蒯 鵬,李 巍*,成 鋼,任貴平 (.北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院,北京 00875；.山西省環(huán)境規(guī)劃院,山西 太原

030024；3.山西省臨汾市環(huán)境保護(hù)局,山西 臨汾 041000)

系統(tǒng)動力學(xué)模型在城市發(fā)展規(guī)劃環(huán)評中的應(yīng)用
——以山西省臨汾市為例

蒯 鵬1,李 巍1*,成 鋼2,任貴平3(1.北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院,北京 100875；2.山西省環(huán)境規(guī)劃院,山西 太原

030024；3.山西省臨汾市環(huán)境保護(hù)局,山西 臨汾 041000)

鑒于作為評價對象的城市社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境復(fù)合系統(tǒng)具有多目標(biāo)、多要素、動態(tài)關(guān)聯(lián)等突出的系統(tǒng)動力學(xué)特征,選擇和應(yīng)用系統(tǒng)動力學(xué)方法開展城市發(fā)展規(guī)劃環(huán)評在理論上具有可行性和技術(shù)優(yōu)勢.作為典型資源型城市的山西省臨汾市正面臨轉(zhuǎn)變發(fā)展方式和加快環(huán)境治理的緊迫要求,本文依托該市轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃環(huán)評工作,在全面識別和剖析城市發(fā)展要素、現(xiàn)狀問題及其成因基礎(chǔ)上,以經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、節(jié)能減排和環(huán)境改善為重點(diǎn)研究了規(guī)劃要素間的動態(tài)反饋關(guān)系,以此構(gòu)建城市轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃環(huán)評SD模型,并對4個規(guī)劃替代方案進(jìn)行模擬和評價.結(jié)果顯示,在環(huán)境目標(biāo)剛性約束下所有替代方案均不能實(shí)現(xiàn)人均GDP翻番的較高經(jīng)濟(jì)增長目標(biāo),其中以較強(qiáng)環(huán)境約束為特征的“方案III”具有最好的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)綜合效果.據(jù)此評價建議臨汾市應(yīng)在確保實(shí)現(xiàn)環(huán)境改善目標(biāo)的前提下主動放緩工業(yè)增長速度,同時加快以“煤焦鐵電”為代表的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整并繼續(xù)加大節(jié)能減排力度,全面提高城市可持續(xù)發(fā)展能力.

城市可持續(xù)發(fā)展；規(guī)劃環(huán)評；替代方案；系統(tǒng)動力學(xué)模型；環(huán)境約束

由于城市規(guī)劃不合理、經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式粗放、環(huán)境保護(hù)投入不足等原因,全國許多城市面臨著水土資源和能源消耗過高、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重且污染物排放量大、大氣和水環(huán)境污染突出、人居環(huán)境惡化等諸多嚴(yán)重影響和制約城市可持續(xù)發(fā)展的問題[1-2].規(guī)劃環(huán)評是對規(guī)劃實(shí)施可能造成的環(huán)境影響進(jìn)行分析、預(yù)測和評價,并提出預(yù)防或者減輕不良環(huán)境影響的對策和措施的過程[3].開展城市規(guī)劃環(huán)評對于合理規(guī)劃城市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及協(xié)調(diào)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的關(guān)系具有重要作用.

城市是社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境子系統(tǒng)及其各種要素相互作用的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)[4].城市規(guī)劃是對多目標(biāo)、多方案進(jìn)行識別和篩選的決策過程,因而在開展環(huán)評時需要充分考慮各規(guī)劃要素之間的動態(tài)聯(lián)系及其系統(tǒng)綜合效應(yīng).國內(nèi)外的環(huán)評研究表明,篩選和評價替代方案是成功實(shí)施規(guī)劃環(huán)評的關(guān)鍵[5-6],但是在實(shí)踐中還存在較大的不足.劉蘭嵐等[7]通過回顧上海市 2003～2005年間的 24個規(guī)劃環(huán)評典型案例發(fā)現(xiàn),只有不到 21%的案例開展了替代方案分析,且大多只針對某個單一的環(huán)境要素.究其原因,我國當(dāng)前的規(guī)劃環(huán)評在程序上對替代方案不夠重視,導(dǎo)致在方法學(xué)上僅重視對已有方案(規(guī)劃方案或零方案)進(jìn)行預(yù)測和評價,忽視對替代方案進(jìn)行篩選和模擬[8].本文選擇系統(tǒng)動力學(xué)方法(SD)應(yīng)對規(guī)劃的復(fù)雜性,并用于替代方案篩選.SD具有應(yīng)對非線性、高階次、多重反饋復(fù)雜事變系統(tǒng)的能力[9-10].作為一種政策模擬工具,該方法廣泛應(yīng)用于區(qū)域發(fā)展規(guī)劃[11-14]、水資源和后隨環(huán)境管理[15-18]、土地開發(fā)[10,19]、區(qū)域生態(tài)承載力研究[20]等領(lǐng)域的系統(tǒng)分析和決策過程,被認(rèn)為是解決人口、資源、環(huán)境及可持續(xù)發(fā)展問題的首選方法之一[21].但是在規(guī)劃環(huán)評中的研究和應(yīng)用相對較少,并主要集中在交通運(yùn)輸[22-24]和礦區(qū)開發(fā)[25]等領(lǐng)域.

山西省臨汾市的環(huán)境污染和生態(tài)破壞較為嚴(yán)重,對城市居民健康和生態(tài)環(huán)境安全造成較大威脅.本文結(jié)合臨汾市轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃,通過系統(tǒng)分析城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、節(jié)能減排、環(huán)境質(zhì)量改善等規(guī)劃要素間的動態(tài)反饋關(guān)系,構(gòu)建臨汾轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃環(huán)評SD模型并對擬議的規(guī)劃替代方案進(jìn)行模擬和評價,以此為規(guī)劃方案的優(yōu)化調(diào)整提供依據(jù).

1 臨汾市發(fā)展概況與規(guī)劃替代方案

1.1 城市發(fā)展概況

臨汾市位于山西省西南部,下轄1區(qū)2市14縣,常住人口約415萬,是我國黃河中游、汾河下游地區(qū)的典型資源型城市.臨汾市地貌大體呈“凹”字型,兩翼山脈,中間是開發(fā)利用條件較好的平川,但面積僅占全市總面積 20275km2的19.4%.全市已探明的礦種多達(dá)41種,尤以煤、鐵資源儲量最為豐富,含煤地塊占全市總面積的76%,總儲量747億t;鐵礦探明儲量2.17億t,占全省的7.1%,尤其是富鐵礦,占全省的73%.

依托豐富的煤炭和其它礦產(chǎn)資源,臨汾市從傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)快速轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y源開采和加工型經(jīng)濟(jì).“十五”末期,臨汾地區(qū)生產(chǎn)總值及其增速分別達(dá)到523.2億元和15.1%,成為省內(nèi)僅次于太原的第二經(jīng)濟(jì)大市;工業(yè)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展,三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)?:64:30,并且形成了“煤、焦、鐵、電”四大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),產(chǎn)能分別約為 4500,4536,35815萬t和200萬kW.4大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)對全部工業(yè)增加值的貢獻(xiàn)比重高達(dá) 72%,呈現(xiàn)出“一煤獨(dú)大”的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特征.

畸重的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)造成全市能耗強(qiáng)度和污染物排放量持續(xù)居高不下.其中,單位GDP能耗高達(dá)4.30tce/萬元,約為全國和山西省同期平均水平的3.5和1.5倍;SO2和煙(粉)塵排放分別超過總量控制目標(biāo)39%和80%.加之生產(chǎn)技術(shù)落后、產(chǎn)業(yè)布局不合理、環(huán)保投入不足等不利因素,使得臨汾市污染日益嚴(yán)重[26]. 根據(jù)《臨汾市環(huán)境質(zhì)量報(bào)告書(2001-2005)》,2000年臨汾市主城區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量二級以上天數(shù)僅有14d,且自2003年連續(xù)3年在全國 113個環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)城市中排名最后;此外,境內(nèi)主要河流斷面均屬V類和劣V類,多處水源地水質(zhì)不達(dá)標(biāo),工業(yè)污水特別是焦化廢水不能達(dá)標(biāo)排放,煤矸石和礦渣堆置占用大片耕地并嚴(yán)重污染土壤,環(huán)境污染導(dǎo)致的居民健康風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)加大.可以說,21世紀(jì)初的臨汾市正處于環(huán)境危機(jī)邊緣.加快發(fā)展方式轉(zhuǎn)變、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境修復(fù)和治理是臨汾市擺脫環(huán)境危機(jī)、實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急和必然選擇.

1.2 規(guī)劃目標(biāo)和替代方案

由于環(huán)境污染越來越成為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵制約,城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展必須與環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào).本著這種新的認(rèn)識和發(fā)展理念,臨汾市轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃的目標(biāo)被確定為“轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、加快環(huán)境改善、促進(jìn)發(fā)展與保護(hù)相協(xié)調(diào)”,整個城市也被重新定位為“晉西南區(qū)域中心城市、國家級旅游城市、文化和宜居城市”.

在新的發(fā)展目標(biāo)和定位下,如何優(yōu)化調(diào)整和合理規(guī)劃城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、節(jié)能減排、環(huán)境治理等關(guān)鍵任務(wù)并實(shí)現(xiàn)各要素之間的均衡協(xié)調(diào),成為了規(guī)劃編制和環(huán)評工作的重點(diǎn).對此,規(guī)劃和環(huán)評工作組經(jīng)過多次討論達(dá)成了共識,即“以環(huán)境改善目標(biāo)作為主要約束條件,通過調(diào)控工業(yè)經(jīng)濟(jì)增速換取更大的環(huán)境改善空間”,并在此基礎(chǔ)上以環(huán)境目標(biāo)對工業(yè)增長的約束強(qiáng)度作為主要特征變量初步形成了 4個供進(jìn)一步論證和評價的規(guī)劃替代方案(表1).

表1 臨汾市轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃環(huán)評替代方案Table 1 Alternatives development schemes of city transformation and development of Linfen

2 評價方法和數(shù)據(jù)來源

2.1 臨汾市轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃環(huán)評SD模型

圖1 經(jīng)濟(jì)增長-能源消耗-污染排放子系統(tǒng)因果關(guān)系示意Fig.1 Cause-effect relationships among the three subsystems of economic growth, energy consumption and pollution emission

SD基于輸入、輸出分析和因果分析從系統(tǒng)的微觀結(jié)構(gòu)入手建模,通過構(gòu)建反饋回路對系統(tǒng)行為和功能進(jìn)行模擬.基本步驟包括:①明確問題,確定系統(tǒng)邊界;②開展系統(tǒng)分析;③構(gòu)建系統(tǒng)流圖、編寫方程并為參數(shù)賦值;④測試模型;⑤政策設(shè)計(jì)和評估[27-28].

從臨汾市發(fā)展目標(biāo)及定位來看,GDP增長速度、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)比重、環(huán)保投入及節(jié)能減排等是主要的控制因素,根據(jù)其屬性可以劃分為 3個子系統(tǒng):經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)、能源消耗子系統(tǒng)和污染物排放子系統(tǒng).其中,經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)主要變量包括:GDP增長速度及其增長方式如三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)比重及其調(diào)整方式等;能源消耗子系統(tǒng)和污染物子系統(tǒng)主要變量包括:主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)規(guī)模、能耗/污染物排放強(qiáng)度、節(jié)能/減排目標(biāo)完成情況等.3個子系統(tǒng)中,經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到驅(qū)動作用,其增長速度及增長方式是能源消耗和污染物排放強(qiáng)度的主要影響因素,具有規(guī)模效應(yīng)和結(jié)構(gòu)效應(yīng)[29],即:若經(jīng)濟(jì)規(guī)模越大,經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)越偏重,則能源消耗和污染物排放越大;反過來,環(huán)境質(zhì)量改變對經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有明顯的反饋?zhàn)饔?例如針對環(huán)境污染提出的總量控制政策、環(huán)境準(zhǔn)入政策、結(jié)構(gòu)調(diào)整政策等,都在很大程度上制約了經(jīng)濟(jì)的無序擴(kuò)張;同時,對能源子系統(tǒng)和污染物排放子系統(tǒng),提高節(jié)能減排技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)既具有技術(shù)效應(yīng),也能對經(jīng)濟(jì)增長起到積極促進(jìn)作用[29].臨汾市3個子系統(tǒng)之間的反饋關(guān)系(因果關(guān)系)見圖1.基于這種因果聯(lián)系及反饋關(guān)系,建立臨汾市轉(zhuǎn)型規(guī)劃環(huán)評SD 模型,見圖 2.模型時間跨度為 2001～2010年,時間步長為1年;主要方程及參數(shù)賦值見表2.

圖2 臨汾市轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃環(huán)評SD模型示意Fig.2 Flow chart of the Linfen PEIA SD model

SD模型流圖建立之后,需要進(jìn)行測試以評價其可用性.SD模型測試主要包括結(jié)構(gòu)測試和行為測試[23],前者以定性為主,分析模型結(jié)構(gòu)是否符合人們對相關(guān)系統(tǒng)的認(rèn)知;系統(tǒng)方程是否遵守基本的物理規(guī)律等[30].結(jié)構(gòu)測試一般先由建模者根據(jù)個人經(jīng)驗(yàn)判斷,再提交給對真實(shí)系統(tǒng)具有直接經(jīng)驗(yàn)的專家或利益相關(guān)方檢測[31].本文中,經(jīng)多次“模擬-糾錯-模擬”過程及專家咨詢,臨汾轉(zhuǎn)型規(guī)劃環(huán)評SD模型結(jié)構(gòu)被認(rèn)為符合系統(tǒng)邏輯及臨汾實(shí)際.行為測試以定量為主,分析模擬值與歷史觀測值的一致性[11,19,32];模型行為對結(jié)構(gòu)和參數(shù)變化的靈敏性等[33-34].其中:歷史一致性測試可用判定系數(shù) R2和平均相對誤差絕對值 MARE表示;敏感性測試主要針對不確定性高的參數(shù),分析其變化對模型狀態(tài)及輸出的影響,用“綜合敏感度”表示[33].一般而言,SD模型應(yīng)具有不敏感性[34].

2.2 主要系統(tǒng)動力學(xué)方程及數(shù)據(jù)來源

根據(jù)圖1,臨汾市轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃環(huán)評SD模型包括3個子系統(tǒng)和118個變量及方程,主要方程、參數(shù)賦值見表2.水平變量初始值主要來自《臨汾市統(tǒng)計(jì)年鑒 2002》或《臨汾市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)(2001)》;表函數(shù)數(shù)據(jù)中2001-2005年數(shù)值主要來自《臨汾市統(tǒng)計(jì)年鑒(2000-2006)》、《臨汾市環(huán)境質(zhì)量報(bào)告書2001-2005》、《山西省統(tǒng)計(jì)年鑒(2000-2006)》、中國國家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站等;2006-2010年數(shù)據(jù)根據(jù)《臨汾市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》趨勢外推獲得;人口及其它領(lǐng)域能耗/污染物排放參考《臨汾統(tǒng)計(jì)年鑒》和《臨汾市環(huán)境質(zhì)量報(bào)告書2001-2005》獲取.

表2 臨汾市轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃環(huán)評SD模型主要方程、參數(shù)賦值Table 2 Main functions, parameter assignments and data sources of Linfen PEIA SD model

3 結(jié)果與討論

3.1 模型測試結(jié)果

主要分析模型行為的合理性,包括“歷史一致性測試”和“敏感性測試”.

歷史一致性測試選擇 GDP、能源消耗量、SO2排放量、煙(粉)塵排放量4個指標(biāo),以模擬值與實(shí)際統(tǒng)計(jì)值(2001～2005年)相比較.結(jié)果顯示:R2值 0.801～0.988(見圖 3);MARE 值:GDP 為3.9%、能源消耗為9.4%、SO2排放量為2.8%、煙(粉)塵排放量為 6.0%.R2值較大且 MARE＜10%[32],模型歷史一致性較好.

圖3 歷史一致性測試結(jié)果Fig.3 Results of historical fit test

敏感性測試選取狀態(tài)變量4個(GDP、EC、SO2、S&D)、待調(diào)參數(shù)14個,參數(shù)調(diào)整及模擬結(jié)果見圖 4.結(jié)果顯示:各參數(shù)變化的敏感度都小于1,表明模型行為對參數(shù)變化不敏感,模型輸出對參數(shù)變化不具有“彈性”[34].

綜上,從歷史一致性測試和敏感性測試來看,臨汾轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃環(huán)評 SD模型都能滿足要求,因而可用于進(jìn)一步的模擬分析.

圖4 敏感性分析結(jié)果Fig.4 Results of sensitivity analysis

3.2 評價結(jié)果與討論

利用臨汾轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃SD模型對4個規(guī)劃替代方案進(jìn)行模擬.根據(jù)規(guī)劃目標(biāo),本次模擬主要討論 4個指標(biāo):人均 GDP(GDPpc)、節(jié)能效率指標(biāo)(cEE)、SO2總量控制目標(biāo)完成率(cSO2P)和煙粉塵總量控制目標(biāo)完成率(cS&DP).其中,人均GDP反映經(jīng)濟(jì)增長,規(guī)劃中以翻番為目標(biāo);其它3個指標(biāo)反映環(huán)境改善潛力,模擬結(jié)果見表3.

表3 替代方案模擬結(jié)果(2010年值)Table 3 Simulating results for the alternatives (in 2010)

對比上述模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn):在經(jīng)濟(jì)增長方面,與2005年的人均GDP(12698元/人)相比,4個替代方案分別增長0.95倍、0.75倍、0.62倍和0.48倍,均不能實(shí)現(xiàn)人均 GDP翻番目標(biāo).由于人口增長比較穩(wěn)定,要完成目標(biāo)只能依靠 GDP的增加,即進(jìn)一步提高GDP增長率,此舉必然使能源消耗和污染物排放進(jìn)一步超標(biāo).

在能源消耗和污染物排放方面,無論是能源消耗還是 2種污染物排放,“方案Ⅰ”都超標(biāo)最多,能耗、SO2排放和煙(粉)塵排放(以下簡稱“3個指標(biāo)”)分別超標(biāo)0.48倍、0.98倍和1.71倍.由于“方案Ⅰ”代表“零規(guī)劃方案”,表明若繼續(xù)按2005年的增長模式發(fā)展經(jīng)濟(jì),能源消耗和污染物排放都將大大突破控制目標(biāo),必然使生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化.“方案Ⅱ”代表“臨汾轉(zhuǎn)型規(guī)劃”.與“方案Ⅰ”相比,節(jié)能減排效果均有大幅提升,但依然有所超標(biāo),3個指標(biāo)分別超標(biāo)0.09倍、0.23倍和0.18倍,表明還需要對“臨汾轉(zhuǎn)型規(guī)劃”進(jìn)一步優(yōu)化;“方案Ⅲ”在節(jié)能減排方面都能達(dá)標(biāo),不足的是人均GDP增幅略低;“方案Ⅳ”節(jié)能減排效果最優(yōu),但人均GDP也最低.

綜合分析認(rèn)為,4個替代方案中,“方案Ⅲ”更具有優(yōu)勢.該方案能夠完全實(shí)現(xiàn)既定的節(jié)能減排要求,在一定程度上提高了資源環(huán)境對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相對承載能力,且并未過分削弱經(jīng)濟(jì)增長的水平.據(jù)此提出規(guī)劃優(yōu)化調(diào)整建議,主要包括適當(dāng)放緩全市GDP尤其是工業(yè)產(chǎn)值的增速,GDP增速控制在10%以下;加快淘汰落后產(chǎn)能,近期落后產(chǎn)能淘汰率應(yīng)達(dá)到 85%以上;優(yōu)化調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),煤、焦、鐵、電四大傳統(tǒng)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)對工業(yè)增加值貢獻(xiàn)率降低到50%以下;加大節(jié)能減排力度,能源消耗強(qiáng)度降低 30%,SO2和煙(粉)塵排放強(qiáng)度降低 40%;加大環(huán)保投入并加快環(huán)?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè),環(huán)保投資占GDP的比重達(dá)到2.5%以上.

值得注意的是,規(guī)劃方案在制定和實(shí)施的過程中,往往有許多不確定性;而SD方法最主要的功能是對不同子系統(tǒng)之間的動態(tài)反饋關(guān)系進(jìn)行分析和模擬[27],因而將SD方法引入城市發(fā)展規(guī)劃環(huán)評還需要與不確定性分析相結(jié)合.本文主要考慮未來的政策選擇路徑,通過定義不同環(huán)境約束梯度和經(jīng)濟(jì)增長梯度來設(shè)置規(guī)劃指標(biāo)(表 1),在一定程度上反映了規(guī)劃的不確定性.但要充分的考慮不確定性,還需要更多的理論和方法支持,這是當(dāng)前規(guī)劃環(huán)評工作的難點(diǎn)之一[35],需要進(jìn)一步的深入研究.

4 結(jié)語

作為典型資源型城市,山西省臨汾市正面臨轉(zhuǎn)變發(fā)展方式和加快環(huán)境治理的緊迫要求.依托該轉(zhuǎn)型發(fā)展目標(biāo),本研究系統(tǒng)分析了經(jīng)濟(jì)增長、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、節(jié)能減排、環(huán)境治理之間的因果聯(lián)系及反饋關(guān)系,在此基礎(chǔ)上建立臨汾轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃環(huán)評SD模型;同時,以環(huán)境目標(biāo)對工業(yè)增長的約束強(qiáng)度作為主要特征變量建立從“弱約束”到“強(qiáng)約束”4個替代方案.SD模型模擬顯示:在環(huán)境目標(biāo)剛性約束下所有替代方案均不能實(shí)現(xiàn)人均 GDP翻番的較高經(jīng)濟(jì)增長目標(biāo);綜合評比下以較強(qiáng)環(huán)境約束為特征的“方案III”具有最好的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)綜合效果.據(jù)此本評價建議從GDP增長速度、落后產(chǎn)能淘汰率、“煤、焦、鐵、電”四大傳統(tǒng)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)占工業(yè)比重、能源消耗強(qiáng)度、SO2和煙(粉)塵排放強(qiáng)度及環(huán)保投資占 GDP的比重等多個角度對臨汾轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃出優(yōu)化調(diào)整,以此全面提高臨汾市可持續(xù)發(fā)展能力.

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An application of system dynamics model into strategic environmental assessment of urban planning: a case study of Linfen city

KUAI Peng1, LI Wei1*, CHENG Gang2, REN Gui-ping3
(1.School of Environment, Beijing Normal University, Beijing 100875, China；2.Shanxi Academy of Environmental Planning, Taiyuan 030024, China；3.Linfen Environmental Protection Bureau, Linfen 041000, China). China Environmental Science, 2014,34(5)：1347～1354

Regarding the obvious features of multi-objectives, multi-elements and dynamic interlinks presented by urban complex system of society, economy and environment, the system dynamics (SD) method might be of great potential when applied into planning environmental impact assessment (PEIA) of urban plans due to the good theoretic feasibility and technical advantages. As a typical resource-based city in Shanxi province, Linfen was soliciting an imperative development transition and environmental treatment. Here, based on a comprehensive analysis of key development elements, current problems and driving factors of the city, the dynamic feedback relationships were first screened out among economic development, industrial restructure, energy saving and emission reduction, and environmental improvement. And then, a SD model was built up to simulate and assess the four proposed planning alternatives of urban transformation and development of Linfen. The results showed that if the maximum environmental restrains were employed, all the four alternatives would not be able to fulfill the planned growth targets featured by doubled per capita GDP. If the harder environmental restrains were adopted, the alternative III among the four would produce the best integrative effects on environment and economy of the city. Accordingly, the PEIA recommended the city to ensure the planned environmental improvements by slowing down the economic growth, restructuring the main industries represented by coal, coke and iron productions and power generations, strengthening energy saving and emission reduction, and lifting urban capacity of sustainable development.

urban sustainable development；plan environmental impact assessment；alternatives；system dynamics model；environmental constraints

2013-07-08

中國清潔發(fā)展機(jī)制基金贈款項(xiàng)目(1213075)

* 責(zé)任作者, 教授, weili@bnu.edu.cn

X32

A

1000-6923(2014)05-1347-08

蒯 鵬(1982-),男,湖北隨州人,北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院士研究生,主要從事戰(zhàn)略環(huán)境評價和生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究.