循环经济理论思索

循环经济是对近现代人类社会长期、大规模、高强度、未善待大自然的开发活动导致自然资源和生态环境逼近其耐受极限而进行反思的产物.从经济-社会-科技-自然多元复合人工自组织系统角度,研究了循环经济的科学内涵,指出循环经济是建立在组织结构协同基础上的物质循环与能量梯级利用,是集约经济的高级形态和理想模式.针对循环经济包含的若干属性特征,论述了5个基本理论问题,包括守恒与平衡、循环与协调、互动整合与倍增效应、聚集经济与产业集群、生态学基本原理应用和生态系统服务.并就生态工业系统规划设计涉及的基本方法、关键环节、人力投入等给出了政策建议.      

干旱区水—能源—粮食纽带系统协同演化——以中国西北地区为例

水、能源、粮食是人类社会发展的基本保障,三者之间的紧密联系成为近年来国内外学者关注的重点。通过对水—能源—粮食纽带系统协同演化机制的探究,能更好地厘清三者之间的相互关系,对实现社会高质量发展具有重要意义。基于自组织理论,从水、能源、粮食三个角度构建理论模型,运用哈肯模型分阶段地对中国西北地区水—能源—粮食纽带系统协同发展的演化机制进行探究,并在此基础上分析水—能源—粮食纽带系统协同得分的时空分异规律。结果表明：（1）2000—2010年间,中国西北地区水—能源—粮食纽带系统协同演化的序参量是水资源子系统,其主导着整个系统的演化方向,而能源子系统、粮食子系统处于从属地位。在协同得分的时空变化规律上,西北五省区协同得分整体呈上升趋势,但各地区得分差距较大。（2）2011—2018年间,中国西北地区水—能源—粮食纽带系统协同演化的序参量是水资源子系统和能源子系统,两者共同主导着水—能源—粮食纽带系统的协同演化,粮食子系统则处于从属地位。在协同得分的时空变化规律上,西北五省区协同得分仍保持平稳上升趋势,省际间得分差距明显缩小。     

基于SOM和多元分析的滇池沉积物污染特征空间模式研究

联合运用层次聚类分析(HCA)、判别分析(DA)和自组织映射神经网络(SOM)3种数值方法,对滇池2008—2010年17个底泥监测点位(10个常规点位及7个新增点位)9种污染物进行空间差异性和相似性分析,并评价各指标在空间的分布特征及监测点代表性.结果表明:滇池沉积物整体污染程度为草海>外海中部及南部>外海北部.As、Hg、Pb、Cd、Cu和Zn污染最严重的点位是断桥;草海中心的凯氏氮污染最严重,其他指标污染水平仅次于断桥;Cr和TP污染最严重的点位是新增点位盘龙江2;海埂是全局污染最轻的点位.现有的常规监测点位对整体污染特征的代表性较弱,建议取消异质性最低的白鱼口、观音山西、观音山东和罗家营站点;考虑污染特征和监测点位空间分布的均匀性,建议将盘龙江2、海埂和马料河设为常规监测点位.     

通用航空安全体系自组织演化动力学机制与模式研究

建立符合通用航空发展规律的通用航空安全管理理论体系,是通用航空发展的前提.本文以通用航空发展特点为基础,应用自组织理论对通用航空发展的组织特性进行了分析,研究了通用航空安全体系自组织生成模式的前提条件和动因,剖析了通用航空安全体系自组织演化的内外部动力因素,以及其相互作用方式和过程,从而解构出通用航空安全体系自组织演化的动力学机制—涨落机制、创新机制、选择机制和学习机制,在此基础上,构建了通用航空安全体系自组织演化动力学模型.最后,结合实际对我国通用航空安全管理体系建设提出了相应的建议.     

煤矿瓦斯涌出时序预测的自组织数据挖掘方法

为分析煤矿瓦斯涌出复杂系统时间序列预测方法,提出自组织数据挖掘(SODM)与相空间重构(PSR)相结合的预测建模方法。首先应用C-C方法计算时间序列的最佳嵌入维数和延迟时间后进行PSR;然后以二元二次方程为传递函数,以嵌入维数变量为自变量,以延迟时间后的时间序列为因变量,通过内准则确定传递函数系数和外准则选择最优传递函数,并以最优传递函数的输出为下层迭代传递函数的输入,最后获得最优复杂度预测模型。算例结果表明:该方法对煤矿瓦斯涌出量预测的相对误差为-5.751 7% ~6.049 3%,平均相对误差2.145 7%,预测结果能满足煤矿安全生产实际工程应用要求。     

环境治理中府际合作的逻辑

公共事务的积累只是为制度化解决提供了必要性,当政者维护政权的根本利益需要决定了公共事务处理的优先序列。客观问题的属性和解决的迫切程度只有在政府最高层统治集团认为维系权力存续的手段具备充分的支撑条件时,才会愿意在正式制度上进行调整,为解决问题提供制度供给。新中国成立后很长一段时间内,我国环境问题并不突出,中央政府根据社会主要矛盾需要制定了以发展经济为重心的制度体系。这种制度结构使地方政府和辖区企业形成了利益共容关系。为适应竞争的需要,地方政府庇护辖区企业环境行为,机会主义地执行环境管理制度,使环境问题积累成为影响安全价值的显著因素。在国内外政治压力下,中央政府最终做出了战略调整,地方政府在中央政府制度调控下,自发地合作治理环境问题。     

荧光溶解性有机质EEMs的新旧自组织映射图解析方法比较研究

目前,对地表水体荧光溶解性有机质(Fluorescent Dissolved Organic Matter,FDOM)三维激发发射矩阵(Excitation-Emission Matrices,EEMs)数据的解析仍旧存在挑战.本文结合原始EEMs和从中分离的荧光平行因子分析(Parallel Factor Analysis,PARAFAC)组分,利用自组织映射图(Self-Organizing Maps,SOM),开展了基于传统EEMs-SOM和新型PARAFAC-SOM神经网络模型的复杂荧光数据解析能力对比研究,以此探索和改进EEMs多元解析方法技术体系.模型以已发表论文原始数据为基础构建,研究对象为南太湖重要入湖河流东苕溪水系.结果显示:EEMsSOM模型需依赖常规"摘峰法"对各荧光峰做出主观判断,不能有效识别重叠荧光峰,且人为割裂多激发共发射荧光物质峰之间的联系,从而弱化分析结果的实际环境意义,但神经元的模式荧光光谱可视化效果较佳,且操作简便,耗时较少;PARAFAC-SOM模型克服了上述缺陷,可清除EEMs中的噪声或无用信息,大幅降低输入变量数(从1742个降至4个),缩减运算时间,较大地改善了输出结果的准确性,获得无损可靠且实际环境意义较强的结果,但该法的PARAFAC预处理要求较高,工作量较大;两类模型解析结论大体一致,对前期研究进行了全新的阐述和补充,且生动揭示了FDOM在多级河流水体中的空间赋存变化规律及河流的动态污染过程.综上,推荐在今后研究中综合使用两类优势互补的模型以实现对EEMs的深度解析.     

基于自组织映射与哈斯图方法的地表水水质评价研究

地表水水质评价是水资源管理与保护中的非常重要的问题.本研究主要目的是应用自组织映射(Self-Organizing Map,SOM)与哈斯图方法(Hasse Diagram Technique,HDT)对地表水水质监测数据集进行分类、建模、解释与评估.以西苕溪流域为例,对其50个断面于2010年6月-2011年5月进行月频率的水质监测.应用SOM分析发现,水质参数可分成10个聚类组,反映了西苕溪流域水质丰、平与枯水期特征,pH、高锰酸盐指数(CODMn)在各个水期变化不大;溶解氧(DO)在枯水期与平水期相对较高,水质具有一定的自净能力;丰水期的氨氮(NH4+-N)、总氮(TN)与总磷(TP)值相对较小;西苕溪流域TN:TP(氮磷质量比)平均为46,监测期间变幅较大为2～482,监测期内有66.7％的水质样本处于磷限制状态,仅有3.2％处于氮限制状态,存在氮限制与磷限制交替出现的状态,表明流域总体处于磷限制状态.选取CODMn、NH4+-N、TN 与TP指标进行HDT综合分析,反映流域上游水质较好,中、下游水质相对较差;敏感性分析结果表明,CODMn敏感性数值最大为235,其次是TN为156,、NH4+-N与TP分别是61与34,表明西苕溪流域的CODMn、TN存在较大的环境风险.建议在西苕溪流域即将开展的环境整治与规划时应考虑开发相关的削减技术与制定相关措施政策以减少CODMn、TN污染.     

牛栏江污染物源解析与空间差异性分析

牛栏江-滇池补水是缓解滇池生态用水短缺的重要工程,对牛栏江流域主要污染源与空间差异性的识别分析,将有助于进一步改善牛栏江的水质. 采用CFA(对应分析)对牛栏江流域污染源进行解析识别,结果表明流域内TN、NH₃-N(氨氮)等污染物主要来源于嵩明县境内,TP、氟化物等污染物主要来源于寻甸县境内. 在CFA分析的基础上,采用HCA(层次聚类分析)和SOM(自组织映射神经网络)对4个监测点、10种污染物指标进行分析,以识别空间分布的差异性和相似性,并且评价各指标的空间分布特征及监测点代表性. 结果表明:4个监测点中,TP、氟化物、砷化物、Vph(挥发酚)在寻甸县境内的七星桥污染最严重;TN、NH₃-N在牛栏江上游嵩明县境内的四营污染最重. 结合流域污染负荷调查可知,寻甸县的磷负荷最大,占流域总负荷的58.73%,七星桥的TP污染贡献大于其他3个监测点,与七星桥TP污染最为严重相符合. 该研究结果可为牛栏江流域实施进一步的分段治理提供决策支撑.      

Research on Jiuquan-Jiayuguan-Yumen Region's Dynamic Changing of Urbanization Based on Self-Organizing Model

Abstract

Based on the self-organizing modeling principle in the dissipative structure theory, the paper regards the migration coupling between the regions as the influence factor to create the model of regional urbanization simulation and prediction, which is more practical to simulate the space-time and dynamic evolvement characteristics of regional urbanization level. According to the historical data about the population and urbanization of Jiuquan, Jiayuguan and Yumen cities, the past 50 years' dynamic evolvement trend is simulated and the following 50 years' dynamic evolvement trend is predicted with the urbanization dynamic evolvement model based on the self-organizing model. The analysis of effective factors such as economic increase, resources exploitation, ecosystem construction, traffic location, national policies, population migration are given, then the reasons of the dynamic evolvement differences of the three cities' urbanization are drawn. The study suggests that the self-organizing model is fit for the simulation of Jiuquan-Jiayuguan-Yumen regional urbanization level in the past 50 years, and the departure between the stimulant and the actual data is under 5%, so it can be used to predict the urbanization future of the three cities. The predicted results show that the regional population will reach 1.074 million and the regional urbanization level will be 72.56%.