系統動力學應用于環境保護中的分析

摘要：系統動力學是一門研究信息反饋的科學，也是一門認識系統問題與解決系統問題交叉的綜合性新科學。系統動力學能夠將系統內的各個因素有效地組織起來，并對它們之間的相互作用與關系進行全面的分析，從而為科學判斷提供有力的依據。因此，將系統動力學應用于環境保護中對實現環境的可持續發展有著非常重要的意義。文章將從系統動力學在水資源保護、固體廢物管理、環境影響評價、土地資源利用與規劃、生態環境保護等幾個方面的應用進行分析，對系統動力學在環境保護中的應用進行探討。

關鍵詞：系統動力學；環境保護；水資源；固體廢物；土地資源

中圖分類號：X1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）31-0023-03

隨著經濟的快速發展，其所帶來的環境問題也越來越多，而這些環境問題也成為了國家與地方政府關注的焦點。系統動力學（System Dynamics，SD）是1956年由美國麻省理工學院的Forrester教授所創立的，其是一門研究信息反饋的科學，也是一門認識系統問題與解決系統問題相互交叉的綜合性科學。系統動力學主要是將計算機模擬技術作為主要手段，通過功能分析，對復雜動態反饋性系統問題進行研究與解決的一種仿真方法。系統動力學是一種適合進行動態預測與政策影響分析的方法，其可以有效地將系統內的各個因素組織起來，并對它們之間的關系進行全面的分析，從而為科學決策提供依據。因此，將系統動力學應用于環境保護中對實現環境的可持續發展起著很重要的意義。

1 系統動力學的特點與優勢

系統動力學能夠從宏觀和微觀兩個方面入手對所研究的整個系統進行綜合的分析，而其主要特點則是能夠對系統的結構——功能進行模擬分析。一般系統動力學所研究的對象是整個開放系統，而在進行該類系統的研究時，其主要是從微觀結構入手，研究分析系統內部元素之間存在的因果關系以及反饋環的動態行為，然后利用分析結果將系統的基本結構構造出來，最后再應用計算機技術根據其基本結構構建一個相互作用的流圖與仿真模型，采用該模型模擬不同因素可能對系統造成的影響，根據模擬結構制定不同的決策方案，最終達到有效地調控系統的目的。

由于系統動力學的建模方法與模擬語言較為成熟，因此在應用過程中和其他的方法相比則具有很多優勢：能夠解決高階次、非線性、多重反饋以及復雜時變等系統問題；能夠明確地體現出系統內部與外部因素之間的關系；能對系統進行動態模擬以及戰略性的研究，對系統的行為以及發展趨勢進行分析；其使定性分析與定量分析實現了統一；其能進行長期性與周期性仿真，即使數據不多，仍能進行研究；其有專用的模擬軟件，因此操作更方便、容易。

2 系統動力學應用于環境保護

系統動力學作為一種系統分析和仿真的方法，目前其在國內外的環境中已經被廣泛地應用，而且取得了一定的成績。下面我們將簡單地分析其在環境保護中的某些領域的應用。

2.1 在水資源保護中的應用

水資源是人類賴以生存的重要資源，而隨著水污染情況的加劇，水資源的保護則越來越重要。水資源的保護是一項系統的工程，要想水資源的污染情況好轉，則必須加強水污染處理、再生水回用等方面的探索與研究，同時，督促人們保護環境。系統動力學在水污染保護中的廣泛應用大約是從20世紀80年代末開始的，國內外學者均對系統動力學在水資源保護中的應用進行了研究。如國外學者Simonovic將第三世界模型作為基本模型，建立了全球水資源系統動力學模型，對世界范圍內的用水情況和工業發展之間的關系進行了研究，指出了水資源保護中所面臨的重要問題。而國內學者也在這方面做過很多研究，例如袁汝華等將廣東省北江下游影響區作為研究區域，在該區域建立了水資源供需系統動力學模型，并進行了動態的仿真模擬。總之，系統動力學在水資源保護中的應用主要是建立系統動力學模型，對水資源的污染情況、再生水作為飲用水的方法、區域水資源的動態仿真以及水資源承載力的研究等方面進行探析。

2.2 在固體廢棄物管理中的應用

固體廢棄物主要是指在生產生活以及其他領域中已經失去了原有的價值或是仍保留原有價值但是已被拋棄的固體、半固體、置于容器中的氣體物質以及法律和行政法規納入固體廢棄物管理中的物質。固體廢棄物的組成成分較為復雜，且其排放的地域較廣，因此存在著難以處置和管理的問題。系統動力學在這方面的應用國內外學者也進行了相關的研究。例如Chaerul等將印度尼西亞雅加達作為研究對象，建立了醫療廢物管理的系統動力學模型。又如蔡林應用系統動力學方法建立了一個北京市人口、經濟和垃圾處理協調發展的系統動力學模型，對人口隨著經濟發展的變化、垃圾排放污染以及占地損失、綠色GDP核算、居民家庭、企事業單位生活垃圾和建筑垃圾組合收費方案等問題進行了研究。系統動力學應用于固體廢棄物管理中主要是對固體廢棄物的產生、處理以及管理收費等環節進行深入的探討，以達到保護環境的

目的。

2.3 在環境影響評價中的應用

環境影響評價主要是指對擬議中的規劃與建設項目實施后可能對環境造成的影響進行分析、預測以及評估，從而提出預防或是降低對環境影響的策略、措施等。環境評價是一項相當復雜的工作，其對環境的可持續發展起著非常關鍵的作用。系統動力學在其中的應用主要是通過建立系統動力學模型的方式將環境影響因子的動態變化過程反映出來，從而達到對環境影響評價的目的。系統動力學是目前環境影響評價的系統方法中較為理想的一種方法。其應用于環境影響評價中主要是進行環境經濟評價、環境戰略評價、累積環境影響評價以及環境區域規劃評價等。

2.4 在土地資源利用及規劃中的應用

土地資源是人類賴以生存與發展的重要物質基礎，而在人類的發展中，土地資源的開發與利用存在一些問題，這也為可持續發展帶來了一定的影響。隨著系統動力學在環境保護中的應用，其在土地資源的利用及規劃中也發揮了一定的作用。將系統動力學應用于土地資源利用與規劃中可以對土地規劃方案的可行性進行驗證，并為科學決策與管理提供有利的依據。系統動力學在土地資源利用與規劃中的應用主要是研究農業土地資源的合理利用、城市土地的規劃以及土地承載力等。

2.5 在生態環境保護中的應用

生態環境主要是指對人類生存和發展有影響的自然資源，其與社會和經濟的可持續發展息息相關。在人類的發展過程中，為了自身的利益利用與改造自然環境的過程中對生態環境造成了很大的破壞與干擾。在人們意識到生態環境保護的重要性后，開始對生態環境進行保護與恢復，而很多學者在這方面也有較深入的研究。系統動力學在生態環境保護中的應用也是非常廣泛的，很多學者在研究過程中采用系統動力學對生態環境進行了情景模擬，從而了解與判斷生態環境系統的發展情況。系統動力學在生態環境保護中起著非常重要的作用，其主要是研究系統生態、種群生態以及生態承載力等問題。

3 結語

近年來，系統動力學在環境保護中的應用越來越廣泛，而且其應用于環境保護中所解決的環境問題也越來越復雜。雖然系統動力學應用于環境保護中已經取得了一定的成績，但是從目前的研究狀況以及未來的發展來看，系統動力學還應在自身理論、完善模擬軟件功能、模型的適用性與其他理論和方法相結合等方面進行深入的研究，從而為環境保護提供更好的理論依據。

參考文獻

[1] 孫燁，梁冬梅.系統動力學在環境保護中的應用[J].安徽農業科學，2012，（7）.

[2] 金夢，胡成，劉蘭嵐，等.系統動力學在清河流域水環境模擬中的應用[J].安徽農業科學，2011，39（22）.

作者簡介：胡亮，男，江西九江人，九江市環境輻射站環境工程師，工程碩士，研究方向：環境工程。

（責任編輯：周加轉）