水-能源-粮食系统耦合协调发展研究 ——以淮河流域四省为例.pdf

摘要 水、能源和粮食作为流域系统中最重要的消耗品，是人类生存和发展所不可或缺的资 源，关系着国家未来发展的命脉。在全球气候变化的影响、生态环境破坏以及世界人口数 量持续增长等问题的背景下，人类对于水、能源和粮食为代表的资源需求的压力逐渐变大， 正表现出持续增长趋势，对生态环境带来了极大的压力。当前水资源、能源和粮食的系统 风险问题突出，水-能源-粮食系统作为一个复杂的系统，正越来越表现出相互促进、相互 联系、相互制约的关系，对人类、社会发展的影响也越来越大。本文在这种背景下，以流 域水-能源-粮食系统耦合协调发展作为研究内容，从系统的角度对实证区域的水-能源-粮食 系统当前与未来的发展情况展开了探讨。 本文首先明确了水 能源 粮食系统的内涵、理论框架以及系统特性，对前人相关的研- - 究进行了整理总结，在环境承载力理论、可持续发展理论、耦合发展理论、外部性理论等 - - 相关理论的指导下，界定了流域水 能粮耦合系统的内涵、外延，以及系统耦合发展的演 化过程，并在现有的研究成果上确定了本文的水 能源 粮食系统研究理论基础。其次，在- - 明确水 能源粮食系统的影响因素和作用机制的基础上，依据水 能源粮食系统的内在机理，- - - - 分别在水资源子系统、能源子系统和粮食子系统三个方面构建了流域水 能源 粮食系统耦- - 合协调评价指标体系。再次，利用CRITIC 赋权与耦合协调度相结合的方法构建了流域水- 能源粮食系统评价模型，对当前实证区域的耦合协调状况展开评价；利用邻域粗糙集和随- 机森林回归模型相集成的模型作为预测模型，对未来不同情景下的水能源 粮食耦合发展状- 况展开预测；利用非线性规划的方法对未来的不同情景预测结果进行了政策调控研究。最 后，基于上述研究，本文尝试从水、能源、粮食三个部门的政策协调角度，提出促进未来 研究流域水 能源 粮食系统各个子系统以及系统整体的耦合发展的政策建议，并为其他流- - 域和地区的水 能源粮食系统的管理与调控提供了参考和建议。- - 通过本文的研究，得出以下结论： 从现状评价结果来看，淮河流域苏皖鲁豫四省自2005年—2017年的水-能源-粮食系统 耦合协调状况有着持续好转的发展趋势，其中山东省和河南省两省提升地最快，目前已进 入 “基本协调”阶段；安徽省较山东省和河南省稍差，但差距不大；江苏省最差，目前处 于 “弱协调”状态。我们以耦合协调度较差的江苏为例，进一步对其展开情景预测和调控 策略研究。从预测结果来看，未来江苏省不同情景下的水--能源-粮食的耦合状况会进一步 提升但是进步很小，需要进行积极地人工调控来使得未来的水-能源-粮食系统的状况能够 有效的改善。从调控的结果来看，未来的2025年情景二下江苏省水-能源-粮食系统可以通 过调控的手段将耦合协调度提升至0.77，同时可以发现未来政策调控时对于水资源子系统 的改善较为稳定，对于粮食子系统的调控效果较为明显，对于能源子系统的调控效果较差， 因此针对能源子系统的调控是未来调控的难点。 关键词：淮河流域；水-能源-粮食系统；耦合协调；情景预测；调控 AStudy ontheCoupledandCoordinatedDevelopment of Water-Energy-Food System—ACase Study ofFourProvincesinthe HuaiheRiverBasin Abstract Water, energy and food, as the most important consumables in the watershed system, are indispensable resources for human survival and development, and are related to the lifeblood of thecountrysfuturedevelopment.Againstthebackgroundoftheimpact ofglobal climatechange, the destruction ofthe ecological envir