黄河流域九省(区)人口-水资源-经济-生态环境系统耦合协调发展及障碍因素分析

黄河流域九省(区)人口扩张和经济发展带来一系列资源和环境问题,亟待探究其人口-水资源-经济-生态环境(PWEE)系统耦合协调关系,促进黄河流域高质量发展。针对黄河流域九省(区)构建了PWEE系统耦合协调发展评价指标体系,采用熵权法、耦合协调度模型和障碍度模型,对2008—2020年黄河流域九省(区)PWEE系统综合发展水平、耦合协调状态和障碍因素进行分析。结果表明:黄河流域九省(区)PWEE系统及其各子系统综合发展水平呈上升趋势,耦合协调度从2008年的0.56上升至2020年的0.69,由勉强协调进入初级协调阶段,水资源子系统一直是影响九省(区)PWEE系统协调发展的限制因素,其平均障碍度从2008年的49.05%增加至2020年的55.48%,人均水资源量为主要障碍因子。

河西走廊水资源-生态环境-社会经济系统耦合关系及时空分异

推进水资源、生态环境与社会经济系统协调发展为促进区域经济增长、社会进步和生态和谐与高质量发展提供技术支撑。文章基于修正耦合协调度模型评价河西走廊水资源-生态环境-社会经济系统耦合协调水平,运用灰色关联度模型和泰尔指数揭示驱动因素和空间异质性,并利用趋势面映射耦合协调度全域分布。结果表明:(1)由经济发展带动水资源-经济-生态系统综合发展水平逐年上升,综合发展指数由2006年0.29增长至2021年0.65。(2)河西走廊水资源子系统、经济子系统、生态子系统两两之间的耦合协调度呈不同趋势上升,水资源-生态-经济系统耦合度发展处于颉颃阶段向磨合阶段升级;协调度经历“轻度失调衰退-濒临失调衰退-勉强协调发展-初级协调发展-中级协调发展”五个阶段。(3)区域空间异质性逐渐发展为减小趋势,2021年空间分布表现出东南部发展优于西北部格局,金昌和张掖逐步成为河西发展优势区域。(4)城市化率、排污总量、节水灌溉面积对河西走廊水资源-生态环境-社会经济耦合发展起到较大的驱动作用。研究结果对河西走廊经济-生态-水资源系统协同发展具有一定的借鉴意义。

水资源-能源-粮食-生态系统耦合协调及驱动力分析

为加深对我国水资源、能源、粮食、生态系统协同演变趋势的认识,构建水资源-能源-粮食-生态多维系统指标体系,运用耦合协调度模型对我国2005—2020年水资源-能源-粮食-生态系统耦合协调度进行评价,并采用多因素归因分析法进行驱动力分析。结果表明:我国水资源-能源-粮食-生态系统耦合协调度从2005年的0.55增长到2020年的0.84,各地区耦合协调度从勉强协调发展水平过渡到中级协调发展水平,各子系统对耦合协调度上升的驱动分别经历了由粮食子系统到生态子系统再到水资源子系统主导的过程;能源子系统的贡献率虽然比较小,但是未来可能是各地区提升水资源-能源-粮食-生态系统多维系统协调发展水平的突破口。

祁连山地区水资源-人口-经济-生态环境系统协调发展的时空演变及预测

利用熵权TOPSIS模型测度2007—2021年祁连山地区30个县域水资源-人口-经济-生态环境系统综合发展水平,采用耦合协调模型分析水资源-人口-经济-生态环境系统的协调度,采用GM(1,1)灰色预测模型预测2022—2031年水资源-人口-经济-生态环境协调发展状况。结果表明:祁连山地区水资源-人口-经济-生态环境系统综合发展水平逐年升高,水资源子系统发展水平呈波动上升趋势,人口子系统发展水平缓慢上升,经济子系统发展起点较低但增速较快;生态环境子系统发展起点相对较高但波动较大,且除水资源子系统外,甘肃片区指标优于青海片区。祁连山地区水资源-人口-经济-生态环境系统耦合度处于高水平耦合状态,协调度等级波动上升已达到中级协调;各地区增速具有异质性,南部增速最快,西北部次之,中部最慢。祁连山地区水资源-人口-经济-生态环境系统协调度呈现稳步上升态势,逐渐由中级协调升至良好协调等级,且甘肃片区协调度略高于青海片区。

基于SD的水资源-经济-生态环境耦合系统研究

本文采用系统动力学方法,建立了一个水资源-经济-生态环境耦合系统模型,以探究安徽铜陵地区的水资源管理问题。结果显示,协调发展方案到2035年的水资源基本满足供需平衡的要求,其供需缺口仅为120万m^(3)。表明协调发展方案在水资源管理领域具有明显的优势,为有效管理水资源并实现可持续发展提供了参考。

滇中地区社会-生态-水资源系统耦合协调发展评价

探讨滇中地区社会、生态与水资源三者的耦合协调关系,对滇中地区及云南的可持续发展具有重要意义。基于能值分析与二元水资源可持续发展理论构建区域社会-生态-水资源系统能值评价指标体系,利用耦合协调度模型探讨2006—2020年滇中地区系统发展指数及耦合协调度。结果表明:近15 a来,滇中地区社会经济发展较快,水资源与生态环境发展相对较慢,复合系统耦合度高于协调度,且耦合协调度呈整体正向发展态势,多数地区为IV级以上。2006年耦合协调度空间分布呈北高南低趋势,北边六州市、南边红河分别处于初级、勉强耦合协调发展阶段;2015年呈西高东低走势,均达到初级协调发展阶段及以上,丽江变化较大,为中级耦合协调发展阶段;2020年呈四周高中间低分布,丽江仍处于中级耦合协调发展阶段领先位置,其余州市均处于初级耦合协调发展阶段。

黄河流域水资源-生态-社会系统耦合协调分析

充分认识水资源-生态-社会系统的耦合协调状态,对缓解黄河流域水资源和生态压力、实现流域可持续发展具有重要意义。选取2006—2021年黄河流域九省(区)的面板数据,基于压力-状态-响应理论(PSR)确定各子系统的评价指标,采用主成分分析法、耦合协调度模型分析水资源-生态-社会系统耦合协调状态及其时空变化特征,并利用GM(1,1)灰色预测模型进行协调度预测。结果表明:1)黄河流域水资源-生态-社会系统综合评价指数整体呈上升趋势,各省(区)历年水资源子系统综合评价指数波动较大但整体向好,大多省(区)生态子系统发展情况较好,社会子系统发展在经济和人口大省有较大优势;2)各省(区)的水资源-生态-社会系统耦合协调度在研究期内均逐步上升,但各省(区)发展差距较大,2021年内蒙古和四川已达到良好协调,而宁夏刚迈入中级协调;3)预测显示,2022—2025年黄河流域整体水资源-生态-社会系统耦合协调度会继续上升至0.798,接近良好协调。

长江流域水资源-经济-生态系统的耦合协调及影响因素研究

长江流域水资源、经济与生态之间协调发展有待提高,亟待探索水资源、经济与生态之间的协调关系及其影响因素,助力长江流域可持续发展。以2011—2020年长江干流10省市为研究对象,首先建立水资源-经济-生态(water-economy-ecology,WEE)系统耦合协调度模型;其次利用趋势面映射耦合协调度全域分布,并探究长江流域耦合协调度发展的局部特征;再利用空间自相关分析,解析耦合协调度全局和局部相关性;最后采用因子探测器,探究耦合协调度的影响因素。结果表明:长江流域水资源子系统、经济子系统、生态子系统两两之间的耦合协调度逐年上升,但上升趋势存在显著差异;WEE系统耦合协调度全域呈现“U”型变化的态势,局部表现为“中游<上游<下游”;WEE系统耦合协调度空间集聚水平不断提高,局部空间相关性逐年向好;WEE系统耦合协调度主要影响因素可概括为水资源开发利用、水资源条件、经济发展水平、城镇化水平、污染排放及治理。长江流域未来可依据耦合协调度分布及影响因素贡献率,改善地区相应影响因素的现状,拓宽长江流域各省市高质量发展空间。

社会-生态系统视角下的传统村落空间景观演化机制及资源治理特征

【目的】将以资源治理为主要研究对象的“社会-生态系统”相关理论引入传统村落保护研究领域,从多学科视野阐明人居环境有形表征下普遍存在的无形社会治理过程,推动传统村落价值认知和保护方法的创新。【方法】以滇西地区云龙盐业村落为案例,采用社会-生态系统框架与适应性循环模型,通过共时性和历时性分析,揭示云龙传统盐业村落空间景观在不同演化阶段的治理情景和特征。【结果】在前循环期,社会-生态系统以资源生产为演化驱动力,行动者在“资源开发维持”与“资源流通管理”两个行动情景中,通过制定一系列可持续的资源分配规则,产出了丰富的物质与非物质要素,进而发展出“业缘-血缘-地缘”联结的盐业社会及河谷盐业村落景观、山间古道桥梁景观、山地梯田田园景观。进入以资源转化为演化驱动力的后循环期,经历“资源停滞衰败”与“资源转化更新”行动情景,针对要素关联断裂、空间景观缺乏保护的现状,通过治理策略将遗产资源转化为生态、社会、经济等资源。【结论】传统盐业村落的空间景观演化过程体现了人类社会围绕盐资源开发利用而进行的复杂治理关系。重识村落演化特征及可持续利用自然资源的传统智慧、重构以资源治理为核心线索的遗产保护框架、重建以资源转化重组为驱动力的治理机制,有利于促进传统村落特色空间景观的保护与发展。

基于用水负效益的农业水资源生态经济系统损耗度评价

农业用水过程中供水、用耗水、排水、纳污环节产生的负效益会对农业水资源生态经济系统产生一定程度的损耗,进而影响系统的可持续性。基于农业用水过程中各环节产出的负效益,构建农业水资源生态经济系统损耗度评价指标体系,以经济损失率、社会失稳率、生态负载率为指标,运用能值方法、AHP层次分析法分析了2012—2017年郑州市农业水资源生态经济系统损耗度及其发展趋势,结果表明:2012—2016年郑州市农业生态经济系统的经济损失率约为0.25%,2017年上升至0.29%;社会失稳率由2012年的21.46%下降到2017年的7.04%;2012—2016年生态负载率基本稳定为11.7%,2017年上升至13.7%;系统损耗度主要受社会失稳率和生态负载率影响,系统损耗度整体呈下降趋势,由轻度不可持续转变为临界不可持续,逐渐趋于良性发展。

海南省海洋渔业生态-经济系统脆弱性及其影响因素分析

根据1998—2019年海南省海洋渔业统计数据,基于暴露性、敏感性、适应性三个维度,运用熵权法构建海南省海洋渔业生态-经济系统脆弱性评价指标体系,探讨海南省海洋渔业生态-经济系统脆弱性时间变化趋势及其影响因素.结果表明:(1)研究期内海南省海洋渔业生态-经济系统脆弱性经历了先升后降的变化历程,2008年以后系统脆弱性波动下降,处于中度脆弱阶段,但2016年以后系统脆弱性有上升趋势;(2)人类渔业活动对海洋渔业生态系统造成的压力持续增加导致研究期内系统暴露性持续上升,经济社会对海洋渔业依赖性减弱有效改善了系统敏感性,抗干扰能力和恢复能力的增强使系统适应性持续提升;(3)海洋渔业捕捞和养殖活动、经济和社会对海洋渔业依赖程度与科技支撑能力是影响系统脆弱性的重要指标,其中,海洋渔业经济社会依赖程度和科技水平的提升是海南省海洋渔业生态-经济系统脆弱性的关键影响因子.

新疆水资源经济生态系统韧性协调分析及未来预测

为了提高新疆干旱区水资源-经济-生态系统韧性水平,实现三者协调发展,以新疆干旱区14个地州为例,采用熵权法确定指标权重,运用耦合协调模型测算水资源-经济-生态系统韧性耦合度和协调度,并应用R/S分析法预测新疆未来协调度发展趋势。研究结果表明:①2010~2020年新疆水资源-经济-生态系统韧性综合发展水平整体呈上升趋势,系统对风险冲击的抵御力、恢复力和适应力有所增强。②各地州耦合度呈良好耦合状态,协调水平整体由勉强协调向中级失调转变。③由Hurst指数可知,博尔塔拉蒙古自治州等9个地区水资源-经济-生态韧性协调度呈现改善趋势,昌吉回族自治州等5个地区协调度呈恶化趋势。新疆在未来发展应注重水资源和生态环境的保护,提高水资源、经济、生态系统韧性协调程度,实现社会可持续发展。

长三角水资源-能源-粮食系统的协同模式及资源配置研究——基于水的核心地位

通过多目标规划建立水资源-能源-粮食系统协同分析框架,基于长江三角洲地区(长三角)城市群维度,构建水资源-能源-粮食系统的协同模型,测算复合系统优化后的偏离度和经济效益。结果表明,2001—2020年长三角水资源-能源-粮食系统优化后综合偏离度整体保持在0.135以下的低水平,但波动性较大,稳定性较差。2001—2020年粮食产量和能源开采量均保持上升态势,粮食产量较高。前期能源开采量大于粮食产量,2005年后,粮食产量高速增长,远超过能源开采量。综合效益持续升高,协同模型的经济效益较理想。据此,提出增强水资源-能源-粮食系统内部的联动性和共生性、科学规划水资源调配、能源开采和粮食生产等资源一体化调配方案、提高资源整体投入产出水平、拓宽资源跨区流动路径等建议。

乡村旅游地社会-生态系统恢复力演化差异及影响机理——基于长三角核心-边缘区比较实证

基于适应性循环理论和核心-边缘理论,利用集对分析法、向量自回归、系统动力学仿真等多元集成方法,对比分析核心-边缘区乡村旅游地社会-生态系统恢复力演化机理和路径差异。研究发现:①旅游业能够推动核心-边缘区乡村旅游地恢复力一体化均衡发展,恢复力差距呈逐渐缩小趋势。②核心-边缘区乡村旅游地恢复力系统内部复杂交互、协同有序发展。社会、经济和生态子系统互为非线性动态因果关系,在此非线性复杂自组织力作用下子系统之间的耦合协调度呈良好发展趋势。③通过复杂系统多情景模拟,核心区乡村旅游地发展路径以协调发展型或生态保护型为主,边缘区以旅游优先型为主。④驱动核心-边缘区乡村旅游地恢复力演化的要素系统具有差异性。在系统层面,生态系统对核心区影响程度最高,社会系统对边缘区的影响程度最高;在因素层面,生态因素是影响核心-边缘区乡村旅游地的共同要素,核心区能够通过生态修复提升生态韧性,边缘区能够利用生态优势转化为发展优势,进而均能显著提升乡村旅游地恢复力。

森林生态-经济系统协同发展的动态耦合——以浙江省为例

基于2003—2019年浙江省森林生态-经济系统17个指标数据,运用森林生态-经济系统综合发展指数、耦合协调度模型,分别计算出森林生态系统、林业经济系统的耦合情况并进行测度分析.研究结果表明,浙江省森林生态-经济系统耦合协调发展总体上产生了时空协同效应;且森林生态系统与林业经济系统逐渐趋向高度耦合协调发展.

城市社会-生态系统研究理论基础与分析框架

耦合自然要素与人类活动的城市社会-生态系统正受到学者们越来越多的关注。然而,城市社会-生态系统研究主题的复杂性和研究方法的综合性使得该领域研究仍面临较大挑战,理论基础、分析框架与研究范式尚不统一。在梳理国内外已有研究基础上,对城市社会-生态系统的理论基础和分析框架进行了系统总结,并从脆弱性、韧性和适应性整合视角提出了开展城市社会-生态系统可持续性研究的分析框架和研究思路。能为我国城市社会-生态系统研究提供借鉴与启示。

青海省水资源-环境-社会经济系统耦合协调特征

水资源、环境、社会经济系统之间相互影响、协同演进,对3个系统相互作用关系的研究是目前的热点。为探究水资源-环境-社会经济系统的耦合协调特征,以青海省为研究对象,构建多系统评价指标体系,利用耦合协调模型及灰色关联模型对2000—2020年青海省水资源-环境-社会经济系统耦合协调特征进行定量评价。结果表明:(1)研究期内,青海省水资源、环境、社会经济子系统的评价指数呈现不同程度的增大趋势;(2)水资源-环境-社会经济系统耦合度处于融合高水平阶段,耦合协调度处于由中级协调向良好协调过渡的阶段;(3)在3个子系统中,水资源子系统的发展水平对青海省水资源-环境-社会经济系统耦合协调发展影响较大,环境子系统次之,社会经济子系统的影响相对较小。

社会-生态系统框架研究综述:发展动态、研究方法与应用领域

社会-生态系统(SES)框架能够对社会-生态系统的关键要素及相互作用进行解析,并通过行动情境分析为多样化和复杂化的问题寻找解决方案,因此成为社会-生态系统研究领域应用最广泛的方法之一。然而,目前缺乏对SES框架研究进展的系统总结,这不利于更多的研究者理解并应用这一方法,也不利于该方法本身的进一步发展。为此,结合文献计量分析,从发展动态、研究方法和应用领域三个方面对SES框架研究进展进行了梳理与总结,并探讨了目前SES框架研究中存在的不足以及未来SES框架研究的改进方向。SES框架自2009年正式提出以来,仍在不断完善与发展中,其相关研究大致经历了起步、持续增长、快速发展三个阶段。SES框架的研究思路可归纳为核心问题聚焦、关键变量选取和系统结果评估。SES框架的应用领域集中在系统属性研究、综合治理分析和公共政策评估三个方面。从现有应用研究来看,核心问题已广泛涉及多个尺度、多种类型社会-生态系统的具体问题;一级变量集中在资源系统、资源单位、治理系统和行动者,二级变量则因各应用领域的侧重点不同在选取频率上存在较大差异;系统结果评估以定性分析为主,辅以定量方法实现部分变量的定量化表达。研究表明,SES框架具有多学科融合、应用范围广泛、变量使用灵活的特点,目前研究存在的不足主要为对变量概念的界定不清晰、对变量选取与表征的规范不明确、对系统跨尺度的差异特征、互动联系以及系统的动态演化规律分析匮乏。未来SES框架研究应当在完善变量的界定、选取和表征、深化不同时空尺度的互动研究等方面作深入研究。

考虑碳-绿证耦合机制的电-气-热综合能源系统分布式鲁棒低碳经济调度

为了保护综合能源系统中不同运营主体的信息隐私,权衡系统运行低碳性和经济性,解决天然气网络鲁棒模型难以求解的问题,提出了考虑碳-绿证耦合机制的电-气-热综合能源系统分布式鲁棒低碳经济调度方法。考虑天然气网络和热力网络的动态特性、碳-绿证耦合机制,构建综合能源系统动态低碳经济调度模型;为了保护各网络运营商的数据隐私,根据能量耦合关系对综合能源系统解耦,建立电-气-热网络的分布式协同优化模型;在此基础上,考虑风电出力和多能负荷的不确定性,提出基于一致性交替方向乘子法的分布式鲁棒优化框架,并利用二阶锥对偶理论与交替优化方法实现含二阶锥约束和二元变量的鲁棒子问题求解。以修改的IEEE 39节点电力网络、比利时20节点天然气网络和15节点热力网络为算例进行仿真分析,验证所提方法能够在源荷不确定性条件下实现综合能源系统各网络分散自治运行,同时兼顾系统运行的低碳性和经济性。

苏州市水资源-经济-环境-再生水系统耦合协调分析

【目的】针对苏州市水资源短缺及供需矛盾的严峻问题,为缓解苏州市水资源压力,促进城市综合发展,从多方面对苏州市发展现状进行系统耦合协调分析。【方法】以苏州市域范围为研究区域,基于2008—2020年各区(县、市)的面板数据,选取水资源、经济、环境、再生水4个维度的27个指标,在AHP-熵权法确定权重的基础上构建了苏州市各区(县、市)水资源-经济-环境-再生水系统耦合协调度模型,并进行耦合协调分析,在此基础上构建用水压力与水资源-经济-环境-再生水系统耦合协调度之间的PVAR模型,分析了用水压力与水资源-经济-环境-再生水系统耦合协调之间的关系。【结果】结果显示:5个地区水资源-经济-环境-再生水系统综合发展水平存在较大差异,多数为发展提升阶段,苏州市区发展最好,其次为昆山市;5个地区整体上均已进入协调阶段,但没有出现优质协调,张家港市协调性最差;水资源-经济-环境-再生水系统耦合协调增长与用水压力增长呈相互影响的负向抑制动态关系。【结论】结果表明:苏州市水资源-经济-环境-再生水系统综合发展能力及协调水平仍有发展空间,从用水压力与耦合协调的相互影响关系入手,苏州市可以加大再生水利用,从而缓解城市用水压力,进一步推动水资源-经济-环境-再生水系统耦合协调发展。