城 市 生 态 工 业 系 统 模 拟 、 优 化 调 控 方 法 研 究

生 态 环 境 学 报 2010, 19(6): 1416-1421Ecology and Environmental Scienceshttp://www.jeesci.comE-mail: editor@jeesci.com城 市 生 态 工 业 系 统 模 拟 、 优 化 调 控 方 法 研 究赵 妍1 , 田 强1 , 尚 金 城1. 长 春 理 工 大 学 化 学 与 环 境 工 程 学 院 , 吉 林 长 春 130022;2. 东 北 师 范 大 学 城 市 与 环 境 科 学 学 院 , 吉 林 长 春 1300242摘 要 : 工 业 化 是 城 市 实 现 现 代 化 与 可 持 续 发 展 的 必 经 阶 段 , 但 面 临 着 严 重 的 资 源 与 环 境 问 题 。 生 态 工 业 是 实 现 生 产 发 展 、 资源 利 用 和 环 境 保 护 良 性 循 环 的 有 效 模 式 。 文 章 在 依 据 工 业 生 态 学 原 理 对 长 春 经 济 技 术 开 发 区 玉 米 、 汽 车 零 部 件 产 业 链 进 行 规划 基 础 上 , 采 用 系 统 动 力 学 vensim 模 型 进 行 模 拟 与 优 化 调 控 。 最 后 结 合 灰 色 系 统 方 法 完 成 系 统 多 种 替 代 方 案 的 多 级 评 价 ,促 进 以 工 业 代 谢 过 程 为 核 心 的 资 源 高 效 利 用 和 环 境 影 响 最 小 化 。 结 果 表 明 , 所 建 立 的 长 春 经 济 技 术 开 发 区 生 态 工 业 系 统 动 力学 仿 真 模 型 可 对 其 结 构 、 功 能 进 行 分 析 , 确 定 不 同 子 系 统 间 的 动 态 作 用 关 系 , 并 得 到 不 同 规 划 方 案 时 变 条 件 下 的 发 展 结 果 。结 合 灰 色 聚 类 评 估 能 够 定 量 地 反 映 系 统 在 不 同 发 展 战 略 下 的 行 为 , 并 确 定 最 优 方 案 , 具 有 较 强 可 操 作 性 。 长 春 经 济 技 术 开 发区 生 态 环 境 现 状 较 好 , 但 随 着 经 济 发 展 和 人 口 聚 集 , 环 境 压 力 将 加 大 , 就 此 问 题 提 出 相 应 环 境 影 响 减 缓 和 保 护 措 施 。关 键 词 : 生 态 工 业 系 统 ; 系 统 动 力 学 仿 真 (VENSIM); 灰 色 聚 类中 图 分 类 号 :X192 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1674-5906(2010)06-1416-06生 态 工 业 是 指 仿 照 自 然 界 生 态 过 程 物 质 循 环的 方 式 来 规 划 和 发 展 现 行 工 业 系 统 , 以 实 现 经 济 和环 境 协 调 发 展 。 生 态 工 业 的 相 关 理 论 和 实 践 自 20 世纪 90 年 代 以 来 发 展 迅 速 , 国 际 上 对 应 用 生 态 工 业 原理 设 计 、 规 划 生 态 工 业 系 统 的 研 究 较 为 广 泛 [1-4] , 并对 美 国 、 加 拿 大 、 荷 兰 等 国 家 EIP 创 建 经 验 进 行 了总 结 [5-6] , 探 讨 了 在 更 大 尺 度 区 域 建 设 生 态 工 业 系 统及 其 可 持 续 发 展 等 问 题 [7-10] 。 目 前 , 全 世 界 现 有 超过 12 000 个 生 态 工 业 园 , 其 中 丹 麦 卡 伦 堡 作 为 工 业生 态 学 的 经 典 案 例 已 被 学 术 界 和 工 业 界 所 熟 知 。 截止 到 2009 年 1 月 , 国 家 环 保 部 批 准 建 设 33 个 国 家 生态 工 业 示 范 园 区 , 另 有 苏 州 工 业 园 区 等 3 家 通 过 验收 授 牌 。 工 业 生 态 学 的 一 个 重 要 特 征 是 要 求 对 所 研究 的 问 题 进 行 量 化 分 析 , 因 而 对 生 态 工 业 系 统 进 行量 化 评 价 是 一 个 重 要 问 题 [11-12] 。 依 据 工 业 生 态 学 原理 对 长 春 经 济 技 术 开 发 区 现 行 工 业 体 系 “ 生 态结 构 重 组 ” 基 础 上 , 完 成 系 统 多 种 替 代 方 案 的 多 级评 价 , 促 进 以 工 业 代 谢 过 程 为 核 心 的 资 源 高 效利 用 和 环 境 影 响 最 小 化 。1 生 态 工 业 系 统 规 划1.1 研 究 区 域 工 业 群 落 分 析长 春 经 济 技 术 开 发 区 是 1993 年 4 月 批 准 的 国 家级 经 济 技 术 开 发 区 , 经 过 长 春 市 政 府 2000 年 和 2003年 两 次 区 划 调 整 , 现 在 区 域 面 积 已 经 达 到 112 km 2 。辖 两 街 一 镇 , 常 住 人 口 约 17 万 。10 余 年 来 开 发 区 经济 总 量 不 断 扩 大 , 在 优 化 所 有 制 结 构 、 提 升 工 业 化水 平 、 促 进 新 老 城 区 一 体 化 等 方 面 对 长 春 市 均 有 着明 显 的 影 响 。 随 着 开 发 区 主 导 产 业 的 快 速 发 展 , 区内 呈 现 出 由 资 源 、 环 境 单 要 素 约 束 性 引 起 的 生 态 环境 问 题 , 以 及 由 于 整 体 效 应 而 产 生 的 系 统 性 问 题 。目 前 , 长 春 市 经 济 技 术 开 发 区 已 有 26 个 国 家 和 地 区的 53 家 大 跨 国 集 团 投 资 兴 业 , 全 区 累 计 批 准 设 立 企业 3216 户 。 通 过 调 查 开 发 区 内 背 景 状 况 , 可 以 确 立玉 米 深 加 工 产 业 、 汽 车 零 部 件 产 业 关 键 种 。 关 键 种企 业 使 用 和 传 输 的 物 质 最 多 、 能 量 流 动 的 规 模 最 庞大 , 带 动 和 牵 制 着 其 他 企 业 、 行 业 的 发 展 , 居 于 中心 地 位 , 也 是 生 态 产 业 “ 链 核 ” [13] 。玉 米 深 加 工 产 业 链 规 划 主 要 是 玉 米 化 工 醇 、 聚酯 等 玉 米 深 加 工 和 相 应 配 套 的 工 业 及 基 础 设 施 、 公用 设 施 等 功 能 ; 规 划 建 成 “ 粮 食 生 产 → 初 加 工 ( 附产 品 )→ 深 加 工 ( 玉 米 化 工 )→ 精 深 加 工 的 化 工 轻纺 产 业 园 区 ” 的 循 环 模 式 , 参 见 图 1。 汽 车 产 业 链 坚持 以 产 品 生 命 周 期 环 境 管 理 为 指 导 , 从 原 辅 材 料 和能 源 、 技 术 工 艺 、 设 备 、 过 程 控 制 、 产 品 、 管 理 、员 工 和 废 物 等 方 面 , 全 面 开 展 清 洁 生 产 。 并 结 合 一汽 的 项 目 开 展 战 略 招 商 , 提 升 汽 车 零 部 件 制 造 企 业的 技 术 创 新 能 力 , 加 强 企 业 间 沟 通 与 协 作 , 构 建 开发 区 汽 车 制 造 产 业 群 落 , 扩 大 产 业 聚 集 效 应 。 依 据上 述 两 大 关 键 种 产 业 构 建 整 个 开 发 区 生 态 工 业 共生 模 式 , 主 要 技 术 方 式 包 括 1 作 为 资 源 重 新 使 用 废料 ;2 封 闭 物 质 循 环 系 统 和 尽 量 减 少 消 耗 性 排 放 ;3 产 品 与 经 济 活 动 的 非 物 质 化 ;4 能 源 脱 碳 。 在 此基 础 上 提 出 完 善 产 品 代 谢 链 、 废 物 代 谢 链 及 污 染 物减 量 、 能 源 利 用 提 高 的 方 案 。2 生 态 工 业 系 统 模 拟 、 调 控 与 预 测系 统 动 力 学 SD(System Dynamics) 集 系 统 论 、基 金 项 目 : 国 家 基 础 研 究 资 助 项 目 (2005CB724207)作 者 简 介 : 赵 妍 (1979 年 生 ), 女 , 讲 师 , 博 士 , 研 究 方 向 为 战 略 环 境 评 价 与 城 市 环 境 研 究 。E-mail: zhanyan_xx@163.com收 稿 日 期 :2010-04-14

赵 妍 等 : 城 市 生 态 工 业 系 统 模 拟 、 优 化 调 控 方 法 研 究 1417谷 氨 酸调 味 品食 品 企 业氨 基 酸柠 檬 酸无 磷 洗 涤 剂 / 饮 料洗 涤 剂 企 业赖 氨 酸饲 料 添 加 剂饲 料 加 工 企 业玉 米 皮玉 米 纤 维蛋 白 饲 料特 种 纤 维包 装 / 电 子 等玉 米 加 工 企 业淀 粉工 程 塑 料塑 料 制 品 企 业多 元 醇生 态 塑 料生 态 工 程 企 业玉 米特 种 树 脂聚 酯 类加 工 业轻 纺 企 业变 性 淀 粉造 纸 / 纺 织 / 印 染 / 饲 料 / 食 品 企 业玉 米 秸 秆乙 醇燃 料 乙 醇饮 用 乙 醇汽 车 公 司制 酒 企 业CO 2酒 糟 颗 粒 蛋 白 饲 料 DDGS淀 粉 糖谷 葡 糖 / 麦 芽 糖甜 味 剂饮 料 企 业葡 萄 糖药 用抗 生 素青 霉 素 / 金 霉 素 / 土 霉 素 / 四 环 素医 药 企 业玉 米 芯木 糖 醇制 糖 企 业图 1 长 春 经 济 技 术 开 发 区 玉 米 深 加 工 产 业 链Fig.1 Corn Deep Processing Chain of Changchun Economic and Technological Development Zone控 制 论 和 计 算 机 仿 真 技 术 为 一 体 , 能 定 性 与 定 量 地分 析 研 究 系 统 , 以 结 构 — 功 能 模 拟 为 其 突 出 特 点 ,它 能 够 处 理 高 阶 次 、 非 线 性 、 多 重 反 馈 复 杂 时 变 系统 的 问 题 [14] 。 通 过 构 造 复 杂 系 统 的 基 本 结 构 , 建 立数 学 的 规 范 模 型 , 采 用 VENSIM 软 件 仿 真 , 以 反 映生 态 工 业 系 统 动 态 行 为 并 对 其 不 同 发 展 战 略 进 行调 控 、 预 测 和 优 化 。2.1 系 统 模 拟将 长 春 经 济 技 术 开 发 区 划 分 为 社 会 经 济 、 资 源和 环 境 三 个 相 互 反 馈 的 子 系 统 。 系 统 共 设 立 指 标124 个 , 分 别 为 状 态 变 量 8 个 、 速 率 变 量 14 个 、 辅助 变 量 和 常 量 102 个 , 表 函 数 13 个 , 其 中 状 态 变量 是 系 统 的 核 心 , 表 示 系 统 在 变 化 过 程 中 某 个 具 体时 刻 的 状 态 。2.1.1 社 会 、 经 济 子 系 统主 要 包 括 园 区 总 产 值 和 总 人 口 系 统 变 量 , 参 见图 2。 人 口 子 系 统 通 过 人 口 数 量 和 素 质 影 响 着 园 区的 发 展 和 资 源 利 用 , 同 时 又 受 制 于 经 济 水 平 和 环 境质 量 。 人 口 资 源 属 性 通 过 劳 动 力 与 各 产 业 部 门 连接 , 直 接 参 与 到 区 域 经 济 变 化 过 程 中 。 经 济 开 发 区近 年 人 口 增 长 主 要 为 机 械 增 长 , 受 经 济 拉 动 吸 引 和房 地 产 开 发 的 影 响 。 生 态 环 境 因 子 通 过 调 节 人 口 死亡 率 和 房 地 产 开 发 率 作 用 于 总 人 口 。 经 济 子 系 统 包括 园 区 内 五 大 支 柱 产 业 总 产 值 的 变 化 情 况 , 同 时 又引 入 了 生 态 工 业 共 生 网 络 聚 合 度 概 念 , 它 反 映 生 态工 业 系 统 中 各 企 业 间 、 生 产 过 程 间 的 相 互 作 用 的 程度 , 受 产 业 链 纵 向 、 横 向 和 动 态 稳 定 性 的 影 响 。 经济 子 系 统 所 要 考 虑 的 核 心 问 题 是 如 何 在 保 护 资 源 、环 境 的 前 提 下 发 展 和 扩 大 工 业 生 产 , 创 造 巨 大 经 济效 益 。2.1.2 资 源 子 系 统资 源 子 系 统 包 括 区 内 水 资 源 和 矿 产 资 源 子 系统 , 以 提 高 资 源 利 用 效 率 、 降 低 资 源 消 耗 速 度 为 调控 目 标 。 水 资 源 系 统 以 水 资 源 余 量 作 为 状 态 变 量 ,通 过 供 水 量 、 耗 水 量 等 速 率 变 量 和 辅 助 变 量 与 其 他子 系 统 相 连 接 , 参 见 图 3。 构 建 的 水 资 源 共 生 系 统依 靠 水 资 源 “ 闭 路 再 循 环 ” 网 络 集 成 实 现 梯 级 利 用 ,并 设 置 雨 水 收 集 系 统 进 行 调 节 。 开 发 区 内 工 业 生产 、 采 暖 等 活 动 大 量 消 耗 了 矿 产 资 源 , 模 型 系 统 通过 调 控 协 调 资 源 量 与 需 求 的 矛 盾 促 使 其 合 理 利 用 。

1418 生 态 环 境 学 报 第 19 卷 第 6 期 (2010 年 6 月 )图 2 长 春 经 济 技 术 开 发 区 社 会 、 经 济 子 系 统 模 型 仿 真 图Fig.2 Simulation model of society and economy subsystem in Changchun Economic and Technological Development Zone图 3 长 春 经 济 技 术 开 发 区 资 源 子 系 统 模 型 仿 真 图Fig.3 Simulation model of resource subsystem in Changchun Economic and Technological Development Zone2.1.3 环 境 子 系 统开 发 区 内 居 民 生 活 、 工 业 生 产 等 经 济 活 动 产 生大 量 的 废 水 、 废 气 和 固 体 废 物 等 污 染 物 将 对 生 态 环境 的 改 善 产 生 制 约 作 用 。 环 境 子 系 统 模 型 中 设 置 环境 保 护 与 科 技 影 响 因 子 等 变 量 使 其 与 社 会 经 济 等系 统 形 成 反 馈 关 系 , 参 见 图 4。 并 通 过 投 入 资 金 、加 强 科 技 创 新 研 发 和 技 术 改 造 , 清 洁 生 产 等 手 段 来降 低 生 产 生 活 对 环 境 的 破 坏 , 确 保 环 境 、 区 域 和 经济 的 可 持 续 发 展 。图 4 长 春 经 济 技 术 开 发 区 环 境 子 系 统 模 型 仿 真 图Fig.4 Simulation model of environment subsystem in ChangchunEconomic and Technological Development Zone2.2 模 型 系 统 调 控 与 仿 真 分 析2.2.1 系 统 调 控 与 检 验模 型 系 统 中 状 态 变 量 用 差 分 方 程 表 示 , 速 度 变量 和 辅 助 变 量 之 间 的 定 量 关 系 比 较 复 杂 , 需 依 据 各变 量 间 因 果 反 馈 关 系 建 立 方 程 。 模 型 系 统 时 间 边 界为 2005—2020 年 , 时 间 步 长 1 a。 系 统 参 数 平 均 变化 率 类 利 用 历 史 统 计 资 料 取 均 值 计 算 , 增 长 速 率 类采 用 回 归 法 确 定 , 部 分 数 据 依 公 式 按 比 例 推 算 。 模型 选 用 投 资 比 例 、 环 科 影 响 因 子 、 网 络 聚 合 度 、 水梯 级 循 环 利 用 率 、 燃 煤 循 环 利 用 率 、 废 水 处 理 率 、废 气 处 理 率 作 为 调 控 参 量 , 并 设 置 4 种 发 展 方 案 :方 案 1 为 无 为 方 案 , 方 案 2 重 点 发 展 经 济 , 方 案 3着 重 环 境 保 护 措 施 的 实 施 、 方 案 4 调 控 经 济 指 标 的同 时 强 调 科 技 进 步 、 环 境 保 护 与 其 相 互 作 用 关 系 ,在 此 基 础 上 模 拟 系 统 行 为 , 参 见 表 1。3 生 态 工 业 系 统 生 态 效 率 评 价 与 发 展 方 案优 化建 立 稳 定 高 效 、 环 境 和 谐 的 生 态 工 业 复 合 体 系关 键 在 于 准 确 识 别 系 统 的 多 层 次 互 动 关 系 , 在 此 基础 上 建 立 多 级 评 价 指 标 体 系 , 有 针 对 性 地 反 映 各 个层 次 的 功 能 、 效 率 和 影 响 [15] 。 根 据 长 春 经 济 技 术 开发 区 生 态 工 业 系 统 本 身 的 规 模 和 对 指 标 设 定 的 影响 因 素 , 指 标 选 取 兼 顾 研 究 对 象 的 微 观 和 宏 观 特性 , 包 括 社 会 经 济 、 资 源 、 生 态 环 境 三 大 类 17 项 。I、II、III 分 别 代 表 效 率 级 别 一 般 、 良 好 、 高 效 三 个灰 类 。 各 指 标 权 重 采 用 层 次 分 析 法 (Analytic HierarchyProcess) 确 定 。 具 体 指 标 体 系 及 其 权 重 η j 如下 , 参 见 表 2。

赵 妍 等 : 城 市 生 态 工 业 系 统 模 拟 、 优 化 调 控 方 法 研 究 1419Table 1表 1 长 春 经 济 技 术 开 发 区 生 态 工 业 系 统 不 同 发 展 战 略 仿 真 结 果Eco-industrial simulation results under different scenarios in Changchun Economic and Technological Development Zone指 标 20052010 2015 2020I II III IV I II III IV I II III IV总 人 口 /10 4 人 10.95 15.19 17.01 13.89 16.51 20.77 25.23 17.56 23.84 25.04 32.79 20.68 29.98总 产 值 /10 6 元 5.54 7.38 8.54 7.02 8.23 9.42 12.43 9.01 11.97 11.47 17.23 10.82 16.14废 水 排 放 量 /10 7 t 0.58 4.05 4.19 2.45 0.92 8.58 10.07 5.13 2.09 14.23 17.44 8.43 3.71废 气 排 放 量 /10 6 m 3 0.80 5.57 5.93 3.03 1.22 11.80 14.02 6.35 3.44 19.56 24.25 10.44 6.13固 废 排 放 量 /10 5 t 1.70 8.86 9.96 8.52 6.38 14.44 17.72 13.85 10.95 19.15 23.46 17.95 15.02水 资 源 余 量 /10 8 t 0.31 1.43 1.21 2.73 3.98 1.78 1.19 4.21 7.37 1.29 -0.92 5.22 10.44矿 产 资 源 消 耗 增 量 /10 6 t 0.71 4.97 5.52 4.09 3.96 9.51 11.38 8.52 8.51 16.53 20.31 13.58 14.24Table 2表 2 生 态 工 业 系 统 生 态 效 率 评 价 指 标 体 系The indicator system for eco-efficiency evaluation on industrial system聚 类 指 标 X j η j I II III社 会 经 济 指 标 (0.45) 人 口 密 度 / ( 人 ·km -2 ) X 1 0.10 11000 20000 30000经 济 密 度 / ( 亿 元 ·km -2 ) X 2 0.10 60 40 20就 业 人 员 人 均 产 值 / 万 元 X 3 0.15 60 40 30科 技 投 资 比 例 /% X 4 0.10 8 5 3资 源 指 标 (0.30) 水 梯 级 循 环 利 用 率 X 5 0.06 0.90 0.75 0.60燃 煤 循 环 利 用 率 X 6 0.06 0.9 0.8 0.7可 更 新 资 源 利 用 比 率 X 7 0.04 20 10 21)万 元 产 值 能 耗 /t X 8 0.05 0.5 1.4 2.0固 体 废 物 综 合 利 用 率 X 9 0.05 0.95 0.80 0.70网 络 聚 合 度 X 10 0.04 1.2 1.1 1.0生 态 环 境 指 标 (0.25) 万 元 产 值 废 水 排 放 量 /t X 11 0.04 1 2 41) 以 标 煤 计万 元 产 值 废 气 排 放 量 / 万 m 3 X 12 0.04 0.3 0.4 0.7万 元 产 值 废 物 排 放 量 /t X 13 0.04 0.06 0.10 0.20环 保 投 资 比 例 /% X 14 0.03 3.5 2.5 1.5设 备 及 生 产 工 艺 先 进 性 /% X 15 0.03 100 80 60产 品 环 境 认 证 系 数 /% X 16 0.03 90 80 60绿 地 率 /% X 17 0.04 45 35 25由 于 评 价 聚 类 指 标 的 意 义 、 量 纲 不 同 , 且 在 数量 上 悬 殊 较 大 , 采 用 灰 色 变 权 聚 类 可 能 导 致 某 些 指标 参 与 聚 类 的 作 用 十 分 微 弱 , 因 此 选 择 灰 色 定 权 聚类 计 算 4 种 不 同 发 展 方 案 下 系 统 动 力 学 模 拟 仿 真 结果 的 灰 色 聚 类 系 数 。设 有 n 个 聚 类 对 象 ,m 个 聚 类 指 标 ,s 个 不 同灰 类 , 根 据 第 i 个 对 象 关 于 j 指 标 的 观 测 值 x ij , 将第 i 个 对 象 归 入 第 k 个 灰 类 , 称 为 灰 色 聚 类 ( 其 中i=1,2, …, n;j=1,2, …, m;k ∈ {1,2, …, s})。 将 n 个对 象 关 于 指 标 j 的 取 值 相 应 地 分 为 s 个 灰 类 , 称 为 j指 标 子 类 。j 指 标 k 子 类 的 白 化 权 函 数 记 为 f kj( ⋅ ) 。设 x kj(1)、 x kj(1)、 x kj(3)、 xkj(4)为 j 指 标 k 子 类 的 典型 白 化 权 函 数 f kj( ⋅ ) 的 转 折 点 [16] 。典 型 白 化 权 函 数 记 为k k k k kfj[ xj(1) , xj(2) , xj(3) , xj(4) ]满 足fkj⎧0,⎪⎪kx − x j (1)⎪,kk⎪ x j (2) − x j (1)( x ) = ⎨⎪1,⎪k⎪ x j (4) − x⎪,kk⎩x j (4) − x j (3)下 限 测 度 白 化 权 函 数 记 为满 足fkjfkj[ − , − , xkj⎧0,⎪⎪⎪( x)= ⎨1,⎪ k⎪ xj(4) − x⎪,kk⎩xj(4) − xj(3)适 中 测 度 白 化 权 函 数 记 为(3) , xx ∉ [ xx ∈ [ xx ∈ [ xkjx ∈ [ xkjk k kf [ x (1) , x (2) , − , xjjjkjkj(1), x(1), x(2), xkj(4) ]kjkjkj(3), xkx ∉ [0, x (4)]kx ∈ [0, x (3)]kx ∈ [ x (3), xkjjjj(4) ]kjkj(4)](2)](3)](4)](4)]

1420 生 态 环 境 学 报 第 19 卷 第 6 期 (2010 年 6 月 )满 足fkj⎧k k0 ,x ∉ [ x j (1), x j ( 4 )]⎪⎪⎪k⎪ x − x j (1)k k( x ) = ⎨, x ∈ [ x (1), ( 2 )]⎪ ( 2 ) − (1)j xk k jx j x j⎪ k⎪ x j ( 4 ) − xk k⎪, x ∈ [ x j ( 2 ), x j ( 4 )]k k⎩x j ( 4 ) − x j ( 2 )上 限 测 度 白 化 权 函 数 记 为满 足fkjfkjk k[ x (1) , x (2) , − , − ]⎧0,⎪k⎪ x − xj(1)( x)= ⎨,kk⎪ xj(2) − xj(1)⎪⎩1,jjkx < x (1)kx ∈ [ x (1), xkx > x (2)jjjkj(2)]确 定 17 个 指 标 3 个 子 类 的 白 化 权 函 数 fk ( ⋅ )(j=1,2,…,17;k=1,2,3), 并 根 据 长 春 经 济 技 术 开 发 区生 态 工 业 系 统 的 4 种 不 同 发 展 方 案 系 统 动 力 学 模 拟仿 真 结 果 , 得 出 经 济 效 益 指 标 、 资 源 指 标 和 生 态 环境 指 标 的 具 体 数 值 。 在 此 基 础 上 依 据 定 权 聚 类 系 数mkσi= ∑ fj=1kj( x ) ⋅η,i = 1,2, , n;j = 1,2, ,m;k = 1,2, ,s , 得 出 系统 生 态 效 率 评 价 的 灰 色 聚 类 系 数 矩 阵(σ ki1 2 3⎡σ⎤ ⎡0.0631σ1σ1⎢ 1 2 3 ⎥ ⎢⎢σ=⎥ = ⎢0.3002σ2σ2)⎢1 2 3σ ⎥ ⎢0.1253σ3σ3⎢1 2 3⎥ ⎢⎢⎣σ ⎥⎦⎣0.3404σ4σ43max{ σ k1} = σ1=1≤k≤3ijj0.2680.0000.3020.190由 0. 329max{ σ k21≤k≤3max{ σ k11≤k≤33} = σ22} = σ3= 0.525j0.329⎤0.525⎥⎥0.179⎥⎥0.126⎦,,1 1= 0.302 , max{ σ } = σ = 0. 3401≤k≤3表 明 , 第 1 和 第 2 发 展 方 案 都 属 于 第 III 灰 类 , 方案 3 属 于 第 II 灰 类 , 方 案 4 属 于 第 I 灰 类 。 即 在 采用 无 为 方 案 和 注 重 经 济 发 展 方 案 条 件 下 , 系 统 生 态效 率 一 般 , 且 注 重 经 济 发 展 方 案 III 灰 类 聚 类 系 数较 高 。 方 案 3 强 调 环 境 保 护 方 案 条 件 下 系 统 生 态 效率 可 以 达 到 良 好 。 当 采 用 发 展 方 案 4 时 , 园 区 工 业系 统 可 以 达 到 生 态 效 率 高 效 运 转 。4 结 论研 究 结 果 表 明 模 拟 初 期 由 于 经 济 发 展 劳 动 力需 求 增 加 开 发 区 内 人 口 增 长 迅 速 , 总 产 值 也 逐 期 增加 。 水 资 源 是 区 内 经 济 发 展 的 制 约 因 子 , 如 不 采 取有 效 措 施 将 出 现 供 给 缺 口 。 不 同 发 展 战 略 中 方 案 4呈 现 相 对 最 优 的 状 态 , 社 会 经 济 、 资 源 和 生 态 环 境协 调 发 展 程 度 较 高 , 即 系 统 生 态 效 率 高 效 。 长 春 经44济 技 术 开 发 区 生 态 环 境 现 状 较 好 , 但 随 着 经 济 发 展和 人 口 聚 集 , 环 境 压 力 将 加 大 。因 此 , 长 春 经 济 技 术 开 发 区 在 大 力 发 展 经 济 的同 时 , 必 须 以 废 物 减 量 化 、 再 循 环 利 用 和 废 物 资 源化 为 指 导 原 则 , 通 过 在 园 区 企 业 内 和 企 业 间 对 物质 、 能 量 和 公 用 工 程 进 行 系 统 集 成 , 实 现 物 质 循 环 、能 量 集 成 利 用 和 信 息 交 换 共 享 , 合 理 布 局 , 构 成 工业 生 态 链 , 并 推 行 清 洁 生 产 、 推 进 清 洁 能 源 结 构 、发 展 资 源 集 约 型 基 础 设 施 和 环 境 友 好 的 产 业 , 从 而实 现 社 会 、 经 济 和 环 境 的 可 持 续 发 展 。参 考 文 献 :[1] GIBBS D. Ecological modernization and local economic development:the growth of eco-industrial development initiatives[J]. Environmentaland Sustainable Development, 2003, 2(3): 250-266.[2] PERRY P J, YANG W, ONG B L. Applying ecosystem concepts tothe planning of industrial areas: a case study of Singapore’s Jurong Island[J].Journal of Cleaner Production, 2004, 12:1011-1023.[3] 赵 胜 豪 , 盛 学 良 , 钱 瑜 , 等 . 基 于 CCR 模 型 的 工 业 园 区 企 业 环 境 绩效 管 理 系 统 [J]. 中 国 环 境 科 学 , 2009, 29(11): 1227-1232.ZHAO Shenghao, SEHNG Xueliang, QIAN Yu, et al. Environmentalperformance management system for enterprises in industrial parksbased on CCR model[J]. China Environmental Science, 2009, 29(11):1227-1232.[4] 王 震 , 石 磊 , 孙 德 智 . 我 国 生 态 工 业 园 认 识 和 实 践 中 的 误 区 : 隐 喻 的使 用 [J]. 生 态 学 报 , 2009, 29(11): 6200-6206.WANG Zhen, SHI Lei, SUN Dezhi. Deba tes in research and practiceof eco-industrial park in China: the utilization of metaphor[J]. ActaEcologica Sinica, 2009, 29(11): 6200-6206.[5] DOWON K, JANE C. Comparison of Eco-Industrial Developmentbetween the UK and Korea[J]. Springer Proceedings in Physics, 2008,124: 443-454.[6] HEERES R R, VERMEULEN W J V, WALLE F B. Eco-industrialpark initiatives in the USA and the Netherlands: first lessons[J]. Journalof Cleaner Production, 2004, 12: 985-995.[7] EILERING J A M, VERMEULEN W J V. Eco-industrial parks: towardindustrial symbiosis and utility sharing in practice[J]. Progress inIndustrial Ecology, 2004, 1: 245-270.[8] KATHLEEN B, RAYMOND R, ALVIN B. Designing eco-industrialwater exchange networks using fuzzy mathematical programming[J].2009, 8: 9548-9558.[9] ZHANG H Y, KEISHIRO H, HELMUT Y, et al. Comparative analysisof socio-economic and environmental performances for Chinese EIPs:case studies in Baotou, Suzhou, and Shanghai[J]. Sustainability Science,2009, 4(2): 263-279.[10] THOMAS S, THOMAS O. The industrial region as a promising unitfor eco-industrial development– reflections, practical experience andestablishment of innovative instruments to support industrial ecology[J].Journal of Cleaner Production, 2004, 12: 947-965.[11] 张 大 伟 , 胡 山 鹰 , 陈 定 江 , 等 . 生 态 工 业 系 统 评 价 [J]. 过 程 工 程 学报 , 2005, 5(6): 654-658.ZHANG Dawei, HU Shanying, CHEN Dingjiang, et al. Evaluation oneco-industrial system[J]. The Chinese Journal of Process Engineering.

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