發(fā)布時間：2020-08-07 23:06

【摘要】：生態(tài)環(huán)境是人類生存的載體和基礎(chǔ),然而隨著社會的不斷發(fā)展與進步、人口的快速增長以及人類生產(chǎn)活動的加劇,生態(tài)環(huán)境不斷受到人類活動的干擾和損害,生態(tài)環(huán)境問題日益突出,環(huán)境惡化日趨嚴重,生態(tài)環(huán)境問題已經(jīng)上升成為關(guān)系到人類生存發(fā)展還是滅亡的安全問題,也引起了各類學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。不同研究領(lǐng)域?qū)ι鷳B(tài)安全的定義和研究側(cè)重點有所不同,目前從復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)的角度,利用計算機建模和仿真的方法,對生態(tài)安全進行系統(tǒng)研究的還比較少。本文通過對生態(tài)安全的系統(tǒng)分析,將系統(tǒng)動力學(xué)應(yīng)用到生態(tài)安全系統(tǒng)研究中,以祁連山生態(tài)功能區(qū)為實例對象,建立了區(qū)域生態(tài)安全系統(tǒng)動力學(xué)模型,并對該地區(qū)生態(tài)安全現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢進行了模型仿真與政策調(diào)控,在此基礎(chǔ)上提出了該區(qū)域生態(tài)安全管理的對策和建議,為該區(qū)域生態(tài)安全管理工作提供科學(xué)的依據(jù)和方法。本論文的主要研究內(nèi)容和工作包括以下幾個方面:(1)在對現(xiàn)有不同視角生態(tài)安全研究現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上,從人類活動與自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間關(guān)系的角度,提出了基于復(fù)雜系統(tǒng)視角的生態(tài)安全研究思路,定義了區(qū)域生態(tài)安全的概念,結(jié)合計算機仿真工具和方法,給出了該研究視角下的區(qū)域生態(tài)安全系統(tǒng)研究方法體系框架;(2)為了能夠?qū)^(qū)域生態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)更好的采用計算機仿真技術(shù)進行建模和定量化研究,本文給出基于SD(System Dynamics)模型的建模方法,以祁連山生態(tài)功能區(qū)為例,建立了區(qū)域生態(tài)安全系統(tǒng)動力學(xué)模型,給出了系統(tǒng)因果關(guān)系圖、模型總體結(jié)構(gòu)、SD流圖、主要方程,并提出了一種基于遺傳算法的SD模型參數(shù)改進算法,最后對模型進行了有效性檢驗;(3)利用建立的祁連山生態(tài)功能區(qū)生態(tài)安全SD模型,設(shè)計了3種系統(tǒng)調(diào)控模式和情境分析策略,通過對敏感變量的系統(tǒng)輸入?yún)?shù)調(diào)控,運行仿真模型,并結(jié)合區(qū)域生態(tài)安全可拓綜合評價模型和方法,對不同策略下的歷史5年和未來5年的區(qū)域生態(tài)安全進行評價計算和預(yù)測,進行系統(tǒng)安全調(diào)控和情境分析,按照系統(tǒng)模型情況,給出該區(qū)域生態(tài)安全系統(tǒng)穩(wěn)定運行管理策略和該區(qū)域生態(tài)安全管理的對策和建議。
【學(xué)位授予單位】：西北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：N941.3;TP18
【圖文】：

然科學(xué)和社會科學(xué)等方面研究成果，是一門橫向?qū)W科。系統(tǒng)動力學(xué)結(jié)合復(fù)雜系統(tǒng)理論中對系統(tǒng)的定義，總結(jié)定義復(fù)雜系統(tǒng)為高階次、多回路、非線性反饋結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)由多個單一要素、要素之間的運動和信息傳遞組成。各個單一要素是指系統(tǒng)存在的現(xiàn)實基礎(chǔ)，而信息傳遞在系統(tǒng)中扮演著關(guān)鍵角色。依賴信息，系統(tǒng)的要素之間才能形成聯(lián)系，進而組成結(jié)構(gòu)。要素的運動才能形成系統(tǒng)的行為和功能。基于此，系統(tǒng)動力學(xué)將所有系統(tǒng)的運動假想為信息流體的運動，使用因果關(guān)系圖和系統(tǒng)流圖來表示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。（1）因果關(guān)系圖在對系統(tǒng)進行足夠深入分析后，可以利用系統(tǒng)動力學(xué)建立系統(tǒng)的因果關(guān)系圖。因果關(guān)系圖是對于反饋最好的直觀體現(xiàn)。它將要素與要素間的關(guān)系通過反饋環(huán)來表示（又稱反饋回路）。在這些反饋環(huán)中存在兩種相關(guān)關(guān)系：正相關(guān)與負相關(guān)。正相關(guān)表示結(jié)果變量增減與因變量增減相同，負相關(guān)表示結(jié)果變量增減與因變量增減相反。如下圖 1-1 所示：

圖 1-2 正負反饋回路圖（2）系統(tǒng)流圖流位變量、流率變量和信息共同組成的系統(tǒng)流圖是系統(tǒng)動力學(xué)建模的基礎(chǔ)。不同于因果關(guān)系圖的是，流位變量和流率變量在系統(tǒng)流圖中做了區(qū)分。在系統(tǒng)流圖中，各個變量之間的反饋關(guān)系由公式來描述，如圖 1-3 所示。其中人口是狀態(tài)變量也稱流位；出生人口和死亡人口是流率變量也稱速度變量；出生率和死亡率是輔助變量。狀態(tài)變量的使用原則是在運行之前就必須給出其初始值。由于系統(tǒng)動力學(xué)基本都應(yīng)用于復(fù)雜系統(tǒng)問題的研究，而在復(fù)雜系統(tǒng)中，方程的階數(shù)和數(shù)量都是較大的，所以，利用計算機仿真工具建立模型運行可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法有效求解方程。

圖 1-2 正負反饋回路圖（2）系統(tǒng)流圖流位變量、流率變量和信息共同組成的系統(tǒng)流圖是系統(tǒng)動力學(xué)建模的不同于因果關(guān)系圖的是，流位變量和流率變量在系統(tǒng)流圖中做了區(qū)分圖中，各個變量之間的反饋關(guān)系由公式來描述，如圖 1-3 所示。其中人變量也稱流位；出生人口和死亡人口是流率變量也稱速度變量；出生率是輔助變量。狀態(tài)變量的使用原則是在運行之前就必須給出其初始值動力學(xué)基本都應(yīng)用于復(fù)雜系統(tǒng)問題的研究，而在復(fù)雜系統(tǒng)中，方程的階都是較大的，所以，利用計算機仿真工具建立模型運行可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)方解方程。

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本文編號：2784647