生态水力学

生态水力学（精选5篇）

生态水力学 篇1

湿地是介于陆地和水体之间的过渡带, 是遍布全球的、参与地球系统水、物质和能量循环的重要部分, 并由其特殊的水文条件和水成土支持了复杂的生物系统。由于湿地丰富的生物多样性, 并在供水、抵御洪水、调节径流、防止盐水侵入、分解有害物质、调节区域气候起到重要作用, 被称为“地球之肾”, 同时湿地还是重要的天然产品源和能源输出源[1,2,3]。

研究湿地需要对湿地系统建立模型, 传统的生态模型只是静态的模拟生物与环境间的关系, 缺乏湿地重要水力要素, 这些要素却是影响生物存在特性的重要因素, 水力要素形成了各种湿地的功能。而基于数理方程的水动力学模型的引入将整个湿地生物、环境变化过程动态化, 以解释一些静态模型难以解释的生态问题[4]。生态水力学作为水动力学和生态学的交叉学科, 通过研究水文水力学要素与流域环境、生物过程之间的关系, 可为湿地利用保护及流域综合管理起到指导作用。目前生态水力学研究侧重于河流水动力学与河流生态系统之间的关系, 而针对有大量挺水植被的沼泽、湖泊、滩涂等湿地类型的研究并不多[5]。同时, 对湿地水质、生化过程的研究还主要集中在水文数据分析与静态模型的结合上[6,7,8]。下面结合已有湿地表面流连续方程[5]对湿地环境下的水量平衡、水质模拟进行探讨。

1 湿地区域内水量变化

湿地水量平衡将湿地作为一个闭合系统, 它满足常规的水量平衡方程, 即:

ΔV=Pn+Si+Gi-ET-S0-G0±T (1)

这是一个通用的湿地水量平衡方程[9], 其中ΔV为湿地水量变化, Pn为净降水量, Si为表层入流量, Gi为地下水入流量, ET为蒸散发, S0为表层出流量, G0为地下水出流量, T为潮汐入流量和出流量 (河口滩涂湿地) 。根据不同的湿地类型, 各个变量会发生变化。

在这里, 简单的假设为有一个地表水补给源及一个出水口;有明显的弱透水下伏层 (即垂向水力联系忽略不计) 的淡水湿地 (见图1) 。式 (1) 即简化为:

ΔV=Pn+Si-ET-S0 (2)

宋新山、邓伟在文献[5]中给出了湿地表面流方程:

n=0.048 4h-0.3501。

h为水深, 令$\left({\rm H}-{\rm Z}\right){}^{5/3}\left(n\left|\frac{\partial {\rm H}}{\partial l}\right|{}^{1/2}\right){}^{-1}=E{}_l$;

$\frac{\partial {\rm H}}{\partial t}=\frac{\partial }{\partial x}\left(E{}_x\frac{\partial {\rm H}}{\partial x}\right)+\frac{\partial }{\partial y}\left(E{}_y\frac{\partial {\rm H}}{\partial y}\right)$ (3)

(3) 式中Z为地面高程, n为表面曼宁糙率, H为水位高程。入流处边界条件[5]:

在出流边界处有[5]:

其中, Fu、Fl分别表示入流边界和出流边界的湿地表面流水位变化函数。

在非流边界, 假定水流不向模拟区域外流动, 则其边界条件[5]:

令, $F{}_u=\frac{\partial {}^{2}S{}_i}{\partial x\partial y},F{}_l=\frac{\partial {}^{2}S{}_0}{\partial x\partial y}$ (7)

将 (3) 式代入能量守恒和质量守恒方程[10,11], 可得两个方向的方程组:

及

其中, Cchezy为谢才系数;R为水力半径 (m) ;α是动能校正系数;β是动量校正系数。式 (8) 的边界条件为式 (4) 、式 (5) , 式 (9) 的边界条件为式 (6) 。

将Fu、Fl, 代入式 (7) 可确定Si、S0。Pn值可以观测, ET可使用Penman-Monteith蒸散发模型或Priestly-Taylor联合蒸散发模型, 通过常规气象观测资料计算, 这两个模型相对其它众多蒸散发模型, 在各种条件下被证实有较好的可靠性和适用性[9]。由此, ΔV可以确定。

2 湿地水质模型

水力学模型包括水质变化模拟, 用来描述水中元素循环转化、物质的支流与去除、污染物净化、沉积物拦截等过程[9,12], 。基于弱透水下伏层的假设, 仅对湿地表面水质进行讨论。

根据扩散定律[12,13], 对污染物在湿地中的扩散规律做如下假设: (1) 在区域内部, 由于水流缓慢, 只考虑扩散;在边界, 既考虑扩散也考虑移流 (见图1) 。 (2) 湿地水域内各向匀质。可得如下方程:

$\{\begin{array}{l}\frac{\partial C}{\partial t}=D\left(\frac{\partial {}^{2}C}{\partial x{}^2}+\frac{\partial {}^{2}C}{\partial y{}^2}+\frac{\partial {}^{2}C}{\partial h{}^2}\right)；x\ne 0,x\ne x{}_B\\ \frac{\partial C}{\partial t}-\frac{\partial {}^2(E{}_x\partial {\rm H})}{\partial x{}^2\partial t}\frac{\partial C}{\partial x}-\frac{\partial {}^2(E{}_y\partial {\rm H})}{\partial y{}^2\partial t}\frac{\partial C}{\partial y}+\frac{\partial {\rm H}}{\partial t}\frac{\partial C}{\partial h}=\\ D\left(\frac{\partial {}^{2}C}{\partial x{}^2}+\frac{\partial {}^{2}C}{\partial y{}^2}+\frac{\partial {}^{2}C}{\partial h{}^2}\right)；x=0,x=x{}_B\end{array}(10)$

(10) 式中, C为溶质浓度, D为扩散系数, 为紊动扩散系数和分散系数之和。与河流不同的是, 在湿地内部水流不可假设为一维, 流速也较小, 并不易测定[9], 故在上式中以单宽流量的变化率来表示水平流速, 而以水位高程的变化率来表示垂向流速。

在这个保守模型的基础上加上污染物的化学和生化降解作用[12,14], 对于单一的某种污染物可得:

$\{\begin{array}{l}\frac{\partial C}{\partial t}=D\left(\frac{\partial {}^{2}C}{\partial x{}^2}+\frac{\partial {}^{2}C}{\partial y{}^2}+\frac{\partial {}^{2}C}{\partial h{}^2}\right)-kC；x\ne 0,x\ne x{}_B\\ \frac{\partial C}{\partial t}-\frac{\partial {}^2(E{}_x\partial {\rm H})}{\partial x{}^2\partial t}\frac{\partial C}{\partial x}-\frac{\partial {}^2(E{}_y\partial {\rm H})}{\partial y{}^2\partial t}\frac{\partial C}{\partial y}+\frac{\partial {\rm H}}{\partial t}\frac{\partial C}{\partial h}=\\ D\left(\frac{\partial {}^{2}C}{\partial x{}^2}+\frac{\partial {}^{2}C}{\partial y{}^2}+\frac{\partial {}^{2}C}{\partial h{}^2}\right)-kC；x=0,x=x{}_B\end{array}(11)$

其中k为一级动力反应速率。文献[14]中, 作者对8种不同成分的降解速度进行了比较, 分别得出了不同结果。

对于BOD-DO (生物耗氧量-溶解氧) , 考虑湿地中的底泥和生物作用, 参考几种主要水质模型[15], BOD方程可由 (11) 改写成:

$\{\begin{array}{l}\frac{\partial C}{\partial t}=D\left(\frac{\partial {}^{2}C}{\partial x{}^2}+\frac{\partial {}^{2}C}{Vy{}^2}+\frac{\partial {}^{2}C}{\partial h{}^2}\right)-(k{}_1+k{}_2+k{}_3)L+\\ \frac{S{}_t}{{\rm H}}；x\ne 0,x\ne x{}_B\\ \frac{\partial C}{\partial t}-\frac{\partial {}^2(E{}_x\partial {\rm H})}{\partial x{}^2\partial t}\frac{\partial C}{\partial x}-\frac{\partial {}^2(E{}_y\partial {\rm H})}{\partial y{}^2\partial t}\frac{\partial c}{\partial y}+\frac{\partial {\rm H}}{\partial t}\frac{\partial C}{\partial h}=\\ D\left(\frac{\partial {}^{2}C}{\partial x{}^2}+\frac{\partial {}^{2}C}{\partial y{}^2}+\frac{\partial {}^{2}C}{\partial h{}^2}\right)-(k{}_1+k{}_2+k{}_3)L+\frac{S{}_t}{{\rm H}}；\\ x=0,x=x{}_B\end{array}(12)$

(12) 式中, L为平均BOD浓度, k1为耗氧系数, k2为复氧系数, k3为沉降系数, St为因底泥释放和径流引起的BOD变化。DO方程可写为:

O为DO浓度, Os为一定温度下饱和溶解氧浓度, P-R表示藻类光合作用和呼吸作用及径流引起的DO变化。

式 (12) 、式 (13) 的初始条件为L (x, y, z, 0) =L0, O (x, y, z, 0) =O 0。

式中的k1可在实验室中测定, Bosko建立了实验室里测定的k1, L与河流中实际的耗氧速率k1, R之间的关系[15]。

$k{}_{1,R}=k{}_{1,L}+n{}_a\frac{u}{h}$ (14)

这里na为河床的活度系数, 河流坡度越大, 该值越大, 具体数值见文献[15], u为河流流速, h为水深。在本文假设湿地条件下, na很小, 可忽略;且水流缓慢, 故在此k1, L与k1, R可近似相等, 有

k1, R≈k1, L (15)

P-R可通过黑白瓶试验求得。黑、白瓶分别为两个密闭的装有水样的碘量瓶, 其中黑瓶用黑幕罩住, 并置入水中。黑瓶模拟黑夜的呼吸作用, 白瓶模拟白天的光合作用和呼吸作用。根据两瓶中DO的变化, 可得各自氧平衡方程[15]:

白瓶:$\frac{24\left(C{}_1-C{}_0\right)}{\Delta t}={\rm P}-R-k{}_{c}L{}_0$ (16)

黑瓶:$\frac{24\left(C{}_1-C{}_0\right)}{\Delta t}=-R-k{}_{c}L{}_0$ (17)

其中, C0为实验开始时水样的DO浓度, C1、C2为实验终了时白、黑瓶中水样的DO浓度, kc为试验温度下的BOD降解速率常数, △t为试验延续时长, L0为实验开始时水体中的BOD浓度。

3 结语

泥炭质淡水湿地流速缓慢、表面糙率大, 其中的流量和流速不易测定。本文根据通用的湿地水量平衡方程, 将文献[5]中的变量引入能量守恒和质量守恒方程, 建立了湿地水量动态变化模式, 以水位的变化反映流量变化, 在实际应用中只需测量湿地内水深即可计算湿地的水量变化, 进而得出湿地蓄流能力。在水质方程中也以水位的变化项来反映原水中扩散方程的水量项, 可用于动态反映湿地中污染物的扩散, 而这里需要测定污染物的初始浓度。

摘要：考虑到以前生态水力学研究多集中在河流、水库方面, 结合现有的湿地水文、水力研究成果, 从生态水利角度建立了沼泽湿地环境下的水量、水质方程。

关键词：湿地,生态水力学,表面流,水量平衡,水质

生态水力学 篇2

基于系统动力学的艾比湖沿岸生态环境问题分析及对策

艾比湖沿岸作为新疆干旱区生态系统中内陆封闭绿洲子生态系统,生态环境脆弱,随着大规模的水土开发的`进行,产生了诸多的生态环境问题.以系统动力学的思想和原理为指导,构建基本生态环境系统结构和生态环境问题因果反馈关系,在结构和关系的基础上,对艾比湖沿岸绿洲子生态系统和生态环境问题进行分析,进而探讨解决这些生态环境问题的对策.

作 者：陈强 陈正江 CHEN Qiang CHEN Zheng-jiang  作者单位：陈强,CHEN Qiang(西北大学城市与资源学系,西安,710069)

陈正江,CHEN Zheng-jiang(西北大学城市与资源学系,西安,710069;中国科学院新疆生态与地理研究所,乌鲁木齐,830011)

刊 名：水土保持研究  ISTIC PKU英文刊名：RESEARCH OF SOIL AND WATER CONSERVATION 年，卷(期)：2005 12(2) 分类号：X171.4 关键词：系统动力学   艾比湖沿岸   生态环境问题   对策  

论水力发电对生态环境的影响 篇3

水力发电对生态环境所造成的影响问题, 日渐为人所关注, 逐渐成为阻碍水力发电企业发展的重要原因之一。从根本上来说, 水力发电工程可以划分到生态工程, 因此, 如何在有序完成水电合理开发工作的同时, 保护周边的生态环境, 实现水力发电行业与当地生态环境的共同发展, 成为我国社会、经济发展的关键战略性问题。

2 水力发电技术与生态环境

2.1 水力发电概述

水力发电主要利用的能量是水能, 是蕴藏于水体中的位能, 原理如图1所示。而水利工程的生态影响问题, 其实质指的是人与自然关系, 在水利工作上的具体体现。任何一项水利工程其实都是生态工程, 包括防洪抗旱、生态保护、河道整治、农田水利、水力发电、跨流域调水、城乡供水、围海工程以及滩涂利用等。

兴建水利工程, 不仅是人类改造自然、利用自然的重要实践活动, 更是人类对自然界水资源进行控制、调节、治理和保护的手段。而兴建水利工程的目的, 在于减轻并免除水旱灾害, 以满足人类社会经济的发展需求, 改善生态环境。

2.2 水力发电技术和生态环境现状

2.2.1 水力发电技术现状

水力发电的电能生产过程不会产生一些具有污染性质的废弃物, 因此可以说是最为清洁的能源之一。光电、风电与水电相比, 存在的共同缺点主要是地域的限制。另外, 光电的功率比较小, 因此不能与其它形式的电站相提并论。

2.2.2 生态环境的现状

目前我国所面临的主要生态环境变化是水土流失严重。建国初期, 全国的水土流失面积为116万km2。根据1992年的卫星遥感测算, 全国的水土流失面积已达到179.4万km2, 占据了全国国土面积的18.7%。我国水土流失尤为严重的地区主要包括:西辽河上游、黄土高原地区、嘉陵江中上游、金沙江下游、横断山脉地区以及部分的南方山地丘陵区。为了能够继续按照重点进行治理, 创建精品, 加强封禁思路, 可以通过实施工程措施、生物措施、耕作措施进行综合治理, 从而大力发展经济林, 促进农业产业结构的调整, 并恢复良好的水土保持生态环境。

3 水力发电对生态环境的影响分析

水力发电在为人们提供可观经济效益、社会效益的同时, 也不可避免地对生态环境造成一定影响, 这种影响是有利有弊的。

3.1 积极影响

3.1.1 减少减轻旱涝灾害

在我国的历史上, 出现频率最高、影响最大的, 是旱涝灾害。江河的泛滥, 不仅会导致农业生产遭遇灭顶之灾, 严重时还可能造成百姓流离失所、背井离乡, 继而影响经济的发展以及社会秩序的稳定。而建设水利工程, 其重要功能之一就是蓄洪减灾, 水利工程能够通过蓄洪分洪, 减少或减轻旱涝灾害。例如“九曲回肠”的荆江河段, 其防洪能力已经由十年一遇提高到了百年一遇, 极大地造福了长江两岸地区的人民。

3.1.2 调节局部气候

建设水利工程后, 部分地区会形成人工湿地, 湿地又被称为“地球之肾”, 对于局部的气候问题具有良好的调节作用。湿地周围的空气透明度、相对湿度等环境因素, 往往明显优于密集居民区, 气温日较差、年较差也相对较小。

3.1.3 减轻环境污染

水电属于一种清洁能源, 所利用的是水从高处坠落过程中, 势能动能的转换来发电的。这种电力生产方式既不浪费水资源, 又可降低对环境的污染。而且, 由于水资源能够实现可循环利用, 后期的运作成本也会得到大大的降低。

3.2 消极影响

3.2.1 水资源问题

传统的水力发电工程, 其发展过程中首先会影响河流水温, 使处于水库底部的水体温度, 长期维持在一定的低温水平。另外, 由于水库储蓄了大量水资源, 时间一长, 库内的水流速度逐渐减小, 水会与大气层之间产生热量的交换, 导致水质在生物、化学、物理等方面发生改变。

例如, 由于水流速的降低, 会增加其透明度, 这样利于藻类进行光合作用, 同时也会导致藻类大量生长, 甚至出现水体的富营养化;另外, 还可能降低污染物迁移率, 以及空气交换速率, 导致水体失去自净能力, 河水库泥沙淤积, 如果其中含有重金属、有毒物质, 将会形成二次污染源。

3.2.2 江河水流状态

江河水流状态影响主要体现在以下方面: (1) 会改变江河水流通道原有水文力学性状, 如水流量、流度、水温、断面面积等; (2) 在竖向、水平方向和垂直方向上, 都会形成阻碍, 影响江河流域的连贯性, 妨碍水陆之间、上下游流域的动植物之间的能量、物质交换模式; (3) 水坝建设会减少水流动过程中, 顺带的沉淀物质, 导致下游河床下沉、河岸塌陷, 冲积平原、江河岸线、三角洲都停止发展, 甚至在一定的范围内出现回退回缩, 造成河流、湖泊之间的联系繁盛问题; (4) 影响水坝下游河道的正常航运。

3.2.3 生态问题

(1) 破坏了珍稀水生生物的生存环境, 例如由于水利工程建设, 使生态环境发生变化, 白鳍豚栖息地被破坏, 导致其种群数量减少; (2) 破坏了珍稀陆生生物的生存环境, 缩小了野生生物的生存环境, 直接威胁到它们的生存; (3) 由于水利工程建设, 会致使大量自然植被遭受破坏; (4) 由于人口流动和聚集, 增大了传染病的传播几率, 一旦发生, 后果将十分严重。

3.2.4 影响自然遗产

水力发电项目的建设往往位于风景名胜区、生态自然保护地、水资源及森林资源保护区等。例如具有独特自然景色的“三江并流”景象, 即处于云南省怒江地区, 被定为自然遗产之一, 而该水电站的建立, 引发了关于“要水电坝还是自然遗产”的讨论。怎样在水利开发过程中, 更好地保护自然遗产风景, 合理利用大自然优质资源, 成为需要重点探讨的问题。

3.2.5 地质灾害问题

水电工程还可能引发塌方、山体滑坡、地震等地质灾害, 例如在水电工程建设中, 当水库水位升至一定高度, 可能会引起滑坡、塌方事故。在以上三种地质灾害类型中, 最具破坏性的是地震, 水库储存水会导致库盆、水坝周边发生地震。但这种情况并不多, 且震源不深, 一旦出现, 所引发的破坏性却较为严重, 会威胁到下游河道居民的生命安全, 并影响水坝本身。另外, 修筑水坝还会占用坝址选点的河道, 甚至占用坝址处河道两岸的部分陆地, 致使水库淹没河道两岸的带状陆地, 对环境造成负面影响。

4 解决环境消极影响的建议与益处

4.1 解决环境消极影响的建议

4.1.1 引入科学技术, 提高环保水平

为了实现经济社会可持续发展, 必须以经济建设和环境保护相结合为原则。在对水利工程进行规划的阶段, 就应当全面考虑可能对生态环境产生的不良影响, 通过引入科学技术, 减轻甚至消除引发的负面影响。在建设过程中, 也应当积极重视环境问题, 避免出现失误, 造成消极影响, 建造环境友好型水利工程。

4.1.2 完善生态环境保护制度

进行生态环境的保护, 对于生态、经济和社会的可持续发展具有重要意义。由于实现生态可持续发展是一项长远且艰巨的任务, 因而要求决策者具备长远眼光, 从全局考虑, 统筹帷幄, 处理好水利工程建设和生态可持续发展之间的关系, 而不是不以牺牲环境效益作为代价, 换取眼前的利益。

4.1.3 健全生态环境的补偿制度

水利工程的建设需要平衡各方利益, 例如经济方面与生态方面的利益, 眼前利益和长远利益等, 可通过建立健全的生态环境补偿制度, 最大限度发挥水利工程对于生态环境特定方面的积极影响力, 应减轻对生态环境产生的消极影响。

4.2 加快水电开发的益处

4.2.1 保持水土

水力发电工程的建设可以有效调节水量的时空分布, 通过水力发电, 替代煤炭柴薪, 从而改善一些贫困地区农民的生产生活方式, 并起到保持水土的作用, 促进动植物生长, 并为他们的生长创造良好的环境与生态条件。

4.2.2 防汛抗旱

如果发生干旱灾害, 将会导致大面积植物干枯和死亡, 而洪涝灾害则会冲毁生长于地表的各种自然和人造景物、威胁生物生存, 对此, 只有通过因地制宜地建设大量水利水电工程, 才可以起到尽量避免生物物种遭受灾害, 甚至消亡的问题, 同时保护人民的生命财产安全。

4.2.3 减排降耗

温室气体的大量排放, 严重恶化了大气质量, 而这些污染气体的主要来源之一就是火力发电。因此, 国际社会一直强调, 应当增加水电、核电、风电等清洁绿色能源发电的工程建设, 而降低火电的比重。

5 结语

水力发电技术对于生态环境的影响是双刃剑, 即存在积极的影响, 也存在一定的弊端。因此, 为了改善水力发电工程的建设质量, 应当充分论证工程建设对周边生态系统可能引发的利弊得失, 通过工程措施、生物措施以及管理办法, 对筑坝河流进行生态补偿, 从而避免或减轻环境威胁, 建设生态友好水力发电工程。

摘要：水力发电工程的建设, 能够有效缓解城市的用电紧张情况, 同时也为周边生态环境带来一定影响, 这种影响包括正面的和负面的两种, 对此应当合理利用正面影响, 寻找应对负面影响的办法, 从而降低危害。本文阐述了水力发电对于生态环境的影响, 并提出应对影响的措施, 以供参考。

关键词：水力发电,生态环境,影响

参考文献

[1]胡清洲, 钟士平.浅谈水力发电工程与环境保护[J].电源技术应用, 2013:56~57.

[2]向东.水电资源开发中的环境保护选择[J].四川水力发电, 2010, 29 (3) :75~77.

生态水力学 篇4

关键词：矿产资源开发,生态环境,社会经济发展,系统动力学

引 言

我国是世界上矿产资源比较丰富、矿种比较齐全的少数国家之一, 20多种矿产探明储量居世界前列[1]。矿产资源开发在创造了巨大的物质财富, 为社会发展做出贡献的同时, 也引发了资源枯竭、环境恶化等一系列问题。

早在20世纪, 就有学者认识到了矿产资源的不可再生性, Grey[2]就指出, 由于预期矿产资源耗竭, 矿山经营者会在初期限产以满足未来的需求。1931年, 美国经济学家哈罗德·霍特林 (Harold Hotelling) 发表了被认为是资源经济学产生的标志的《可耗尽资源的经济学》。随着社会发展的不断加速, 对能源的需求量在不断攀升, 作为可耗竭性资源的一种——矿产资源的储量在锐减, 无限地开采无疑会导致其最终消耗殆尽。1972年罗马俱乐部利用“系统动力学”研究全球问题, 在《增长的极限》一书中以福雷斯特开发的系统动力学世界模型WorldⅢ为基础, 警告资源危机的可能性。[3]

20世纪80年代以来, 受可持续发展理论的影响, 系统动力学被不断应用于解决能源与环境、经济等可持续发展问题。矿产资源作为可耗竭能源的一种, 也面临着“极限”、“可持续发展”等问题, 在开采过程中会带来一系列的问题, 如水、固体废弃物、大气污染, 生物圈破坏。而生态环境的破坏会造成农林业、渔业、畜牧业的损失, 并对工业生产、旅游经济等都造成了严重的影响, 从而制约社会经济的发展。因此以系统论思想把矿产资源、环境、社会经济三者纳入统一的整体中, 构建一个有机的矿产——环境——社会经济系统, 能实现矿产资源的开发现状、社会经济效益、矿业经济活动对生态环境影响及其存在的主要问题的系统分析[4,5]。

目前尚未有系统动力学用于矿产资源开发生的生态——社会——经济系统的模拟与优化方面的研究成果, 本文以系统论为理论基础, 通过对其3个子系统:矿产资源开发子系统、生态环境子系统和经济社会发展子系统之间的关系进行系统研究, 从而得出资源开发——社会经济发展——生态环境保护协调运行基础上的矿产资源最优开发规模、可持续发展应对措施等。

1 系统动力学简介

系统动力学 (System Dynamics, 简称SD) 是一种以反馈控制理论为基础, 以定性分析和定量研究相结合的用以研究社会经济管理系统的系统分析方法。其思想基础是系统的因果关系及系统结构, 认为系统内的一切事物普遍存在因果关系, 任何系统都具有一定的结构和由此结构表现出的一定的功能。SD理论突出强调了系统、整体的观点, 联系、发展、运动的观点。认为由于系统内部非线性因素的作用和存在的复杂因果反馈关系, 往往使系统表现出反直观、千姿百态的动力学特性, 在一定条件下还可能产生混沌现象。生态——社会——经济等一类复杂系统的问题具有高度复杂性与综合性, 往往构成问题群集。

Vensim软件是一个建模工具, 可以对系统动力学模型进行构思、模拟、分析和优化。Vensim软件的仿真具体程序如下:任务调研→确定系统控制模型的目标→分析因果关系→确定变量初值及仿真步长→确定变量的类型→建立系统动力学模型图→确定模型的方程式→仿真运行→分析结果[6,7]。

2 矿产资源开发子系统SD仿真模型

矿产资源开发子系统、社会经济发展子系统以及生态环境子系统均是以矿产资源开发为中心延伸出来的三大系统。作为三大系统的主系统, 矿产资源开发子系统受到矿产资源总量的限制, 以及已知资源储量的影响。因此, 依据系统动力学的建模原理, 将未知资源储量、已知资源的储量作为模型的状态变量, 再确定相应的速率变量、辅助变量及有关参数, 建立各要素之间的关系, 建立如下的矿产资源开发子系统模型结构 (图1) :

矿产资源开发子系统的主要变量为矿产资源已知储量、新增资源储量和矿产资源开发规模。这3个变量通过其他辅助变量的相互联系, 构成了区域矿产资源开发子系统几条不同的反馈回路:

2.1 已知资源储量的反馈回路

已知资源储量↑→矿产资源开发规模↑→矿产资源供应量↑→矿产资源创造的价值↑→GDP↑→资源勘查开发投资↑→矿产资源勘探投资↑→新增资源储量↑→已知资源储量↑已知资源储量↑→矿产资源开发规模↑→矿产资源供应量↑→矿产资源创造的价值↑→GDP↑→勘探技术研发投资↑→资源勘查技术进步↑→新增资源储量↑→已知资源储量↑。

2.2 新增资源储量的反馈回路

由于已知资源储量反馈回路中包含了新增资源储量这个变量, 因此不再赘述。新增资源储量↑→未知资源储量↓→投资矿产资源探明率↓→新增资源储量↓。

2.3 矿产资源开发规模反馈回路

矿产资源开发规模变量在已知资源储量中已经包括, 因此不再赘述。

矿产资源开发规模↑→矿产资源供应量↑→矿产资源创造的价值↑→GDP↑→资源勘查开发投资↑→矿产资源开发规模↑。

矿产资源开发规模↑→矿产资源供应量↑→矿产资源创造的价值↑→GDP↑→资源开采技术的研发投资↑→矿产资源开发技术进步↑→矿产资源开发规模↑。

矿产资源开发规模↑→生态环境污染↑→防护、质量费用↑→单位生产成本↑→矿产资源开发规模↓。

通过上述反馈回路的分析得出, 勘探开发技术的发展能促进矿产资源开发的规模增长, 使资源创造更大的经济价值, 从而影响GDP。但同时, 我们也应注意到矿产资源的可耗竭性以及矿产资源开发规模所产生的生态环境污染也是固有的事实, 它们必将遏制矿产资源开发的规模。因此要想保持可持续发展, 必须将矿产资源开发规模控制在一定的范围内, 以达到经济发展和环境变化相对稳定的平衡态势。

3 生态环境子系统SD仿真模型

从长远的角度分析, 生态环境的变化, 必将影响社会、经济生活的发展, 生态环境子系统作为矿产资源开发系统的重点, 对社会经济发展和资源开发的规模、速度和水平具有较强的制约作用。依据系统动力学的建模原理, 将固体废弃物排放总量、废水排放总量、废气排放总量作为模型的状态变量[8], 建立如下的生态环境子系统模型结构 (图2) :

生态环境子系统主要由固体废物排放、废水排放、废气排放、环境污染以及新能源开发量几个变量构成。这5个变量通过其他辅助变量的相互联系, 构成了生态环境子系统中不同的反馈回路。

3.1 固体废物排放变量反馈回路

固体废物排放↑→环境污染↑→三大产值产量↓→GDP↓→矿产资源开发投资↓→矿产资源开采量↓→三废的产生↓→固体废弃物产生量↓→固体废弃物排放总量↓。

固体废物排放↑→环境污染↑→三大产值产量↓→GDP↓→环境防护质量投资↓→开采技术的进步↓→三废产生量↑→固体废弃物产生量↑→固体废弃物排放总量↑。

3.2 废水排放变量反馈回路

此部分的反馈路径与固体废弃物变量的反馈路径基本类似, 一方面强调了污染对环境的破坏, 也影响着GDP的增长, 从而要限制矿产资源开采量;另一方面, 要加强环境防护治理投资, 从而减少对生态环境系统的破坏。

3.3 废气排放变量反馈回路

此部分的反馈路径与固体废弃物变量以及废水的反馈路径基本类似, 因此不再赘述。

3.4 环境污染变量反馈回路

这是生态环境子系统中最值得关注的变量, 以废水产生量所处的循环为例:

环境污染↑→三大产值产量↓→GDP↓→环境防护质量投资↓→开采技术的进步↓→三废产生量↑→废水产生量↑→废水排放总量↑→环境污染↑。

环境污染↑→三大产值产量↓→GDP↓→矿产资源开发投资↓→矿产资源开采量↓→三废的产生↓→废水产生量↓→废水排放总量↓→环境污染↓。

3.5 新能源开发变量反馈回路

新能源开发是未来发展趋势, 现以废气所处的循环为例:

新能源开发↑→能源替代量↑→矿产资源开采量↓→三废产生量↓→废气产生量↓→废气排放总量↓→环境污染↓→三大产业产值↑→GDP↑→新能源开发投资↑。

总的来说, 环境污染状况取决于矿产资源开发过程中固体废物、废水、废气的排放量, 控制矿产资源开采量, 加强对 “三废”排放的控制和治理, 会显著改善生态环境状况;此外, 环境的污染制约着经济发展速度和规模、资源采选加工的规模和速度, 而新能源的开发是解决这些问题最有效的途径, 特别是新能源开发对环境污染、GDP增长能起到的积极作用: (1) 新能源开发是对矿产资源可耗竭性的应对良策, 使世界不至于因能源的枯竭而面临存亡危机; (2) 新能源开发, 能有效缓解环境污染问题, 对经济的发展做出贡献。因此, 加强新能源的开发是维持经济、环境和谐发展的重要任务。

4 社会经济发展子系统SD仿真模型

社会经济的发展是矿产资源开发的最终目的。要在保障社会发展的目标要求条件下, 来构建生态环境承载能力范围内的矿产资源开发规模和水平。依据系统动力学的建模原理, 将GDP作为模型的状态变量, 建立如下的社会发展子系统的仿真模型结构 (图3) :

社会发展子系统的主要变量为GDP、社会福利、矿产资源的总需求3个。这3个变量通过其他辅助变量的相互联系, 构成了社会发展子系统中不同的反馈回路。

4.1 GDP变量的反馈回路

现以第一产业投资所在的反馈为例做说明, 第二、第三产业的反馈回路与之类似:GDP↑→第一产业投资↑→第一产业对矿产资源的需求量↑→矿产资源总需求↑→矿产资源开发↑→矿产资源供给量↑→供给的资源所创造的价值↑→GDP增长率↑→GDP增长量↑→GDP↑。

GDP↑→社会福利↑→消费水平↑→对第一产业的需求量↑→第一产业投资→第一产业对矿产资源的需求量↑→矿产资源总需求↑→矿产资源开发↑→矿产资源供给量↑→供给的资源所创造的价值↑→GDP增长率↑→GDP增长量↑→GDP↑。

4.2 矿产资源总需求变量的反馈回路

同样以第一产业为例:

矿产资源总需求↑→矿产资源开发↑→矿产资源供给量↑→供给的资源所创造的价值↑→GDP增长率↑→GDP增长量↑→GDP↑→第一产业投资↑→第一产业对矿产资源的需求量↑。

4.3 社会福利反馈回路

社会福利是社会发展中的重要宗旨, 同样以第一产业所处的循环为例:

社会福利↑→消费水平↑→对第一产业的需求量↑→第一产业投资→第一产业对矿产资源的需求量↑→矿产资源总需求↑→矿产资源开发↑→矿产资源供给量↑→供给的资源所创造的价值↑→GDP增长率↑→GDP增长量↑→GDP↑→社会福利↑。

社会福利↑→消费水平↑→对第一产业的需求量↑→第一产业投资→第一产业对矿产资源的需求量↑→矿产资源总需求↑→矿产资源开发↑→生态环境破坏↓→社会福利↓。

GDP增长率的提高, 会显著改变GDP的总体积累水平, 相应会增加第一、第二和第三产业的投资规模, 这三大产业投资规模的增长势必拉动对矿产资源的需求, 而矿产资源所创造的价值又会促进地区GDP的增长率, 而GDP的增长则是社会福利水平提高的重要保障。但同时, 又要注意到环境破坏对社会福利造成的负面影响, 因而合理的控制矿产资源开发量也尤为重要。但经济的发展又离不开能源的利用, 所以, 最终解决环境与经济发展矛盾的有效途径又回归到生态环境子系统中的新能源开发上来。

5 结 论

系统动力学具有悠久的历史, 已经成为一种成熟的建模方法。系统动力学属于复杂系统建模方法中的一种定性建模方法, 强调定性分析与定量分析的结合。系统动力学建模的过程对所研究的系统进行深入分析, 能进一步了解系统的内部结构, 进而洞察系统的行为, 是解决复杂系统中相关问题的一种有效方法。利用系统动力学分析矿产资源开发、生态环境、社会经济三者之间的相互关系, 从而合理控制矿产资源开发的规模使三者和谐稳定的发展。同时提出了解决社会经济与生态环境可持续发展的最终解决之道——新能源的开发。 (1) 新能源的开发能提供产业发展必须的能源, 促进经济进步, 社会福利水平的提高; (2) 新能源的开发能缓解传统能源对生态环境的破坏, 以及传统能源耗竭所带来的危机。

参考文献

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[7].陶在朴.系统动态学——直击《第五项修炼》奥秘[M].北京:中国税务出版社, 2005:1~4

生态水力学 篇5

大量的研究成果表明, 从物种生态位延伸至旅游学研究的旅游地生态位在衡量旅游地竞争中的作用已获得了学界认可, 并主要作为旅游地竞合态势的衡量工具。事实上, 物种本身就具有不断改变和修复自身环境的功能, 即生态位构建[10,11], 其实质是有机体对环境中自然选择源的改变[12], 强调物种与环境协同进化的过程中生物对环境的反馈作用。如果说生态位是物种在生存和竞争过程中最终占据的合适的空间位置, 是生存和竞争的结果, 生态位构建则是形成生态位的过程。旅游地虽不是生物体, 但具有明显的类生命特征[13], 也有类似的生态位构建过程, 而目前我们更多地只关注了旅游地发展或竞争的结果, 即已形成的生态位, 忽视了旅游地发展或竞争的过程及本质, 即生态位构建。生态位构建的机理与模型的研究已成为生态学研究中倍受重视的问题, 而构建模型分析旅游地生态位构建及其发展或竞争过程的成果却几乎没有。基于此, 本文从物种生态位构建出发, 探索旅游地生态位构建的机制, 建立具有生态位构建作用的单一旅游地和2-竞争旅游地发展动力学模型, 并对其动态过程进行数值模拟, 从而分析生态位构建在旅游地发展及竞争中的作用。

1 旅游地生态位构建的含义及空间模式

生态位是物种对其环境变化适合性的一种定量描述, 物种通过新陈代谢、活动和选择, 部分创建或毁灭其自身生态位, 从而对环境变化表现出适应性特征, 这正是生态位构建的过程[14]。旅游地具备明显的一些生物体特征, 存在非常类似的机理。为了在竞争中获取更加有利的生存空间, 旅游地可通过改变旅游资源、基础设施等硬性条件和旅游市场、品牌形象、社会基质等软性条件, 表现出创建部分新的生态位或毁灭原先的部分生态位, 这正是旅游地的生态位构建过程。

参考李自珍等的植物物种的生态位构建模型[14], 考虑与旅游地竞争相关的旅游资源禀赋 (主要包括资源价值、规模和区位等) 、旅游市场 (主要包括游客量、门票价格、旅游形象、市场影响力和旅游时间等) 、旅游服务 (服务质量、基础设施服务及信息服务等) 、旅游环境 (主要包括生态环境与保护状况) 等因子, 这些因子能反映旅游地在资源、市场、环境、服务等旅游生态空间维度上所占据的特殊位置, 因此可认为这些因子是影响旅游地生态位构建作用的“生态”因子。定义n个“生态”因子在t时刻的量化指标分别为x1 (t) , x2 (t) , …xn (t) , 其中xi (t) ∈Ii (i=1, 2, …, n) , Ii=[ai, bi], 是第i个“生态”因子xi (t) 的变化范围, 那么该旅游地的“生态”因子域可表示为:

E是n维“生态”因子En的一个子集, 其生态位可表示为非负n元函数:

定义集合N表示该旅游地的生态位, 即:

式中, N即为Hutchinson表述的n维超体积生态位[15]的空间模式, 并且。根据生态位构建机理, 若旅游地的反馈作用导致“生态”因子的增加, 那么N的变化为正生态位构建, 反之则为负生态位构建。

2 单一旅游地发展动力学模型与模拟

2.1 具有生态位构建的单一旅游地发展模型

利用旅游者数量来衡量旅游地发展水平, 是一种非线性动力学过程。为了更方便地描述生态位构建效果, 引入生态位适合度概念[16], 是指旅游地n维超体积生态位中的现实资源位点与最佳资源位点之间贴近的程度。旅游地生态位的构建活动影响其生态位适宜度, 进而影响旅游者的增长率。建立以下具有生态位构建的单一旅游地发展动力系统模型:

式中, P、R分别为旅游地旅游者数量和旅游地环境资源量;f (F) 和m (F) 分别为旅游者的内禀增长率和自然衰退率, 均为旅游地适合度F的函数, 设f (F) 和m (F) 分别是该适合度的增函数和减函数。为简单起见, 设f (F) =cF和m (F) =m/F。式中, c和m为常数;α为单位旅游环境资源能容纳的旅游者;λp为旅游地的生态位构建系数;αλp则为旅游地现实环境资源能够容量的旅游者极限, 与α、λp直接相关; (αλpR-P) 为剩余旅游者数量;λ1、λ2为旅游地环境资源的独立更新率和损耗率;Rp为该旅游地的最佳资源点含量;σ为该旅游地生态位宽度。

2.2 生态位构建能力与旅游地发展模拟

图1a—c分别模拟了不同的生态位构建能力下, 旅游地旅游者数量和环境资源量的变化动态。当旅游地维持现状, 不做任何的生态位构建时, 现实资源量将迅速下降并进行调整, 并导致旅游者数量也急剧下降, 而后资源达到平衡状态, 旅游者减少趋势却不变 (图1a) 。这说明即使是没有竞争的封闭旅游地系统, 如果不对旅游地生态位进行任何有意义的构建或改进, 随着资源自身的损耗等因素, 该旅游地仍将逐步走向衰落。只要旅游地具备了生态位构建能力, 资源含量就将显著上升 (图1b、c) 。当旅游地生态位的构建能力较弱时 (图1b) , 旅游者数量将调整至低位平衡态维持稳定;当构建能力显著提高时 (图1c) , 旅游者数量将迅速上升至高位平衡态并维持稳定。结合图1a, 不难发现生态位构建作用使系统产生阈值效应, 并且旅游者数量对生态位构建能力非常敏感。旅游地必须采取积极的手段进行正生态位的构建, 才能保证旅游者数量维持在平衡状态。

注:c=0.3, σ=2, Rp=0.9, α=0.5, m=0.001, λ1=0.05, λ2=0.3。

2.3 最佳资源量与旅游地发展模拟

图2a、b模拟了旅游地最佳资源量对旅游者和环境资源动态的影响。从图2a到图2b, 随着最佳资源含量减少, 达到平衡态的旅游者数量和环境资源量均减少, 说明旅游地最佳资源量对旅游者和环境资源的平衡态有直接影响。事实上, 旅游地的生态位构建就是对环境资源的构建, 构建能力的大小是由其具备的现实资源与最佳资源之间的差距决定。因此可以说, 旅游地的环境资源含量与旅游者动态之间存在正反馈关系, 较高的环境资源含量能促进旅游者数量的增加, 并影响旅游者的平衡态。

注:c=0.3, σ=2, α=0.5, m=0.001, λ1=0.05, λ2=0.3, λp=1.5。

3 2-竞争旅游地发展动力学模型与模拟

3.1 具有生态位构建的2-竞争旅游地发展模型

同一地域内旅游吸引物类型相同, 将导致旅游地之间存在竞争作用, 设该竞争系统中有强竞争旅游地1和弱竞争旅游地2, 提出竞争发展模型为:

式中, P1和P2分别为旅游地1和旅游地2的旅游者数量所占的比重;Ci (F) 为生态位构建引起的旅游地i侵占了地域内的环境资源, 其结果即表现为旅游地i的旅游者数量增长, 通过旅游地适合度函数来表达, 简单起见仍然假设为线性函数即Ci (F) =ciFi。模型 (7) 、 (8) 右式第一项表示旅游地对旅游市场的成功侵占, 第二项表示由旅游地自然衰退导致的旅游者比重减少;模型 (8) 右式第三项表示强竞争旅游地对弱竞争旅游地的侵占, 从而导致旅游者减少。其他参数意义同模型 (4) — (6) , 所有参数下标为1, 代表旅游地1;下标为2, 则代表旅游地2。

3.2 生态位构建能力与旅游地发展模拟

图3给出了弱竞争旅游地在生态位构建能力变化的情况下, 旅游者和环境资源的变化动态。当强、弱竞争旅游地具有相同的生态位构建能力时 (图3a) , 尽管弱竞争者一般都具有略强的侵占性, 但仍无法与强竞争者抗衡, 旅游地旅游者数量迅速下降并走向衰落。当弱竞争旅游地生态位构建能力略强于强竞争旅游地时 (图3b) , 能与强竞争旅游地共存并缓慢达到平衡状态。当两地生态位构建能力差距进一步扩大时 (图3c) , 弱竞争旅游地完全可超越强竞争旅游地, 拥有更庞大的旅游市场。

总之, 只有当竞争力、侵占力、生态位构建能力三者之间达到相互制衡时, 旅游地才可能实现竞争共存。生态位构建可能是解释竞争旅游地之间稳定共存的潜在机制, 尤其对弱竞争旅游地的续存至关重要。如果弱竞争旅游地与强竞争旅游地相比, 其生态位构建能力不够强, 那么弱竞争旅游地最终只能走向衰落;只有其具备很强的生态位构建能力时, 才可能与强竞争者共存, 甚至超越。

参数c1=0.3c2=0.4σ1=σ2=2Rp=R1p=0.92α1=α2=0.5, m1=m2=0.001, λ1=0.05, λ2=0.3, λp1=1。图3弱竞争旅游地不同生态位构建能力下的

3.3 最佳资源量与旅游地发展模拟

当两地具有相互妥协的生态位构建力, 即两地能稳定共存 (图3b) 。如果最佳资源量都很小, 即两地的资源可利用空间有限, 那么两地旅游者以及环境资源最终的平衡态值均显著减小 (图4a) 。若弱竞争旅游地最佳资源量显著高于强竞争旅游地, 旅游地发展结果并无显著变化 (图4b) 。但当强竞争旅游地的最佳资源量有所提高时, 旅游地环境资源的平衡态值显著提高 (图4c) 。这说明旅游地的竞争力强与高资源含量呈正相关关系, 高资源含量又可进一步促进旅游者人数的增加, 最终实现稳定平衡状态。

注:c1=0.3, c2=0.4, σ1=σ2=2, α1=α2=0.5, m1=m2=0.001, λ1=0.05, λ2=0.3, λp2=2。

4 实证分析———以嵩山与云台山为例

4.1 嵩山与云台山竞争地位分析

嵩山隶属于河南省郑州市, 位于登封境内, 自然和人文旅游资源丰富, 是我国首批国家级重点风景名胜区、国家森林公园和世界地质公园。在整个景区中最有名的是少林寺, 为国家5A级景区。嵩山悠久的历史和极高的知名度, 在整个河南省的山岳型旅游资源之中具有极强的竞争性, 属于强竞争者。云台山位于河南省焦作市修武县境内, 是焦作市为了实现资源型城市的转型和产业结构调整的需要而开发的景区[17], 1999年正式对外开放, 2007年晋升为国家5A级景区。嵩山与云台山相距不远, 但云台山属于典型的后开发景区, 没有悠久的历史和很高的知名度, 与嵩山相比, 属于弱竞争者。

4.2 嵩山与云台山竞争态势分析

图5给出了嵩山与云台山1999—2012年历年的游客接待量情况。整体看, 除2003年SARS对旅游业冲击造成游客量猛降之外, 直至2006年嵩山游客量均呈现上升趋势, 而后却出现较大波动, 增长非常缓慢。云台山则始终呈现快速上升趋势, SARS也没有对该景区游客量造成大幅减少, 近几年来游客量更是迅猛增长, 已远远超过嵩山游客量。

注:数据来源于各景区。

自1999年云台山开放时, 游客量与嵩山游客量相比相差甚远, 但尽管作为弱竞争者, 云台山充分地进行了正生态位构建, 发挥了地质、地貌、历史文化等资源优势, 形成了自然环境优美、文化内涵丰富的旅游形象。在建立了良好旅游形象之后, 焦作市政府邀请相关专家学者编制了景区可持续发展的开发规划。事实证明, 云台山景区基础设施、服务设施的科学规划和建设, 以及突出人性化的精细服务等举措在游客心中树立了非常良好的形象, 拓宽了其可持续发展的空间。相比之下, 作为强竞争者, 嵩山景区旅游业的发展却历经曲折, 尤其是20世纪90年代, 由于环境、社会、经济等问题, 旅游人数出现了下降;2000年之后由于当地政府加大了资源保护力度之后, 旅游业才出现复苏。但嵩山景区始终没有整合好区内丰富的旅游资源, 导致整个景区的游客量大部分都来自少林寺景区。由于管理、服务等一系列问题, 少林寺景区于2011年被全国旅游景区质量等级评定委员会要求限期整改;大量游客游览后也表示, 景区的管理和服务质量不尽人意。可以说, 多年以来嵩山景区在正生态位的构建上效果甚微。

嵩山与云台山的发展恰恰印证了当弱竞争旅游地生态位构建能力强于强竞争旅游地时, 完全可以超越强竞争旅游地, 得以拥有更加庞大的旅游市场 (图3c) 。强弱竞争旅游地之间的地位会因其生态位的构建能力而改变, 竞争的强弱地位是相对的, 即使原来处于弱势, 只要充分地发挥生态位构建优势, 完全可能超越强竞争旅游地, 并获得持久发展;而强竞争旅游地也不能因为自己的地位级别等优势, 就放松对正生态位的构建。

5 讨论与结论

本文建立了生态位构建作用下的单一和2-竞争旅游地发展的动力学模型, 并通过大量的数值模拟, 获得以下结论: (1) 对没有竞争的单一旅游地系统而言, 生态位构建作用使系统产生阈值效应, 旅游者数量变化对生态位构建能力非常敏感。旅游地必须采取积极的手段进行正生态位构建才能保证旅游者数量维持在平衡状态, 否则只会逐步走向衰落。 (2) 对2-竞争旅游地系统而言, 弱竞争旅游地的生态位构建能力要超过强竞争旅游地 (图3b) 才能与强竞争旅游地稳定共存;当其充分发挥了生态位构建优势时 (图3c) 完全有可能超越强竞争旅游地, 拥有更庞大的旅游市场。即旅游地的强弱竞争地位不是绝对的, 生态位构建能使强弱竞争地位发生本质改变。总之, 只有当竞争力、侵占力、生态位构建能力达到相互妥协时, 旅游地才可能实现稳定共存。 (3) 旅游地环境资源含量与旅游者动态之间存在正反馈关系, 较高的环境资源含量能促进旅游者数量增加, 影响旅游者平衡态 (图2a) 。但对竞争旅游地发展而言, 强竞争旅游地的环境资源含量作用更大, 强竞争旅游地产生较高的资源含量, 能有效提高系统内旅游者的数量与平衡态值 (图4c) 。

嵩山与云台山属于同一地域内的山岳型旅游资源, 以往学者对旅游地竞争进行研究时, 却很少以此为例, 这可能与云台山是后开发景区, 两者的地位级别相差悬殊有关。但通过分析发现, 嵩山具有得天独厚的历史优势和海内外极高的知名度, 却因其各种环境、服务等问题导致游客数量在波动中缓慢增长;云台山作为后起之秀, 通过不断挖掘自身优势构建正生态位, 游客数量逐年增长并远远超越了嵩山景区。该案例充分印证了模型模拟的结果之一, 即生态位构建作用使强弱竞争旅游地的地位发生了改变。

通过模型模拟, 本文获得了以上较普适的结论。但由于是初期研究, 模型建立选取的旅游地发展与竞争要素相对简单, 并且只建立了2-竞争旅游地的发展模型。现实中, 影响旅游地竞争发展的要素很多, 旅游地的发展也绝不是封闭系统, 甚至完全的2-竞争旅游地发展系统在严格意义上也很少存在。因此, 要从根本上了解旅游地竞争发展的动力学机制, 需要考虑更多的现实因素, 并建立竞争旅游地发展系统, 这也是未来研究的方向。

摘要：将生态位构建引入旅游地发展这一复杂系统研究中, 建立了具有生态位构建作用的单一旅游地发展和2-竞争旅游地发展的动力学模型。大量数值模拟表明:1生态位构建使单一旅游地发展产生阈值效应, 旅游者数量对生态位构建能力非常敏感, 旅游地须采取积极的手段进行正生态位的构建。2对2-竞争旅游地系统, 两地的演化结果取决于相互间生态位构建力的差距, 生态位构建为解释旅游地的竞争排斥与稳定共存提供了一种新的理论机制。3旅游地的环境资源含量与旅游者动态之间存在正反馈关系并影响旅游者数量的平衡态。