2019年2第二章理论基础.ppt

第二章水土保持学理论基础●生态经济学原理●生态学原理●系统科学原理●可持续发展原理目录一、生态经济学原理1、定义生态经济学以生态学原理为基础，经济学理论为主导，以人类活动为中心，围绕着人类经济活动与自然生态之间相互发展关系这个主题，研究生态系统和经济系统相互作用所形成的生态经济复合系统，研究其矛盾运动中发生的生态经济问题，阐明它们产生的生态经济原因及解决的理论原则，从而揭示生态经济运动的发展的客观规律。生态经济学包括:部门生态经济学、理论生态经济学、专业生态经济学、地域生态经济学。在国外,生态经济学是在50年代末和60年代迅速兴起。在中国它兴起于20世纪70年代至80年代初范围可大可小：国民经济总体生态经济系统;部门生态经济系统;行业生态经济系统。按地域大小分:有国土生态经济系统;区域生态经济系统;庭院生态经济系统；流域生态经济系统。流域既是一个完整的地形单元，又是一个水文单元，还是一个生态经济系统.水土流失的综合防治要将流域作为一个开放的生态经济系统进行分析、评价、调控和经营管理。流域（或区域）生态经济系统是由流域生态系统和流域经济系统相互交织而成的复合系统。2、生态经济系统组成（1）组成要素人口是指具有一定数量和质量的人口总称。环境是环绕着人群的空间中可以直接、间接影响到人类生活和发展的一‍切自然因素和社会因素的总体，称之为流域环境。资源指生产资料或生活资料的天然来源。流域生态经济系统人口环境资源资金科学技术物资物资是生态经济中已经社会化了的物的‍要素，是自然资源经过劳动加工转化而来的社会物质财富。物资是生产和生活上所需要的物质资料。（2）组成要素的结合结合的动力人类的需求结合的渠道投入产出渠道结合的手段科学技术手段人类要求大体三个阶段：1单纯生存需求阶段、2物质享受阶段、3优美环境在内的全面需求阶段。（3）自然、经济及人口再生产的统一经济再生产:是人类有目的的生产经营活动。它是以一定的生产关系联系起来的人们通过利用‍自然物质而创造物质财富的过程。人口再生产:从生态意义来看，是种群的再生产，从社会经济意义来看，是劳动力的再生产‍。经济再生产:是人类有目的的生产经营活动。(2)网络结构流域生态经济系统各要素之间的相互结合，不仅是点的结合和单链条上的结合，而且是纵横交织的网络结合。(3)立体结构流域生态经济系统的结构，有明显的三维空间特征。流域生态经济系统是一个远离平衡状态的开放系统，由于远离平衡状态，系统就需要不停的物质、能量、信息的交换来趋于或维持一定的动态平衡，在这一复杂的运动变化中，系统内部不同元素之间存在着非线性的机制。因此，流域生态经济结构是一种典型的有序的组织结构—耗散结构。(1)有序的耗散结构3、生态经济系统的结构4、生态经济系统的功能生态经济系统的生产和再生产过程是物流、能流、信息流和价值流的交换和融合过程。‍因此，生态经济系统具有物质循环、能量流动、信息传递、价值增殖四大功能。‍5、生态经济系统的平衡基本特性：结构平衡、机制平衡和功能平衡定义：——是保持生态平衡条件下的经济平衡，是生态平衡与经济平衡有机‍结合、相互渗透的矛盾统一体，是在“自然选择”与“人工选择”的进化过程中，水土保持的生态目标和经济目标处于统一的平衡状态。‍平衡模式：●稳定的生态经济平衡模式●自控的生态经济平衡模式●优化的生态经济平衡模式二、生态学原理生态环境脆弱带原理恢复生态学原理景观生态学原理水土保持是生态环境建设的主体，生态学原理中，与水土保持关系密切的有以下几方面内容：1、生态脆弱带原理定义：——是指在生态系统中，处于两种或两种以上的物质体系、能量体系、结构体系、功能体系之间所形成的界面，以及围绕该界面向外延伸的空间过渡带。类型：城乡交接带、干湿交替带、农牧交错带、水陆交接带、森林边缘带、沙漠边缘带、梯度联结带、板块接触带。。界面生态学特点：（1）是多种要素之间的转换区，各要素相互作用强烈，常是非线性现象显示区，突变的产生区，生物多样性的出现区；（2）抗干扰能力弱；（3）变化速度快，空间迁移能力强。山地平原过渡带山地平原过渡带农牧交错区2、恢复生态学原理定义：是研究生态系统退化的原因、退化生态系统恢复与重建的技术与方法、生态学过程与机理的科学。恢复生态学包括基础理论和应用技术两大研究领域。基础理论研究包括：（1）生态系统结构、功能以及生态系统内在的生态学过程与相互作用机制；（2）生态系统的稳定性、多样性、抗逆性、生产力、恢复力与可持续性研究；（3）先锋与顶级生态系统发生、发展机理与演替规律研究；（4）不同干扰条件下生态系统的受损过程及其响应机制研究；（5）生态系统退化的景观诊断及其评价指标体系研究；（6）生态系统退化过程的动态监测、模拟、预警及预测研究；（7）生态系统健康研究。应用技术研究：（1）退化生态系统的恢复与重建的关键技术体系研究；（2）生态系统结构与功能的优化配置与重构及其调控技术研究；（3）物种与生物多样性的恢复与维持技术；（4）生态工程设计与实施技术；（5）环境规划与景观生态规划技术；（6）典型退化生态系统恢复的优化模式试验示范与推广研究。3、景观生态学理论（1）定义：景观生态学是研究一个相当大的区域内,由许多不同生态系统所组成的整体(即景观)的空间结构、相互作用、协调功能及动态变化的一门生态学新分支。景观生态学理论可以指导退化生态系统恢复实践,使其具有合适的空间构型,从而达到退化生态系统恢复的目的。景观生态学生态学地理学用生态学的概念、理论和方法研究景观景观可分为自然景观和人为景观(2)内涵异质性地球化学背景自然干扰植被内源演替人类活动空间组成空间构型空间相关景观格局点格局线格局网格局平面格局立体格局景观异质性景观格局干扰理论尺度理论干扰理论改变景观异质性景观格局尺度理论异质性不同稳定性不同不同三、系统科学原理系统论系统工程方法系统研究方法系统分析在水土保持中的应用大系统论在水土保持中的应用1、系统论定义：——系统论是以系统及其机理为研究‍对象，研究系统的类型、一般性质和运动规律的科学。作用：系统论为人们提供了认识现实世界中‍各类系统（包括生态系统、生态经济系统）的性质和特点的理论依据，以便按照人们的目的和需求在改造创建各种系统中进行‍科学的设计、管理、预报和决策。基本原理：(1)(2)(3)(4)系统的层次性原理(5)系统的发展和演化原理(6)2.系统工程方法系统工程学是系统科学的应用科学，是系统科学的方法论、运筹学以及信息技术、计算技术‍，特别是电子计算机相结合的产物，其目的在于研究和建立最优化系统。系统工程的三维结构——时间维、逻辑维、知识维其概括了系统‍工程‍的步骤、阶段及涉及到的知识范围，成为各种具体的系统工程方法的基础。粗略结构的精细结构的步骤逻辑阶段时间1摆明问题2系统指标设计3系统综合4系统分析5最优化6决策7设施计划1规划阶段A11A12A13A14A15A16A172拟定方案A21A22A23A24A25A26A273研制阶段A31A32A33A34A35A36A374生产阶段A41A42A43A44A45A46A475安装阶段A51A52A53A54A55A56A576运行阶段A61A62A63A64A65A66A677更新阶段A71A72A73A74A75A76A77霍尔系统工程活动矩阵3.系统研究方法系统分析是对待定的问题，利用数据资料，运用有关管理科学方法进行研究，协助领导者进‍行决策的一种工具。流域生态经济系统分析，是对流域生态经济活动的目标、实施方案、综‍合效益进行分析、评价和决策。‍‍●反馈法●黑箱辨识方法●模拟法●结构法4.系统分析在水土保持中的应用●分析程序提出问题——搜集资料——建立模型——综合判断——确定方案●分析方法系统流量分析法、系统关联分析法和系统统计分析法5、大系统控制论在水土保持中的应用定义：——大系统控制论是控制论的一个新的学科分支，它研究各种不同领域(生物生态、社会经济、‍工程技术)中，大系统的控制过程的共同规律和方法。大系统控制论是在系统科学与计算机科学等有关学科‍相结合的基础上，形成的一门横向交叉学科，是关于大系统分析与综合，大系统控制、管理‍和决策的方法学。在“人—流域生态系统”中的应用：(1)“人－流域”系统的可控性(2)“人－流域”(3)“人－流域”系统的可观测性(4)“人－流域”系统的最经济观测(5)“人－流域”(6)“人－流域”(7)“人－流域”系统的智能化四、可持续发展原理可持续发展流域可持续经营指标框架流域可持续经营评价方法1、可持续发展概念：满足当代的发展需求，应以不损害、不掠夺后代的发展需求为前提。衡量标准：(1)资源的承载能力(2)区域的生产能力(3)环境的缓冲能力(4)进程的稳定能力(5)管理的调节能力2.流域可持续经营指标框架（1）社会经济方面☻多种社会效益的持续提供☻多种经济效益的持续提供☻为可持续经营建立的机构及基础设施（2）生态环境方面☺生物多样性(种的多样性、景观多样性)☺生产力(生态经济系统的生产力)为可持续经营建立的机构及基础☺土壤保持(包括侵蚀及山地灾害)☺水的保持(包括水的数量和质量)☺森林生态系统的健康和活力(包括人工林)☺区域性生态循环的贡献3.流域可持续经营评价方法（1）确定评价指标目标层项目指标层指标变量层小流域可持续发展度社会发展能力恩格尔系数；人口密度；计划生育控制强度；人口自然增长率经济发展能力人均国民生产总值；财政自给率人均纯收入；人均抚养系数；非农比重资源环境承载能力人均耕地；人均林地；土地利用率；森林覆被率；耕地灌溉率；水土流失治理度（2）计算各指标变量包括恩格尔系数、人口密度、计划生育控制强度、人口自然增长率、人均国民生产总值财政自给率、人均纯收入、人均抚养系数、非农比重、人均耕地面积、人均林地面积、土地利用率、林木覆被率、耕地灌溉率、水土流失治理度。（3）项目指标值计算（4）可持续发展度计算社会发展能力（SDC）、经济发展能力（EDC）、资源环境承载能力（RECC）限制因子分析措施配置及结构设计配置模式的建立单项试验综合试验试验区定位观测效益评价推广应用局部修订建立区域可持续发展管理的监控系统