1绪论

1.1研究背景

在社会经济高速发展和全球变化的影响下，人类赖以生存和发展的地球环境急剧恶化，呈现出许多影响人类生活和生产、甚至影响人类生存的各种问题，生态环境问题成为世界各国共同关注和关心的问题，全球变暖、大气污染、能源匮乏、人口膨胀、物种灭绝时刻威胁着人类的生存和发展。根据世界银行公布的《中国环境污染状况报告》，中国环境污染规模居世界首位，并且整个国家的环境质量正在急剧恶化，已经严重威胁到我们的身心健康，主要表现在空气污染和居住环境恶化两方面：世界上空气污染较为严重的城市中国就占了相当大的份额，中国有十个城市被列为全球污染最严重的城市。空气质量急剧下降，特别是大城市的雾霾日增多、雾霾范围幵始向南方扩散。都市化的发展带来了负面效应的增加，首先是“热岛效应”加剧，给城市生产和人民生活带来了极大的不便，其次是污染严重，我国每年排放的工业和生活垃圾超过七亿吨，且回收率严重低下，这些废弃物已经直接包围并且危及了我们的生活空间。很长时间以来，我国公民的环保意识和生态意识还很淡薄，发展经济和保护环境相辅相成互相影响的观念还没有深入人心，因此导致了我国的环境严重恶化，资源极速消耗，水土严重流失，土地沙漠化严重……这一系列的问题就像正以人们难以想象的速度和规模向我们扑来，让我们措手不及。

由于我国的改革幵放政策的深入实施，经济的持续高速增长使得人们的生活有了极大改善。但是在同时，经济发展过程中不可避免地面临着生态环境的问题，以及生态环境问题与社会经济协调发展的问题。因此，我们需要深入探讨中国的生态环境可持续发展的未来战略。可持续发展战略已经成为当今一个应用范围非常广的概念，如何实现可持续发展成为我们面临的重要任务。从我国的角度来看，我国从上世纪九十年代提出可持续发展的战略，到现在已经有二十余年，现在，我国循环经济己经发展到迫切需要深化的阶段，尤其在经济发达、人口稠密的东部地区，环境问题尤为严重，传统的经济学的研究，资源作为经济发展的重要要素，为经济发展提供充足的物质基础，但是在资源比较充裕的情况下资源的生态价值没能够引起人们足够的重视。但是自从十八世纪中期，也就是工业革命以来，经济的增长过多地依赖自然资源（其中以矿物燃料最为突出），资源的过度的消耗所带来的环境污染和生态破坏已经远远地超过了大自然本身的自我净化能力和地球的承载能力，环境污染带来了一系列的负面效应，并且逐步恶化。

1.2国内外研究现状

1.2.1系统动力学发展历程及研究现状

系统动力学最早是1956由美国麻省理工学院教授提出创立，当时在全球的各个科学领域受到了专家学者的广泛关注。系统动力学是一种以反馈控制理论为理论基础，并用计算机仿真技术为辅助手段用来研究复杂社会经济系统的定量分析方法，系统动力学是在总结运筹学的基础上，同时综合了决策理论、系统理论、系统力学、控制论、信息反馈理论、仿真与计算机科学等基础科学上形成的薪新学科。系统动力学能够以现实存在的系统为前提，并根据历史数据、实践经验和系统内在的线性或非线性关系建立起的动态仿真模型，对各种影响因子可能引起的变化进行模拟，是一种节省人力、物力、财力和时间的科学方法，有动态性、多层次、自组织性、高阶非线性等典型特征。

1）国外研究现状

从全球来看，系统动力学的发展经历了大致三个阶段，第一个阶段是系统动力学的创立阶段，也就是二十世纪五十年代中期，Forrester创立系统动力学，最开始的时候被称为工业动力学，六十年代期间对系统动力学的基本理论、系统结构等方面进行了全面的阐述和总结，并把系统动力学的应用引入社会科学、经济等各个领域。七十年代时期，工业动力学用来解决城市过快衰退、资源消耗高速增长等问题幵始在社会上得到普遍的应用。在此时，也伴随着计算机技术的飞速发展，可以应用于计算机模拟的编译系统出现在人们眼前，在计算机的辅助下，复杂的系统分析和系统预测变成了可行的事情。

2系统动力学相关理论概述

2.1系统动力学概念及模型特点

系统动力学是一门分析并研究信息反馈系统的学科，也是一门认识系统问题和解决系统问题交叉的综合的新学科，它是系统科学和管理科学的一个分支，也是一门沟通自然科学和社会科学等领域的横向学科。目前，系统动力学的应用领域已经非常广泛，在社会、人口、经济、科技、教育、医学、环境等各个领域都在进行广泛的研究并已经有许多研究成果，系统动力学也有待于进一步的发展和深入。

系统动力学以整个复杂系统（如经济系统、环境系统等）作为研究对象，把所研究的问题通过建立SD模型来模拟仿真，并用计算机的功能来模拟仿真进行定量研究，通过模拟仿真研究分析得到最科学的解决方式。

系统动力学的模型有下列主要特点：

（1）模型可以能容纳大量的变量，系统动力学模型的变量容量要大大的超出其他分析模型；

（2）SD是一种结构模型，通过系统动力学模型能够充分认识系统结构，并且把握系统的行为；而不是仅仅依靠数据来研究系统行为；

（3）它能够有效的模拟实际系统，系统动力学不仅能够发挥人的主动性，通过推理评价等方式对系统进行分析，又能够通过电脑的辅助功能对实际系统进行分解处理，通过人与电脑的相互配合得到最科学最合适的决策方案；

（4）模型分析计算由计算机仿真模拟实现，在一个设定的时间周期，并在曲线上随时间变化而变化，表示一个周期的倾向，换句话说，该模型可以处理非线性、高阶次、多重反馈的系统（如环境、经济系统等）的相关问题。

2.2系统动力学用来解决问题的主要步骤

系统动力学可分为五个步骤用来分析解决问题：

（1）系统分析。此部分的是分析问题的初始阶段，主要是分析主要矛盾和明确系统分析的目的。通过调研和查资料获取现状和现有数据，分析主要矛盾和主要问题，知道自己需要解决的困难，确定系统的变量和系统模块。

（2）结构分析。主要任务是分析信息处理系统和反馈机制，确定系统的子系统和子模块，并分析子系统、子模块、各个变量之间的关系和影响，分析时间、空间因素对系统的影响。

（3）建立模型。此部分主要就是做出系统的流程图、建立系统方程、将前期数据导入系统、确定系数。

（4）模型模拟仿真预测并进行检验。发挥人的主动性和计算机的辅助功能，对模型进行模拟仿真，通过多次修改结构和参数达到最拟合的状态。

（5）政策分析，提出建议。

以上五个步骤可用下图（图2）表示；

3基于物质流分析的生态效率评价....12

3.1生态效率与物质流.......12

3.2生态效率的计算........16

3.3我国生态效率状况.......18

4系统动力学可持续发展模型的构建.......23

4.1基本模型结构.........25

4.1.1人口子系统........25

5.可持续发展模型的模拟与结果分析.....33

5.1GDP分析.......34

5.2工业产出分析......35

6实现C模式发展的措施与建议

实现经济、社会、环境的可持续发展要求我们要把经济、社会、环境作为一个动态复杂的系统，系统内部相互联系、相互影响，并要求人类可以通过政策措施调控这个系统，在能够实现生态环境质量能够不断改善、自然资源合理开发和永续利用的前提条件下，实现经济、社会、环境的可持续发展。所以说，要想实现可持续的发展，首先就要求我们要建立科学的自然资源观、人口观、经济发展观、生态环境观和社会进步观，并且把这些观念形成完整的价值观体系，使它们相互协调、相互制约，以此取代盲目追求经济利益的价值观；第二，我们要对这个动态复杂系统中的自然资源、人口、经济、社会和生态环境各个子系统以及他们的要素之间的相互关系进行定性分析和定量分析，从而对这个可持续发展系统的结构有个清楚的认识和全面的理解把握；第三，预测并看到它未来的状态，这一步是要根据这个系统的历史数据和现实的状态来预测的，但是可持续发展系统并不是简单的定性描述，而应该是各个子系统、子模块、变量等定量的表达，通过这些就可以对这个系统的发展趋势有较为科学的认识。

6.1减物质发展层面

在保证不影响经济高速增长的同时尽可能的减少能源消耗量的增长，即实现减物质化或低耗能地增长对于当下我国是个亟待解决的也非常重要的问题，只有通过发展减物质化的经济，才能保证我国经济、社会、生态环境的可持续发展。但这是个循序渐进的过程，需要通过以下三个阶段来发展可持续经济（图2.2）。

7结论与展望

7.1结论

本文利用系统动力学理论方法，通过软件建立可持续发展模型，模型由人口子系统、经济子系统（包含GDP、农业、工业、服务业）、污染子系统、资源子系统四个子系统组成，并在模型中添加GDP、工业总产值、第三产业产值、能源消耗、粮食产量这几个指标的实际值，更新Stella模型，与模拟的GDP、工业总产值、第三产业产值、能源消耗、粮食产量进行拟合，得出我国的发展现状，得出为实现2020年GDP翻两番的经济目标，要通过减物质的发展策略获得适合我国发展的道路，即物质减半的减物质化发展道路。计算我国2020年的生态效率2677.5元/吨标准煤，对比2020年GDP翻两番的目标和诸大建提出的模式的发展道路，得出生态效率的发展目标4017元/吨标准煤。

7.2展望

在以往的研究中，我国在系统动力学软科学决策方面已经取得了突出的成绩，同时，在非线性复杂系统特性模型参数与结构优化等方面也已经幵展工作，但是联系实际和解决实际问题还比较少。本文建立了经济、社会、生态三者可持续发展能力间的相互联系与影响，并建立它们之间的反馈回路，在模拟可持续发展趋势中实现应用。可持续发展系统是一个动态的仿真模型，能够从战略上描述我国GDP、能源投入等各指标的发展趋势。但是本文还存在诸多缺陷以及后期需要细化和完善的地方。

（1）影响可持续发展的因素有很多，但是限于个人力量和学术水平、经验，以及资料来源具有局限性，在分析生态效率时只能从宏观方面进行战略分析，本文只针对主要影响因子做出分析，如GDP、化学能源投入、工业总产值、第三产业产值等，因此，模拟值与实际值的偏差有选取的指标不够全面的原因。

（2）模型模拟的是我国1990年到2100年间的趋势，属于战略研究，其中的影响因素无法全面考虑到，因此单从某一年来说，会存在比较大的误差或者峰值出现的年份有所不同，但对于我国的发展趋势研究并不妨碍，因此，从这个角度来看，模型有待于不断的细化、完善。

参考文献（略）