规划环境影响的动态评价:系统动力学方法_系统动力学论文

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规划层次的环境影响评价是目前战略环境评价(Strategic Environmental Assessment,SEA)研究中最活跃的方向,也是在实践中发展最快的领域。目前我国正在积极推进规划层次上的环评,但是规划环评在时空范围的拓展,使其对评价方法提出了更高的要求。当前国内外所用方法缺乏环境与经济社会后果相联系起来和在决策中体现规划环评结果的方法,没有从系统的角度考虑一个动态的、复杂系统的环境影响因素。这些缺陷导致了准确性差,预测结果不理想,缓解措施制定的不够详细等,因此,很有必要开发综合的操作性更强的方法和模型以解决这些问题。在系统分析规划带来的环境影响的基础上,提出系统动力学应用于规划环评的具体方法及动态评价的思路。

规划及其环境影响

规划一般是指在某一宏观政策指导下,在一定时间尺度和空间范围内,为政策的具体落实而计划实施的一系列行动,往往包括在特定空间范围内,按照一定时间序列推进的一系列项目的集合。中国2002年颁布的环境影响评价法对“一地三域”相关规划及10个专项规划明确提出了实施环境影响评价的法律要求。

规划制定、运行过程本身对环境直接影响很小,然而规划是对人们经济行为的调整,是对社会资源的再分配。因此规划将通过作用于经济行为而对环境造成影响。这样,规划实施所引发的经济行为变化将直接对承载系统产生深远、广泛、复杂,甚至是不可逆转的影响;同时,经济行为的变化所产生的社会、经济、环境效应同样会造成间接的环境影响。可见,规划环境影响主要是通过其对人类经济行为的调整来实现的,或者说经济行为是联系规划与承载系统的中介或桥梁。规划环境影响发生机理可用图1表示。

图1 规划环境影响发生机理示意图

基于系统动力学的战略环评方法

系统动力学

系统动力学SD(System Dynamics)模型能够反映复杂系统结构功能与动态行为之间的相互作用关系,适用于处理精度要求不高的复杂的社会经济及生态环境问题,其代表性工作是发表于20世纪70年代初的《增长的极限》(Dennis L et al.,1974)。目前国际上系统动力学已广泛应用于生态环境研究领域(Guneralp,2003;Saysel,2002;Costanza,2001;Shi,2005)。而目前我国将系统动力学应用于规划环评领域的研究还较少。

方法总体框架

综合考虑区域发展战略及产业规划中的发展规模、产业结构等不确定性因素,以系统动力学为仿真建模工具,结合情景分析方法及灰色预测及评价的分析技术,构建基于系统动力学的战略环境影响评价方法学的总体框架,如图2所示:

图2 基于系统动力学的规划环评方法

规划环境影响评价的系统动力学方法实质是将城市及行业规划抽象模型化,在规划规模总量相对确定的前提条件下,依据规划产业发展指导思想,参照国民经济发展战略,遵循产业经济增长一般性原理,调整规划中重要参变量,采用情景分析的技术方法,对其最有可能出现或者最有代表性的结构组合进行系统动力学预测分析评价,并在此基础上进行环境影响评价,给出在特定规模和产业结构条件下的资源消耗总量、污染物排放总量的预测结果,进而可以对研究区域内的总体环境压力进行分析和评估。

基于系统动力学的战略环评方法

基于SD的SEA方法实际是将科学理论、经验知识和专家判断力相结合,建立定性认识,提出假设并建立包括大量参数的系统结构模型进而通过人机交互,调整参数,进行仿真计算,反复对比,逐次逼近,实现从感性到理性、由定性到定量的转化,如图3所示。

图3 基于SD的SEA方法过程

其具体步骤如下:(1)首先确定系统仿真目标,对战略与经济行为、经济行为与环境因子以及环境因子之间的关系及作用机制进行研究,做出定性判断,并从系统思想和观点界定研究边界及内容。(2)系统结构分析和因果关系分析。包括描述系统有关因素,解释各因素之间的内在关系,画出因果关系图;隔离划分系统的层次与子结构,重点在于分析系统整体的与局部的反馈关系、反馈回路及它们的祸合;估计系统的主导回路及其性质与动态转移的可能性,通过观察反馈环的相互制约关系,制定控制系统的政策。通过系统结构分析和因果关系分析,明确系统内部各要素间的因果关系,并用因果关系的反馈回路来描述。(3)根据上述对规划方案的分析,建立系统动力学模型。系统动力学模型主要包括系统流图和结构方程式两个部分。建系统动力学模型就是在系统的结构分析和因果关系图的基础上,绘制系统流图,建立数学方程、描述定性与半定性的变量关系,最后构造方程与程序,并对模型作初步的检验与评估。(4)系统参数确定及输入参数。借助计算机进行系统仿真,研究系统在不同输入下的响应、系统动态特征即预测系统的未来情况;并在此基础上进行SEA各个环节的具体工作。把所确定的各种参数的原始数据及政策变量值带入结构方程式,进行仿真运算,得出各变量的值及相关变化表。(5)模型检验。分析仿真结果和修正系统模型。

目前我国正在积极推进规划环评工作,传统的自下而上的项目环评方法及自上而下的政策分析方法均不能适应目前规划环评的需要,本文提出以系统动力学作为相关规划与承载系统的动态连接工具,系统动力学与SEA相融合的方法框架并给出了具体实施步骤,首次建立了基于SD的SEA方法体系和系统评估模型。该方法的运用可以有效地为规划规模、结构、布局等方案的全局性优化调整提供科学决策的基础支撑。结合江苏省规划环评的实践,我们将选择案例进行深入研究。

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