环境承载力理论、方法及应用

第一篇环境承载力的基础理论与方法

第一章 环境承载力理论的产生与发展 2

第一节环境承载力的定义及理论方法研究进展2

一、环境承载力相关概念辨析2

二、环境承载力的研究进展4

三、环境承载力的定义方式7

四、环境承载力的分类7

第二节环境承载力应用研究进展8

一、环境承载力与环境影响评价9

二、环境承载力与区域环境规划9

第三节环境承载力研究中存在的问题及展望10

一、环境承载力研究中存在的问题10

二、环境承载力研究展望10

第二章环境承载力理论基础与研究方法 12

第一节环境承载力的基本概念12

一、环境承载力的概念12

二、环境承载力的特征13

三、环境承载力的研究意义13

第二节环境承载力的主要分量及其表征方法15

一、水资源承载力15

二、土地资源承载力16

三、能源承载力16

四、水环境承载力17

五、大气环境承载力17

六、各分量表征方法18

第三节环境承载力研究的技术路线与主要内容18

一、环境承载力研究的技术路线18

二、环境承载力研究的主要内容18

第四节环境承载力综合评价法22

一、矢量模法22

二、模糊综合评价法23

三、主成分分析法23

四、环境承载率评价方法24

第五节系统动力学仿真方法25

第六节多目标优化方法26

第三章 环境承载力主要分量计算方法 27

第一节水资源承载力27

一、水资源承载力概念27

二、水资源承载力的理论基础28

三、水资源承载力研究方法29

四、水资源承载力研究趋势31

第二节土地资源承载力31

一、土地资源承载力基本理论31

二、土地资源承载力计算方法32

三、土地资源承载力研究存在的问题及发展趋势37

第三节能源承载力39

一、能源承载力基本理论39

二、能源承载力计算方法40

三、能源承载力研究趋势及不足47

第四节水环境容量49

一、水环境容量基本理论49

二、水环境容量计算模型52

三、水环境容量研究趋势及不足58

第五节大气环境容量59

一、大气环境容量基本理论59

二、大气环境容量计算方法62

三、大气环境容量研究趋势65

第四章 区域开发强度预测方法 67

第一节水资源开发利用强度预测67

一、统计预测法67

二、用水定额预测方法71

第二节土地资源开发利用强度预测72

一、城镇建设用地需求预测72

二、耕地需求预测74

三、土地利用/覆盖变化模型综合预测(LUCC)75

第三节能源需求预测82

一、能源消费弹性系数法83

二、人均能量消费法83

三、单位产值能耗预测法84

四、分部门能源需求预测方法84

五、多元回归模型预测84

六、情景分析-能源强度预测方法85

七、情景分析-投入产出相结合85

第四节水污染物排放负荷预测86

一、废水排放量预测86

二、污染物排放量预测88

第五节大气污染物排放负荷预测88

一、二氧化硫排放量预测88

二、烟尘排放量预测89

第六节区域开发强度综合预测方法89

一、系统动力学基础理论及其发展89

二、基于系统动态学方法的开发强度预测技术路线93

三、基于系统动态学方法的开发强度预测模型的建立94

四、基于系统动态学方法的开发强度预测模型参数的确定98

第五章 环境承载力多目标优化模型 99

第一节多目标规划法及其在资源环境科学中的应用99

一、确定条件下的多目标规划法99

二、不确定型多目标规划方法100

第二节不确定型多目标优化模型的建立102

第三节不确定型多目标优化模型的求解103

一、不确定性线性规划(ILP)103

二、不确定性模糊线性规划(IFLP)104

三、不确定性模糊多目标规划(IFMOP)105

第二篇应用案例

第六章 福建省湄洲湾开发区环境规划案例 112

第一节湄洲湾开发区环境承载力分析112

一、指标体系的建立和评价方法的选择112

二、四港口城市环境开发条件综合分析比较113

三、四港口城市环境承载力综合分析比较115

第二节湄洲湾开发区各规划小区环境承载力分析115

一、环境承载力定量描述与评价方法115

二、限制因子的选择117

三、各规划小区环境承载力的研究118

第三节结论121

第七章 广州南沙国际汽车工业园规划环评案例 123

第一节项目背景123

第二节区域开发强度预测124

一、汽车城发展情景分析124

二、不同发展情境下水环境污染物产生量预测124

三、大气环境影响预测128

四、土地资源需求量预测129

第三节区域环境承载力研究130

一、水环境承载力研究130

二、大气环境承载力研究131

三、土地资源承载力研究133

四、水资源承载力研究133

第四节区域环境承载力综合评价135

一、环境承载力综合评价135

二、计算结果与分析136

第八章 常德市德山开发区规划环评案例 137

第一节项目背景137

第二节区域开发强度预测137

一、大气污染物预测排放量138

二、水污染物排放量143

三、水资源需求量148

四、土地资源需求量150

第三节区域环境承载力研究150

一、水环境容量150

二、大气环境容量152

三、水资源可利用量153

四、土地资源可利用量154

第四节区域环境承载力综合评价154

一、区域环境承载力综合分析的指标选取154

二、区域环境承载力综合分析与评价154

第九章蒙西高新技术工业园区规划环评案例 156

第一节项目背景156

第二节区域开发强度的预测157

一、能源需求分析157

二、水资源需求预测159

三、土地资源需求量预测162

四、污染源预测分析162

第三节区域环境承载力研究169

一、水环境污染物总量控制与水环境承载力169

二、大气环境容量及总量控制170

三、水资源承载力分析172

四、能源承载力173

五、土地资源承载力分析174

第四节区域环境承载力综合评价174

一、评价方法174

二、评价结果175

第十章环境承载力约束下区域社会经济发展情景动态仿真177

第一节研究背景177

一、研究概况177

二、地理位置概况178

三、环境承载力评价指标选取179

四、通州区区域发展情景预测技术路线179

第二节通州区区域社会经济发展系统动力学模型179

一、人口子系统179

二、经济子系统180

三、资源子系统180

四、环境子系统180

第三节通州区环境承载力研究180

一、水资源供给能力181

二、能源供给能力181

三、水环境容量181

四、大气环境容量182

第四节通州区区域惯性发展情景分析182

一、情景设计182

二、惯性发展情景下的区域人口发展分析183

三、惯性发展情景下的区域经济发展分析184

四、惯性发展情景下的区域开发强度分析185

五、惯性发展情景下的区域发展综合分析188

第五节通州区区域目标导向发展情景分析191

一、情景设计191

二、目标导向发展情景下的区域人口发展分析191

三、目标导向发展情景下的区域经济发展分析192

四、目标导向发展情景下的区域开发强度分析193

五、目标导向发展情景下的区域发展综合分析196

第六节通州区区域可持续发展情景分析199

一、区域社会经济发展情景分析199

二、水资源利用强度分析201

三、能源利用强度分析206

四、污染物排放量预测与分析208

五、环境承载力综合分析217

第七节通州区区域开发强度综合评价222

第十一章 环境承载力不确定型多目标优化模型及其在规划环评中的应用 225

第一节研究背景225

第二节通州区环境承载力不确定型多目标优化模型的建立与求解226

一、通州区不确定型多目标优化模型226

二、通州区不确定型多目标优化模型求解228

第三节通州区适度人口与经济规模及产业结构优化235

一、经济规模235

二、人口规模240

第四节通州区适度人口与产业结构合理性评价242

一、三次产业结构合理性评价243

二、第二产业内部各行业结构合理性评价243

三、人口产业结构的合理性评价243

第五节环境承载力综合评价244

第十二章 博鳌亚洲论坛特别规划区规划环评 245

第一节项目背景意义245

一、项目概况245

二、区域概况246

三、生态足迹的理论概述247

第二节虚拟生态足迹的定义与计算方法248

一、虚拟生态足迹概念产生的背景248

二、虚拟生态足迹的定义249

三、虚拟生态足迹的意义250

四、虚拟生态足迹在区域规划环境影响评价中的应用251

五、虚拟生态足迹的计算方法252

第三节区域环境承载力与生态足迹现状分析254

一、区域生态承载力模型的建立254

二、区域土地利用现状分析261

三、规划区生态承载力与生态足迹现状分析261

第四节区域规划实施的影响预测263

一、区域生态足迹系统动力学模型建立263

二、生态承载力对区域生态足迹的约束266

三、区域规划实施的影响预测与评价266

第十三章北京市大兴区区域战略环评案例 271

第一节环境承载力各分量分析271

第二节区域发展规模与结构优化272

一、环境承载力约束下大兴区区域发展规模与结构优化模型272

二、模型求解274

三、区域经济发展与人口适度规模优化276

第三节产业结构合理性分析280

一、产业结构和理性评价方法280

二、现状产业结构合理性评价281

三、规划产业结构合理性评价282

四、产业结构优化调整结果合理性评价283

第四节结论与建议285

附录一通州区系统动力学模型混合图288

附录二通州区可持续发展情景系统动力学模型参数310

附录三通州区环境承载力不确定型多目标优化模型涉及的参数326

附录四区域生态足迹系统动力学模型结构流图334

参考文献341

本书分理论方法篇与案例研究篇。在理论与方法篇中，环境承载力理论与方法的介绍，主要包括环境承载力理论的产生与发展，环境承载力理论基础与研究方法，环境承载力主要分量计算方法，区域开发强度预测模式与环境承载力多目标优化模型，以及环境承载力约束下区域社会经济发展情景动态仿真。在案例研究篇中，主要介绍了福建省湄洲湾开发区环境规划案例、广州南沙国际汽车工业园规划环评案例、常德市德山开发区规划环评案例、蒙西高新技术工业园区规划环评案例、环境承载力不确定型多目标优化模型及其在北京市通州区区域战略环评与大兴区区域战略环评案例中的应用案例，以及博鳌亚洲论坛特别规划区规划环评案例等内容。
本书侧重环境承载力的基础理论方法与具体实践应用，可供从事环境科学与工程、区域规划环境影响评价等领域的工程技术人员、科研人员和管理人员参考，也供高等学校相关专业参考。

环境承载力理论是区域规划环境影响评价的重要理论基础，是区域规划环境影响评价核心内容之一：“优化区域发展模式、发展规模、产业结构与发展战略”的主要手段。
　　　本书分理论与方法篇与案例研究篇。在理论方法篇中，环境承载力理论方法的介绍，主要包括环境承载力理论的产生与发展，环境承载力理论基础与研究方法，环境承载力主要分量模式研究，区域开发强度预测模式的研究，环境承载力多目标优化模型的研究，环境承载力约束下区域社会经济发展情景动态仿真。在案例研究篇中，主要包括福建省湄洲湾开发区环境规划综合研究案例，广州南沙国际汽车工业园规划环评案例，常德市德山开发区规划环评案例，蒙西高新技术工业园区规划环评案例，环境承载力不确定型多目标优化模型及其在北京市通州区区域战略环评与大兴区区域战略环评案例中的应用，博鳌亚洲论坛特别规划区规划环评案例。
　　　本书侧重环境承载力的基础理论方法与具体实践应用，可供从事环境科学与工程、区域规划环境影响评价等领域的工程技术人员、科研人员和管理人员参考，也供高等学校相关专业师生参考。