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北京舜土规划顾问有限公司2015年3月19日 资源环境承载力评价 资源环境承载力评价 一 概念 一 概念 承载力提出 最初是与生态学密切相关 指 某一特定环境条件下 某种生物个体存在数量的最高极限 1921年 美国学者将此概念应用于人类承载力的研究 指 某一地区的食物资源确定该地区的人口容纳量 发展 很多领域和部门均开始沿用承载力的概念用于自身的研究 耕地人口承载力 森林资源承载力 水资源承载力 交通环境承载力 土地资源承载力 旅游环境承载力等概念或研究范畴逐渐涌现 用来描述区域系统对外部环境变化的最大承受能力 产生新概念 承载力 与城市研究自然地结合 成为生态学 城市规划 经济学等多学科研究热点 同时诞生出土地负载力 社会承载力 城市安全承载力 城市承载力 城市综合承载力等新型概念 一 概念 在不同的发展阶段 承载力的概念和意义发生着相应的变化 目前对于一个地区的资源环境承载能力不仅关注自然资源禀赋 还应当考虑人类发展需求和人类对区域环境施加的影响 即考虑承载力的综合性 资源环境承载力 在一定时期和区域范围内 在维持区域资源结构符合持续发展需要 区域环境功能仍具有维持其稳态效应能力的条件下 区域资源环境系统所能承受人类各种社会经济活动的能力 资源环境承载力评价 二 评价方法 单要素评价 综合指标体系评价 中原城市群城市承载力研究中土地 水资源 交通和环境要素承载力指标 建立城市综合承载力评价指标体系秦成 王红旗等构建了包含人口密度 人均水资源量 人均耕地面积 水土协调度 水环境纳污能力 环境用水率 城市化水平和人均GDP等指标的泉州市资源环境承载力评价指标体系 封志明等研究采用区域粮食生产力所能供养的人口规模来度量 构建土地资源承载力模型 承载指数模型 揭示区域现实人口数量与土地资源承载力之间的关系 中国科协组织开展了京津冀城市群 长三角城市群 珠三角城市群中原城市群和成渝城市群 就土地资源 水资源 交通和环境的承载状态进行单要素评价 二 评价方法 二 评价方法 系统动力学方法英国科学家马 斯莱塞 MalcomSleeser 等人运用该方法建立了人口资源与发展之间的系统动力学模型 即ECCO EnhancementofCarryingCapacityOptions 模型 进行承载能力综合计量 这种方法的主要特点是按照系统动力学的理论与方法建立的模型 借助计算机模拟可以用于定性与定量地研究系统问题 通常通过一阶微分方程组来反映系统各个模块变量之间的因果反馈关系 模型所考虑的是整个系统的最佳目标 强调大系统中各个子系统的协调和大系统的综合 因此 利用系统动力学模型可以较好地把握系统中众多因子的相互关系 分析系统结构 明确系统因素间的关联作用 通过因果反馈图和系统流图 建立系统动力学模型 模拟不同发展战略实现对系统结构 功能乃至发展趋势模拟和预测 二 评价方法 相对资源承载力模型2000年黄宁生等提出了相对资源承载力模型 传统相对资源承载力模型主要包括 综合承载力 相对自然资源 土地资源 承载力和相对经济资源承载力 二 评价方法 生态足迹法由加拿大生态经济学家WilliamRees和其学生Wackernagel在1992年提出 并在1996年由Wackernagel进一步完善 首先 测算被评价地区的生态足迹 生态足迹是指任何已知人口 一个城市 地区或国家 生产其所消费的所有资源和吸纳其所产生的所有废弃物所需要的生物生产性面积 包括陆地和水域 两个基本假设 1 人类能够确定其自身所消费的绝大多数资源及其产生的废弃物 2 这些资源和废弃物大部分能够被转换成相应的生物生产性面积 其中 EF为总的生态足迹 N为被评价地区的人口数 ef为人均生态足迹 j为生物生产性土地的类型 该方法将地球表面的生物生产性土地分为6大类 耕地 草地 森林 化石能源用地 建筑用地和海洋 i为消费品和投入的类型 cji为第j类第i种消费品的人均消费量 pji为第j类第i种消费品的年 全球 平均土地生产力 nj为第j类消费品的品种数 随j的不同而变化 rj为均衡因子 因为单位面积耕地 草地等土地的生物生产能力差异很大 为了使计算结果转化为一个可比较的标准 有必要在各类生物生产性面积前乘上一个均衡因子 以转化为统一的 可比较的生物生产地域面积 二 评价方法 生态足迹法其次 测算该地区的生态承载能力 所谓生态承载力是指研究区域内现有的不同类型土地和水体所能提供的生物生产性土地面积之和 表示自然生态系统能够提供给人类的消费品总量 式中 EC为总的生态承载力 N为人口数 ec为人均生态承载力 j为生物生产性土地的类型 aj为人均生物生产性土地的面积 为产量因子 j是一个国家或地区某类生物生产性土地的平均生产力与同类土地的世界平均生产力的比率 rj为均衡因子 最后 将该地区生态足迹和生态承载力的计算结果进行比较 如果生态足迹大于生态承载力 形成生态赤字 表示该地区经济与社会发展处于生态不可持续状态 如果生态足迹小于生态承载力 则形成生态盈余其它类似的方法还有能值分析法 单要素加权分析法和矢量分析法等 它们只是在指标选择 权数的确定和综合的方法方面与生态足迹法不同 但基本思路是相同的 二 评价方法 综合评价指标法综合评价指标法解决了单因素评价方法中存在的问题 可以比较全面地反映资源承载能力的状况 最常用的是模糊综合评判 综合指标评判的前提是构建资源承载力评价指标体系 指标选择 要求选取若干个代表性好 针对性强 易于量化的指标 有些采用灰色关联模型对指标进行分析和筛选 为确保指标选取的科学性和合理性 在具体操作过程中 要进行指标间的多重共线性分析 尽量减少由于指标间和重叠信息而影响分析结果的客观性 指标赋权 层次分析 AHP 法 德尔菲 Delphi 法 均方差法等 综合指标法是一种常用的方法 但由于指标确定 等级划分 权重分配直接影响到最终的结果 因此 对这些问题的处理是否科学 合理成为计算的关键 二 评价方法 评价指标的选取 土地承载力体现不同尺度区域环境与社会经济系统之间的物质 能量和信息方面的联系 为了表达这一复杂的多维矢量 评价指标体系必须遵循以下原则 除选取能反映土地承载力的共性指标外 还应针对不同区域特点 进行指标选取 1 区域特殊性 土地综合承载力的提高是一个系统工程 需树立土地 人口 经济 社会 生态环境协调发展观点 因此应涵盖生态承载 经济承载 社会承载等方面内容 2 系统协调性 在指标筛选过程中尽量选取带有共性的代表性指标 和处理后的组合指标 使反映的问题更深刻也更具有实际意义 3 综合性 二 评价方法 评价指标的选取 由于评判对象是一个复杂的系统 所反映的问题也带有区域整体性特征 故评判体系也必是一个十分复杂的研究系统 至少是一个包含目标层 准则层和指标层的三层体系 4 层次性 指标选取必须做到 一是资料的易取性或可统计计算 二是易量化性 减少类似制度与管理等主观成分的干扰 5 可操作性 二 评价方法 指标赋权方法 1 特尔斐法特尔斐法即专家咨询权数法 又分为平均型 极端型和缓和型 主要根据专家对指标的重要性打分来定权 重要性得分越高 权数越大 优点是集中了众多专家的意见 缺点是通过打分直接给出各指标权重而难以保持权重的合理性 2 层次分析法层次分析法是一种多目标多准则的决策方法 由美国运筹学家萨迪教授提出的 此法必须将评估目标分解成一个多级指标 对于每一层中各因素的相对重要性给出判断 它的信息主要是基于人们对于每一层次中各因素的相对重要性作出的判断 这种判断通过引入1 9比率标度进行定量化 该法的优点是综合考虑评价指标体系中各层因素的重要程度而使各指标权重趋于合理 缺点是在构造各层因素的权重判断矩阵时 一般采用分级定量法赋值 容易造成同一系统中一个因素是另一因素的5倍 7倍 甚至9倍 从而影响权重的合理性 二 评价方法 指标赋权方法 3 主成分分析法主成分分析法是把原来多个变量化为少数几个综合指标的一种统计分析方法 它从所研究的全部指标中 通过探讨相关的内部依赖结构 将有关主要信息集中在几个主成分上 再现指标与主成分的关系 指标Xj的权数为 wj dj bij mj 1dj bij其中bij为第i个主成分与第j个因素间的系数 di i k为贡献率 其使用的前提是各属性指标间要具有较高的相关性 只有这样才能得出各属性指标共有的所谓主成分 该方法受选用属性指标数量的影响 难免受到一定局限甚至形成某些偏差 如某一方面选用的属性指标数量越多 则以这种方法计算的权重系数就越大 资源环境承载力评价 三 应用方向 应用于区域人口发展规模的预测 应用于编制国土开发规划和城市空间开发格局 用于找出承载压力最大的影响因素并提出有针对性的对策 建立一套能够反映土地利用各子系统状况及协调程度的综合评判指标体系 进而在此基础上进行土地承载力的驱动因子 区划及预警分析 三 应用方向 服务于国土规划编制的国土资源环境承载力评价 1 内涵国土资源环境承载力分为资源承载力和环境承载力两个方面 其中 资源 主要包括淡水 土地 矿产 海洋 地质等重要自然资源 环境 主要是指自然生态环境 资源承载力是指 评价区域自身天然具有的 不可流动的资源科学可供利用规模 对本区域经济社会发展需求的最大保障程度 环境承载力是指 评价区域内自然生态环境对本区域经济社会发展所产生的负生态效应所能容纳或者自然消解的最大限度 三 应用方向 服务于国土规划编制的国土资源环境承载力评价 2 评价思路及内容依据区域资源禀赋特征和可调入规模的稳定性 以及区域城镇化 产业发展 生态环境保护方面的总体战略 科学确定重点资源的最大可供规模 并与合理需求规模进行对比 测算出最大可供保障程度 提出相关资源优化配置和保护等工程部署 三 应用方向 服务于国土规划编制的国土资源环境承载力评价 1 土地资源承载力评价耕地资源承载力评价技术思路 耕地资源需求规模 区域总人口 450千克 区域耕地平均单产 合理的复种指数 区域耕地资源承载力 耕地资源可供给规模 耕地资源需求规模 农村生活空间承载力技术思路 农村生活空间合理需求规模 区域农村总人口 人均用地空间标准 区域农村生活空间承载力 农村生活空间实际规模 农村生活空间合理需求规模 三 应用方向 服务于国土规划编制的国土资源环境承载力评价 1 土地资源承载力评价城市化方面评价技术思路 城市建设空间合理需求规模 城市总人口 人均用地空间标准 区域城市建设空间承载力 城市建设空间实际规模 城市建设空间合理需求规模 工业化发展评价技术思路 工业产业建设空间合理需求规模 单位产值建设用地需求标准 合理产值规模 1 技术贡献率 工业产业建设空间承载力 工业产业建设空间实际规模 工业产业建设空间合理需求规模 三 应用方向 服务于国土规划编制的国土资源环境承载力评价 2 矿产资源承载力评价技术思路 分为经济发展承载力和社会保障承载力2种模式进行评价 经济发展模式为 能源经济需求规模 单位GDP耗能标准 GDP总规模 1 单位GDP节能率 能源经济承载力 能源可供给规模 剩余可采储量 能源经济需求规模 社会保障模式 能源社会需求规模 人均耗能标准 人口总规模 1 社会节能率 能源社会承载力 能源可供给规模 剩余可采储量 能源社会需求规模 三 应用方向 服务于国土规划编制的国土资源环境承载力评价 3 淡水资源承载力评价空间尺度 全国 省 区 市 重点城市群和都市带3个层次 技术思路 淡水资源需求规模 生产用水规模 生活用水规模 1 节水率 淡水资源承载力 地表水合理利用规模 地下水合理利用规模 淡水资源需求规模 三 应用方向 服务于国土规划编制的国土资源环境承载力评价 4 海洋资源承载力评价技术思路 近海渔业需求规模 全国海洋水产总消费需求规模 远洋渔业消费需求规模 近海渔业资源承载力 全国近海海洋渔业合理捕捞规模 近海渔业需求规模 5 地质环境承载力评价技术思路 基础地质条件对城市建设的限制程度 三 应用方向 服务于国土规划编制的国土资源环境承载力评价 6 大气环境承载力评价技术思路 综合考虑未来区域产业发展特征 以城市大气污染防治标准为基础 确定不同区域城市有害气体及污染物承受底限 可根据不同级别城市空气污染指数所对应的天数 占全年365天的比例 确定城市大气环境纳污承载力底限水平值 7 水环境纳污承载力评价技术思路 流域水系纳污承载力指数 流域水系污染物排放总规模 流域水系污染物排放最大允许值 资源环境承载力评价 四 案例分析 四 案例分析 基于生态适宜性评价方法的土地资源承载力研究 永宁县地处宁夏平原中部 东临河 西倚贺兰山 是宁夏回族自治区首府银川市的郊县 2012年末 全县土地总面积93405 92公顷 其中已建设用地面积10334公顷 占土地总面积的11 06 生态用地面积57749公顷 占土地总面积的61 83 县内自然条件优越 沟渠纵横 黄河在境内流长32 5公里 著名的西干 唐涞 汉延 惠农四大干渠由南向北纵灌全县 永宁县重要生态功能区 主要包括 贺兰山自然保护区 4个饮用水源地 鹤泉湖 鸣翠湖等湖泊湿地 一 研究区域 四 案例分析 基于生态适宜性评价方法的土地资源承载力研究 二 研究方法 生态适宜性分析指运用生态学原理方法 分析区域发展所涉及的生态系统敏感性与稳定性 了解自然资源的生态潜力和对区域发展可能产生的制约因子 对资源环境要求与区域资源现状进行匹配分析 确定适宜城市开发的程度 进而划分适宜性等级 从而为制定区域生态发展战略 引导区域空间的合理发展提供科学依据 本研究采用特尔菲法与层次分析法相结合的方法考虑不同评价因子及其权重 应用GIS空间分析技术提取评价因子并对单因子进行评分 进而对各因子进行叠加分析计算综合得分 据此评价永宁县的生态适宜性 四 案例分析 基于生态适宜性评价方法的土地资源承载力研究 三 确定评价指标体系 永宁县用地生态适宜性评价指标体系 生态服务功能指自然生态系统所提供的能够满足和维持人类生活需要的条件和过程 是维持地球生命 生态系统平衡与稳定的支撑 具体包括饮用水源保护区 自然保护区 重要渔业水域 特殊生态产业 风景名胜区 历史文化遗迹 生态湿地等重要生态功能保护区