衡邵干旱走廊“水-能-粮-生”系统仿真及优化研究

摘要

[目的]系统揭示典型干旱区自然资源要素系统的演化规律，确定最优发展方案，可为统筹自然资源开发与缓解生态压力提供支持。[方法]以湖南省衡邵干旱走廊为例，在多年社会经济统计年鉴、水资源公报等资料基础上，明晰当地水、能源、粮食等资源利用状况，采用系统动力学模型（SD）并设计不同发展情景，实现“水-能-粮-生”系统纽带关系（WEFE Nexus）的仿真模拟及优化，进而提出未来发展路径。[结果]（1）自2008年以来，衡邵干旱走廊粮食生产与水资源供给差额不断增大，废水、废气排放量及环境规制综合指数持续下降，而能源使用效率持续提升难以填补经济迅速发展导致的能源大量消耗；（2）模型检验中误差基本低于10%,SD模型能够较好地实现当地WEFE Nexus系统仿真。构建了经济发展型、生态保护型、粮食安全型和资源节约型4个发展情景，仿真结果显示：当地倘若以经济发展为重心将会显著增加各资源消耗量，加剧环境污染及不利于粮食安全，以粮食安全为主则能显著促进当地粮食产量增加、粮食自给率上升，资源节约型优于生态保护型，可以促进各项资源消耗量下降，减少废水废气排放，利于改善生态环境质量。通过权衡协同分析，资源节约型在保证经济平稳健康发展的基础上对资源供需和生态环境的调节效果明显最优；（3） 2021—2035年衡邵干旱走廊WEFE Nexus系统处于中等发展水平阶段，资源节约型各年份系统综合评价指数均高于现状发展型且差值不断增加（2035年差值为0.051）。[结论]因此，亟需在推广节水灌溉技术和推动能源结构转型的基础上，不断提升粮食生产效率及质量，完善工业废水、废气治理体系，提升生态系统稳定性，以实现衡邵干旱走廊自然资源系统综合发展。

关键词

系统动力学 / WEFE Nexus / 仿真模拟 / 衡邵干旱走廊