第三节 系统动力学应用于区域绿色发展的主要领域

一 资源、能源系统中的仿真应用

系统动力学方法在模拟资源、能源系统供需安全，以支撑“经济—资源”系统绿色发展方面应用颇多：一是在水资源管理方面，研究主要着眼于水资源承载力、供需平衡和管理方面。Winz等总结了系统动力学在解决水资源管理中的理论和方法的发展以及常见的问题[42]；Feng等的模拟结果显示义乌市未来必须采取节水措施，否则水资源承载力将无法满足经济发展需求[43]；杨开宇建立了快速城镇化进程中水资源供需变化的理论模型[44]；熊鹰等则以长株潭城市群为例对比了发展经济型、节水型等多种方案的水资源供需状态，并提出了协调城镇化和水资源优化配置的决策建议[45]；曹琦等讨论了如何通过人口发展优化和产业结构调整提高区域水资源管理绩效[46]；张晓宇等构建了阿拉善地区的“三生”用水系统模型，认为生态优先必须以实施节水政策为前提[47]；秦欢欢等在4类情景下对北京市2012～2030年需水量进行了仿真预测[48]；杨子江等讨论了5类情景下昆明市水资源承载力的变化和综合应对手段[49]；李韧和聂春霞预测了2017～2040年3套方案下乌鲁木齐市的供水缺口[50]；刘芳和孙华则从水资源项目治理中发散分析到其利益相关方形成的关系网络[51]，以及其涉及的社会风险和环境风险问题，是一个视角较独特的研究成果。二是在土地资源管理方面，研究主要着眼于土地资源承载力、土壤质量控制和可持续利用方面。何鹏飞研究了维持生态平衡条件下，各类用地系统的土地规划问题[52]；Shen等设计了包含人口、经济、住房、交通、建成区5个子系统的城市发展模型，对香港土地可持续利用进行了模拟预测[53]；祝秀芝等认为未来上海市采用协调发展型模式的土地综合承载力指数最高[54]；陈慧等将土地安全分解为粮食安全保障、土地经济安全、土地生态安全3个维度，分析了土地资源与社会经济和自然环境间的响应关系[55]；涂小松等以无锡市为例讨论了不同优先发展模式下土壤质量的调控重点[56]。三是在能源管理方面，研究主要着眼于能源安全、能源消费结构及其引发的碳排放问题。郭玲玲等建立了中国能源安全模型，通过调节产业经济、人口、资源子系统参数，预测了能源生产、消费、供需缺口和储备量的变动[57]；李爽等模拟了能源安全和能源消费结构的关联机制[58]；Liu等[59]、陈彬等[60]、Feng等[61]均从能源消费与温室气体排放关系出发，分别提出了全国、重庆市和北京市的低碳经济发展建议。

二 环境治理系统中的仿真应用

环境污染控制是绿色发展的核心问题之一，狭义的绿色发展特指环境治理领域，近年来随着公众对环境质量期望的日益提升，对经济和环境治理系统协调发展的讨论也更接近现实热点问题：一是水环境治理方面的研究，主要关注水环境承载力、水环境质量调控及其社会经济效应等内容。叶龙浩等建立了水环境承载力核算模型，并应用于沁河流域系统优化调控[62]；Yang等以铁岭为例测算了不同社会和环境情景下的水环境承载力变化[63]；盖美和田成诗辨识了影响近岸海域水环境的主要因素，并对大连市水环境质量进行了仿真调控[64]；Liu等模拟了滇池流域水环境保护策略的效果[65]；徐鹏等以南四湖为例，设计了流域社会经济水环境效应评估方法[66]。此外，由于近年来我国城镇水环境污染问题逐步得到解决，农业面源污染控制方面的应用开始增多[67]。二是大气环境治理方面的研究，主要关注大气污染排放和环境承载力等内容，由于大气质量受难以人为控制的气象原因影响较大，此类研究数量较水环境领域显著偏少。郑斯瑞等模拟了化工工业园污染排放趋势，提出了相应的工业能耗和脱硫效率目标[68]；周业晶等对引发城市灰霾天气的PM2.5排放量和承载力进行了宏观动态模拟[69]；梁丽琨等建立了针对西南四省（区）（广西、四川、贵州和云南）煤基多环芳烃排放预测模型[70]。三是固体废弃物治理方面的研究，主要分为工业固废、建筑固废和城乡生活垃圾三个方面的研究。范厚明等以辽宁省为例预测了工业固废的产生、利用、处置和贮存情况，并对政府激励和约束政策进行了仿真[71]；Zhao等以重庆为例评估了建筑和拆迁垃圾回收中心设置的最佳方案[72]；徐礼来等、王耕和李优分别对城市生活垃圾产生量预测和资源化处理进行了框架研究[73]和情景分析[74]；代峰和戴伟尝试用系统动力学方法仿真生活垃圾发电三方进化博弈过程[75]，在方法上有一定的创新性。

三 经济系统中的仿真应用

绿色经济方面涉及系统动力学方法的研究很多，本书仅对部分重点领域进行梳理：一是产业的绿色化转型方面。许多研究都对产业结构与污染排放间的关系进行了讨论[76]，对产业绿色转型进行了路径设计[77]，对促进节能环保产业发展的政策调控手段进行了探讨[78]，不少研究还深入具体的绿色制造、绿色工艺流程、绿色企业等方面[79]。此外，生态产业链和绿色供应链也是此类研究一直以来的热门方向[80]。二是绿色交通领域方面，主要集中于低碳交通、交通拥堵等问题的研究。Han和Hayashi等分析了通过加快铁路建设、减少高速公路网络延伸和征收燃油税的方式，降低我国城际客运碳排放的可能性[81]。三是绿色建筑领域方面，涵盖了绿色建筑推广的影响因素、推进策略和政府激励机制的研究[82]，但受限于数据获取难度，目前国内量化研究尚不多见。四是绿色消费领域方面，由于居民个体消费行为的研究需要偏好调研数据的支持，且微观主体行为分析与系统动力学自上而下建模特征吻合度较低，目前该方面的研究仅见于低碳出行、绿色产品使用等领域[83]。

将系统动力学应用于区域绿色发展特定领域的政策仿真，由于研究相对深入，是目前学界报道最为集中的板块。研究的主要障碍在于，部分研究领域由于缺乏数据支撑，很难建立参数间响应的量化方程，研究只能停留于流图分析层次；环境治理领域一般只能用于模拟污染物排放量的变化趋势，较难准确估计研究区域环境质量和状态的变化。