产业生态系统的定量解析与评价及仿真
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摘要
产业生态系统是产业系统在产业生态学理论指导下建立的动态的人工系统。目前对产业生态系统的研究定性较多定量较少，且大多是关于产业生态园的研究，产业生态园受地域的局限性较大，而对中观尺度即产业成熟的城市的产业生态系统研究更具实践意义。在学者对产业生态系统定性研究的基础上对中观尺度的产业生态系统进行定量研究，发现产业生态系统的存在的问题和进一步发展的限制因子，从而促进其向高级形态演化，对我国的可持续发展具有重要的意义。
本文首先解析了产业生态系统的定量化特征，然后结合产业生态系统特征构建了产业生态系统的健康评价指标体系和系统动力学仿真模型，并以一个中观尺度的地级市徐州市为研究对象进行了实证研究。主要研究结果如下：
结合自然生态系统的特征提出了产业生态系统具有三个定量化特征：生态可承载、产业多样性与主导性协调和生态效率高效。生态可承载指的是生态足迹要小于生态承载力，是产业生态系统可持续发展的基础；产业多样性与主导性协调是产业生态系统稳定的保障；生态效率高效修正了传统效率对环境成本的忽视，是产业生态系统发展的前提。
针对生态承载力的计算公式不能体现种子优化和技术进步的问题修正了生态承载力的计算公式。用修正后公式计算的1995-2010年间的徐州市生态承载力，总体处于上升的态势，与随着技术进步和种子优化生态承载力增加的实际相符。
产业生态系统三个特征的实证研究表明，徐州市产业生态系统1995—2010年来生态承载力逐年增加，并完全能够承载徐州市生物资源的消费；而生态足迹也逐渐加大，因工业快速发展带来能源的大量消耗，自2003年始生态赤字逐年增加超过生态承载力，呈现为不可承载状态。徐州市产业生态系统的主导产业已经形成，产业多样性与主导性协调度一直处于波动状态，且受主导性影响较大。徐州市产业生态系统生态效率显著提高，近两年增长很快。
结合产业生态系统的三个特征构建了产业生态系统健康评价的指标体系，指标体系分为社会发展、产业经济、环境压力和可持续发展支持四个子系统，并采用主观与客观结合的模糊综合评价法对徐州市进行了实证研究。研究的结果表明，徐州市社会发展子系统十几年间有了较明显的提高；产业经济子系统发展较为缓慢；环境压力子系统不容乐观；可持续发展支持的子系统处于波动状态。总体来看徐州市产业生态系统正处于产业生态系统从一级向二级的演化期。
以系统动力学为工具构建产业生态系统的仿真模型，通过未来五十年仿真的结果表明，徐州市未来社会发展子系统有一定程度的提升，但提升空间有限，产业经济子系统和环境压力子系统不会呈现较明显的改善趋势。
在对产业生态系统进行实证研究的基础上，分析了徐州市产业生态系统发展的有利因素和不利因素，并结合仿真模型得到的限制因子，提出了徐州市产业生态系统健康发展的调控策略。
Industrial ecosystem is a new artificial system established by the industrialsystem under the guidance of the industrial ecology theory. Qualitative studies on theindustrial ecosystem are, at present, more than quantitative studies, and the researchperspective is relatively narrow, mostly about Ecological Industry Park, seldomrelating to meso scale of industrial ecosystem namely a specific area. EcologicalIndustry Park is greatly restricted by geography, and the more mature industry regionis, the stronger practice of constructing industrial ecosystem will be.
This paper first makes analysis of the characteristics of industrial ecosystem, andelaborates its quantitative calculation methods. It establishes an index system forindustrial ecosystem evaluation, as well as employs system dynamics to buildindustrial ecosystem simulation models combined with the characteristics of industrialecosystem. Besides, it takes the prefecture-level city with meso scale namely matureindustries Xuzhou as the research object for empirical research. The main researchresults are as follows:
Three basic quantitative characteristics of industrial ecosystem are proposedcombined with the characteristics of natural ecosystem: ecological carrying capacity,industrial diversity and domination coordination and ecological efficiency.
As for ecological carrying capacity calculation, it modifies the calculationformula for ecological carrying capacity can not reflect seed optimization andtechnical progress. The results of the empirical study on Xuzhou show that theecological carrying capacity of Xuzhou City after modification from1995to2010isoverall in the upward trend except certain fluctuations in a few years have.
Empirical researches on the three characteristics of industrial ecosystem showthat the ecological footprint of Xuzhou City from1994to2010increases gradually,especially due to rapid industrial development since2002. However, it began toappear ecological deficit in an upward trend as years went by from2003. Industrialdiversity and domination coordination degree has fluctuations. The dominant industryin Xuzhou City has been formed, and the industrial diversity and dominationcoordination degree has been slightly fluctuating for more than a decade, butgenerally it first increases and then drops. From1995to2010, the ecologicalefficiency of Xuzhou City has increased significantly, particularly in recent two years.
An index system is established for industrial ecological system health evaluation based on the three basic characteristics of industrial ecosystem. The study resultsshow that social development subsystem of Xuzhou City over ten years has beensignificantly improved; industrial economical subsystem development is relativelyslow; environmental strain subsystem is not optimistic, sustainable developmentsupporting subsystem is in a state of fluctuation. Industrial ecological system ofXuzhou City is the evolution period from level to level two.
System dynamics is adopted as a tool to establish simulation models of industrialecosystem. The results of simulation models of industrial ecosystem simulatingXuzhou City reflect that the future social development subsystem of Xuzhou City willhave a certain level of improvement, but the improvement room is restricted. Besides,industrial economical system and environmental strain system have not notably takena road to the direction of sound and rapid development after a long time evolution.
On the base of above, analysis disadvantageous factors of Xuzhou City. Inaddition, it also puts forward the regulatory strategies for the sound development ofindustrial ecosystem of Xuzhou City combined with the limiting factors discovered bythe simulation model.
本文首先解析了产业生态系统的定量化特征，然后结合产业生态系统特征构建了产业生态系统的健康评价指标体系和系统动力学仿真模型，并以一个中观尺度的地级市徐州市为研究对象进行了实证研究。主要研究结果如下：
结合自然生态系统的特征提出了产业生态系统具有三个定量化特征：生态可承载、产业多样性与主导性协调和生态效率高效。生态可承载指的是生态足迹要小于生态承载力，是产业生态系统可持续发展的基础；产业多样性与主导性协调是产业生态系统稳定的保障；生态效率高效修正了传统效率对环境成本的忽视，是产业生态系统发展的前提。
针对生态承载力的计算公式不能体现种子优化和技术进步的问题修正了生态承载力的计算公式。用修正后公式计算的1995-2010年间的徐州市生态承载力，总体处于上升的态势，与随着技术进步和种子优化生态承载力增加的实际相符。
产业生态系统三个特征的实证研究表明，徐州市产业生态系统1995—2010年来生态承载力逐年增加，并完全能够承载徐州市生物资源的消费；而生态足迹也逐渐加大，因工业快速发展带来能源的大量消耗，自2003年始生态赤字逐年增加超过生态承载力，呈现为不可承载状态。徐州市产业生态系统的主导产业已经形成，产业多样性与主导性协调度一直处于波动状态，且受主导性影响较大。徐州市产业生态系统生态效率显著提高，近两年增长很快。
结合产业生态系统的三个特征构建了产业生态系统健康评价的指标体系，指标体系分为社会发展、产业经济、环境压力和可持续发展支持四个子系统，并采用主观与客观结合的模糊综合评价法对徐州市进行了实证研究。研究的结果表明，徐州市社会发展子系统十几年间有了较明显的提高；产业经济子系统发展较为缓慢；环境压力子系统不容乐观；可持续发展支持的子系统处于波动状态。总体来看徐州市产业生态系统正处于产业生态系统从一级向二级的演化期。
以系统动力学为工具构建产业生态系统的仿真模型，通过未来五十年仿真的结果表明，徐州市未来社会发展子系统有一定程度的提升，但提升空间有限，产业经济子系统和环境压力子系统不会呈现较明显的改善趋势。
在对产业生态系统进行实证研究的基础上，分析了徐州市产业生态系统发展的有利因素和不利因素，并结合仿真模型得到的限制因子，提出了徐州市产业生态系统健康发展的调控策略。
Industrial ecosystem is a new artificial system established by the industrialsystem under the guidance of the industrial ecology theory. Qualitative studies on theindustrial ecosystem are, at present, more than quantitative studies, and the researchperspective is relatively narrow, mostly about Ecological Industry Park, seldomrelating to meso scale of industrial ecosystem namely a specific area. EcologicalIndustry Park is greatly restricted by geography, and the more mature industry regionis, the stronger practice of constructing industrial ecosystem will be.
This paper first makes analysis of the characteristics of industrial ecosystem, andelaborates its quantitative calculation methods. It establishes an index system forindustrial ecosystem evaluation, as well as employs system dynamics to buildindustrial ecosystem simulation models combined with the characteristics of industrialecosystem. Besides, it takes the prefecture-level city with meso scale namely matureindustries Xuzhou as the research object for empirical research. The main researchresults are as follows:
Three basic quantitative characteristics of industrial ecosystem are proposedcombined with the characteristics of natural ecosystem: ecological carrying capacity,industrial diversity and domination coordination and ecological efficiency.
As for ecological carrying capacity calculation, it modifies the calculationformula for ecological carrying capacity can not reflect seed optimization andtechnical progress. The results of the empirical study on Xuzhou show that theecological carrying capacity of Xuzhou City after modification from1995to2010isoverall in the upward trend except certain fluctuations in a few years have.
Empirical researches on the three characteristics of industrial ecosystem showthat the ecological footprint of Xuzhou City from1994to2010increases gradually,especially due to rapid industrial development since2002. However, it began toappear ecological deficit in an upward trend as years went by from2003. Industrialdiversity and domination coordination degree has fluctuations. The dominant industryin Xuzhou City has been formed, and the industrial diversity and dominationcoordination degree has been slightly fluctuating for more than a decade, butgenerally it first increases and then drops. From1995to2010, the ecologicalefficiency of Xuzhou City has increased significantly, particularly in recent two years.
An index system is established for industrial ecological system health evaluation based on the three basic characteristics of industrial ecosystem. The study resultsshow that social development subsystem of Xuzhou City over ten years has beensignificantly improved; industrial economical subsystem development is relativelyslow; environmental strain subsystem is not optimistic, sustainable developmentsupporting subsystem is in a state of fluctuation. Industrial ecological system ofXuzhou City is the evolution period from level to level two.
System dynamics is adopted as a tool to establish simulation models of industrialecosystem. The results of simulation models of industrial ecosystem simulatingXuzhou City reflect that the future social development subsystem of Xuzhou City willhave a certain level of improvement, but the improvement room is restricted. Besides,industrial economical system and environmental strain system have not notably takena road to the direction of sound and rapid development after a long time evolution.
On the base of above, analysis disadvantageous factors of Xuzhou City. Inaddition, it also puts forward the regulatory strategies for the sound development ofindustrial ecosystem of Xuzhou City combined with the limiting factors discovered bythe simulation model.
引文
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