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生态系统价值评价模型的研究

发布时间:2021-08-27 人气:

作者姓名:李文瑞

文章字数:2517

发表期数:天府数学2019年4期

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天府数学2019年4期

本文网址:tfsx20190404

  摘要:为了缓解环境污染、土地沙化、生态系统退化等问题,在规划土地利用项目的过程中,需要重视对土地开发项目的环境成本进行评估。按照国家标准我们对各个工厂和商场的财务报表进行核对,得到了工厂和商场的年收入与单位住宅的平均收入。在道路方面,我们从世界银行获得的车辆通行费的平均值,用年平均车流量来计算收入。通过反向传播网络对农作物各变量的预测,可以分析生态服务标准值调整的成本和污染的间接影响。
  关键词:生态系统价值评价模型,成本效益分析,元胞自动机,神经网络
  生态服务系统是生物圈为维持人类健康和可持续的生存环境而提供的一种自然过程。传统的经济理论往往只考虑人力和物质资源,忽视环境和资源问题。数据分析显示,不同生态服务系统产生的价值与标准值的比值基本保持不变。因此,只需要计算时变标准值的变化,即可得到了生态服务系统的时变趋势。土地利用项目对生态服务系统影响复杂,为了简化问题和保持结果的正确性,需要以下基本假设:(1)在开发开始后用于开发的土地将直接变为荒地,项目占用的土地可视为荒地;(2)世界上同一土地类型的生态服务价值相同;(3)全球人均碳排放量大致相同,工厂产生的污染总量只取决于工厂的规模;(4)相同规模的全球项目只产生与项目类型和项目规模相关的效益。
  由此,我们建立了生态服务系统价值影响模型,得到了生态服务系统的时变趋势。同时,对其进行敏感度、可靠性分析和优缺点评价。
  1生态服务系统价值直接影响模型
  生态服务系统价值评估的方法和原则最早由Costanza在1997提出,发表在《Science》上的“世界生态系统和自然资本的价值”[1]。然而,他在农地生产系统的服务价值方面考虑不足。根据生态系统评价方法和可持续发展评价理论,一般将生态服务系统分为四大类:供给服务、调节服务、支持服务和文化服务。
  1.1单位面积标准生态服务系统价值
  世界粮食生产主要集中于三种粮食:大米、小麦和玉米,其在全球粮食生产占比逐年上升。中国的三大粮食产品也是大米、小麦和玉米。由于中国幅员辽阔,粮食生产有一定的代表性,本文以中国耕地自然粮食年平均产量的数据和经济价值作为参考。
  把三种农作物的耕地面积占比和平均净利润的乘积作为粮食的经济价值,记为M,有
  M=m1n1+m2n2+m3n3
  (1)
  其中,m1,m2,m3分别表示水稻、小麦和玉米种植面积占2017年三种作物总种植面积的比例。n1,n2,n3分别代表2017年水稻、小麦、玉米单位面积平均净利润(美元)。
  根据2017年中国食生产的数据,得到粮食的经济价值M为
  M=584.35USD/hm2。
  许多文献提出了生态服务系统价值的评估方法,各有优缺点。为此,我们对不同生态服务系统价值的评估结果进行平均,得到每单位面积的生态系统价值。从而,得到不同类型生态系统在各服务功能方面产生的价值与标准单位面积生态系统价值的比值。
  对于缺少文献资料且不易根据现有文献资料推断的服务功能价值,以及陆地上的生态系统,我们参照不同生态系统与标准单位面积生态系统的生物量的比值进行了推算。从图l可以看出,相同面积的土地,湿地的生态服务系统价值是最高的,荒漠的生态服务系统价值最低。
  1.2土地占用引起的生態服务体系变化
  用于建造项目的土地可以看作从原来的生态系统转变为荒漠生态系统。这一部分土地的生态服务系统价值就会发生变化,其改变量为
  C1=(Aj-A6)MSz
  (2)
  其中,C1表示用于建造项目的土地的生态服务系统价值的改变量;A,i=1,2,3,4,5分别表示森林、草地、湿地、荒漠生态服务系统价值与标准值之比,M表示标准值;SZ表示用于建造项目的土地面积。
  例如,开发利用一片面积为1hm2的农田。原来的农田生态系统就会由于人为破坏,转变为荒漠生态系统。根据(2)计算可得每年直接的生态服务系统价值成本为2220.53美元。
  2生态服务系统价值间接效应模型
  项目建成后,无论是商场、住宅还是工厂,都会对生态系统产生负面影响。包括空气污染、危险废物存放、废水处理等。
  2.1住宅用地成本模型的构建
  我们建立了下面的模型来估计每个居住区域单位面积的人口数量:
  为了估计公式(3)中每个人需要的居住空间SP,我们利用谷歌地图的数据,将我们熟知的某小区中的建筑近似为矩形(如图2),测量了一栋楼房的占地面积为748m2,即每层楼的面积为748m2。通过调查得到每层楼的住户为4户。
  为了简化模型,我们假设每户住户都包括三个人,得到每层楼居住的人数为12人。根据(3)式可计算出每人需要的居住面积SP为62.3m2。
  2.2测试模型
  为检验每人需要的居住面积S的正确性,我们用谷歌地图测量了该小区的总面积和绿化面积,分别为26110.89m2和13017.7m2。用总面积与绿化面积的差值表示住宅区内建筑的占地面积Sz。同时,我们统计了该小区内总共楼房数为17栋,每栋楼房的楼层数为11层。
  为了构建住宅用地成本模型,我们需要得到每个人住宅的平均面积
  根据文献[5,6],每人每年产生的各类污染物的数量和治理各类单位污染物需要的费用如表2所示,排放的单位为吨/年,处理成本的单位为美元/吨。根据表2的数据,我们就可以得到处理每个人每年产生的污染物需要的费用MR为115.8美元。结合之前的公式,住宅建造完成后每年间接的生态服务系统的经济成本Cg:
  根据上式,在规划这类土地利用项目时,只要知道建筑的楼层数和建筑的占地面积,就可计算出住宅建造完成后每年间接的生态服务系统的经济成本Cg。若每公顷生活区可容纳约161人,每公顷住房的间接生态服务系统的经济成本为18,644美元。

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