（人文地理学专业论文）关中平原人地关系地域系统时空协同研究.pdf

摘要 人地关系地域系统是人文和自然两大系统在特定地域交错构成的一种动态的复杂 开放系统，对其研究时要重视系统发展的时间和空间变化，应从时空演化、结构解析、 模型构建、仿真模拟、科学评价和要素优化方面深入。论文以渭河流域关中平原为研究 区域，以人地关系地域系统理论为依据，对以下问题进行了分析研究： ( 1 ) 关中平原人地关系地域系统时空演化。人地关系地域系统演变是人与自然交 织作用的过程，对其进行深入解析，可归纳为“人 、“地 、“人对地的作用”和“地对 人的反馈”四个方面。利用已有研究成果和相关文献，挑选代表人地系统四个方面的六 组要素进行系统梳理，以此为基础，详细探讨全新世以来本区域人地系统的耦合演变过 程，揭示出本区域人地系统演变的历史规律和内在机理，为协调现代人地关系提供历史 依据。 ( 2 ) 关中平原人地关系地域系统结构耦合的关联分析。推动人地系统发展的动力 根植于构成系统各个要素相互关联与相互反馈过程，对系统结构中单项因子联系的深层 次剖析将有助于认识人地系统的因果反馈联系，是揭示区域人地系统内在动力机制，构 建人地系统定量模拟的基础。论文运用定性与定量相结合的方法，研究关中平原人地系 统结构中各因子间的互动耦合关系，从实证角度探寻影响人地关系发展的动力因子和作 用强度，揭示关中平原人地系统结构的耦合发展规律，为仿真模拟提供理论依据。 ( 3 ) 基于s d 模型的关中平原人地关系地域系统仿真模拟。以系统动力学模型为依 据，根据关中平原各冈子之间的耦合关系，建立关中平原人地关系地域系统发展模型。 通过设定系统各种控制因素，改变输入变量，模拟不同条件下的人地系统的动态行为， 为有效解决关中平原资源环境与社会经济系统时空协调问题提供方法依据。 ( 4 ) 关中平原人地关系地域系统要素优化研究。水资源紧缺，时空分布差异大， 与发展需求不匹配，是制约关中平原经济社会发展最突出的问题。解决水资源的优化问 题，是关系地区可持续发展的主要因素之一。运用系统动力学( s d ) 构建渭河流域关中 地区水资源调度系统模型，以模型为基础，建立了渭河流域水资源调度的各种方案，获 l 西北大学硕士学位论文 取各种调度方案的仿真结果。从经济效益、社会效益和生态效益三方面出对各方案的仿 真结果进行综合评价，进而提出了对现有水资源规划调度方案的优化措施。 论文属致力于将理论分析、实地调查和系统仿真相结合，研究结论和对策建议对关 中平原的可持续发展具有一定的参考价值。同时，作者认为进一步的研究应注重理论与 现实结合，走推理逻辑化、结论科学化的路径，以构建“关中平原人地关系地域系统模 拟器为目标，形成从定性分析到定量研究的综合集成方法，这是探讨研究人地关系地 域系统科学化的主要途径。 关键词：人地关系地域系统，时空演化，结构耦合，仿真模拟，关中平原 a b s t r a c t m a n l a n dr e l a t i o n s h i pa r e as y s t e mi sad y n a m i cc o m p l e xo p e ns y s t e m sc o m p o s e do fh u m a n a n dn a t u r es y s t e m s t h er e s e a r c ho nm a n - l a n dr e l a t i o n s h i pa r e as y s t e ms h o u l dp a ya t t e n t i o n t oi t st i m ea n ds p a c ec h a n g e s ，f r o mt i m e - s p a c ee v o l u t i o n , s t r u c t u r a la n a l y s i s ，m o d e l i n g ， s i m u l a t i o n , s c i e n t i f i ce v a l u a t i o na n de l e m e n t so p t i m i z a t i o nt oc o m m e n c et h es t u d ya r e a t h e s i s ，t a k i n gt h eg u a n z h o n gp l a i nf o re m p i r i c a lr e g i o n , o n t h eb a s i so fm a n l a n dr e l a t i o n s h i p a r e as y s t e mt h e o r y , s t u d i e st h ef o l l o w i n gf o u rp a r t s ： ( 1 ) t i m e - s p a c ee v o l u t i o no fr e g i o n a ls y s t e mo fh u m a n - l a n dr e l a t i o n s h i pi ng u a n z h o n g p l a i n e v o l u t i o no fr e g i o n a ls y s t e mo fh u m a n - l a n dr e l a t i o n s h i pi s t h ei n t e r a c t i o np r o c e s s b e t w e e nt h eh u m a na n dn a t u r e t h r o u g hd e e p l ya n a l y s i so fh u m a n - l a n dr e l a t i o n s h i p ，i tc a nb e s u m m a r i z e df o u ra s p a c t s ，w h i c ha r eh u m a n , n a t u r e ，h u m a ne f f e c t i o nt on a t u r ea n dn a t u r e s f e e d b a c kt oh u m a n u s i n gt h ef i e l da r c h a e o l o g i c a ld a t aa n ds o m er e s e a r c hr e s u l t si n a r c h a e o l o g ya n de n v i r o n m e n t a le v o l u t i o n ，t h i sp a p e ra n a l y z e st h e h i s t o r i ce v o l u t i o no f r e g i o n a ls y s t e mo fh u m a n l a n dr e l a t i o n s h i ps i n c et h eh o l o c e n ei ng u a n z h o n gp l a i na c c o r d i n g t os i xf a c t o r sh i s t o r i c a lm a t e r i a lo ff o u ra s p a r t s b a s e do nt h eh i s t o r i ce v o l u t i o no fs i xf a c t o r s ， t h ea u t h o r ss y s t e m a t i c a l l yr e c o n s t r u c tt h et i m e s p a c ee v o l u t i o nh i s t o r yo fm a n - l a n ds y s t e m a n du n v e i lt h ei n t e r a c t i o n a lm e c h a n i s m sb e t w e e nh u m a na n dn a t u r ei ng u a n z h o n gp l a i n ( 2 ) g r e ya s s o c i a t i v ea n a l y s i so fm a n e a r t ha r e as y s t e mc o u p l i n gs t r u c t u r ei ng u a n z h o n g p l a i nq u a n t i t a t i v es t u d yo nm a n - e a r t ha r e as y s t e mc o u p l i n gs t r u c t u r ei sf o u n d a t i o nw h i c h i s t ou n d e r s t a n dc a u s ea n de f f e c tf e e d b a c kr e l a t i o n s h i p ，r e v e a li n h e r e n te v o l u t i o n a l m e c h a n i s m a n db u i l dq u a n t i t a t i v em o d e l so fm a n - e a r t ha r e as y s t e m b a s e do nt h ep a n e la n ds e r i a l s t a t i s t i c a ld a t a a ne v a l u a t i o ni n d e xo fm a n - e a r t ha r e as y s t e mc o u p l i n gb e t w e e nf a c t o r s t r u c t u r ea n dr e g i o nd e v e l o p m e n to fg u a n z h o n gp l a i ni sa n a l y z e d u s i n gm e t h o d so f q u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v ea n a l y s i s ，a n dg r e yc o r r e l a t i v ea n a l y s i s ，t h ed i s s e r t a t i o nb u i l ta c o r r e l a t i o nm o d e la n dac o u p l i n gm o d e lo ft h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nf a c t o rs t r u c t u r ea n dr e g i o n i i i 西北大学硕士学位论文 d e v e l o p m e n to fg u a n z h o n gp l a i n i ta n a l y z e dm a n e a r t ha r e as y s t e mc o u p l i n gb e t w e e nf a c t o r s t r u c t u r ea n dr e g i o nd e v e l o p m e n to fg u a n z h o n gp l a i n ，t h es t a t i c s p a c ed i s t r i b u t i o no ft h e c o u p l i n go fc o u n t i e si ng u a n z h o n gp l a i ni n2 0 0 5 ，t h ed y n a m i cc o n t r a s to fd i s t r i b u t i o ni n2 0 0 5 i ni n n e rm o n g o l i a ( 3 ) as d - b a s e ds t u d yo ft h es i m u l a t e dc a l c u l a t i o no fm a n - l a n dr e l a t i o n s h i pa r e as y s t e m i n g u a n z h o n gp l a i n b a s e d o ns y s t e md y n a m i c s ( s d ) m o d e l ，t h es i m u l a t e dc a l c u l a t i o n a n a l y s i si sm a d ef o rt h em a n - l a n dr e l a t i o n s h i pa r e as y s t e mo ft h eg u a n z h o n ga r e a u s i n gt h e s y s t e md y n a m i c sm o d e l ，d i f f e r e n tm o d e l si nd i f f e r e n tc o n d i t i o n s a r e p u tf o r w a r da n d s i m u l a t e db yt h ev e n s i mp l es o f t w a r e ，w h i c hw i l lp r o v i d e 雏e f f e c t i v es o l u t i o nt o e n v i r o n m e n t a la n ds o c i o - e c o n o m i cs y s t e m sf o rt e m p o r a la n ds p a t i a lc o o r d i n a t i o np r o b l e m ( 4 ) s t u d yo no p t i m a ld e c i s i o n m a k i n go ft h ef a c t o r si ng u a n z h o n gp l a i n u s i n gt h e s y s t e md y n a m i c sm o d e l ，f i v ed i f f e r e n td i s p a t c hp r o g r a m so ft h ew a t e rr e s o u r c e ss y s t e ma r e p u tf o r w a r da n ds i m u l a t e db yt h ev e n s i mp l es o f t w a r et oo b t a i nt h eo u t c o m eo ft h eo p e r a t i o n o ft h ed i f f e r e n tp r o g r a m m e si n2 0 2 0 t h ed i f f e r e n ts i m u l a t i o nr e s u l t sa r ea s s e s s e du s i n gg r a y s y s t e mc o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n tm e t h o d sf r o mt h ea s p e c t so ft h ee c o l o g i c a l ，e c o n o m ya n d s o c i e t y t h r o u g ht h eg r a ys y s t e mc o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n t ，t h eo p t i m a ld i s p a t c h i n gp r o g r a m a r eo b t a i n e d i no r d e rt oe f f e c t i v e l yr e s o l v ew a t e rs h o r t a g ep r o b l e ma n dc o o r d i n a t ew a t e r s y s t e ma n ds o c i o e c o n o m i cs y s t e mi nt h ew e i h er i v e rb a s i n ，n o to n l yt h ea m o u n to fw a t e r m o v i n gf r o mo t h e rz o n es h o u l db ei n c r e a s e d ，b u ta l s op l a n n i n gd i s p a t c h i n gp r o g r a ms h o u l d b eo p t i m i z e da n da d j u s t e d t h ep a p e rc o m b i n e st h e o r e t i c a la n a l y s i s ，p r a c t i c a li n v e s t i g a t i o na n ds y s t e ms i m u l a t i o n t h ec o n c l u s i o n sa n dr e c o m m e n d a t i o n so ft h er e s e a r c hw i l lp r o v i d eac e r t a i nr e f e r e n c et o s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ti ng u a n z h o n gp l a i n a u t h o rt h i n k sf u r t h e rs t u d yo nm a n - l a n d r e l a t i o n s h i pa r e as y s t e ms h o u l df o c u so nc o m b i n i n gt h e o r yw i t hr e a l i t yt ob u i l d i n gs i m u l a t o r o fm a n - l a n dr e l a t i o n s h i pa r e as y s t e mi ng u a n z h o n gp l a i n ，w h i c hw i l lb e c o m em a j o rr o u t ei n r e s e a r c ho nm a n l a n dr e l a t i o n s h i pa r e as y s t e m i v k e yw o r d ：m a n - l a n dr e l a t i o n s h i pa r e as y s t e m ，t i m e - s p a c ee v o l u t i o n ，c o u p l i n gs t r u c t u r e ， s i m u l a t e dc a l c u l a t i o n ，g u a n z h o n gp l a i n v 西北大学学位论文知识产权声明书 本人完全了解西北大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。学校 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许 论文被查阅和借阅。本人授权西北大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所等机构将本学位论 文收录到中国学位论文全文数据库或其它相关数据库。 保密论文待解密后适用本声明。，、 学位论文作者签名：彰0 k 指导教师签名：二岳丞盟 川年多月，乡日夕j 7 年6 月f 6 日 西北大学学位论文独创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本 论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西北大 学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：蚣矛尸 m | 年6 其f 6 日 1 1 研究背景 第一章绪论 人地系统是地球表层上人类活动与地理环境相互作用形成的开放的复杂巨系统 f i 3 1 。在这个复杂巨系统中，人始终占据主导地位，人与地关系矛盾的协调过程自古到 今一直是相关科学重点研究的综合课题【2 1 。地理学、历史学、哲学、系统科学、制度学 等学科先后从不同角度试图对人地系统的内涵、特征、结构和规律进行归纳总结，涌现 出大量的研究成果。早在1 9 7 9 年底，著名人文地理学家吴传钧先生在“地理学的昨天、 今天和明天的学术报告中就指出：地理学研究的核心是人地关系的地域系统，创新性 的提出将复杂人地系统“空间化”的观点。2 0 世纪9 0 年代，吴先生进一步将系统论思 想引入到地理学研究中，提出“人 和“地 两方面的要素按照客观规律相互作用，交 错构成复杂的、开放的、非线性的巨系统内部具有一定的功能机制和结构特征，在空间 上占据陆地表层的一定地域范围，进而构成了人地关系地域系统【。1 9 9 8 年和2 0 0 2 年 陆大道先生先后提出，地球表层系统研究的核心是“人地关系地域系统 ，对人地关系 的认识一直是地理学科研究的核心内容1 3 4 】。人地关系地域系统作为地理学的研究核心， 是人与自然关系研究的纽带和正确透视各种尺度可持续发展的理论基础，是区域可持续 发展由基础研究走向实践应用的理论基石【5 1 。 1 2 研究意义 渭河流域关中平原位于陕西省中部地区( 图1 1 ) ，是陕西省经济社会文化的核心地 带，地区人口和城市密集分布，各类高新技术开发区和各类型工业园区高度集中，经济 发展水平高于陕西平均水平，是实现陕西省经济社会跨越式发展的核心依托区域。该地 区国内生产总量占全省的7 0 以上，年均增长率高出全省2 左右；该地区以占全省1 3 之一的土地承载了陕西省6 0 的城镇人口，是城市人口、城镇、资本高度集中的地区； 随着关中国家级高新技术产业带、星火产业带和关中城镇群的建设，该地区呈现出强劲 的发展势头。但是，在区域社会经济快速发展的同时，资源短缺、生态环境恶化等问题 l 两北 学硕i 学位论文 已经严重制约着区域的可持续发展。因此如何解决关中平原人地系统巾资源、环境与社 会经济的时空协同问题成为区域可持续发展的关键。 论文以渭河流域关中平原为实证区域，对其研 究具有四方而的意义： 一是系统梳理关中平原全新世以来人地关系 地域系统的时卒演化过程，归纳人地关系的演变规 律，为协调现代人地芙系提供历史科学依据； 是系统解析人地关系结构，重点研究人地关 系地域系统要素组成及其作用强度、结构特点和空 间协调性，从而丰富地理学研究素材； 一是构建关中平原人地关系的系统动力学模 型，以模型为基础，对区域人地系统进行动态仿真 和预测，并对预测结果进行科学评价，提供约束要 素优化方案，即优化资源一环境经济一社会地域 系统，促进区域综合治理和持续发展，这足本论文 研究的应用意义； 器 文0 ，f 注：1 为橱凌区、j 图1 1 渭河流域关中平原区位圈 f i g i 1 l o c a t i o no f t h e g u a n z h o n g a r e a i n t h e w e i h e r i v e r b a s i n 四是采片 从定性分析到定量研究的综合集成方法，走推弹逻辑化、结论科学化的路 释，探讨研究人地荚系地域系统科学化的研究方法。 奉论文以渭河流域关中地区为例，深入研究k 域人地，乏系地域系统的历史演化、耦 合结构，建立仿真模犁，对人地系统进行优化调控：同时，对区域人地关系约束资源与 社会经济发展进行时卒耦台与协同研究为优化要素提供切突可行的意见和建议。 1 3 国内外研究述评 目际h 甲期对人地系统的研究盘 j 丁杷拉图和亚里上多德。柏拉圈在国家论中 将以公民数目辟量保持不变作为理想国的设想 6 = 亚里士多德在政治论、伦理论 中认为，最完善最美丽的国家，就足能够维持人的数目使之不超过定限度的国家f ”， la丫弋。 一，渗 第一。章绪论 这些早期的观点反映出人口数量和国土面积在人地系统发展中的作用。以英国经济学家 t r 马尔萨斯( 1 9 5 9 ) 为代表的人口理论【8 1 和以德国地理学家拉采尔( f r a t z e l ) 为代表的 “环境决定论 学说片面夸大人地系统中的某一要素 9 1 ，忽视其他要素的反馈作用( 表 1 1 ) 。英国齐舒姆( c h i s h o l m ，m ) 于1 9 7 0 年对英国人口、资源、自然条件等人地系统中主 要因素的进行了综合研究。1 9 7 2 年，麦多斯( m e a d o w s ，d h ) 等在增长的极限中提出， 要使人地系统避免崩溃，人口出生率必须与死亡率相等的观点【1 0 1 。自2 0 世纪8 0 年代， 可持续发展提出以来，可持续发展日益成为国际人地系统思想的应用，国际社会不同学 科开始对不同尺度、类型人地系统演变、结构解析、要素反馈和定量模拟进行深入的研 究。 表1 1 国际人地系统研究的主要思想流派 t a b l 1i n t e r n a t i o n a lm a i ni d e o l o g i c a ls c h o o l so fm a n - l a n dr e l a t i o n s h i pa r e as y s t e m 在国内，吴传均( 1 9 9 1 ) 【、陆大道( 2 0 0 2 ) 4 1 、毛汉英( 1 9 9 5 ) 1 2 1 ，蔡运龙( 1 9 9 5 ) j r 】 等对人地关系地域系统理论进行了研究和论述，提出“人地系统”研究的主题是系统要 素相互作用的机制与演化趋势，特别是系统内主要组成要素( 自然的、人文的) 相互作用 及其与系统演化过程间的互动关系【5 l ；基于人地系统理论，毛汉英指出人地系统是由人 口结构、经济结构、社会结构、资源结构和生态环境结构构成具有耗散特征的、复杂反 馈结构的多层次地域系统【2 】；张志强从p p j 三d 系统中认识人地关系结构的演化机制及其 3 西北大学硕士学位论文 主要反馈控制回路1 2 】：王黎明在总结各种人地系统构型理论的基础上，提出构型的基本 方法与工作步骤”】：方创琳研究员把人地关系地域系统对象结构定义为由人1 ：3p 、资源 r 、生态e 、环境e 、经济e 、社会s6 大要素相互作用、相互联动、相互协调组成的 p r e e e s 系统和六大要素共同得以发展而形成的发展系统( d p d r d e d e d e d s ) ，这两个系统 间高度藕合关联，从而将人地系统的p r e d 结构改进为p d r d e d e d e d s d 结构【1 4 , 1 5 1 ；樊杰 研究员在分析和研究不同综合地理类型区( 区域) 发展状态基础上，寻找引起区域“异常 发展的主导因素，提出了比较明确的进行人地系统要素与地区发展的路线和方法【5 1 。此 外，史培军( 1 9 9 7 ) 、申玉铭( 1 9 9 7 ) 、秦耀辰( 1 9 9 7 ) 、吴殿廷( 1 9 9 7 ) 等对区域人地系 统、p r e d 系统及其结构关系进行了一系列理论和实证探索【1 扣1 9 1 。 综观国内相关研究还存在一些问题需要进一步研究： ( 1 ) 人地系统结构相互作用的关系尚未搞清楚口0 1 ，影响不同地域人地系统发展的 动力因子和作用强度尚不明晰【4 】，尚未抓住人地关系地域系统的实质。 ( 2 ) 实证研究相对缺乏，定性描述性文章较多，概念化模式较多，对人地关系时 空协调的定量化建模问题缺乏深入探讨。 ( 3 ) 研究尺度上，重宏观而轻中微观，人地系统地域差异性的特征决定了宏观尺 度结论未必适用于中微观地域。 1 4 研究内容 笔者认为，人地关系地域系统是人文和自然两大系统在特定地域交错构成的一种动 态的复杂开放系统，对其研究时要重视它的时间和空间变化，应从时空演化、结构解析、 模型构建、仿真模拟、科学评价和要素优化提出方面展开。因此，论文将以人地关系地 域系统理论为依据，主攻以下关键问题： ( 1 ) 关中平原人地关系地域系统时空演化。人地关系地域系统演变是人与自然交 织作用的过程，对其进行深入解析，可归纳为“人 、“地”、“人对地的作用 和“地对 人的反馈”四个方面。利用已有考古研究成果和相关文献，挑选代表人地系统四个方面 的六组要素进行系统梳理，以此为基础，详细探讨全新世以来本区人地系统的耦合演变 4 第一章绪论 过程，揭示出人地系统演变的历史规律和内在机理，以图为协调现代人地关系提供一定 的历史科学依据。 ( 2 ) 关中平原人地关系地域系统结构耦合的关联分析。推动人地系统发展的动力 根植于构成系统得各个要素相互关联与相互反馈过程f 捌，对系统结构中单项因子联系的 深层次剖析将有助于认识人地系统的因果网络反馈联系，是揭示区域人地系统地内在动 力机制，构建人地系统地定量模拟的基础。论文将运用定性与定量相结合的方法，研究 关中平原人地系统结构中各因子间的互动耦合关系，从实证角度探寻影响人地关系发展 的动力因子和作用强度，揭示关中平原人地系统结构的耦合发展规律，为仿真模拟提供 理论依据。 ( 3 ) 基于s d 模型的关中平原人地关系地域系统仿真模拟。以系统动力学模型为依 据，根据关中平原人地系统各因子之间的耦合关系，建立关中平原人地关系地域系统模 型。通过设定模拟系统中各种控制参数，模拟不同条件下的人地系统发展的动态行为， 为有效解决关中平原资源环境与社会经济系统时空协调问题提供依据。 ( 4 ) 关中平原人地关系地域系统要素优化研究。渭河流域中下游的关中地区是我 国北方资源型缺水地区，人均3 5 7 5 m 3 ，仅为陕内省人均水资源的2 5 5 和全国的1 3 2 ，是关中平原现阶段最主要的约束资源。运用系统动力学( s d ) 构建渭河流域关中平 原水资源调度系统模型，以模型为基础，建立了水资源调度的各种方案，获取各种调度 方案的仿真结果。从经济效益、社会效益和生态效益三方面出对各方案的仿真结果进行 综合评价，进而提出对现有水资源规划调度方案的优化措施。 基于理论和实证分析研究关中平原人地关系地域系统的时空演化，分析系统结构的 耦合关系，建立人地关系地域系统仿真模型，提出水资源调度的优化方案是着力研究的 难点问题。 1 5 研究方案 1 5 1 研究方法 本研究属实证研究范畴，将理论分析、实地调查和系统仿真相结合，主要采用历史 5 西北大学硕士学位论文 地理学、人文地理学、灰色系统模型和系统动力学( s d ) 方法。以历史地理学中“水平剖 面( h o r i z o n t a lc r o s s s e c t i o n ) ”与“垂直主题( v e r t i c a lt h e m e s ) 方法相结合，进行人地 关系地域系统的历史演变研究；以灰色系统模型和协调度模拟构建人地系统结构的耦合 关系及空间协调分析；以系统动力学为基础，建立区域人地关系地域系统的动力学模型， 模拟区域人地系统的动态行为，深刻理解关中平原人地系统内部的复杂关系和未来可能 的发展变化趋势，为解决渭河流域关中地区资源环境与社会经济时空协同问题提供参 考。 1 5 2 技术线路 按照以下思路( 技术路线) 开展工作：理论分析和研究框架资料收集人地 关系演化要素梳理入地关系时空演化机制归纳现代人地关系要素耦合结构一 一关中平原县域尺度人地系统协调度分析一构建关中平原人地系统的s d 模型仿 真预测优化调控及政策措施研究的展望。 1 6 相关概念辨析 人地关系、人地关系系统和人地关系地域系统的辨析。人地关系的内涵，有不同的 诊释。从地理学研究的视角出发，人地关系主要是指人类活动与地理环境在地球表面相 互影响、相互制约的关系，着重研究人与地的交互过程。人地关系系统是将其看作一个 系统，由人与地的诸因子相互作用和影响形成的统一整体【2 3 】。人地关系系统具有一定的 地域性 4 1 ，若把此系统落实到空间上即为人地关系地域系统。吴传钧( 1 9 9 1 ) 提出“人 和“地 两方面的要素按照客观规律相互作用，交错构成复杂的、开放的、非线性的巨 系统，其内部具有一定的功能机制和结构特征，在空间上占据陆地表层的一定地域范同， 进而构成人地关系地域系统( 以下简称人地系统) 【1 1 。本文研究的地域特指渭河流域的关 中平原。 6 第二章关中平原全新世以来人地系统时空演变分析 渭河流域的关中平原是我国古代文明的发祥地之一，全新世以来先后演绎了多期古 文化，文明一直延续至今。从历史的角度复原关中平原全新世以来人地系统的演变，认 识人类活动与生态环境相互作用的历史过程，可为协调现代人地关系提供一定的科学依 据。 2 1 研究思路与方法 关中平原曾是仰韶文化和龙山文化主要分布地区【2 4 1 。自西周时期在渭河河畔建都以 来，先后有西周、秦、西汉、隋、唐等1 3 个王朝在此建都。在约2 0 0 0 年的历史时期，关 中地区一度成为整个中华民族乃至世界的政治经济文化中心。关中地区作为王玺之地， 拥有非常丰富的史料记载和大量考古学研究成果，这些为重构本区人地系统演变历史提 供了丰富的资料。 人地系统演变是人与自然交织作用的过程【2 5 】，对人地关系进行深入解析可将其归纳 为“人 、“地 、“人对地的作用 和“地对人的反馈 四个方面，挑选代表这四个方面 具有历史标示的六组要素，分别为：人口数量及变迁、文化景观、气候、植被、生产工 具和水旱灾害。其中，人口是人地关系中最为活跃的因素，而人具有的文化是决定人地 关系演变的根本性因素；气候和植被是人地关系演变的自然环境基础；生产工具及生产 方式是人类活动对自然环境作用的集中表现；旱涝等灾害则是人地关系恶化的具体体 现，是“地”对“人作用的延迟反馈结果。对本区全新世以来人地关系要素演变序列 进行系统的梳理，以此为基础，耦合人地关系各要素，归纳出关中平原人地系统的演变 历史及其内在机制。 资料获取：历史时期人口数量及其变化主要参考已有研究成果【2 睨9 】；文化景观主要 选取考古学的研究成果【3 0 。3 4 1 ，结合野外考古材料分析确定；气候和植被要素根据历史史 料及黄春长、朱士光等发表的研究成果确定p 1 3 5 。3 8 】；生产工具及生产方式的资料主要来 7 西北大学硕士学位论文 源于考古学研究成果及相关文献【3 0 ，3 23 4 1 ；灾害资料主要根据陕两省自然灾害史料注1 及地方县志资料，结合已发表的研究成果确定2 9 3 9 4 1 1 。 2 2 关中平原人地关系地域系统要素的时空演变 2 2 1 人口数量及其演变 从关中地区人口数量的演变可以看出，人口增长具有明显的阶段性，但总的趋势是 随着历史的发展人口数量波动式增加( 图2 1 ) 。可将其划分为以下三个阶段： ( 1 ) 全新世至7 0 0 a d ，人口数量缓慢增长阶段，表现为人口基数少，波动中增长。 全新世时期虽然没有人口的统计资料，但从当时的环境来看，有利于人类的繁衍，人口 数量可能增大。但当时人对自然的依存度大，自然环境的变动影响着人口数量的波动。 从2 5 0 7 0 0 a d 人口数量进入到低速增长阶段。 ( 2 ) 从7 0 0a d 至1 8 0 0a d 时期是关中平原人口稳定保持时期。这一时期陕西省 人口数量基本保持在5 0 0 万左右，关中平原历来是陕西人口最集中的地区，依此推断关 中地区人口数量也应保持在稳定的状态。 ( 3 ) 从1 8 0 0 a d 至2 0 9 0 a d 为人口的变动增长阶段。此阶段前期受战争、自然灾 害的影响，人口数量大量减少，之后进入人口飞速增长阶段。 2 2 2 文化景观及生产工具的演变 关中平原是我国文化出现较早、序列较为完整的地区，其文化景观的演变表现为： ( 1 ) 在全新世早期( 8 0 0 0 ab e 注2 以前) ，关中平原旧石器文化经历了最初的萌芽， 陕西蓝田县公王岭和陈家窝两地发现的典型石器证明是旧石器所特有的3 3 1 ，在至今1 4 万年左右本区进入具有明显进步特征的中石器时代的沙苑文化。旧石器时代中期的大荔 人和中石器时代的沙苑人，已经使用着石片等刮削器从事狩猎和采集等原始生产活动 【4 2 1 o ( 2 ) 在距今1 万年的时候，关中地区先后由中石器时代的细石文化演化为新石器 州陕西省气象局气象台陕西省自然灾害史料陕西省气象局内部资料，1 9 7 6 1 2 6 忭2 a b e 指距今多少年，本文a b p 以国际通用的1 9 5 0 a d 为准；公元前略语用b c 表示；公元略语用a d 表示 8 第二章关中平原全新世以来人地系统时空演变分析 时代早期的老官台文化。这一时期( 7 5 0 0 7 0 0 0 ab p ) ，制陶手工业有很大发展，石核、 石球、纺轮、石矛、石铲等农业、手工业和渔猎工具说明农业生产水平和工艺技术水平 有很大进步。 ( 3 ) 在7 0 0 0 ab e 年左右，关中地区正式进入陕西仰韶文化期【4 3 1 。早期的仰韶文化， 是以半坡类型为代表，为了农耕生活的需要开始制作陶器，人类进入农耕为主，狩猎为 辅的生活；6 0 0 0 ab e 以后，本区出现早期最繁荣的庙底沟类型文化；仰韶文化的晚期， 文化发生衰退，进入西王村类型文化。 ( 4 ) 5 0 0 0 ab r 前后，本区进入新石器文化晚期，即龙山文化时期【4 4 1 ，关中平原的 龙山文化大致可分为早晚两期：早期可以称之为庙底沟二期类型文化，晚期可称之为客 省庄二期类型文化。随着龙山文化的进一步发展，人类文明步入先周文化时期( 3 1 0 0 ab p 或1 1 5 0b c 左右) ，青铜器开始大量出现。 ( 5 ) 商至明清时期( 约公元前2 l 世纪至2 0 世纪初) ，关中平原长时期处于较为发 达的农耕文化时期。在唐代以前，关中平原曾有1 3 朝在此定都，人口大量集结于西安 周围，为维持庞大的人口给养，关中地区在历史上多次采取兴修水利、开垦田地等措施， 特别是战国中晚期以后，铁器开始广泛使用，农耕技术水平不断提高，关中地区在漫长 的发展中具有较发达的农耕文明景观。 ( 6 ) 清末至今( 1 9 1 1 - 2 0 0 0a d ) ，关中平原进入工业发展阶段。“洋务运动开始 了中国工业的发展，关中地区也不例外。相比较沿海来说，本区工业发展步伐较为缓慢， 但工业文明对本区的影响，与传统农耕文明相比较有着质的差别。工业技术给关中平原 创造出越来越多的物质财富，同时，工业对土地植被的作用强度，对煤炭、石油等化石 燃料的依存度，对生态环境的破坏度也前所未见。工厂、大型机械、化工燃料、废水、 废气、废渣等污染物是工业文明的标志，也暗示着人类正在以前所未有的强度“改变 自然。 2 2 3 气候和植被的演变 ( 1 ) 全新世早期( 8 0 0 0 ab e 以前) 关中平原为冰后期向全新世大暖期气候的转型 9 西北人学硕士学位论文 期，气候环境在波动中呈阶段性回暖，但仍比较寒冷，年平均温度较今低5 - 6 ( 2 。西安 市东郊半坡大围沟及富平县姚村剖面之花粉分析结果表明，全新世早期草本花粉占绝对 优势，乔木花粉数量小，主要是松属等针叶树种，可以推断当时植被是草原或森林草原， 且以针叶林为主。 ( 2 ) 全新世中期( 8 0 0 0 5 0 0 0 ab p ) 关中平原为暖湿气候，其中，在8 0 0 0 6 0 0 0 ab p 时期本区进入全新世气候暖湿的鼎盛时期，年平均温度较今高2 。c 左右，年均降水量较 今多1 0 0 2 0 0 m m ，为亚热带暖热潮湿气候，这种“气候适宜期 发育了森林植被；6 0 0 0 5 0 0 0 ab p 时期本区为全新世以来温度最低、降水量最小的干冷时期，森林植被发生退 化，当时植被可能为森林草原。 ( 3 ) 全新世后期( 5 0 0 0 3 1 0 0 a b p ) 本期关中平原气候为为亚热带暖温半湿润气候， 平均温度和年均降水量较前期略有增加，植被为针阔叶混交林与草原兼有的类型。 ( 4 ) 西周至西汉前期( 3 1 0 0 ab p 1 0 0b c ) 关中平原气候总体表现为温度降低、 降水量减少的变化，其中西周时期年平均温度较今低约1 2 ，植被发生退化，可能为 森林草原或干草原；春秋至西汉前期温度有所回升，高于现在1 2 ，有竹类等亚热带 植物生长。 ( 5 ) 西汉后期至今( 1 0 0b c - 2 0 0 0a d ) 关中平原气候波动幅度较小，总体上继续 向干旱方向发展，植被发生持续退化。这时期可细分为6 个阶段：西汉后期至北朝凉干 气候、隋和唐中期暖润气候、唐后期至北宋时期凉干气候、金前期温干气候、金后期和 元代凉干气候和明清时期至今的冷干气候。 2 2 4 灾害的历史分析 关中平原历史时期自然灾害主要包括旱灾、水涝、饥荒、瘟疫等，尤以旱灾和水涝 最为频繁。图2 1 反映了从3 7 0b c 2 0 0a d 关中旱涝灾害的频率，总的趋势是随着历史 的发展，早涝灾害的发生越来越频繁。秦汉时期、隋唐时期、明清时期和民国至今四个 阶段是旱涝灾害发生的高峰时期，其它时间段内，灾害相对较少。 ( 1 ) 2 0 0b c 5 0a d 处于秦汉时期，此阶段灾害是本区历史上第一个相对高发的时 1 0 第二章关中平原全新世以来人地系统时空演变分析 期。 ( 2 ) 6 0 0 9 0 0a d 处于隋朝后期、唐前期和中期，此时期的灾害极为频繁。其中 8 0 1 8 9 9 a d 中旱灾共发生3 7 次。如史料记载，开皇六年( 8 6 6 a d ) 八月“关内七州旱一 注3 ，开皇十四年( 5 9 4 a d ) 八月，“关内大旱 “。 ( 3 ) 1 3 0 0 1 7 0 0 a d 处于明清时期，本期关中水旱灾害都非常严重，史料中处处可