基于系统动力学的辽宁省水环境承载力模拟与预测

应用系统动力学方法建立了水环境承载力模型,并结合层次分析法和向量模法,模拟了辽宁省水环境系统的动态变化,预测了2000-2050年辽宁省水环境在不同发展方案下的承载能力.结果表明：若保持现行发展方案不变,2000-2050年,辽宁省水环境承载力将呈逐年下降趋势;仅增加水资源供给、不进行科学合理的水环境保护与治理,将无法提高该区域水环境承载能力;只有将开源、节流、治污、减排等多种手段相结合,才能有效提高辽宁省水环境承载能力,促进该地区经济、社会和环境的协调发展.     

水生态文明城市建设对城市水生态承载力的影响——以武汉市为例

城市水生态承载力能较好反映水资源-水环境-水生态-经济社会复合系统间多要素互馈关系,水生态文明城市建设对城市水生态系统具有多方面影响,对城市水生态承载力在水生态文明城市建设前后的变化进行定量研究具有重要意义。以城市"社会-经济-自然"复合生态理论为指导,充分考虑人类活动与城市水生态系统的响应关系,基于DPSIR框架构建城市水生态承载力评价指标体系,以水生态文明建设试点城市武汉市为例,综合运用熵权法、TOPSIS和障碍度诊断模型等方法,分析2008-2019年武汉市水生态承载力的变化趋势和影响因素。结果表明,水生态文明城市试点建设期间（2015-2017年）的水生态承载力平均水平（0.552）明显高于建设前（0.361）和建设后（0.438）,建设成果主要体现在压力和影响指标的改善以及响应指标的大幅度提升上。阻碍武汉市水生态承载力提升的主要指标为生态环境状况指数、建成区绿化覆盖率、农田灌溉亩均用水量、酸雨量和饮用水源地水质达标率。根据评价结果提出水城共生共荣发展模式、引导产业结构转型等提升武汉市水生态承载力的建议。     

环渤海沿海地区土地承载力时空分异特征

沿海地区是中国未来社会经济发展的重点区域,近年来沿海地区人地矛盾越来越突出,研究沿海地区土地承载力具有重要意义。针对以往评价中的不足,采用韦伯-费希纳定律确定指标评价标准;利用D-S证据理论进行主客观综合权重的计算,运用可变模糊集理论及模型对土地承载力进行综合评价,并以环渤海沿海地区进行实例分析。研究结果表明,2000—2011年,环渤海地区土地承载力整体呈持续上升趋势,但空间分布差异显著,天津、唐山、大连、盘锦、青岛、烟台、东营、威海土地承载力相对较高,锦州、营口、秦皇岛、滨州、潍坊、日照属于中等水平,沧州、丹东、葫芦岛四市土地承载力相对较低。可变模糊评价模型应用于土地承载力评价,计算简便,可操作性强,评价结果可信度高。     

黄河上游兰州-西宁城市群资源环境承载力时空分异及障碍因子诊断

基于PSR模型构建资源环境承载力评价体系,利用熵权法、综合指数模型和GIS的空间分析功能对兰州-西宁(兰西)城市群资源环境承载力进行时空动态剖析,并运用障碍度模型识别其障碍因子。结果表明: 2005—2018年,兰西城市群资源环境承载力呈波动上升态势,资源环境承载力状况较好;资源环境承载力变异系数亦有波动上升趋势,区域差异逐步扩大。资源环境承载力空间上总体呈现以兰州与西宁主城区为中心的“双核”结构特征,高水平区主要集中于以兰州市和西宁市为中心的河湟谷地及其周边部分县区,低水平区集中于城市群中部、南部地区。其中,资源环境承载力子系统指数的时空分异特征显著,压力指数呈波动下降态势,空间上呈现以兰州与西宁市区为中心向外围地区递减的分布特征;状态指数呈波动上升态势,呈东西两翼高、中部低的空间演化特征;响应指数整体呈上升态势,空间上呈东高西低、中高外低的格局特征。城镇化率、人均工业废水排放量、生活垃圾无害化处理率、水耗指数和环保投资占GDP比重是制约兰西城市群资源环境承载能力提升的主要障碍因子。     

基于人工神经网络的区域水环境承载力评价模型及其应用

在分析水环境承载力概念及人工神经网络技术基础之上,从阈值角度出发,建立了基于人工神经网络的区域水环境承载力评价模型,并将其应用于辽宁省水环境承载力评价,通过模型计算得到该省水环境承载能力指数。结果表明,2000—2004年,辽宁省水环境承载能力指数分别为0·29、0·36、0·32、0·37和0·43,整体上呈上升趋势,但承载力依然较弱。本文提出的水环境承载力评价模型具有结构简单、建模方便的特点,评价结果可以直观地反映区域水环境承载状态。     

典型资源型城市生态承载力评价——以唐山市为例

资源型城市生态承载力评价研究的开展对促进资源型城市自然-经济-社会复合生态系统健康可持续发展具有指导意义。以唐山市作为案例城市,基于资源型城市独特的生态系统特点,从生态弹性力、承载媒体的支撑力、承载对象的压力三方面提出对生态承载力进行量化的研究方法,构建了较完整的生态承载力综合评价指标体系,利用主客观相结合的赋权方法,对唐山市生态承载力状况进行评价,探讨了2001—2010年10年间唐山市生态承载力变化趋势。结果表明:唐山市在研究时段内,生态弹性力指数波动强烈,表明生态系统的稳定性较差;承载媒体的支撑力指数逐渐增大,指数由0.111上升至0.898,显示系统的承载指数越来越高;承载对象的压力变化较为复杂,呈现先降后升,近几年又略有下降的趋势;系统的生态承载力整体上呈现波动性上升趋势,综合指数由0.345上升至0.720,说明唐山市生态系统的承载能力不断提高,但资源依赖型发展模式带来的资源短缺、环境污染和生态破坏等问题仍是制约生态承载力进一步提高的主要因素。研究成果客观地反映了唐山市生态承载力状况,对于唐山市未来的发展提出了合理的对策和建议,可为其他地区生态承载力研究提供一定借鉴。     

生态安全评价研究述评

生态安全评价是可持续发展研究的一个新领域,也是建立生态安全预警系统及进行环境管理的基础。首先介绍了与生态安全评价相关的几个概念:生态风险评价、生态系统健康评价、生态系统服务功能评价及生态承载力分析,进而对当前生态安全评价的指标体系进行了评述,并在此基础上总结了国内外生态安全评价的方法,包括数学模型法、生态模型法、景观生态学法及数字地面模型法;最后,提出在评价实践中存在的问题及今后发展的3个方向,静态的现状评价转向动态的预测和预警、与现代科学技术相结合、与基础理论相结合。     

区域资源环境承载力科学概念及其生态学基础的讨论

资源环境承载力是生态学领域的一个重要概念,其理论和实践研究已成为衡量区域可持续发展的重要依据.但是有关生态学基础与资源环境承载力的科学联系仍未明确,其中有哪些生态学理论对资源环境承载力的发展起到了支撑作用还没被厘清,这使得资源环境承载力的科学概念十分模糊.本文在讨论资源环境、生态系统承载力科学概念及其发展的基础上,系统...     

生态环境承载力评价研究——以河南省为例

测度人类活动是否处于生态环境的承载力范围之内是生态环境承载力评价的核心内容,是区域国土开发科学决策规划的需要,但是生态环境可承载能力的阈值和人类活动对生态环境施加压力的大小均是难以定量计算的,为了解决生态环境承载力评价面临的这一难题,本文研究提出了一种生态环境承载力评价的新方法,即"生态环境质量指数动态评价法"。该方法依据生态平衡理论和生态稳定性原理,将承载力评价转化为运行状态评价,以"生态环境系统是否处于良性运行状态"作为生态环境是否处于可承载状态的评价标准;首先应用生态环境质量指数(EI)模型计算出评价区多年的EI值,然后再依据EI的动态变化趋势对"生态环境系统的运行状态"进行评定,以达到对区域生态环境承载力进行评价之目的,以河南省为例,介绍了评价的方法与过程。结果表明:(1)生态环境质量现状评价不是承载力评价,但是可通过对生态环境质量的动态变化趋势进行回归分析以达到承载力评价之目的;(2)该方法紧扣生态环境承载力的内涵,避开了生态环境系统承载力阈值测算的难点,方法简明易行,结果意义明确、实用性强,为承载力评价提供了一种新思路和新方法;(3)生态环境系统质量现状不能反映其承载状态,信阳市的生态环境质量在河南是最好的,目前却处于超载、退化状态,而濮阳和安阳市的情况则与信阳市正好相反,应引起政府决策部门的重视。     

A Box Model for Ecosystem-Level Management of Mussel Culture Carrying Capacity in a Coastal Bay

The carrying capacity of shellfish aquaculture is determined by the interaction of cultured species with the ecosystem, particularly food availability to suspension feeders. A multiple box dynamic ecosystem model was constructed to examine the carrying capacity for mussel (Mytilus edulis) aquaculture in Tracadie Bay, Prince of Edward Island, Canada. Criteria for carrying capacity were based on chlorophyll concentration. The model was run in two different years (1998 and 1999) in which time series for three points inside the bay and a point outside the bay were available. This data set allows spatial validation of the ecosystem model and assessment of its sensitivity to changes in boundary conditions. The model validation process indicated that the differential equations and parameters used in the simulation provided robust prediction of the ecological dynamics within the bay. Results verified that mussel biomass exerts top-down control of phytoplankton populations. The model indicates that conditions observed during 1999 are more sensitive to grazing pressure from aquaculture than was observed during 1998, highlighting the importance of inter-annual variability in carrying capacity of the bay. This result is important from a management perspective because it emphasizes application of a precautionary policy and prediction in regulation of aquaculture activity in the bay. Retrospective scenarios showed that although the bay could yield greater mussel biomass production, stress on the environment would lead the ecosystem outside of its natural range of variation. Despite the spatial simplicity employed in the present model, it provides substantial management capability as well as an ecosystem-oriented approach to shellfish aquaculture.     

基于AD-AS模型的海岸带生态系统综合承载力评估——以舟山海岸带为例

以舟山海岸带为研究区域,结合采样数据和社会经济发展数据,构建以社会因子、经济因子和自然因子为3个维度因子的海岸带生态系统综合承载力评估的指标体系。并参照经济学中的AD-AS模型,改进成综合总供给-综合总需求模型(SAD-SAS模型),根据生态系统中总供给与总需求之间的平衡关系,来计算舟山海岸带综合承载力量值,并尝试将海岸带综合承载力值的分类标准在原来的基础上分为5类,最后评价其所处的承载力水平。研究结果表明:舟山海岸带综合承载力在2005—2008年时处于微幅上升的阶段,年均增速为6.5%,在2008—2009年开始出现稍微的下降,下降幅度为3%;SAD-SAS模型作为生态学与经济学交叉的模型,为海岸带综合承载力评价提供了一种新思路。     

海岸带城市生态承载力综合评价——以连云港市为例

海岸带是人类聚居和海洋资源开发利用的重点区域。海岸带城市综合生态承载力体现了海岸带生态系统对人类社会经济活动的承受能力,是判断海岸带城市生态系统健康程度和制定海岸带环境管理政策的重要依据。基于"压力(P)-状态(S)-响应(R)"概念模型,以连云港市为例,构建海岸带综合生态承载力评价指标体系,并对2005—2014年间连云港市的综合生态承载力进行评价。结果显示:连云港市海岸带综合生态承载力呈现逻辑斯蒂式波动上升趋势,2005—2007年处于超载状态,2008—2011年基本处于平衡状态,2012年后处于可载状态。对影响承载力的主要因素进行贡献度分析的结果表明:负向指标中,海岸带环境压力大于人口压力;正向指标中,海岸带经济发展水平及科技支撑条件的贡献呈上升趋势,海岸带可利用资源波动下降。结合相关分析和因子分析,得出海岸带环境压力、科技支撑条件及经济发展水平是制约综合承载力的关键因素。研究结果对海岸带地区环境管理及可持续发展政策制定具有重要意义。     

基于生态系统净化与人为调控耦合作用的水环境承载力评估

针对目前水环境承载力相关研究中未突显生态系统净化作用和人为调控作用的问题,从生态系统污染净化功能和人为调控污染削减功能两个角度,提出基于生态系统净化-人为调控耦合作用的水环境承载力概念,并构建流域环境承载力评估模型。以滇池流域为例,计算了2015年滇池流域水环境承载力。研究结果表明:滇池流域2015年水环境承载力综合指数为1.16,处于超载状态;流域环境承载力分布呈现北高南低,北部限制因子化学需氧量,南部为总磷;调水工程调入水量出境携带污染物约为流域水环境承载力的16%,对流域水环境改善十分重要;人为调控污染削减能力在流域水环境承载力中所占比例已超过50%,成为不可忽视的一部分。     

我国水资源生态足迹分析与预测

生态足迹模型的提出为水资源可持续利用的定量评价提供了新思路.通过构建水资源生态足迹和水资源生态承载力的计算模型,对我国1949～2007年水资源的可持续利用状况作出了客观的评价,并运用ARIMA模型对我国水资源生态足迹变动趋势作出深入的研究.结果表明,1949～2007年,我国人均水资源生态承载力总体上呈下降态势,而人均水资源生态足迹则逐年上升,从而造成人均水资源生态赤字逐渐增大,我国水资源处于一种不安全状态.运用ARIMA(2,1,3)模型的预测结果表明,2008～2012年,我国人均水资源生态足迹将继续呈上升态势,水危机形势将日益严峻.在此基础上,针对我国水资源的可持续利用问题提出了一组政策建议.     

QUANTITATIVE DETERMINATION OF OPTIMUM SUSTAINABLE POPULATION LEVEL

Quantitative methods are reviewed and compared for determining whether a marine mammal population is at an optimum sustainable population (OSP) level, a management goal specified by the U.S. Marine Mammal Protection Act. Methods of OSP determination fall into two general types: those that require an estimate of a population's maximum net productivity level ( e.g. , the back-calculation method) and those that do not ( e.g. , dynamic response analysis). The two types differ in the data they require and in whether they determine OSP with respect to present or historical carrying capacity. Back-calculation and dynamic response analyses are compared using data on the California gray whale ( Eschrichtius robustus. ) Marine mammal monitoring programs should be designed to detect trends in both the abundance of a population and its condition relative to carrying capacity, because both quantities are involved in the definition of OSP. The value of using both abundance and condition indices in an assessment is illustrated with data on the northern fur seal ( Callorhinus ursinus. )     

环境承载力研究进展

进行环境承载力理论与量化方法的研究,对于指导人类社会经济活动,协调人类发展与环境的关系,具有十分重要而迫切的现实意义.本文论述了环境承载力概念的发展过程,并从“容量”、“阈值”和“能力”三方面介绍了环境承载力定义,指出了环境承载力具有客观性和主观性、区域性和时间性、动态性和可调控性的主要特征.在此基础上,对目前国内外用于环境承载力定量化研究的指数评价法、承载率评价法、系统动力学方法和多目标模型最优化等方法进行了分析,最后对环境承载力研究的发展趋势进行了讨论.     

基于生态系统服务的广西水生态足迹分析

针对传统生态足迹对于水域仅考虑渔业生产功能的缺陷,研究者提出了水生态足迹.但当前水生态足迹基础理论与模型均存在较大不足.为此,提出了基于生态系统服务的水生态足迹概念和模型,并以2003-2010年的广西为例进行了计算与分析.结果表明:(1)水域-渔业账户中,淡水渔业生态足迹呈上升趋势,淡水渔业生物承载力较高且比较稳定,淡水渔业生态盈余较多同时淡水渔业生态压力较小;(2)水资源账户中,淡水生态足迹先较快上升随后缓慢下降,水资源承载力较高但2007-2010年波动幅度较大,水资源生态盈余较多同时水资源生态压力较小;(3)水环境账户中,水污染生态足迹先缓慢上升随后大幅下跌之后逐渐回升,水环境承载力变化趋势与水资源承载力相同,绝大多数年份表现为水环境生态赤字和水环境生态不安全;(4)淡水渔业生态压力＜水资源生态压力＜水环境生态压力,淡水生态系统基本已处于生态不安全状态.模型克服了传统模型的诸多缺陷与不足,是对广西近年来淡水生态系统服务供需及水生态安全状况的较客观全面的反映.     

三江源国家公园游憩承载力模拟仿真研究

游憩承载力评估与预测是国家公园游憩规划与动态管理的重要工具。采用系统动力学模拟仿真软件Vensim＿PLE,构建三江源国家公园游憩承载力系统动力学模型,包括资源空间、生态环境、社会经济、社会心理4个子系统。以2015—2035年为系统仿真区间,模拟了原始情景、社会驱动模式、生态保护优先模式、协调发展模式4种情景下各子系统的发展演化趋势,为三江源国家公园游憩规划与管理提供参考。结果表明：(1)原始情景模式下,三江源国家公园游憩承载力呈先增后降的趋势,在2031年面临游憩承载力超载风险,在加大游憩设施投入的社会驱动模式下,游憩承载力将有所提升,但2031年后提升效果微弱。(2)生态保护优先模式通过提高污染治理能力和适度控制游客规模,游憩承载力有所提升,并将游憩承载力超载风险由2031年延迟至2033年。(3)协调发展模式下,生态环境承载力和资源空间承载力缓慢上升,在4种模式中均为最高值,游憩承载力也达到最大值,游憩承载力超载的风险由2031年延长至2035年以后。对国家公园游憩承载力的模拟预测,可为合理及时调控提供科学参考,有利于三江源国家公园生态保护与游憩质量提升。     

Carrying capacity of wetlands for massive migratory waterfowl

Although it has been documented that waterfowl can cause water quality problems when their populations are large relative to the size or volume of the water body, the question as to how many waterbirds a wetland or a lake can support remains unanswered. A method to quantify the carrying capacity of a water body with regard to massive waterfowl was developed through the study of five wetlands that are used as the wintering ground by a large number of waterfowl in Japan. It takes into consideration water depth, retention time, and in-lake phosphorus concentration. For one of the sites, Sakata Lagoon, which is a registered Ramsar wetland in Japan, the assessment of its carrying capacity suggests that the number of waterfowl should be reduced by half to sustain the water quality of this wetland. Based on the comparison among the five wetlands, a simple indicator was proposed for quick diagnosis. Moreover, a general plot of permissible loading of phosphorus (kg/ha/year) by waterfowl was presented. Besides, this study shed some new light on potential toxicity and accumulation of waterfowl feces at lakebed. Finally, a proposal to increase the carrying capacity of Sakata Lagoon is discussed.     

区域资源环境承载力的评价理论及方法讨论

人类对资源环境承载力的认知不断深化,并且受到人类需求和外界胁迫的综合影响.当人类的生存发展主要依靠本地资源供给、受本地环境条件限制时,资源环境承载力主要由主导限制因子决定.随着可持续发展和环境保护理念的引入,资源环境承载力逐渐由供给限制转为以需求支撑为主,并出现了以容量、阈值、强度和能力等来表征资源环境承载力的表达形式...