基于系统动力学的环境承载力仿真与调控

合集下载

旅游环境承载力的界定与拓展

第 32 卷第 6 期 2013 年 6 月
地理研究 GEOGRAPHICAL RESEARCH
Vol.32, No.6 Jun., 2013
基于水环境承载力的沁河流域系统优化调控
叶龙浩 1，周丰 2，郭怀成 1，高伟 1，何成杰 1，王翠榆 1
（1. 北京大学环境科学与工程学院，水沙科学教育部重点实验室，北京 100871； 2. 北京大学城市与环境学院，地表过程分析与模拟教育部重点实验室，北京 100871）
摘要：基于水环境承载力核算模型，提出流域系统优化调控方法，并应用于沁河流域。通过承载力核算模型计算出 2015 年和 2020 年流域水环境承载力，当系统动力学预测的 2015 年和 2020 年经济发展规模高于承载力时，通过约束条件中工业企业排放浓度、城镇生活污水收集率、水资源利用率、尾水回用率等 4 项调控指标进行敏感度分析，最终确定最优的经济发展。结果表明：沁河流域应该优先调控城镇生活污水收集率；2015 年，执行工业污水排放二级标准，收集率须达到 71.4%以上，优化后的经济规模阈值为 475.6 亿元；2020 年，执行工业一级标准，城镇生活污水收集率须为 78.4%以上，相应地经济规模阈值为 816.0 亿元。关键词：水环境承载力；可持续性；系统动力学；系统优化；沁河流域
1 引言
水环境承载力是指一定状态下某地区水环境所能承受的社会经济和人口增长阈值[1]，在环境管理、资源利用[2]、土地耕种[3]等方面得到广泛应用。其并非一成不变，而是与技术、产业结构和消费水平等密切相关[4]，反映了社会经济与环境相互作用的界面特征，也是流域可持续性的重要判据[5]。然而，水环境承载力的定量测度以及基于此的流域系统优化调控成为一类研究难题 [6]。目前，水环境承载力的定量测度研究主要包括两个方面： ① 基于综合评价方法对水环境承载力状态进行评估[7-10]； ② 基于系统动力学或优化模型方法计算特定状态下的水环境承载力 [11-13]。对于第一类方法，主要通过对评价指标赋权，以指数形态分辨水环境所处的综合状态，计算和操作过程相对简洁，可重复性强，是目前应用较为广泛的量化方法[14]。但该类方法的缺陷是预测能力较差，主要作为鉴别手段而非调控手段[15]。考虑到在水环境承载力研究体系中，涉及的因子众多[16]，反馈关系复杂，大量的数据交叉重叠，主次互相隐合，且随着时间的变化而变化[17]。为此，针对环境承载力研究的系统性和复杂性，引入系统动力学的方法进行整体分析、剖析系统所有要素的因果反馈关系[18,19]。相比而言，其优势在于：① 从“社会—经济—环境”整体的角度来研究承载力；② 将复杂的系统逐步分解，使模型建立成为可能；③ 允许开展相应预测工作。尽管如此，对复杂系统的合理简化以及参变年代美国提出流域管理以来，强调以流域方法为基础，采用流域分析的途径，在流域尺度上，采取有效措施来维系、保护和恢复水环境及水生态系统完整

基于系统动力学模型的政策仿真与评估研究

基于系统动力学模型的政策仿真与评估研究近年来，政策制定者和研究人员越来越意识到政策的复杂性和不确定性。

为了更好地理解政策的影响和效果，基于系统动力学模型的政策仿真与评估研究逐渐受到关注。

系统动力学是一种研究动态系统行为的方法，它强调系统内部各个因素之间的相互作用和反馈。

政策仿真与评估研究利用系统动力学模型，可以对政策的实施和效果进行定量分析，从而帮助决策者做出更明智的决策。

首先，政策仿真与评估研究可以帮助政策制定者预测政策的影响。

通过构建系统动力学模型，可以模拟政策实施后系统的行为和变化。

模型可以包括政策的各个方面，如经济、社会、环境等因素，以及它们之间的相互作用。

通过对模型进行仿真，可以预测政策对系统的影响，从而帮助政策制定者在实施前评估政策的效果和可能的风险。

其次，政策仿真与评估研究可以帮助政策制定者优化政策设计。

通过对系统动力学模型进行参数调整和敏感性分析，可以找到最优的政策方案。

政策制定者可以通过改变模型中的参数，比如政策的幅度和时机，来评估不同政策方案的效果。

这种方法可以帮助政策制定者在制定政策时更加全面地考虑各种因素和可能的结果，从而提高政策的效果和可行性。

此外，政策仿真与评估研究还可以帮助政策制定者理解政策的长期影响。

通过系统动力学模型的建立和仿真，可以模拟政策实施后系统的演化过程。

这有助于政策制定者了解政策的长期影响和潜在的不良后果。

政策制定者可以通过模型的分析和评估，及时调整政策，以避免可能的负面影响。

然而，政策仿真与评估研究也存在一些挑战和限制。

首先，系统动力学模型的建立需要大量的数据和参数，而且对模型的精确性和准确性要求较高。

其次，政策仿真与评估研究需要对系统的各个方面和因素进行全面的考虑，这对研究人员的专业知识和技能提出了较高的要求。

此外，政策仿真与评估研究也需要政策制定者对模型的理解和接受，以及对模型结果的正确解读和使用。

综上所述，基于系统动力学模型的政策仿真与评估研究为政策制定者提供了一种全面、定量的分析方法。

系统动力学应用于环境保护中的

23随着经济的快速发展，其所带来的环境问题也越来越多，而这些环境问题也成为了国家与地方政府关注的焦点。

系统动力学（System Dynamics，SD）是1956年由美国麻省理工学院的Forrester教授所创立的，其是一门研究信息反馈的科学，也是一门认识系统问题与解决系统问题相互交叉的综合性科学。

系统动力学主要是将计算机模拟技术作为主要手段，通过功能分析，对复杂动态反馈性系统问题进行研究与解决的一种仿真方法。

系统动力学是一种适合进行动态预测与政策影响分析的方法，其可以有效地将系统内的各个因素组织起来，并对它们之间的关系进行全面的分析，从而为科学决策提供依据。

因此，将系统动力学应用于环境保护中对实现环境的可持续发展起着很重要的意义。

1　系统动力学的特点与优势系统动力学能够从宏观和微观两个方面入手对所研究的整个系统进行综合的分析，而其主要特点则是能够对系统的结构——功能进行模拟分析。

一般系统动力学所研究的对象是整个开放系统，而在进行该类系统的研究时，其主要是从微观结构入手，研究分析系统内部元素之间存在的因果关系以及反馈环的动态行为，然后利用分析结果将系统的基本结构构造出来，最后再应用计算机技术根据其基本结构构建一个相互作用的流图与仿真模型，采用该模型模拟不同因素可能对系统造成的影响，根据模拟结构制定不同的决策方案，最终达到有效地调控系统的目的。

由于系统动力学的建模方法与模拟语言较为成熟，因此在应用过程中和其他的方法相比则具有很多优势：能够解决高阶次、非线性、多重反馈以及复杂时变等系统问题；能够明确地体现出系统内部与外部因素之间的关系；能对系统进行动态模拟以及战略性的研究，对系统的行为以及发展趋势进行分析；其使定性分析与定量分析实现了统一；其能进行长期性与周期性仿真，即使数据不多，仍能进行研究；其有专用的模拟软件，因此操作更方便、容易。

2　系统动力学应用于环境保护系统动力学作为一种系统分析和仿真的方法，目前其在国内外的环境中已经被广泛地应用，而且取得了一定的成绩。

基于系统动力学模型的政策模拟研究

基于系统动力学模型的政策模拟研究引言：随着社会的不断发展和变化，政策制定者需要预测和评估政策的潜在影响。

然而，由于社会系统的复杂性和不确定性，传统的分析方法可能无法全面准确地预测政策的效果。

在这种情况下，基于系统动力学模型的政策模拟研究成为了一种有力的工具，能够帮助政策制定者更好地理解和预测政策的影响。

一、系统动力学模型的基本原理系统动力学是一种研究动态系统行为的方法，它通过建立系统的数学模型来模拟和分析系统的变化过程。

系统动力学模型由一系列的方程组成，描述了系统中各个因素之间的相互作用关系。

这些方程可以包括物质流、能量流、信息流等，从而全面地描述了系统的运行机制。

二、政策模拟的基本步骤政策模拟是指通过系统动力学模型对政策进行定量分析和模拟，以预测政策的潜在影响。

政策模拟的基本步骤包括问题定义、模型建立、参数估计、模型验证和模拟分析。

首先，问题定义是政策模拟的起点。

政策制定者需要明确政策的目标和影响范围，以便建立相应的模型。

其次，模型建立是政策模拟的核心。

模型建立包括确定系统的边界、建立系统的结构和定义各个变量之间的关系。

在这一步骤中，政策制定者需要考虑系统的复杂性和非线性特征，确保模型能够全面准确地反映实际情况。

然后，参数估计是政策模拟的重要环节。

参数估计是指确定模型中各个参数的具体数值，以使模型能够与实际情况相吻合。

参数估计可以通过历史数据、专家咨询和实地调研等方式进行。

接着，模型验证是政策模拟的关键步骤。

模型验证是指通过与实际数据的比对来检验模型的准确性和可靠性。

政策制定者需要根据验证结果对模型进行修正和改进，以提高模型的预测能力。

最后，模拟分析是政策模拟的结果展示和解释。

模拟分析可以通过调整模型中的参数和变量，模拟不同政策情景下的系统行为，从而预测政策的潜在影响。

三、政策模拟的应用案例基于系统动力学模型的政策模拟研究在各个领域都有广泛的应用。

以下是一些典型的案例：1.经济政策模拟：政府可以利用系统动力学模型来模拟不同的经济政策情景，预测政策对经济增长、就业率和通货膨胀率等指标的影响。

基于系统动力学仿真模拟评价武汉市水资源承载力

制约的关系，结合水资源承载力系统结构分析图将各子系统联系起来－－，得到水资源～经济一社会一生态环境的耦合系统，构建出了相对完整的水资源承载力系统动力学仿真模型系统流图。该系统动力学仿真模型中包含５种变量：状态变量、
【中图分类号】Ｔｖ２１１．１【文献标识码】Ａ［文章编号】１００９ — １７４２一（２０１４）０３ — ０１０３ — ０５
１前言
水资源承载力系统是一个复杂的系统，涉及资
能在单一的系统中来做分析，还需要全盘考虑资源、社会、环境、经济和水污染等因素之间的联系，
速率变量、辅助变量、常数变量和表函数，这些变
的理论基础复杂、计算过程繁琐，而且评价结果受
人为因素的影响较大］。针对以上问题，本文以系
统动力学原理建立模型并用密切值法来分析模拟结果，将两者有机结合引入到城市水资源承载力的评价与决策研究中，探寻一种简单可行、科学可靠
的水资源承载力综合评价的新方法。
量之间由４１个方程相互连接，构成了１Ｏ条反馈回路，用系统动力学专用软件Ｖｅｎｓｉｍ软件建立模型，如图Ｉ所示。
２水资源承载力评价
水资源承载力所涉及的面比较广，对其研究不
【收稿日期】２０１３ — １０ — １９

系统动力学在环境保护中的应用

系统动力学在环境保护中的应用孙烨;梁冬梅【摘要】简要介绍了系统动力学的发展历程、特点及优势.从水资源保护、固体废弃物管理、环境影响评价、土地资源利用与规划和生态环境保护五个方面综述了系统动力学方法在环境保护中应用的研究进展,提出系统动力学的发展前景.%The paper briefly introduced the development process, characteristics and advantages of system dynamics, then reviewed the research advances on the application of system dynamics in- environmental protection from five aspects of water resources protection, solid wastes management, environmental influence assessment, land resources utilization and planning, and eco-environmental protection, finally presented the development prospect of system dynamics.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2012(000)007【总页数】3页(P4185-4187)【关键词】系统动力学;环境保护;应用;综述【作者】孙烨;梁冬梅【作者单位】吉林农业大学资源与环境学院,吉林长春130118;吉林省环境保护厅,吉林长春130051【正文语种】中文【中图分类】X22系统动力学是由美国麻省理工学院的Forrester教授于1956年创立的，以计算机模拟技术为主要手段，通过结构功能分析，研究和解决复杂动态反馈性系统问题的仿真方法。

《2024年基于系统动力学的城市交通拥堵治理问题研究》范文

《基于系统动力学的城市交通拥堵治理问题研究》篇一一、引言随着城市化进程的加快，城市交通拥堵问题逐渐凸显，成为了各大城市亟待解决的重要问题。

交通拥堵不仅影响着城市居民的出行效率和生活质量，也对城市经济发展、环境质量等产生负面影响。

因此，寻找有效的城市交通拥堵治理方案，已经成为了一个迫切的课题。

本文基于系统动力学方法，对城市交通拥堵治理问题进行研究，以期为城市交通管理部门提供参考依据。

二、系统动力学方法概述系统动力学是一种以系统论为基础，通过计算机仿真技术来研究复杂系统的行为和演化的方法。

该方法可以有效地分析系统的结构、功能和动态行为，适用于解决城市交通拥堵这类复杂的社会系统工程问题。

在本文中，我们将运用系统动力学方法，对城市交通系统的结构、交通流量的变化、交通政策的影响等因素进行深入分析。

三、城市交通拥堵现状及成因分析（一）现状描述当前，城市交通拥堵问题日益严重，主要表现在道路拥堵、公共交通压力增大、交通事故频发等方面。

特别是在上下班高峰期，道路拥堵现象尤为严重，给市民出行带来了极大的不便。

（二）成因分析城市交通拥堵的成因复杂多样，主要包括以下几个方面：一是城市规划不合理，道路布局不尽科学；二是机动车数量快速增长，道路资源供不应求；三是交通管理不到位，交通设施建设滞后；四是公共交通发展不足，市民出行方式单一。

四、基于系统动力学的城市交通拥堵治理策略研究（一）建立系统动力学模型根据城市交通系统的特点，建立系统动力学模型。

该模型包括交通流量、道路状况、交通政策等多个子系统，能够反映城市交通系统的结构、功能和动态行为。

（二）分析交通流量变化通过系统动力学模型，分析交通流量的变化规律。

包括不同时间段、不同地点的交通流量变化情况，以及交通流量与道路状况、交通政策等因素的关系。

（三）制定治理策略根据分析结果，制定针对性的治理策略。

包括优化城市规划，完善道路布局；控制机动车数量，提高道路资源利用效率；加强交通管理，提升交通设施建设水平；发展公共交通，引导市民绿色出行等。

基于系统动力学的区域水环境动态承载力研究

ＤｙａｉｒｙｎｇＣａｃｔｆＲｅｉｎａａｅｖｒｎｅｔＢａｅｎＳｓｅｎｍｉｓｎｍｃＣａｒｉｐａｉｙｏｇｏｌＷｔｒＥｎｉｏｍｎｓｄｏｙｔｍＤｙａｃ
Ｍ０Ｓｈｕｈｏｇ，ＳＵＮｎｘｉ — ｎＸｉ－ｎ，ＳＨＥＮｎｇ，ＴＡＮＧｕｎｅＢｉＣｈ－
ｉｏｌｘａｄｃａｇａｌ．ＴａｉｇＢａｊＣｉｙｉｈｒｈｓｅｉｎｆｒｅａｌ，ｔｅｕｂｎｓｃｍｐｅｎｈｎｅｂｅｋｎｏｉｔｎｔｅＮｏｔｗｅｔｒｇｏｏｘｍｐｅｈｒａ
ｅｉｏｎｖｒｎｍｅｃｒｙｎｇａｃｔ．Ｂｙｉｕｌｔｎｇｅｅａｓｈｅｅｎｔａｒｉｃｐａｉｙｓｍａｉｓｖｒｌｃｍｓ，ｔｃｒｅｐｄｉｇｈｅｏｒｓｏｎｎＷＥＣＣｉｓ
ｗｏｒｄｏｅｐｃｉｅｙａｈｅｏｉｕｓｈｅｅｉｒｉｅｋｅｕｔｒｓｅｔｖｌｎｄｔｐｔｍｍｃｍｓｐｏｖｄｄ，ｗｈｅｅｏｖｄｉｇａｓｒｔｇｉｃ — ｒｂｙｐｒｉｎｔａｅｃｄｅｉｓｏｎｂｓｓｆｒｒｇｏｌｓｓａｎａｌｖｌｐｍｅ．ｉａｉｏｅｉｎａｕｔｉｂｅｄｅｅｏｎｔ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｗａｅｎｖｒｎｍｅｔｃｒｙｉａｃｔｓｉｐｔｎｔｂｓｓｆｒｃｏｒｉｔｎｇｔｅｉａ — ｔｒｅｉｏｎａｒｎｇｃｐａｉｙｉｍｏｒａａｉｏｏｄｎａｉｈｅｒｇｏｎｌｅｃｎｏ — ｏｃｅｙｅｉｏｏｍｙｓｉｔ－ｎｖｒｎｍｅｔｓｓａｎｂｌｖｌｍｅｔＣｉｙｉａｈｅｃｌ－ｏｐａｅｒａｗｉｈｈｎｕｔｉａｅｄｅｅｏｐｎ．ｔｓａｉｙｐｕｌｔｄａｅｔｔｅｆｅｕｅｔｅｏｍｉｃｉｉｉｓ，ＯｔａｈｅｆｃｏｒｆｅｔｎｇｃｔｔｒｅｖｉｏｎｍｅｔｃｒｙｎａｃｔｒｑｎｃｎｏｃａｔｖｔｅＳｈｔｔａｔｓａｆｃｉｉｙｗａｅｎｒｎａｒｉｇｃｐａｉｙ

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

０
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ｖｒｎｍｅｔｌｂａｎａａｉｙｉｎａｐｏｉｔｅｒｅｏｈｔｕｃｕｅｏｎｉｏｍｅｎｙｔｍｎＯＥｎｉｏｎａｅｔｇｃｐｃｔｓａｐｒｐｒａｅｄｇｅｆｔｅｓｒｔｒｆｅｖｒｎｉｔｓｓｅａｄＳ。ｃｏ —ｅｏｏｃａｔｖｔｅ．ＩｒｅｏｈｒｎｚｈｃｎｏｉｅｅｏｍｅｔａｄｅｖｒｎｍｅｔｌｐｒｔｃｉｎａｄｏｉｚｉｃｎｍｉｃｉｉｉｓｎｏｄｒｔａｍｏｉｅｔｅｅｏｍｃｄｖｌｐｎｎｎｉｏｎａｏｅｔｏｎｐｔｍｉｅｔｅｃｒｙｎａｃｉｆｔｅｅｖｒｎｎｎＳａｉＰｏｉｃｈａｒｉｇｃｐａｔｏｈｎｉｏｍｅｔｉｈａｎｘｒｖｎｅ，ｔｉｅｅｒｈａｏｔｏｉａｉｎｏｔｂｅａｄｒｔｏａｙｈｓｒｓａｃｄｐｓａｃｍｂｎｔｏｆｓａｌｎａｉｎｌｍｅｈｄｓｔｒｕｈｂｕｌｉｇｍｏｅｓｂｓｄｏｙｓｅｔｃｄｎｍｉ，ｓｍｕａｅａｓｒｅｆｉｄｘｓｏｉｅｅｅｅｏｉｇｔｏ，ｈｏｇｉｄｎｄｌａｅｎｓｔｍａｉｙａｃｓｉｌｔｅｉｓｏｎｅｅｆｄｆｒｎｔｄｖｌｐｎｆ
ｉｇｆｌｖｃｎｙ．ＴｅｓｌｉｅｕｔｓｏａｔｅｍｄｌａｅｎＳｆｈｎｉｎｎａｃｒｉａａｉｎ，ｕｌａａｃ）ｈｉａｏｒｓｌｈｗｔｔｈｏｅｂｓｄｏＤｏｔｅｅｖｏｍｅｔａｒｎｃｐｃｔ，ｍｕｔｎｓｈｒｌｙｇｙ
ｓｌｔｎ．Ａｎｅｔｔｎｉｍａｅｂｓｄｏｙｔｅｉｆｈａａｎｔｃｎｌｄｓｔｅｓａｅｏａａｉｔｏｅｏｄｏｕｉｓｏｓｉｉｓｄａｅｎｓｎｈｓｓｏｅｄｔ．ａｄｉｏｃｕｅｈｔｔｆｃｐｂｌｙ（ｖｒｌａ — ｍａｏｔｉ
第２卷第２７期
文章编号：０６—９４（００００９５
计
算
机
仿
真
２１年２００月
基系动力学的环境承载力仿真与调控于统
陈永霞，薛惠锋，王媛媛，解丹蕊
（北工业大学自动化学院，西两安７０７）西陕１０２摘要：环境承载力是区域环境系统结构与区域社会经济活动适宦程度的一种表示。环境承载研究很重要。为使陕西省经济
ａｒｅｗｉｈａｔａｌｓａｅＴｈｅｕｔｒｖｄｅａｔｅｒｔｃｌｂｓｓｆｒｔｅｄｖｌｐｍｅｔｏｈｎｘｏｎｅｐｌｎｓｇｅｔｃｕｔｌ．ｅｒｓｌｓｐｏｉｈｏｅｉａａｉｏｈｅｅｏｎｆＳａｉＰｒｖｉｃａ．ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｖｒｎｎａａｒｉｇｃｐｃｔＳｙｔｍｙｎｍｉｓ；ｍｐｒｈｅｓｖｖｌｔｏｅｈｄＥｎｉｏｍｅｔｌｃｒｙｎａａｉｙ；ｓｅｄａｃＣｏｅｎｉｅｅａｕａｉｎｍｔｏ
ＣＨＥＮｎＹｏｇ— ｘａ，ｉＸＵＥｉｆｎＷＡＮＧａ —ｙａＸＩＤａ一】ｉＨｕ — ｅｇ，Ｙｕｎｕｎ，Ｅｎ
（ｏｅｅｏｕｏｍｉｎｏｔｗｓｒｏｙｅｎｃｌｎｅｓｙＸ ’ ｈｎｉ１０２Ｃｉ）Ｃｌｇｆｔｔ，ＮｒｅｔｎＰｌｅｈｉｉｒｔ，ｉｎＳａｘ７０７，ｈｎｌＡｎｏｈｅｔａＵｖｉａａ
发展与环境保护相协调，优化陕西省环境承载能力，采用定性和定量相结合的方法，通过建立系统动力学模型，仿真陕西省中长期（０７—２２２０００年）不同发展策略下各指标数值，并采用综合评价方法计算不同策略Ｆ环境承载力的值，最终得出承载
状态（载、载、超满可载）。仿真结果表明基于系统动力学的环境承载力模能够动态仿真现实的环境承载力；究结果可研为陕西省发展规划的制定提供一定的理论依据。关键词：境承载力；统动力学；合评价法环系综
ｔｔｓｆｈｎｘＰｏｉｅｉｍｉｌｇｔｍ（０７—２２）ｔｍａｕｅｔｅｃｐｂｌｙｏａｈｔｔｎｄｆｒｔａｉｒａｎｉｒｖｃｄ— ｏｒ２０ｃｃｏＳｎｎｎｅ００，ｏｅｓｒａａｉｔｆｃｃｉｉｉｅｎｈｉｅａｃｆｅ
中图分类号：Ｐ９．Ｔ３１９文献标识码：Ｂ
ＳｍｕａｉｎａｄＡｄｕｔｎｆＥｖｒｎｎａｉｌｔｎｊｓｍｅｔｏｎｉｏｍｅｔｌｏ
ＣａｒｉｇＣａｃｔｓｄｏＳｓｅＤｙａｉｓｒｙｎｐａｉｙＢａｅｎｙｔｍｎｍｃ