参考。
4. 水资源可持续利用指标:包括水资源再生利用率、节水技术应用等指标。
通过分析这些指标可以评估水资源的可持续利用程度,为保障未来水资源供应提出建议。
三、水资源承载力评估模型1. 统计分析模型:通过大量的历史水资源数据,利用统计学方法分析水资源的供需关系,预测未来水资源供需情况。
常用的统计分析方法有回归分析、时间序列分析等。
2. 系统动力学模型:该模型通过考虑水资源系统内部的各种变化因素和相互关系,建立动态模型,模拟水资源的变化趋势和趋势变化对供需关系的影响。
3. 灰色关联分析模型:该模型通过将不确定的因素转化为确定的关系强度,分析水资源承载力与其它因素之间的关联程度。
灰色关联分析模型可以帮助决策者判断不同因素对水资源承载力的影响程度。
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城市水资源承载力的系统动力学(SD)模型研究浅析
摘要:城市水资源承载力研究作为城市可持续发展和水资源安全研究中的一项
基础课题,引起了各界的广泛关注,并成为当前水资源研究的重、热点问题。
本
文简析水资源承载力系统内影响水资源承载力的各要素间的关系,建立城市水资
源承载力的系统动力学(SD)模型研究。
关键词:城市水资源承载力;系统动力学(SD)模型
1前言
城市水资源承载力是涉及社会经济系统、水资源系统和生态环境系统的一个
衡量指标。
探讨城市水资源承载力,对于城市可持续发展规划具有十分重要的指
导意义。
我国水资源承载力研究始于20世纪80年代中后期,经典研究成果有施雅风
等对新疆乌鲁木齐河流域的水资源承载力的量化分析计算;1993年许有鹏等明确
提出水资源承载力的概念和评价模型[1];1996年河海大学左东启等提出的指标体系[2];2003年吴九红等建立城市水资源承载力的系统动力学(SD)模型[3];2006年夏军等提出城市化地区水资源承载力概念[4];2009年赵军凯等对开封市
未来预测年份水资源承载力进行评价[1];2014年杨雪梅提出水资源-城市化复合系统耦合度计算模型,构建了耦合度评价指标体系和各项评价因子分级标准[5]。
2模型设计与推算
系统动力学是一种以理论为基础,以计算机技术为手段,研究社会经济系统
的定量方法。
水资源承载力系统是集自然、经济、社会于一体的庞大复杂系统,
影响系统的内、外部因素较多,且影响因素联系紧密。
基于水资源承载力系统的
特点,可用系统动力学方法模拟其数值解,并用因果反馈回路简明地反映各因素
间的联系。
2.1系统的反馈回路
根据系统的特点及建模目的,主要分析反馈回路为:
(1)行业投资反馈回路:国民收入增加→社会总产值增加→行业投资增加→
行业需水增加→水资源缺口增加→行业产值减少→社会总产值减少→国民收入减少;
(2)水利投资反馈回路:国民收入增加→水利投资增加→可供水量增加→水
资源缺口减少→社会总产值增加→国民收入增加;
(3)环境投资反馈回路:国民收入增加→环境投资增加→废水治理投资增加
→可供水量增加→水资源缺口减少→社会总产值增加→国民收入增加;
(4)工业科技投入反馈回路:国民收入增加→工业科技投入增加→工业用水
重复利用率增加→万元产值耗水减少→水资源缺口减少→工业产值增加→社会总
产值增加→国民收入增加;
(5)生活用水反馈回路:国民收入增加→人均耗水增加→生活用水增加→水
资源缺口增加→水资源可承载人口减少→社会总产值减少→国民收入减少(6)农业用水反馈回路:国民收入增加→水利投资增加→农业供水增加→水
资源缺口减少→农业产值增加→社会总产值增加→国民收入增加
(7)行业需水反馈回路:国民收入增加→行业产值增加→行业需水增加→水
资源缺口增加→行业产值减少→国民收入减少。
2.2模型设计
状态方程是SD模型中各类变量的连接纽带,只要解出,其他方程可相应算出。
设有 n 个状态方程,则状态方程一般形式为:
d x/dt = R = f(Xi,Ri,Vi,Pi)(i=1,…,n)(1)
差分式为:
X(t +Δt)= X(t)+f(Xi,Ri,Vi,Pi)Δt(i=1,…,n)(2)式中:X为状态变量,R为流率变量,V为辅助变量,P为参数,t为时间变量。
本模型对于初始值,或拟合历史数据,或在平衡处将模型初始化,或将某些
特殊的增长(或衰退)过程作初始化处理,或对实际系统中波动较大的数据进行
必要的技术处理。
对于参数估计,或用统计、调查资料确定,或用一些常规数学
方法来估计,或用模型中因素间的因果关系类比推算,或用专家评估法评测等。
2.3灵敏度分析
通过对SD模型进行灵敏度分析,可找出影响系统的敏感参数,多参数调整组合即可进行不同方案下水资源承载力系统的仿真运算及政策试验。
仿真预测分析
中设计了两种方案:①趋势发展型:按系统现有发展趋势、指导思想、目标、产业结构和布局,不加人工干预,不做大的调整,顺延发展。
②综合协调发展型:以人口、资源、环境、经济协调发展为目标,以水资源、土地资源、资金为约束,对产业结构进行调整,加大工农业科技投入,开发节水技术,使系统的整体效益
最佳。
2.4参数选择
由于模型中参数众多且不易确定,所以本模型通过模拟实验来确定参数,在
参数值的变化范围内先粗略地试用参数进行调试,模型行为无显著变化时,即确
定该参数值。
经对SD模型进行灵敏度分析,选择以下参数(以2005年数据为例)作为调控参数(发展趋势型/综合协调发展型):水资源供应量(11.32亿
m³/18.72亿m³)、水资源投资率(12.87%/20.76%)、各部门间的用水比例(农
工生活75:17:8/67:22:11)、水污染治理力度(占GDP比例0.3%/0.8%)、
人口生育政策(1.3胎/1.1胎)等。
2.5模型校验
对模型进行量纲一致性、方程中极端条件和结构合适边界的测试。
对参数值
作适当变化,模型行为灵敏。
模型的行为对适当的方案描述也是灵敏的。
模型结
构与现实系统一致的测试结果说明模型是真实系统可识别的图像,模型的决策状
态反馈结构与真实系统的本质特征之间存在着合理的拟合,模型表面有效。
经对
模型进行以上结构检验、行为检验,认为该模型与现实系统拟合较好,能比较客
观地反映水资源承载力系统发展变化的规律,可用于预测和战略实验。
2.6结果推算
用方案综合评判法对两种方案进行综合评判。
趋势发展型方案综合得分52.1分,综合协调发展型方案综合得73.5 分。
结果:社会、工业、农业总产值
1109.10、1013.38、40.01万元,粮食总产量184.4万t,灌溉面积285.38公顷,
人口562.11万人。
3结论
郑州市的水资源供需矛盾十分突出,目前的实际人口数量已超过水资源可承
载人口量。
因此,严格控制人口是重要环节。
本文建立的城市水资源承载力系统动力学模型能较好地解决以下问题:①系
统客观地描述水资源与社会、经济、生态间相互制约相互促进的反馈关系。
②有效计算城市水资源承载力。
③对不同参数组合、优化后,可以比较不同方案策略
下水资源承载力状况。
参考文献:
[1]赵军凯,李九发,戴志军,闫虹,赵秉栋.基于熵模型的城市水资源承载力研究——以开封市为例[J].自然资源学报,2009,11:1944-1951.
[2]]薛小杰,惠泱河,黄强,蒋晓辉.城市水资源承载力及其实证研究[J].西北农业大学学报,2000,06:135-139.
[3]吴九红,曾开华.城市水资源承载力的系统动力学研究[J].水利经济,2003,03:36-39.
[4]夏军,张永勇,王中根,李浩.城市化地区水资源承载力研究[J].水利学报,2006,12:1482-1488.
[5]杨雪梅,杨太保,石培基,吴文婕,刘海猛.西北干旱地区水资源-城市化复合系统耦合效应研究——以石羊河流域为例[J].干旱区地理,2014,01:19-30.。