基于系统投入产出和生态网络分析的能源-水耦合关系与协同管理研究——以湖北省为例

能源和水资源之间存在紧密的耦合关系。以往的资源管理政策往往只关注单一资源,忽略了两者的关联性。为促进能源和水资源综合管理,有必要开展能源-水耦合关系和协同管理研究。从社会经济网络视角出发,论文综合运用系统投入产出和生态网络分析方法,构建了湖北省2007和2012年能源-水耦合网络核算框架。结果表明:1)2012年湖北体现能源最终消费量为14 304.93万tce,体现水资源最终消费量为346.66亿m3,相比2007年分别增长52.26%和7.89%,其中,体现在最终使用中能源与水资源流有近50%来自制造业;2)2007年湖北省水资源网络和能源网络的循环率都约为2.71%,与2007年相比,2012年水资源网络循环率显著增长至4.23%~4.40%,而能源网络循环率则变化较小;3)能源网络和水资源网络的系统鲁棒性都偏向于冗余度更高、效率更低的一侧;4)由于能源-水耦合网络的引入,2007—2012年间,在能源和水资源网络中,电力、热力生产和供应部门对于大多数部门的控制都呈现不同程度的增强趋势。研究辨识了能源与水资源协同管理的关键部门和路径,为湖北省能源和水资源可持续利用提供了理论与数据支撑。     

土地利用变化对区域水—能源—粮食系统耦合协调度的影响——以京津冀城市群为研究对象

将土地因素引入水—能源—粮食系统,运用耦合协调模型对京津冀城市群2005— 2018年水—能源—粮食—土地系统的时空变化特征进行研究。结果表明：（1）从空间尺度上来看,京津冀城市群建设用地由中心向四周扩散;从京津冀城市群土地利用格局来看,耕地和建设用地面积分别呈现较为明显的下降和增长趋势。（2）将土地纳入水—能源—粮食系统降低了京津冀城市群大多数城市水—能源—粮食系统间的耦合度和耦合协调度。（3）土地与水—能源—粮食子系统组成的两要素系统的协调水平会进行叠加或抵消进而影响水—能源—粮食—土地系统耦合协调度。本文的研究启示在于：京津冀城市群在考虑水、能源、粮食协调发展的同时,应考虑土地对水—能源—粮食系统整体及内部子系统的影响,根据城市自身资源优势合理配置资源、优化产业布局以实现可持续发展。     

基于结构方程模型的陕北退耕区农业产业-资源系统耦合机制分析——以吴起县为例

农业产业-资源耦合机制通过改变农业资源利用方向和强度调控农业产业-资源系统耦合路径,影响系统耦合效果。利用结构方程模型,通过对典型退耕区域——陕北吴起县2016年497户农户调研资料的分析,验证了政策、信息（技术、市场）、农业资源、农业产业是系统耦合机制的基本构成和重要驱动要素,该县域已形成了相对稳定的多维链型耦合机制。在这一机制作用下,农业产业有所发展,但仅停留在资源显性利用上,农业产业-资源系统局部相悖,系统对经济效益总的标准化路径系数为0.112,且产业对经济效益的路径系数仅为-0.047;从各驱动要素间相互作用来看,农业产业与农业资源单向作用,系统部分链网缺失,说明目前的耦合机制不能有效支撑农业产业-资源系统的良性运行,具体表现为：未充分挖掘林草生态系统的经济功能,资源未达到最优配置。因而,下一步需通过对政策、信息（技术、市场）、农业资源、农业产业等要素的优化组合,构建新的良性耦合机制,进而实现吴起县农业产业-资源系统的优化耦合,促进退耕区生态文明建设。     

生态—社会经济系统耦合方法在县域国土空间生态修复规划中的运用——以四川威远县为例

国土空间规划体制具有强烈生态指向意义,生态安全已是国土空间安全的重点。以四川省威远县为研究对象,针对县域生态国土空间的生态资源破坏、生态系统紊乱等问题,利用生态—社会经济系统耦合方法,从要素修复、结构优化、系统价值提升三个角度构筑系统耦合度评价指标体系,计算系统耦合度及子系统综合功效,综合耦合系统时空格局变化分析得出县域生态修复安全目标格局与生态修复对策。研究结果表明：（1）县域生态修复规划具有目标多层次性、系统复合性及途径多样化性,可从宏、中、微观层级提出对策。（2）系统耦合度在0.457~0.497区间浮动,耦合系统现处于拮抗时期向磨合时期发展。（3）依据系统耦合度、子系统综合功效及指标影响度构建“点—线—面”的生态修复格局。研究提出应对县域尺度的生态修复专项规划方法和实践运用,可为当前县域国土空间规划编制提供新的思路和方法。     

退耕还林工程与农业生态经济社会系统协同性研究——以安塞县为例

针对黄土丘陵区退耕还林工程与农业生态经济社会协同性研究滞后的现实,在构建退耕还林工程与农业生态经济社会协同性表征体系的基础上,通过建立耦合度模型分析了二者的协同性及相关问题,将退耕还林工程与农业生态经济社会系统协同关系划分为4个阶段：（Ⅰ）协作推进与发展阶段,（Ⅱ）相悖阶段,（Ⅲ）无序失衡阶段,（Ⅳ）抑制发展阶段。其中阶段Ⅲ只是理论结果,在实际政策约束和农户行为的影响下一般不会出现;而阶段Ⅱ和阶段Ⅳ可能会短期出现。以安塞县为例,系统分析了不同阶段协同性演变过程：1995—2014年,安塞县先后经历了相悖阶段和协作推进与发展阶段,目前处于协作推进与发展阶段的下降时期。基于此,需要进一步优化产业结构提高区域内资源的有效利用率,通过林种结构的合理布局,提高退耕林分质量,推进退耕还林工程与农业生态经济社会系统的协同发展。     

城市食物系统演化的人地耦合启示及驱动力——以北京食物系统为例

为探明“城市化如何驱动食物系统变化”以及“食物系统变化蕴含何种人地耦合关系”的问题,本文以北京食物系统为例,研究了该食物系统自1978年以来的演变过程,揭示食物系统演变蕴含的人地耦合关系;并建立食物系统变化指标体系和城市化驱动力指标体系,运用驱动力评价、格兰杰因果关系检验、回归分析与网络分析相结合的方法研究北京食物系统演变的驱动力及作用机制。结果发现：近40多年来北京食物系统总体经历了本地农业生产不断弱化、食物消费需求持续增长、食物流通里程不断增加的演变过程。这种变化从地理学视角来看本质上是城市食物消费蕴含的人地耦合关系从邻近扩展到更远距离的过程——即食物系统近远程耦合的演化过程。在驱动该过程的影响因素中,居民收入增长是主要的初始驱动力,要素非农化是主要中间环节,人口集聚则具有最广泛的影响,最终导致外埠供应比例不断上升,食物里程持续增长。研究表明：蕴含在食物系统中的人地关系不只局限于特定的地点、特定的区域,而是以“流空间”与地点空间相互连接、相互渗透的形式呈现出来。因此,需要采取一种整合“流空间”与地点空间的理论视角及研究方法来认知此类开放系统中的人地耦合关系。     

长三角城市群水—能源—粮食系统压力的演变特征及其影响机制

城镇化的推进加剧资源消耗,水—能源—粮食（Water-Energy-Food）作为核心资源,是保障区域可持续发展的关键。以长三角城市群为例,构建WEF系统压力指数,揭示1990—2018年间长三角城市群WEF系统压力的演变特征,探讨城镇化推进对WEF系统压力的影响机制。结果显示：2010年后,随着长三角一体化进程加快,WEF系统压力明显加大,其中粮食压力猛增、水资源压力稳定、能源压力有所下降,但能源供应仍存缺口。各省市WEF系统压力及其变化特征与资源禀赋、经济发展和城镇化进程相关。城市空间扩展、人口集中、经济发展和居民消费显著影响长三角城市群WEF系统压力。因此,WEF系统管理应立足不同要素演变特征,同时加强不同部门及区域的协同管理,共同促进长三角城市群的可持续发展。     

多区域投入产出分析下中国水足迹地区间比较——基于“总量-相关指标-结构”分析框架

在“总量-相关指标-结构”分析框架下,采用中国大陆30省区（除西藏）42经济部门多区域投入产出及伪基尼系数差异成因分解方法,估算、比较各省区水足迹并分析差异成因,衡量省区降低水足迹（即水足迹总量）的紧迫性并识别调整重点,对具体调整提出建议,为构建中国特色水安全保障体系提供依据。研究表明：1）30省区水足迹均方差系数为51.79%,其中新疆、黑龙江水足迹最高,天津、北京对应最低。2）结合相关指标地区间比较,30省区中宁夏、黑龙江、上海降低水足迹紧迫性最强;天津、山西等提高居民生活直接用水效率紧迫性最强。3）根据部门结构地区间比较,列出各省区降低水足迹中须重点关注的部门,可以看到各省区均须重点调整农林牧渔业、食品制造及烟草加工业用水。4）来源结构地区间比较中,青海、宁夏和新疆的水足迹主要靠当地来供给,其余各地区水足迹均主要源于国内其他地区;可得到各省区上述降低水足迹中应重点关注部门的水足迹主要来源地,如黑龙江、天津、海南等地农林牧渔业水足迹主要源自当地。因此,各地区应结合上述紧迫性、重点关注部门及主要来源分析结果,加强节水工作的针对性。     

能源富集区贸易隐含碳及隐含SO2排放转移——以山西省为例

通过量化地区间碳排放和SO₂排放转移特征,可以较好地了解地区间的碳排放和SO₂排放的来源与去向,从而合理地制定各地区的减排与治理方案。采用多区域投入产出模型,计算2007年和2012年山西省输出和输入的隐含碳和隐含SO₂排放情况。结果表明：山西省为隐含碳和隐含SO₂排放输出区,输出的地区主要是江苏、河北、浙江和山东等地,输入的地区主要是河北、山东、内蒙古和河南等地。山西省向其他地区转移的隐含碳和隐含SO₂排放主要汇聚于金属冶炼及制品业、建筑业和化学工业等。其他地区向山西省转移的隐含碳和隐含SO₂排放主要集中于建筑业、采选业、金属冶炼及制品业等。基于上述研究结论,提出了一些关键性整改建议与措施。     

中国西部地区水-能源-粮食系统耦合协调度的时空特征

在2005~2018年中国西部地区水-能源-粮食系统综合发展评价的基础上,运用耦合协调度模型和地理加权回归模型对水-能源-粮食系统耦合协调度的时空特征及其影响因素进行实证研究.结果表明:(1)中国西部水-能源-粮食系统及其各子系统的综合发展指数总体呈波动上升趋势,其中,水资源和能源子系统在2011年后长期滞后于粮食子系统,成为西部地区水-能源-粮食系统耦合协调发展的短板.(2)2005~2018年,中国西部水-能源-粮食系统耦合协调度从勉强耦合协调进入初级耦合协调阶段,且耦合协调度呈现“南高北低”的时空特征.(3)居民消费水平和人口规模对甘肃、内蒙古等西北地区的系统耦合协调度具有正向影响,对重庆、云南等西南地区具有负向影响,影响程度在地理空间上均呈现出“北正南负”的空间特征;地方财政环保投入的影响程度从北到南逐渐增大,广西、贵州、四川、陕西的系统耦合协调度受该因素的影响最大;R&D投入强度对系统耦合协调的推动作用相对较小,影响程度呈现“北高南低”的空间特征.基于上述分析结果,提出了多资源系统联合发展视角下的区域资源管理方式,减少对有限资源间的依赖性,改善人口规模及环保科技投入等因素,构建具有西部区域特色、体现资源优势、富有竞争力的水-能源-粮食系统耦合协调发展策略.     

基于生态足迹理论的辽宁省可持续发展动态分析

运用生态足迹方法对辽宁省2000年-2009年生态足迹和生态承载力进行了计算,并对辽宁省可持续发展程度进行了分析和预测。结果表明2000年-2009年期间辽宁省人均生态足迹快速增长,增幅达58.5%;而人均生态承载力基本不变,造成其生态赤字不断加大,涨幅达73.7%,生态系统处于一种不可持续发展状态。在此基础上利用非线性回归预测模型,对辽宁省未来十年的生态赤字进行了预测。并根据辽宁省近年来可持续发展与经济发展状况,提出遏制生态环境恶化、促进区域可持续发展的一些建议。     

基于能值分析的河南省耕地生态足迹动态研究

采用基于能值分析的生态足迹模型计算方法,对河南省1978年-2007年耕地生态足迹进行动态研究。基于能值分析的生态足迹模型通过将耕地生态系统中的各种能量流换算成对应的生物生产性土地面积,更真实反映人类活动对耕地可持续发展的影响。通过对河南省的耕地生态足迹与生态承载力计算结果比较,得出：河南省耕地由1978年开始生态承载力缓慢降低,生态足迹则呈持续增长,耕地生态系统逐渐变的不可持续。     

基于旅游生态足迹模型的陕西省旅游可持续发展研究

在介绍生态足迹理论基础上,将旅游生态足迹引入区域旅游可持续发展评价,阐述了旅游生态足迹的概念,并构建旅游生态足迹模型,用于衡量旅游可持续发展能力。以陕西省作为研究对象,对旅游生态足迹模型在大尺度区域旅游业可持续发展定量测度中的运用进行实证研究,计算其1991年至2008年的旅游生态足迹。结果表明:陕西省出现了不同程度的旅游生态赤字和生态压力,平均存在0.033 1hm2/人的旅游生态赤字,其旅游业处于不可持续发展状态。最后提出未来实现旅游业可持续发展的建议。     

湖北省交通运输环境监测网络建设方案设计

湖北省交通运输环境监测工作发展远滞后于交通基础设施建设,不能对交通环保工作提供必要的技术支撑,交通运输环境监测网络亟须完善。结合湖北省实际情况,设计了湖北省交通运输环境监测网络建设方案,具体内容包括中心站升级完善、新建交通环境监测分站、新建在线环境监测系统、交通环境监测信息处理平台建设等四方面内容。网络的建设可实现交通建设项目全过程监测,为交通环保工作提供数据支持,以期为全国交通运输环境监测网络建设和交通运输行业环境监测工作提供有益的经验参考。     

四川省水资源生态足迹与生态承载力的时空分析

根据水资源生态足迹的基本原理和计算模型,对四川省2001-2009年水资源生态足迹、生态承载力进行分析。结果表明,在2001-2009年间四川省人均水资源生态足迹总体上呈上升趋势,万元GDP生态足迹呈下降趋势,水资源利用率在逐步提高;干旱灾害对水资源生态承载力影响较大,四川省历年水资源生态承载力均大于生态足迹,存在一定的生态盈余,水资源可持续开发利用情况较好。四川省水资源存在严重分布不均的现象,经济较为落后,对水资源需求量较小的西部高原地区水资源丰富,水资源生态盈余较大;经济较为发达,对水资源的需求量大的东部盆地地区水资源量小,生态盈余较低,在绵阳、遂宁、内江、自贡等地出现生态赤字,水资源利用呈现不安全状态。水资源生态足迹的变化与社会经济发展密切相关,应该充分考虑四川省水资源的时空分布情况,调整产业结构,合理调度、利用水资源,促进四川省整个社会经济的持续发展。     

基于生态足迹时间序列的四川省可持续发展研究

为了定量评价四川省可持续发展程度的动态变化及其影响因素,计算了1990-2002年四川省生态足迹时间序列,着重分析了该省生态足迹、生态盈亏和生态效益的动态变化及其驱动机制.结果显示:四川省十二年间人均生态足迹由1990年的1.1421hm2/人增大到2002年的1.2795hm2/人,人均生态承载力由0.5639hm2/人减小到0.3327hm2/人,生态赤字逐年增大;人均生态效益逐年增加.结果表明:目前四川省的发展模式是不可持续的;自然资源利用效益不断提高,环境污染有所缓减.最后,根据生态盈亏的影响因素提出了降低和消除生态赤字的措施.     

生态足迹方法：辽宁省2005—2007年生态足迹计算与分析

如何定量研究可持续发展是目前国际上研究的热点问题,生态足迹分析法即是一种用于定量研究和判断一个国家或地区的可持续发展状况的新方法。文章应用生态足迹的方法,以辽宁省2006年－2008年统计年鏊资料为依据,对2005年-2007年的生态足迹进行了计算和研究,纵向比较分析了这3年辽宁省生态足迹的变化规律及其原因。研究结果表明：辽宁省2005年－2007年3年的人均生态赤字分别为2．718hm^2,2．8942hm^2,3．1348hm^2,呈现逐年上升趋势,生态赤字表明辽宁省的人类负荷超过了其生态承载力,不利于可持续发展。其影响因素为化石能源消耗大、耕地面积减少、建筑用地逐渐增加等。最后提出了减少辽宁省生态赤字的对策。     

基于投入产出分析的碳足迹研究进展

随着全球变暖日益加剧,气候变化已成为人类社会面临的重大挑战。碳足迹旨在测度人类活动导致的温室气体排放水平,为世界各国制定环境与能源政策提供了强有力的技术支撑,受到学界、企业和公众的广泛关注。碳足迹核算方法主要包括清单因子法、生命周期评价和投入产出分析。论文首先阐述了这3种核算方法的基本原理,在此基础上回顾了单区域和多区域投入产出模型的发展历程,重点就投入产出分析在国际贸易、产业、消费者、区域和组织等尺度碳足迹研究中的应用进行了综述,并采用SWOT分析框架探讨了该方法面临的机遇与挑战,最后展望了其在混合核算方法、多尺度多区域投入产出模型和情景分析等方面的发展前景。     

湖北省环保产业SWOT分析

湖北省环保产业的现状一直无准确定量描述,2005年组织了对2004年湖北省环保产业优势、劣势等状况进行了首次全面调查,在此基础上,对湖北省环保产业进行了全面详细的SWOT分析,为湖北省环保产业可持续发展决策提供了科学的依据。     

吉林生态省建设规划背景评价的生态足迹分析

生态足迹理论在应用于区域层次时,因为区域进出口数据的不健全,在计算净消费量的过程中往往误差较大,因此,很难真实反映区域环境的压力负荷.所以,本文以区域生产量取代消费量,并用生产性生态足迹作为区域可持续发展的评价指标,对吉林省2002年的生产性生态足迹进行了计算分析.结果表明,吉林省2002年的生物生产发展模式处于一种不可持续的状态,并简要分析了存在生产性生态赤字的原因和消除生态赤字的途径和方法,将为更好的实施生态省建设规划提供一定的科学指导性意见.