基于模糊联盟合作博弈的流域水资源优化配置研究

水资源短缺是我国面临的十分重要的资源问题,随着人口的不断增长,对水资源的需求也逐渐增加。水资源短缺已成为经济发展和社会和谐的一个主要瓶颈,如何将一个流域有限的水资源合理地分配给流域内不同的行政区域、区域内不同的产业是水资源规划与管理领域学术研究的核心内容。流域是一个自然形成的空间范围,往往涉及多个不同的行政区域,流域水资源分配牵涉到流域内不同利益主体,公平有效地进行流域水资源配置以达到水资源的可持续利用已经成为流域经济发展和社会稳定的重要因素。本文采用流域水资源分配的二次配置模型,在流域水资源初次分配当中考虑公平,建立基于用水主体需求的水资源分配优化模型,使得各主体需水量和分配水量的离差平方和最小,并得到初始水资源分配结果;在流域水资源二次分配当中考虑效率,建立流域水资源二次分配的模糊联盟合作博弈模型以最大化流域整体收益,并将由合作带来的流域整体收益的增加部分采用模糊夏普利值的方法分配给参与模糊联盟的各个用水主体,同时流域水资源得到有效再分配。最后,将上述流域水资源二次分配模型运用到一个算例当中,验证了模型本身的有效性和适应性。模糊联盟合作博弈模型对于促进流域水资源规划与管理具有借鉴意义。     

基于Shapley值法的水资源跨区转移利益分配方法研究

水资源跨区转移是优化水资源利用的有效方式。水资源跨区转移带来利用收益如何在不同区域各个参与主体之间进行分配,关系到水资源转移利益的公平共享和水资源的可持续利用。在水资源跨区转移利用中,科学合理地对水资源转移带来的利益进行分配,解决区域间各参与主体之间的利益矛盾,具有重要的现实意义和理论意义。本文采用合作博弈的分析思路,基于Shapley值法构建了一个在各参与方在合作情形下的水资源跨区转移利用利益分配方法,来研究各个利益主体之间应当如何合作对水资源转移利用利益进行分配,并量化各个利益主体参与水资源转移合作应当得到的利益分配及相应的利益补偿。然后,本文利用基于Shapley值法的水资源跨区转移利益分配方法,通过对浙江省诸暨市水资源跨区转移利益分配的实例应用,实证量化了水资源转移中各方在合作博弈下的利益分配和利益补偿结果,验证了该分配方法的可行性和有效性。同时,实例分析表明当前的水资源转移用水利益补偿额度不足,忽视了水资源输出地区的利益。而基于Shapley值法的水资源跨区转移利益分配方法充分考虑了各个参与主体的贡献度,能够使得各方更为科学公平地分享水资源跨区转移所带来的合作收益,并进行合理有针对性的利益补偿。这表明,当前跨区水资源转移利益分配与补偿不仅要考虑协调好区域之间利益关系,还要协调处理好各区域用水主体之间用水利益关系。同时,要尽快建立并完善科学合理的区域间用水利益分享机制,保证各方公平合理地分享水资源转移带来的利益,提高各方参与的积极性,保障水资源转移协调利用的有效可持续进行。     

合作视角下的跨境水资源两级分配模式

跨境水资源是淡水资源的重要组成部分，随着世界人口和经济的快速发展，各国对水资源需求增加，气候变化使水资源变化情势具有不确定性，更是加剧了各国对水资源安全保障的诉求。公平合理的跨境水资源分配对于缓解各流域国用水冲突、实现跨境水资源可持续利用具有重要意义。为提高跨境水资源分配的公平合理性和水资源利用效率，基于合作视角，该研究提出一个“初始分配以明晰所有权+优化再分配以实现高效利用”的跨境水资源两级分配模式。首先基于协商谈判视角，运用讨价还价博弈模型的方法理念，引入流域国间协商谈判机制，以实现跨境水资源在流域国间的公平合理初始分配。然后基于利益共享理念，构建具有模糊支付的跨境水资源合作博弈模型和要素双重模糊的跨境水资源合作博弈模型，探讨不同模糊情景下的跨境水资源优化再分配问题。并以澜沧江-湄公河流域为例进行实证分析，研究表明：(1)基于协商谈判寻求跨境水权分配最优解，可以有效提高分配方案的可接受性。(2)初始分配是流域国开发利用跨境水资源的基础，有利于明晰初始水权，但也存在难以长时间适应流域环境变化和各流域国用水需求变化的缺陷。(3)合作开发情景下的系统收益比非合作情景下的系统收益更高，且当...     

总量控制下流域初始排污权分配的竞争性混合决策方法

中国排污权交易市场尚不完善,若初始排污权的分配结果与现有排污量差异过大,排污方不能及时调整生产方式或结构与之相适应,同时又无法顺利在市场上购买到所必须的排污权量,排污方的经济社会发展将会受到阻碍。基于此,提出了总量控制下流域初始排污权的竞争性混合分配方式:一部分排污权按照现状排污比例进行分配,另一部分排污权实行竞争性分配。重点研究了排污权的竞争性分配决策:提出了由排污管理者制定柔性决策参数,排污方在柔性参数约束下进行自主竞争的初始排污权配置机制;建立了总量控制下初始排污权分配的竞争性决策模型,模拟排污方在排污管理者的总体控制下以"自身排污配比最大化"为目标通过交互评价的方式参与初始排污权的分配过程。柔性决策参数的构建反映了排污权管理者对初始排污权分配的公平性、高效性原则的整体把握;排污方在柔性权重下以"自评"和"它评"为主要形式进行交叉评价,体现了排污方在排污权分配中的"发言权"和"参与权";排污权管理者对排污方交叉评价结果的集结,实质上是对排污方之间的"利益"进行协调。在初始排污权的竞争性混合分配方式中,竞争性分配的排污权比例取决于流域内排污方的经济社会发展对排污量变化的"敏感度",排污方经济社会发展对排污量变化的"敏感度"越高,竞争性分配的比例的取值宜越小,反之越大。同时,可根据排污交易市场的建设进度,逐步提高竞争性分配排污权的比例,分阶段实现流域排污权的动态分配,最终达到对排污权进行高效、公平分配的目标。以北江流域为例进行了分析,给出了排污权分配总量中竞争性分配比例取不同值时,北江流域6个城市排污权分配的动态结果。     

区域一体化水资源管理规划——以洋浦经济开发区为例

近年来生态工业园区的快速发展以及区域水资源一体化的管理为系统解决工业园区水资源紧缺提供了一个新方向。通过从水源保证、给水和排水三个方面分别说明海南洋浦经济开发区的水资源管理和利用现状。采用情景分析法,预测分析按照目前的水耗水平、国际先进水平和应用循环经济运行水平三种情形下的水平衡状况。分析结果表明,该园区面临水资源紧缺并可能制约区域可持续发展;运用循环经济原理,减少生产污水和生活污水的产生量和排放量,提高污水的深度处理和再生利用水平,是解决开发区总体水资源紧张的重要发展机遇之一。在此基础上,提出了开发区层次上一体化水资源管理体系。     

用水总量控制下行业配水权重不完全信息动态博弈

流域水量的合理分配是实现流域水资源可持续利用的基础和前提,而行业配水权重是流域水资源分配的关键问题之一。博弈论借助于严谨的数学模型研究对策行为中利益冲突各方是否存在着最合理的行动方案,是找寻最合理行动方案的有效工具。基于不完全信息动态博弈理论,以广东省东江流域为例,研究了流域行业配水权重博弈过程及其最优解确定途径,并将基于用水总量控制的激励与惩罚机制引入至构建的行业配水权重博弈模型,以提高配水方案的可操作性。结果表明:(1)行业配水权重满足子博弈精炼Nash均衡目标的一阶条件可由水资源可利用量、河道内生态需水量、各行业需水量及其用水效益指标综合决定。(2)采用逆向归纳法求解东江流域初始行业配水权重博弈模型,2020年流域生活、工业、农业及和河道外生态环境配水权重系数分别为0.72、0.71、0.69和0.46,特枯来水年各行业相应配水量分别为20.2亿m~3、28.57亿m~3、33.61亿m~3和2.05亿m~3。配水结果较为客观合理,体现了行业用水的优先顺序。(3)用水总量控制指标下,明确配水的激励与惩罚额度是行业配水博弈的关键;通过用水的激励与惩罚机制,迫使各行业用水量在流域用水总量控制指标范围内重复博弈,增强行业节水积极性,提高用水效率,最终逐步实现各行业用水的个体理性和全流域水资源开发利用的集体理性相统一。研究结果有利于保障最严格水资源管理制度的有效实施,为变化环境下流域行业水量分配提供科学的决策依据。     

社会选择理论在流域跨界水资源配置冲突决策问题中的应用

本文将社会选择理论引入到流域跨界水资源配置冲突的解决研究中,从群决策的角度寻找到流域内各区域一致同意的、满足水量分配公平的流域水资源配置方案。流域水资源配置冲突问题从表面上看是资源问题,实质上却是一个典型的决策问题。作为一种具有混合特性和稀缺性的自然资源,流域稀缺水资源的分配实质上是多主体参与的涉水利益分配,而分配的核心问题是如何通过合理的群决策机制协调水资源配置冲突中不同行政区域之间的利益关系进而实现公平。本文提出基于社会选择理论的流域跨界水资源配置冲突解决框架,首先从公平性角度将流域水资源配置冲突看成一个短缺资源的配置问题,利用P、AP、CEA和CEL四种破产准则获取可行的水量分配方案集合;其次运用社会选择理论中的PV、BC、HQ、PCM和FB五种偏好聚合方法进行流域内各行政区域个体偏好聚合的群决策分析;通过破产准则与偏好聚合的结合能够实现流域水资源配置冲突群决策结果的公平,所得流域水量分配方案易于被冲突主体所接受。最后,以华北缺水地区的漳河流域跨界水资源配置冲突问题为例进行研究,并比较不同破产准则及偏好聚合方法在解决流域跨界水资源配置冲突中的应用。研究结果表明,社会选择理论与破产准则的结合在解决流域跨界水资源配置冲突问题中具有较高的实用价值。     

基于二分图理论的产业环境资源竞争网络模型研究——以广州开发区为例

采用二分图理论来研究区域内不同产业部门或排污企业之间对于环境容量的竞争关系,建立产业环境资源竞争网络模型,并从点权分布和加权集聚系数等方面加以分析,依据强关联矩阵来确定排污企业对于区域环境容量需求强度的聚类情况.在此基础上,进一步依据2010年广州开发区的排污企业数据进行了实证研究,分析了开发区产业现状,并对未来生态工业园区建设中产业的发展提出了指导性建议.采用复杂网络模型来分析企业环境外部性的方法,不仅较传统的经济度量方式有理论上创新,而且根据区域不同情况来构建模型,从复杂系统视角对环境管理体系进行分析,有利于改进环境管理方式.     

基尼系数法在水污染物总量区域分配中的应用

水污染物总量的区域初始分配是实施污染物总量控制工作的起点。直接影响到排污许可证的发放工作。如何实现水污染物目标总量初始分配的公平性是要解决的关键问题。通过综合考虑待分配区域的经济、自然等客观因素．筛选出既能充分代表地区水环境承载力，又与总量分配密切相关的指标，应用经济学中衡量居民收入分配公平程度的基尼系数的概念．建立以基尼系数最小化为目标的规划模型，通过设定合理的运算规则和约束条件构建优化方程，制定基于公平性的水污染物总量的区域初始分配方案。初始分配后．可以在区域内部建立排污许可证交易制度．通过企业间的交易。实现社会总体治污成本最小化的目标。     

基于主成分分析法的产业共生系统生态效率评价研究

生态工业园区是我国发展循环经济的重要载体,如何准确评价当前我国生态工业园区的生态效率对生态工业园区建设和发展有重要的意义。以生态效率和产业生态学理论为基础,参照国家环保总局《综合类生态工业园区标准（试行）》,建立了产业共生系统生态效率评价指标体系,并以主成分分析为基础,提出了产业共生系统生态效率评价方法。通过苏州高新区、苏州工业园区生态工业园和无锡新区生态工业示范园区等3个工业园区的案例研究得出样本指标中对生态效率影响最大的3个主成分和样本主成分的排名,以及生态效率进行比较排序,发现苏州工业园区生态工业园总体生态效率最高,无锡新区生态工业示范园区其次,苏州高新区则相对较差。根据各园区在各主成分的效率比较,指出各园区有待改进的环节。具体说明主成分分析在生态产业共生系统生态效率中的运用及优点。     

Comprehensive benefit evaluation of eco-industrial parks by employing the best-worst method based on circular economy and sustainability

At the aim of solving the increasing conflicts among the economic growth, resource shortage, and environmental aggravation, the eco-industrial park becomes a significant research issue to achieve sustainable development and circular economy. Therefore, evaluating the comprehensive benefit of eco-industrial parks and providing references and policy formulation in supporting the improvement of construction and management level for eco-industrial parks are of great significance. In this paper, a hybrid framework was proposed to assess the comprehensive benefit of eco-industrial parks in terms of circular economy and sustainability. Firstly, the evaluation index system was constructed by using grey-Delphi method, which included economic benefit criteria, social benefit criteria, and environmental benefit criteria with nine quantitative sub-criteria and four qualitative sub-criteria. Then, a new comparison-based method, namely the best-worst method, was employed to determine the weights of all sub-criteria and the performance values of all selected eco-industrial parks with respect to the qualitative sub-criteria. Finally, five selected representative eco-industrial parks in China were ranked in terms of comprehensive benefit, and the optimal eco-industrial park was selected. According to the results of comprehensive benefit evaluation for eco-industrial parks, the strengths and weaknesses of each eco-industrial park were obvious. At the end, the recommendations for the effective and rapid development of eco-industrial parks were formulated.     

中国生态工业园区发展模式研究

中国生态工业园区发展已逾10年。本文综述了国家生态工业示范园区的发展概况,总结了其发展特点和实践启示,构建了中国生态工业示范园区发展模式图,以期对1 500余家国家级和省级开发区的生态化发展提供借鉴。中国生态工业园区在发展过程中形成了"有标准可依,依标准建设,据标准考核,示范试点带动,建立长效机制"的发展路线图,由政府、市场和企业三个方面共同推进,从微观、产业集群、园区和社会四个层面建设实践。微观层面,以企业为主体,通过理念革新和技术进步,提高资源生产力和资源能源利用效率,减少废弃物产生量。产业集群层面,引入龙头企业,带动产业集群,构建"园中园"的发展模式,提升竞争力和环境管理。园区层面,完善基础设施,积极发展热电冷多联供,实施清洁能源和可再生能源替代,及再生水回用。宏观层面,实现基础设施和服务在更大区域内的延伸共享,加强社会分工,鼓励公众参与,提高公众的生态环保意识,实现经济、环境和社会和谐发展。     

A quantitative water resource planning and management model for an industrial park level

This paper introduces an integrated water management model at the industrial park level. It suggests four approaches to water management: first, direct water reuse among users; second, water reuse among users by blending with freshwater; third, water reuse between users and a wastewater treatment plant; and fourth, groundwater recharge by reclaimed wastewater or other feasible applications in order to optimize the overall water efficiency. The model results in a comprehensive management methodology for optimizing water resources within an industrial park, seeking potential water reuse among industries, and incorporating the size and cost of reclaimed wastewater delivery systems. A case study is employed to test the model’s feasibility. An economic analysis of the optimized water use network is also carried out, showing the potential water and cost savings.     

鲁北企业集团发展生态工业产业链的实践与探索

本文分析了鲁北企业集团通过绿色生态工业技术创新发展生态工业产业的机制与环境，提出了建设鲁北国家生态工业示范园区的构想。     

生态工业园区概念的理论渊源

生态工业园区概念来自于可持续发展理论，生产布局学和工业生态学三大理论体系，本对此进行了梳理。     

Research on the Industrial Symbiosis Supporting System of Eco-industrial Park

The establishment and development of the industrial symbiosis of eco-industrial park are affected by several factors. Based on the formed industrial symbiosis supporting system chart, this article analyzes the microcosmic supporting system and macroscopic supporting system. In the microcosmic supporting system, it elaborates five aspects including key enterprises, service intermediaries in the park, symbiotic enterprises, competitors and the public in detail. Then it describes the macroscopic supporting system from four aspects of governmental participation, technological innovation, educational promotion and cultural support. Finally, combining with the current construction status of the ecoindustrial park in China, it proposes the countermeasures and suggestions to build the supporting system for the eco-industrial park and provides theoretical support for the faster and better construction of the eco-industrial park in China.     

群链产业合作模式下“京津冀”区域水资源优化配置研究

产业间的合作在不同区域中呈现出不同的形式,这会导致基于其建立的水资源合作联盟形式各异,进而会影响区域内合作水资源的整体收益。为优化"京津冀"区域内的水资源配置,本文基于产业合作的群链模式机理和模糊联盟博弈思想,提出了一种具有三阶段结构的"京津冀"区域水资源配置模式。在第一阶段,以满足"京津冀"区域居民生活用水需求并兼顾产业间的水资源配置公平为目标,通过构建水资源一次配置模型,进行区域内各用水主体间的一次配置;在第二阶段,针对"京津冀"区域内产业间合作的群链结构,分析产业间进行水资源模糊合作博弈可能出现的模糊联盟形式,进而构建出水资源二次配置模型以实现水资源收益(效率)最大化,二次配置模型采用"优先规则"建立各水资源合作模糊联盟的支付函数,将"京津冀"区域内所有产业用水主体在第一阶段配置中获得的水资源按一定比率配置到各联盟中;在第三阶段,考虑模糊联盟的稳定性,采用模糊shapley值法对第二阶段配置后各模糊联盟的收益分配给产业用水主体。本文运用算例对上述水资源配置模式的有效性进行了验证。算例分析结果显示:(1)"京津冀"区域内各产业间合作关系为群链模式时,各产业通过形成多种形式的水资源合作模糊联盟,获得比其单独利用水资源时更高的用水收益;(2)京津冀区域内各产业的总体用水收益也高于各产业单独利用水资源时的总用水收益。即本研究中的水资源配置模式有效。因此,该水资源配置模式可为产业合作关系为群链模式的区域,在进行产业间水资源优化配置时提供决策参考。     

基于AHP-LP法的南水北调中线水资源优化配置——以河北省受水区为例

水资源是不可替代的重要自然资源和战略性经济资源,水资源优化配置是解决水资源问题的重要手段.为促进区域水资源供需状况相对平衡,按可持续发展的要求,根据区域水资源优化配置的含义和南水北调河北省受水区的具体情况,以有限水资源综合效益最大为目标,考虑水源可供水量、用户需水量和水环境与经济系统协调发展等约束,采用层次分析法与线性规划法相结合的方法,建立了水资源优化配置模型,并对模型的目标函数、约束条件和主要参数确定进行了初步探讨.最后用该模型进行了南水北调河北省受水区2005年和2010年95%保证率下的水资源优化配置研究,并对求解结果进行了分析、评价及展望.结果表明,南水北调工程实施后,能够解决河北省受水区严重缺水的状况.     

基于区域化过程的边缘地区发展模式——以南阳市为例

边缘地区的发展问题一直是区域研究中的重点和难点，研究其发展轨迹、机理对于促进经济相对滞后的边缘区域发展具有重要意义。以豫鄂两省交界地区的南阳地区为例，在实地调研基础上，对其处于“核心→边缘”中的区域化过程进行阐述，采用区位商和“三轴图”产业重心方〖JP2〗法对其边缘化过程进行分析，针对南阳地区实际发展状况，提出未来解决边缘化的主要发展模式：（1）“CI”区域形象设计，推行区域形象发展模式；（2）“特色农产品＋农户＋中介＋（市场）明星企业”的农业产业化模式、“特色资源+生态工业园”的工业发展模式；（3）以旅游和物流为主的交通驱动型第三产业发展模式，通过特色模式带动地区经济快速高效发展，以期为南阳地区及同类区域发展提供有益建议。     

基于AHP LP法的南水北调中线水资源优化配置

水资源是不可替代的重要自然资源和战略性经济资源，水资源优化配置是解决水资源问题的重要手段。为促进区域水资源供需状况相对平衡，按可持续发展的要求，根据区域水资源优化配置的含义和南水北调河北省受水区的具体情况，以有限水资源综合效益最大为目标，考虑水源可供水量、用户需水量和水环境与经济系统协调发展等约束，采用层次分析法与线性规划法相结合的方法，建立了水资源优化配置模型，并对模型的目标函数、约束条件和主要参数确定进行了初步探讨。最后用该模型进行了南水北调河北省受水区2005年和2010年95%保证率下的水资源优化配置研究，并对求解结果进行了分析、评价及展望。结果表明，南水北调工程实施后，能够解决河北省受水区严重缺水的状况。