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熵视角下的柳州城市生态系统可持续发展能力研究

更新时间:2009-03-28

柳州市是我国西南地区工业重镇。“先污染,后治理”的发展模式曾经给柳州带来了“十雨九酸”的阵痛。21世纪初,在科学发展观和生态文明建设的指引下,柳州市推进了生态市建设和“创模”工作,取得了显著的成效。作为广西的重工业城市,其可持续发展与生态环境问题倍受学者关注[1-13]。柳州市可持续发展能力的研究方法主要有生态足迹法[3]和物质流[14]等分析方法。由于城市生态系统的复杂性和人类活动与自然过程的交织,这些研究方法和技术手段仍然存在问题,如物质流分析中没有统计自然系统的物质迁移;生态足迹作为一种定量测度人类消费与可持续发展能力的评价方法,无法涵盖社会、经济、资源与环境的方方面面[15]。城市是典型的社会—经济—自然复合生态系统[16],然而这些研究未能全面反映城市的复合生态系统属性。生态环境可持续发展是城市可持续发展的物质基础和内在保障,从城市生态系统的角度来研究城市可持续发展具有重要的现实价值。因此,基于耗散结构系统熵变理论,对柳州市城市生态系统发展演变与可持续发展能力进行分析与评价,提出可持续发展对策,为柳州生态市建设和城市可持续发展提供科学依据。

确实,驮子对我们村里人是大方的。一般村里人去他那儿弹棉花,算钱的时候,只要有零头他全会抹掉,哪怕是九块头的。比如,五十九块,他就会说,五十块好了。再比如,过年过节的,驮子也会给村里人送一些小枕头啊,小坐垫啊。尽管这些东西不是太值钱,但我们岭北人是懂得感恩的。我们岭北人就用语言东传传西传传,把个驮子说得跟圣人下凡似的好。

一 研究区域概况

柳州市位于广西壮族自治区中北部,属中亚热带季风气候区,是以工业为主、综合发展的区域性中心城市和区域交通枢纽,是山水景观独特的历史文化名城。全市总面积1.86×104 km2,市区建成区面积183.92 km2。2015年末,全市常住人口392.27万人,其中市区常住人口159.63万人,居住有汉、壮、苗、瑶、侗等44个民族成份[17]。柳州市旅游资源非常丰富,旅游人口和收入都在广西位列前三,是广西自治区内著名的旅游目的地。地区生产总值(现价)从2000年的251.56亿元增加到2014年的2 208.51亿元,年均增长速度约为16.8%;地区生产总值同比上年增长率从2010年的15.84%下降到2014年的8.5%,经济增速明显放缓[18]。据初步核算,2016年柳州市全年地区生产总值为2 476.94亿元,按可比价格计算,比上年增长7.3%,一、二、三次产业增加值占地区生产总值的比重分别为7.3%、55.0%和37.7%[19]。作为西南地区工业重镇,柳州市工业经济总量占广西的五分之一强,已形成以汽车、机械、钢铁为支柱,化工、制糖、造纸、制药、建材、日化等产业并存的工业体系。其中,汽车、钢铁、机械是柳州三大支柱产业,2015年产值达3 313亿元,占全市规模以上工业总产值达74.45%[17]。柳州素有“桂中商埠”之称,是沟通西南与中南、华东、华南地区的铁路中枢及区域性综合交通枢纽,已形成集水陆空于一体的立体化现代交通网络,成为我国西南地区的商贸物流中心。

嵌入式系统的教学方式要体现温故知新和学以致用。任课教师在充分理解教学内容的基础上,合理安排授课内容的次序,根据学情适时复习一些先导课程的内容,如C语言、51单片机、数字逻辑等。紧密结合就业市场需求和实际项目的教学方式,带动学生的学习兴趣,提高教学效率。

二 研究方法及数据来源

国内外一些学者,运用耗散结构熵变思想和信息熵对城市生态系统演化、城市可持续发展能力和城市健康水平等进行了研究。张妍等基于耗散结构理论和城市复合生态系统理论,构建了城市生态系统演化分析的指标体系,建立了评估城市生态系统演化的量化模型[20-21]。林珍铭[22]、夏斌[23]通过对城市生态系统的结构和功能分析,以及城市作为耗散结构系统的熵变分析,对广州市的城市生态系统可持续发展能力进行了分析。吴宜进等[24]基于信息熵,对武汉市城市生态系统演化进行了分析和研究。高庆彦等[25]应用熵思想对云南省各市州城市社会经济生态系统的综合发展进行了差异性评价。Zhao等[26]运用最大信息熵方法,对中国一些典型城市的城市生态系统健康水平进行了评价。张洪福等[27]通过对城市生态系统和对城市生态系统的耗散结构进行熵变演化分析,对南京市城市生态系统可持续发展能力进行实证研究。王龙等[28]运用“耗散结构理论”和“信息熵”分析模型,构建上海市城市生态系统演化指标体系,进行了实证研究。这些实证研究表明,从熵的角度构建城市生态系统可持续发展能力评价指标体系,运用信息熵计算城市生态系统熵变、构建城市生态系统可持续发展评价模型,能够有效地反映城市复合生态系统的结构、功能和演化机制,能有效地弥补城市可持续发展研究中所存在的可持续发展对策比较笼统、缺乏针对性的不足[22-23]。虽然城市生态系统演化的理论及相关研究仍处于起步阶段,仍然需要大量的实证研究来进一步完善现有的研究方法,但是这些学者对城市生态系统系统演化与可持续发展所进行的有益尝试,开拓了城市生态系统研究视野,丰富了研究方法和手段,初步论证了相关理论应用在城市生态系统演化研究中的可行性[28]

(一)柳州市城市生态系统演化与可持续发展能力评价指标体系的构建

根据张妍、林珍铭等[20-28]学者的城市生态系统熵变分析,可知:(1)总熵变是熵流与熵产生的和,反映了城市社会经济生态系统总体的发展方向,表征系统的有序度和健康水平。(2)熵流主要是指城市社会经济生态系统与城市自然生态系统之间的互动作用,主要体现了城市自然生态系统对城市社会经济生态系统的承载力,表征系统协调性。(3)熵产生是指城市社会经济生态系统内部环境污染产生与生态环境净化的互动作用,体现了城市生态系统在代谢过程中的还原再生能力,表征系统活力。

2)智能终端广泛应用。智能终端目前广泛应用于人们的学习、工作、生活等多个方面。根据IT研究与咨询服务公司Gartner预测,2018年全球智能设备(包括可穿戴设备、电话、平板电脑、PC等)的装机量将达到83亿台。与此同时,多技术、多应用的融合以及多样化的需求,使得智能终端产品应用和更新的速度也越来越快。智能终端的使用,大大提高了在校教师和学生交流效率和获得信息的速度,有效提升了信息沟通渠道。

 

表1 柳州城市生态系统演化与可持续发展能力评价指标体系及其指标信息熵与熵权

  

指标类型具体指标信息熵Ei权重Qi指标类型具体指标信息熵Ei权重Qi支持型输入熵指标 粮食产量0.99960.0016蔬菜产量0.99770.0106水果总产量0.96890.1396水产品总产量0.99670.015肉类总产量0.99720.0126钢材0.96470.1585十种有色金属0.94340.2542工业发电量0.97810.0985娱乐教育文化服务0.97920.0937进出口总额0.95190.2159压力型输入熵指标 人口自然增长率0.97790.0525人口密度0.99340.0157农村居民人均生活消费支出0.93780.1481城镇居民人均生活消费支出0.97230.0659化肥施用量0.99730.0065农药施用量0.99950.0013全社会用电量0.98980.0243规模以上工业企业能源消费总量0.98970.0245城镇每百户居民家庭家用汽车拥有量0.76780.5524供水总量0.95420.1089消费 代谢型熵指标全市废水排放量0.9940.0295工业固体废物产生量0.98590.0696工业二氧化硫排放量0.98560.0712工业废水排放量0.95560.2187工业烟(粉)尘排放量0.990.0492(市区)可吸入颗粒平均浓度0.97980.0995(市区)二氧化硫年日平均值0.97170.1393(市区)NO2年日平均值0.99410.0293酸雨频率0.94040.2937还原 代谢型熵指标工业固体废物综合利用率0.99750.0084工业废水排放达标率0.99880.0039生活垃圾无害化处理率0.98960.0348建成区绿地率 0.99610.0129建成区绿化覆盖率0.99280.024污水处理率0.99010.033人均公共绿地面积0.99710.0096绿化覆盖面积0.99340.0219废弃资源和废旧材料回收加工业固定资产投资额0.74530.8514

(二)基于信息熵的柳州市城市生态系统可持续发展能力评价模型构建

基于信息熵的城市社会经济生态系统发展能力评价模型如下[20-23]:

石屏县龙武镇是沪滇对口帮扶的地区之一,也是云南省投资促进局的挂钩扶贫点。近年来,省投资促进局认真落实沪滇对口帮扶机制,真扶贫、扶真贫,积极推动各项精准扶贫工作落实,不断提升帮扶合作项目的效益。在基础设施建设、易地扶贫搬迁、产业扶贫、教育扶贫等方面倾注大量人力、物力,先后实施岔河蔬菜交易市场、法乌入村道路硬化、分水岭活动中心打造等15个帮扶项目,2年来,上海投入帮扶石屏县龙武镇资金达1857.5万元。

G=∑QiXi

(1)

式中:Xi为某年城市生态系统评价指标的归一化值;Qi 为由指标信息熵所确定该指标的熵权[22-23]G为某年的城市生态系统发展能力评价分值。G值越大表明该年份城市生态系统可持续发展能力越强。

(三)数据来源与处理方法

研究期间为2007—2014年,原始数据来源主要是2008—2015年的《柳州统计年鉴》和2007—2014年的《柳州市环境状况通报》。对于城市生态系统演化分析的数据标准化是采用Z-score的标准化处理,不区分指标的正、负向;在城市生态系统可持续发展能力的评价时,评价指标需要进行正负向区分,然后进行归一化处理。所谓“正向指标”,是指若该指标数值的增大,表示系统朝着健康、有序的方向发展,系统可持续发展能力增强,即该指标越大越好。反之,则为“负向指标”。对正向指标和负向指标的归一化处理公式见参考文献[22-23]

三 结果分析

(一)柳州城市生态系统演化熵变分析

由表2可知:(1)在研究期间,支持型输入熵(△eS1)维持在0.95~0.96,以2009年为转折点先增后减,总体呈缓慢上升趋势;压力型输入熵(△eS2)先增后减,总体呈波动上升趋势,最大值为2008年的0.960 2,最小值为2004年的0.948 7,波动幅度较大。这说明随着社会经济的快速发展,柳州市社会经济生态系统的多样性和复杂性不断提高,无序度增大,对自然生态系统的需求压力不断增大,但同时自然生态系统对社会经济生态系统的支持力在逐渐缓慢增强。2008 年金融危机以后,柳州市的社会经济的发展对自然生态系统的需求有所减弱,这一点与广州市的情况有所类似[22-23]。(2)消费代谢型熵(△iS2)以2008年为转折点,先增加后减少,波动幅度较大。在2014年消费代谢型熵降低至2004的水平;还原代谢型熵(△iS1)均总体上呈波动缓慢上升趋势,波动幅度较小。这说明柳州市环境污染问题得到有效控制,城市生态系统的活力在2014年明显提高。(3)在研究期间,熵流、熵产生和总熵变的一个共同明显特征是以负值为主。熵流在2007年和2008年为正值,说明这两年柳州市社会经济生态系统对自然生态系统的压力超过了自然生态系统对社会经济生态系统的支持力。熵产生保持平稳呈窄幅波动变化,均为负值。由于研究区域是柳州市的行政管辖区域,其面积远大于与乡村对立的城市区域,这就弱化了城市的异养型生态系统的特点,致使出现熵产生大于零的现象。总熵变最大值为2008年的0.002 4,其次是2007年,为0.000 8,其余均为负值,整体上呈倒“U”型的变化趋势(图1)。这说明柳州城市生态系统的负熵使系统不断朝着健康有序的方向发展。

 

表2 基于信息熵的柳州城市生态系统熵值与熵变

  

项目年份20042005200620072008200920102011201220132014△eS10.95050.95230.95230.95400.95520.95940.95680.95630.95680.95590.9537△eS20.94870.95100.94980.95850.96020.95870.95830.95830.95140.95750.9569△iS20.90170.90520.90670.90800.91310.91280.90770.91220.91220.90840.9029△iS10.91400.91160.91410.91170.91570.91530.91540.91590.91600.91560.9160熵流-0.0018-0.0013-0.00250.00450.0050-0.00070.00150.0020-0.00540.00160.0032熵产生-0.0123-0.0064-0.0074-0.0037-0.0026-0.0025-0.0077-0.0037-0.0038-0.0072-0.0131总熵变-0.0141-0.0077-0.00990.00080.0024-0.0032-0.0062-0.0017-0.0092-0.0056-0.0099

  

图1 总熵变变化趋势及其多项式趋势线

(二) 柳州城市生态系统可持续发展能力分析

在研究期间,支持型输入熵指标得分(△eS1得分)呈不断“上升”趋势,但趋势变缓,说明柳州市自然生态系统对社会经济系统的支持力和承载力逐渐上升,但上升速度逐渐减小。压力性输出熵指标得分(△eS2得分)呈下降趋势,趋势逐渐变缓,说明社会经济系统对自然生态系统的压力越来愈大,但逐渐得到控制(图2)。

  

图2 柳州城市生态系统熵流得分变化趋势

消费代谢型熵指标得分(△iS2得分)总体呈波动上升趋势(图3);还原代谢型熵指标得分(△iS1得分)波动幅度较大,但总体呈上升趋势;二者均以2012年得分最高。还原代谢型熵得分从2010年开始出现了大于消费代谢型熵得分的情况。这说明柳州市生态环境污染问题在研究期间得到有效解决,生态环境建设效果逐渐累积,从2010年开始城市代谢功能增强明显,并在2012年生态环境状态最佳。柳州城市生态系统可持续发展总得分先减小后增加,2010年以后明显增大,在2012年总得分最高,整体呈上升趋势(图4)。这说明柳州城市生态系统发展总体上朝着良好方向演变。

  

图3 柳州城市生态系统熵产生得分变化趋势

  

图4 柳州城市生态系统可持续发展能力总得分变化趋势

(三) 基于熵权与指标时间序列变化的柳州城市生态系统可持续发展对策分析

1.基于支持型输入熵指标可持续发展对策

在研究期间,支持型输入熵指标中(表1),进出口总额和十种有色金属指标的熵权最大(Qi>0.2),钢材和水果总产量的熵权较大(0.1<Qi<0.2)等指标。其中进出口总额、钢材、水果总产量大幅增加,说明这3个指标的大幅增长对支持型输入系统的朝着支持力增强方向发展的影响最大。而10种有色金属大幅下降。这说明该指标的大幅下降不利于柳州市支持型输入系统的朝有序方向发展。柳州需提高10种有色金属的生产量,提高城市自然生态系统对城市社会经济系统的支持能力。

2.基于压力型输出熵指标的可持续发展对策

刚才还整齐列着的队伍一下子散乱开来,大家涌进仓库。张连长望着知青们奔向仓库的背影,束手无策地自语:“这老爷子,真添乱!”

在压力型输出熵指标中(表1)城镇每百户居民家庭家用汽车拥有量指标的熵权最大(Qi>0.5),农村居民人均生活消费支出和供水总量指标的熵权较大(0.1<Qi<0.2)。城镇每百户居民家庭家用汽车拥有量在研究期间以年均41.55%的速度快速增长。这说明说明城镇每百户居民家庭家用汽车拥有量的大幅增长迫使柳州市压力型输出系统朝着压力增大的方向发展。其次,农村居民人均生活消费支出和供水总量增加,也使柳州市压力输出型系统压力增强。因此,在汽车仍以化石能源为主要燃料的情况下,柳州市需要有效控制居民家用汽车的数量,同时合理利用水资源,重视随着农民收入增加所带来的社会消费品迅速增多的问题,以免对城市生态系统产生过大压力,影响城市可持续发展。

还原代谢型熵指标中废弃资源和废旧材料回收加工业固定资产投资额指标的熵权占绝对比重(表1),为0.851 4。在研究期间,该指标由2006年的80万元增加到2014年的36 082万元,增加幅度巨大。这说明柳州市废弃资源和废旧材料回收加工业固定资产投资额大幅增加,极大地提高了对柳州城市还原代谢功能,有效使柳州城市生态系统朝健康有序方向发展。生活垃圾无害化处理率、建成区绿地率、污水处理率等指标在研究期间逐步提高,但一直尚未达到《国家生态园林城市分级考核标准》[30]要求,且这三项指标的熵权均较小,对提高柳州城市生态系统还原代谢功能的贡献较小。这说明,为了进一步提高城市还原代谢功能,柳州市应进一步提高生活垃圾无害化处理率、建成区绿地率、污水处理率。

在消费代谢型熵指标中(表1)酸雨频率和工业废水排放总量指标的熵权最大(Qi>0.2),(市区)SO2年日平均浓度指标熵权较大(0.1<Qi<0.2)。这3个指标的数值在研究期间均大幅下降(表2)。这说明这3个指标值的大幅下降,有效使柳州城市生态系统朝健康有序方向发展,柳州市生态环境治理取得了明显成效。

4.基于还原代谢型熵指标的可持续发展对策

3.基于消费代谢型熵指标的可持续发展对策

四 结论

研究主要可以得出以下结论:

(1)通过柳州城市生态系统熵变分析和可持续发展能力得分分析可知,随着社会经济的快速发展,柳州市社会经济生态系统的多样性和复杂性不断提高,无序度增大,对自然生态系统的需求压力不断增大,但同时自然生态系统对社会经济系统的支持力逐渐缓慢上升;生态环境污染问题在研究期间得到有效解决,城市代谢功能加强,城市社会经济生态系统保持着较好的良性循环;城市生态系统整体朝着健康、有序的方向发展;城市生态系统可持续发展能力先减小后增加,总体在提高。

(2)根据评价指标熵权与指标时间序列变化分析,及其对柳州城市生态系统可持续发展能力的影响分析可知,柳州市需要采取提高10种有色金属的生产量来提高城市自然生态系统对城市社会经济系统的支持能力;应合理控制居民家庭家用汽车拥有量,同时合理利用水资源,重视随着农民收入增加所带来的社会消费品迅速增多的问题,以免对柳州城市生态系统产生过大压力,影响城市可持续发展;继续实施对大气环境和水环境治理的有效措施;进一步提高废弃资源和废旧材料回收加工业固定资产投资额、活垃圾无害化处理率、建成区绿地率和污水处理率,提高城市还原代谢功能,促进城市生态环境的改善和生态环境质量的提高。

参考文献

第三,就历史与现实的关系而论,文化多元性下的共识性对话不仅是与世界相关联的中国问题,而且是与历史相关联、与传统相关联的现代问题。从本质上来看,它理应是历史的对话,其开展的必要条件是以中西马各自的哲学史作为根基,以充分调动三种历史资源为前提,以“向上的兼容性”去总结成就、发现困难、揭露矛盾,在继承传统的基础上将古今中外的智慧结合实践经验进行融会、贯通甚至超越,以积极寻求不同理论、不同思想之间的对话,为构建具有中国特色的当代中国形而上学提供新的思维方式和理论格局。

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1.1.2 宫腔粘连 宫腔粘连指子宫内膜基底层受损导致宫腔内部粘连和纤维化[8]。有研究认为,子宫内膜受损后,受损内膜表面大量纤维组织形成黏附,进而形成纤维化改变[9-10]。人类的生育能力主要取决于受精卵的健康发育与子宫植入胚胎能否同步进行[5,11],宫腔粘连可通过影响子宫内膜接受胚胎植入而导致不孕。严重的宫腔粘连是女性因子宫病变而导致绝对不孕的因素之一,其严重度等同于子宫切除[12-14]。大量研究提示宫腔粘连对女性不孕有影响[15-17]。Plante等[18]认为,剖宫产和宫腔镜手术也会导致宫腔粘连,进而引发不孕。

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依据城市生态系统熵变分析、结构、功能和城市社会经济发展特征,本文在借鉴“压力—状态—响应(PSR)”概念模型指标体系[29]、国家生态园林城市分级考核标准[30]和张妍、林珍铭等[20-28]学者研究成果的基础上,根据科学性、系统性、整体性、层次性和可操作性等原则[20-23],构建柳州城市生态系统演化与可持续发展能力评价指标体系,如表1。香农(C.E.Shannon)信息熵的产生,标志着熵的泛化[20-21]。运用信息熵代替热力学熵,依据该指标体系,可进一步得出城市生态系统演化的熵流、熵产生及总熵变的计算方法。类型熵为支持型输入熵(△eS1)、压力型输出熵(△eS2)、消费代谢型熵(△iS2)和还原代谢型熵(△iS1),均表征系统的无序度。熵流为(△eS2-△eS1),熵产生为(△iS2-△iS1)。运用信息熵可以计算指标信息熵和熵权,见表1。

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活动安排的时间是一天,有听报告、听课、参观校园等,内容比较翔实而常规,但时间安排比较宽松,我们有足够的时间在校园“游荡”。随后的接触、所见所闻,随意的溜达,彻底颠覆了刚来时的那点“灰灰”的印象。

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地方政府的相关管理人员必须深入接触、学习和掌握农业经济管理的内涵和内容,要明白农业经济管理对农业发展和经济发展的真正价值和意义。从而以正确的农业经济管理意识组织和引导当地农民积极参与农业经济管理,深入贯彻落实中央政府下达的农业经济管理任务。农民是发展农业经济的重要成员,应提高农民对农业经济管理的认识,在乡村振兴建设背景下增强农业经济管理的科学性。

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站在决胜脱贫攻坚、实现同步小康的历史窗口,作为革命老区,江西省把脱贫攻坚作为建设富裕美丽幸福江西的头等大事和第一民生工程来抓,积极推广实行“有能力的扶起来、扶不了的带起来、带不了的保起来、住不了的建起来、建好了的靓起来”,在产业、就业、电商扶贫等方面开展了一系列有益的探索,取得了明显成效。

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研究发现,久坐会使内颞叶缩小的进程加快。每天静坐超过15小时,内颞叶会比只坐5小时的人小10%。而且,久坐时间超过15小时后,内颞叶每小时就会缩小2%。

2.企业应加强对财务、业务部门的监督与管理。定期针对涉税部门人员的进行技能考核,建立健全的财务、涉税奖惩机制,确保企业规避财务风险,维护企业经营利润的稳定增长。

 
林珍铭,宋慷慷,余晓玲,吴永娇
《国土资源科技管理》2018年第02期文献

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