基于SD模型的布拖县环境承载力仿真模拟研究

谢雨池

（四川大学建筑与环境学院，成都 610064）

环境承载力是反映区域可持续发展能力状态的重要指标，其能够较为全面地描述区域综合环境系统对人类活动的承载能力。布拖县作为典型深度贫困区之一，是国家与地方推进扶贫开发工作的重点对象，通过开展环境承载力研究，对其做好未来可持续发展合理规划具有重要意义。

环境承载力研究的主要对象是以人类活动为主体的复合系统，其旨在以系统化思维对区域系统整体发展状态进行分析，通过解析系统结构、运行机制及变化趋势，不仅可以对区域发展实际状态进行定量描述，甄别影响系统运行发展的主要因素，还可拓展预测分析，探索区域可持续发展能力潜力。环境承载力评价方法主要有指数评价法[1-2]、承载率评价法[3-5]、供需平衡法[6-7]、系统模型法[8-9]等，其中系统模型法是一种擅长于系统化思考问题的研究方法，其可通过构建仿真模型对区域环境承载力进行评价和预测分析。通过构建系统模型开展环境承载力研究，对于解析区域发展困境，探索协调发展道路具有现实意义。

1 研究区概况

布拖县位于四川省西南边缘，凉山州东南部。全县总面积1 685 km2，境内地形以山地为主，其余为低山河谷地。布拖县县内常住有彝、汉、藏、苗等13个民族，截至2019年底总人口达21.52万人。据统计2019年布拖县三次产业比例结构调整为32.7：16.1：51.2，实现地区生产总值331 805万元，较2012年增长50%。

2 研究方法与内容

通过构建布拖县环境承载力评价指标体系，以此为基础建立系统动力学模型，设置不同发展情景方案，对环境承载力发展趋势进行模拟，分析制约布拖县综合环境系统保持可载的关键因素，提出支持区域可持续发展的对策建议。

2.1 布拖县环境承载力评价指标体系构建

结合布拖县各领域层面特点，从环境、资源、经济、社会等领域层面选取指标，构建指标体系，见表1。

表1 布拖县环境承载力指标体系

2.2 数据来源

研究所需数据资料来源主要包括：相关年份《中国县域统计年鉴》《四川统计年鉴》《凉山州统计年鉴》；凉山州、布拖县统计公报，经济运行情况报告，水资源公报；布拖县国土资源调查、环境监测相关数据资料。对已收集数据资料，采用趋势分析、回归分析等方法进行整理与修正。

2.3 SD模型构建

2.3.1 模型构建思路

模型划分为四个子模块，根据各模块元素之间的反馈关系建立SD模型。模型边界为布拖县全县，历史资料年为2012～2018年，模拟预测年为2019～2025年，时间步长为1 a。以可承载人口规模作为评价要素，判断环境承载力相对大小。可承载人口规模，是指在满足人类活动所需的一定水平或标准要求条件下，区域综合环境系统所能承载的理论人口数量[10，11]。其大小由各子模块分别模拟分析得到，相关指标标准值参考环境承载力研究中“阈值”定义[12]，主要参考依据有《国家生态文明建设示范市县建设指标》《城市用地分类与规划建设用地标准》《环境空气质量标准》等标准政策文件。根据“短板理论”，模拟得到的各模块可承载人口最小值可视为系统可承载人口规模最终理论值[13]。

2.3.2 SD模型流图绘制

绘制布拖县环境承载力系统动力学模型如图1。

图1 系统动力学模型流图

2.3.3 模型主要方程确定

参考相关研究[14，15]对于SD模型方程的编写方式，主要采用回归分析法、点位趋势法、平滑曲线法等方法确定函数方程，并依靠表函数、时间分段函数对各变量方程进行外推，以开展情景预测模拟。

2.3.4 真实性检验

选取人口数量、年用水总量、GDP、粮食总产量、就业总人数5项指标进行真实性检验，检验结果为相对误差值。经检验各项参变量相对误差平均值为1.936%、2.686%、2.512%、0.026%、3.942%，综合平均相对误差仅2.220%，说明模型具有良好准确性。

3 系统模拟与预测分析

3.1 参数设置

研究以扶贫开发为大背景，设计经济、科技、教育、环保4项可调控参数以代表宏观发展重点方向，各参数均为无量纲值，通过调整各参数配比分别模拟保持现状、经济提振、科教强化、环保深化、同步推进五种不同发展模式。评价要素为土地资源、居民收入、粮食、生态环境可承载人口规模。

3.2 情景模拟预测分析

按照上述各情景方案设计，代入SD系统模拟运行，得出预测结果见表2：

表2 各方案最小值及关键评价要素 单位：万人

可以发现，各方案中最小可承载人口规模相关要素基本为生态环境和粮食两项；经济提振型发展模式下，系统理论可承载人口规模在预测年后期出现略微下降趋势；其他几种发展模式下，系统理论可承载人口规模基本保持稳定上升，同步推进型发展模式下的可承载人口规模为最大。

4 结论与展望

研究通过建立分析布拖县环境承载力评价指标体系，构建布拖县环境承载力SD模型，从系统宏观调控的视角出发设置调控参数，以资源开发利用、粮食配给、居民收入水平、生态环境综合情况为系统输出量，以可承载人口规模为量化表征，描述了不同方案发展模式下系统的人口规模限值变化趋势情况，得出以下结论：

（1）研究年内，生态环境状况是制约布拖县综合环境系统承载能力的主要因素，粮食配给问题次之；

（2）以“短板理论”视角来看，同步推进型发展模式下系统可承载人口规模相较其他模式更大，因此该发展方案优于其他几种模式。

依据上述结论对布拖县未来发展提出以下意见建议：一是要重点关注粮食生产消费问题，可引入新技术手段实现土地增产增收；二是保持自身作为国家重点生态功能区的自觉性，在控制区域开发程度力度的同时，重点解决生态修复、环境治理等问题，并做好未来发展中可能出现环境问题的防治工作；三是调整与分配好区域发展力度倾向，做好各领域协调发展，可利用经济发展带动整体发展，但切忌过于重视短期收益而独重经济发展。探寻科学协调的发展平衡点是做好区域可持续发展规划的重点。