全 文 ：书第 !" 卷第 # 期
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生 态 学 报
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基金项目：陕西省自然科学研究基金资助项目（!$$56785）
收稿日期：!$$89$:9!:；修订日期：!$$"9$;9$<
作者简介：杨养锋（<#"! =），男，陕西乾县人，博士生，主要从事环境系统工程研究2 (9>?@1：AAB
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能源重化工工业园环境系统动力学仿真与调控
杨养锋，薛惠锋
（西北工业大学 自动化学院，陕西 西安W "<$$"!）
摘要：以锦界工业园环境系统为对象，在系统结构分析基础上，构建其系统动力学模型，并确定生产性投资比例、科技投资比例、
环保投资比例、污水处理投资率、废气处理投资率、固废处理投资率为调控参数进行仿真。结果表明，当生产性投资比例由
$X <;提高到 $2 <8，科技投资比例由 $2 $! 提高到 $2 $;，环保投资比例由 $2 $; 提高到 $2 $:，污水处理投资率由 $2 ; 下调为 $2 C8，
废气处理投资率由 $2 ! 提高到 $2 C;，固废处理投资率由 $2 ; 下调为 $2 C 时，园区年均工业总产值增长率达到 !染度年均降幅为 :2 是合理的调整生产、科技和环保的投资比例，适当降低生产性投资比例，增加科技投资和环保投资比例；二是合理的调整污水、
废气和固废处理的投资比例，加强三废处理的基础设施建设，为构建完整的三废回收和处理系统奠定基础。
关键词：能源重化工工业园；环境系统；系统动力学；仿真；调控
文章编号：<$$$9$#CC（!$$"）$#9C:$<9<$W 中图分类号：P;!;2 <；Z<;!W 文献标识码：%
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能源重化工工业园是指以当地丰富的资源储备为依托，以发展能源重化工产业为核心，以产业集聚为载
体，以产业链网的构建为途径，以制造系统的生态化改造为动力，以实现物质闭路循环和能量梯级利用为追求
目标的工业园区，其发展的最高形式是生态工业园区。它具有如下特征：区域内资源储备丰富；园区开发面积
较大（一般在 9:!3;以上）；基础设施共享；功能分区明确；核心企业一般投资规模大，污染严重，对资源依赖性
强，消耗量大；集聚企业之间以物质、能量的流动、承接为纽带联系紧密；具有严格的园区环境执行标准和限制
条件；共同拥有一个对入园企业提供必要的基础设施、服务、管理等的行政主管单位。
环境系统作为能源重化工工业园复合系统的一个重要内生系统，它具有发现、控制、引导园区良性发展的
重要功能，同时，它也是园区不同发展阶段的重要评价和观控系统，通过对环境系统的分析和评价有助于管理
者发现园区发展中存在的问题，并及时的通过政策或宏观战略决策的调整来控制和引导园区的健康发展。同
时，对环境系统的定量研究，有助于管理者更为科学的规划和建设园区公共基础设施，从而促进园区环境系统
的持续改善。
系统动力学理论与方法是 ;: 世纪 <: 年代美国麻省理工学院 = & >& 福雷斯特创立的［9］。运用系统动力
学仿真对能源重化工工业园环境管理决策提供支持是一种新方法［;］。它集系统论、控制论和信息论于一身，
融会了组织管理理论的精髓，并采用计算机模拟技术，对于认识和处理高阶次、非线性、多重反馈的时变系统
是一种极为有效的工具［?］。孙玉峰对矿区环境系统的研究［@］；汤洁等对吉林省大安市生态环境规划的研
究［<］；宋学锋和刘耀彬对江苏省城市化与生态环境耦合的研究［A］；汪彦博等对水环境承载力的研究［B］；陈六
君等对环境系统的临界性分析［C］都采用了系统动力学方法。本文运用系统动力学方法分析了锦界工业园区
的人口、经济、环境等各子系统之间的关系，建立了侧重于环境管理系统的能源重化工工业园各子系统协调发
展动力学模型；确定生产性投资比例、科技投资比例、环保投资比例、污水处理投资率、废气处理投资率、固废
处理投资率等指标作为调控参量，进行了模拟调控，得出了园区环境管理相对最佳的方案。
)* 研究地区与研究方法
)& )* 研究地区
锦界工业园区是陕北能源重化工基地的重要组成部分，面积为 9A73;，区域内富含丰富的煤炭、石英砂、
天然气等自然资源。该区域位于陕北黄土高原腹地与陕北毛乌素沙漠过渡地带，风沙草滩区，属半干旱大陆
性气候，年均降水量约 @@9& ;33，平均蒸发量 ;999& ;33。其独特的地形地貌和气候特征，造成生态环境非常
脆弱。
)& +* 研究方法
图 9D 能源重化工工业园区复合生态系统结构
D E,+& 9D F)3#)4.1 ’()G505"’3 5"/4("4/’ )H ’.’/+0 -.1 !’-20 (!’3,(-*
,.145"/,-* #-/7
)& +& )* 模型总体结构
能源重化工工业园是一个包括人口、经济、资源和
环境等系统构成的地域综合体，各子系统之间相互作
用，相互影响共同推动大系统的演化和发展，大系统演
化和发展的状态需要人为的设计和干预，使其向着人们
所期望的方向和状态演化，工业园区的管理系统是约束
和控制各子系统之间的作用关系和强度，决定着各子系
统演化的路径，从而以人的愿望和意志引导和影响大系
统演化方向的重要功能系统。因此能源重化工工业园
从结构上看它是由人口、经济、资源、环境和管理系统构
成的具有一定功能的复杂系统（如图 9），本文所建立的
能源重化工工业园复合系统中，并未将资源系统作为一个子系统独立出来，主要基于以下考虑：从系统的外部
;:C? D 生D 态D 学D 报D D D ;B 卷D
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环境来看，资源系统是能源重化工工业园建立和发展的基础，是一个重要的功能系统，但从系统内部环境来
看，能源重化工工业园是一个资源消耗系统，资源对系统影响主要体现在资源消耗过程中排放的污染物对环
境系统的影响，而这种影响含化在废气、污水和固废 / 个子系统中，为了后面实证研究的需要，本文将资源的
影响因素分解在这 / 个子系统中。
图 0 中以管理系统为中心的三角形表示能源重化工工业园复合系统，三角形 / 个顶点分别代表工业园区
复合系统中的经济、人口和环境子系统，之所以用三角形表示这 / 个子系统，是因为 / 个子系统之间没有明显
重要不重要之分。其次，管理子系统之所以置于三角形的中间，主要是从管理子系统在大系统中所处的地位
和功能考虑的。工业园区复合系统的 1 个子系统不是孤立的，每个子系统都与其他子系统相互交错，共成一
体。需要注意的是，这里的某一种“流”并不表示三角形的这一条边上只有该种“流”存在，而是任何一边都代
表着各种“流”均存在，而且六中流也存在于管理系统和其他 / 个子系统之间［2］。
!& "& "# 模型因果关系图
在分析了能源重化工工业园各子系统之间相互联系、相互影响复杂关系的基础上，构建了锦界工业园各
子系统之间的因果关系流程图，如下图 3 所示。主要反馈回路如下：
!"区域人口 4废水（废气、固废） !"排放 4废水（废气、固废） !"污染度 4 !"环境相对污染度 5区域
人口
!"园区工业总产值 4废水（废气、固废） !"排放 4 废水（废气、固废） !"污染度 4
!"
环境相对污染度
5园区工业总产值
!"园区工业总产值 4 !"环保总投资 5废水（废气、固废） !"污染度 5 !"环境相对污染度 5园区工业
总产值
!"环保总投资 5废水（废气、固废） !"排放 4 !"环境相对污染度 4环保总投资
图 36 能源重化工工业园因果关系回路
7,+& 36 8-9:-*,"; *))# ,. ’.’<+; -.= !’->; (!’?,(-* ,.=9:"<,-* #-<@
!& "& $# 各子系统流图及方程式
在分析系统因果关系回路的基础上，建立各子系统的流图和方程式。
/AB/6 2 期 6 6 6 杨养锋6 等：能源重化工工业园环境系统动力学仿真与调控 6
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（/）人口子系统
图 01 人口子系统流图
2,+& 01 2*)% (!-3" )4 #)#5*-",). 657686"’9
人口子系统（图 0）属于发展子系统，通过人口数量
的增加和人口素质的提高影响着园区发展、资源利用和
生态环境的改善，同时又受制于园区经济发展水平和环
境质量。人口的资源属性通过社会劳动力与经济系统
连接，直接参与到区域经济变化过程中；人口的环境属
性通过生活排泄及生态环保意识与环境系统连接，直接
参与到区域生态环境演化过程中。该子系统用区域人
口作为状态变量；园区年出生人口、园区年死亡人口、园
区年迁入人口、园区年迁出人口作为速率变量。通过生育影响因子、环境生态影响因子综合反映计划生育政
策、区域保健水平、环境生态质量对人口子系统的影响。下面为人口子系统方程：
园区总人口（:） 1 :& ; < :& = > ?@ A（B:& =; C ?:& =; > DE& =; C DF& =;）
园区年出生人口（B:） B:& =; < :& ; A (6* A G8
园区年死亡人口（?:） ?:& = ; < :& ; A 6%* A !8
园区年迁出人口（DE） DF& =; < :& ; A H3*
园区年迁入人口（DF） DE& =; < :& ; A H(*
式中，:= 为过去人口总数，: ;为现在人口总数，(6*为出生率，6%*为死亡率，H3* 为迁入率，H(* 为迁出率，
G8为生育影响因子，!8为环境生态影响因子。
（I）经济子系统
图 J1 经济子系统流图
2,+& J1 2*)% (!-3" )4 ’().)98 657686"’9
经济子系统（图 J）属于动力子系统，它通过各产业
之间建立生态产业链网，实现物质闭路循环、能量的梯
级利用，废气达标排放，废水循环利用，固体废物资源
化。同时，它又通过环保投资系统，对园区内整体的环
境系统进行管理和调控，使环境系统和经济系统协调发
展。该子系统用园区工业总产值作为状态变量；工业总
产值增加值、工业总产值减少值作为速率变量。下面为
经济子系统方程：
园区工业总产值（KLMEM）1 1 KLMEM& ; < KLMEM& = > ?@ A（KLMEMM& = ; C KLMEM=& = ;）
工业总产值增加值（KLMEMM）KLMEMM& = ; < KLMEM& ; A KLMEMMN& ;
工业总产值增长率（KLMEMMN）KLMEMMN& ; < C O& P A *.Q=RF?& ; > +*S*& ;T
工业总产值减少值（KLMEM=） KLMEM=& = ; < QBM@M& ; > UE@M& ; > ;=@M& ;
生产性投资（UE@M） UE@M& ; < KLMEM& ; A 6("V*& W
科技投资（;=@M） ;=@M& ; < KLMEM& ; A WG"V*& W
环保总投资（QBM@M） QBM@M& ; < KLMEM& ; A !7V"V*& W
式中，+*S*为劳动力比例，6("V*为生产性投资比例，WG"V* 为科技投资比例，!7V"V* 为环保投资比例，Q=RF?
为环境相对污染度。
（0）环境子系统
环境子系统属于约束系统，同时也是经济子系统、人口子系统和生态系统协调发展的评价子系统，资源是
能源重化工工业园建立和发展的基础，是其核心的子系统，资源对系统的影响主要体现在由于三废排放对环
境子系统的影响，因此环境系统的结构是以资源系统为核心，由污水处理子系统、大气污染处理子系统和固废
污染处理子系统组成（如图 X）。资源对环境的影响因素也含化在这 0 个子系统当中。
JOY0 1 生1 态1 学1 报1 1 1 IP 卷1
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图 /0 环境子系统结构图
1,+& /0 2"34("43’ )5 ’.6,3).7’." 8498:8"’7
污水处理子系统（图 ;）是以水污染（<=> 存量）作
为状态变量，以 <=> 产生量、<=> 减少量和 <=> 自然
降解量作为速率变量，同时以多个辅助变量与其它子系
统相连。以水污染（<=>存量）作为状态变量是基于对
锦界工业园区目前排放废水中主要污染物的具体分析，
锦界工业园区的总废水量为 ?& @A B C@; 7D $ - ，每天排
放污水 AA/E@7D。废水中主要污染物为 F=>/、<=>、
GHDIG、22、石油类等，还含有少量的 1
J、2 JA、染物，但从监测数据分析来看，除过 <=> 含量超标外，
其他污染物含量均在国家二级水质标准值范围内，<=>
污染物背景平均浓度为 CE，是国家二级水质标准的
CL A; 倍，因此以水污染（<=> 存量）作为状态变量具有
一定的代表性和针对性。
图 ;0 污水处理子系统流图
1,+& ;0 1*)% (!-3" )5 %-8"’ %-"’3 "3’-"7’." 8498:8"’7
污水处理子系统方程：
水污染 <=>存量（<2MN）0 <2MN& O P <2MN& Q R >S B（<<2K& QO J <=>产生量（<<2K）0 <<2K& QO P <2<12K& QO R <2HM2K& QO
生产废水（<=>）产生量（<2<12K）0 <2<12K& QO P 2<12T1K& QO B #.UV& W
生产废水排放量（2<12T1K）0 2<12T1K& QO P XYZ生活污水（<=>）产生量（<2HM2K）0 <2HM2K& QO P 2HM2<2K& QO B *.UV& W
生活污水产生量（2HM2<2K）0 2HM2<2K& QO P T& O B 3[%8(8*& W
<=>减少量（<=>自然消解量（<=>自然消减量（<\QK）0 <\QK& QO PM2<12K& QO B（58.U& W J U9.U& W）
污水厂进废水量（M2<12K）0 M2<12K& QO P ^1 SH_G _K2_（12ZK& O B 58(**& W ‘ P M2<12ZK& O B 58(**& W ）
废水总量（12ZK）0 12ZK& O P 2<12T1K& QO R 2HM2<2K& QO
污水厂污水处理能力（M2<污水处理投资（M2区域地表水 <=>浓度（<>F2G>）0 <>F2G>& O P 9[.U& W R <2MN& O a .[[**& W
/@?D0 E 期 0 0 0 杨养锋0 等：能源重化工工业园环境系统动力学仿真与调控 0
!""#：$ $ %%%& ’()*)+,(-& (.
水质相对污染度（/012342）5 /012342& 6 7 829/:2& 6 ; <=.>& ?
式中，#.>@为生产废水（8A2）浓度典型值，*.>@为生活污水 8A2典型浓度值，+B%C#B* 为工业废水万元产
值排放量，BD.>为废水浓度，E=%D(D*为人均污水产生量，(@EF=FD 为 8A2 自然消解系数，><.> 为达标排放浓度，
BD(**为废水处理率，%D"@*为污水处理投资率，<=.>为区域地表水背景浓度，.==** 为年均径流量，<=.> 为区域地
表水背景浓度，%C%D(**为万元污水处理量。
大气污染处理子系统（图 G）是环境系统的一个子系统，它是以大气污染（/AH）存量作为状态变量，以 /AH
产生量和消减量作为速率变量，以多个辅助变量和其他子系统相连。之所以选择以大气污染（/AH）存量作为
状态变量是基于对锦界工业园区大气质量的分析：对大气环境质量有影响的污染物有 /AH、:AH、I/J。/AH在
有风、小风和静风条件时叠加了背景值后的 K! 浓度最大值分别为 L& MNNOGP+ $ PQ，L& RLRHSP+ $ PQ，
LT MGNGMP+ $ PQ，分别占标准值（《环境空气质量标准》（U9QLSRV KSSO）二级标准值）的 SG& NW、KLK& LLW和
SRT NW，基本接近标准值的上限。:AH在有风、小风和静风条件时叠加了背景值后的 K! 浓度最大值分别为
LT KHSRO P+ $ PQ、L& KMKGKP+ $ PQ、L& KHORG P+ $ PQ，分别占标准值的 RM& KW、RS& HW，RH& GW。废气中 I/J 日均
浓度贡献值为 L& LLLR P+ $ PQ，叠加了背景值后最大日均浓度值为 L& GGQR P+ $ PQ，超标 K& RN 倍，因 I/J 日均浓
度贡献值占叠加了背景值后最大日均浓度值的 L& LORW，这说明园区工业生产排放的废气中 I/J日均浓度贡
献值对区域环境空气质量影响很小。因此，目前对锦界工业园区大气质量影响最大的污染物是 /AH，选择大
气污染（/AH）存量作为状态变量具有典型性和针对性。
图 G5 大气污染处理子系统流图
X,+& G5 X*)% (!-E" )B %-D"’ +-D "E’-"P’." DY大气污染处理子系统方程：
大气污染（/AH）存量（/2Z8[）5 /2Z8[& 6 7 /2Z8[& \ ] 2I ^（/8/[& \6 _ /1\[& \6
_ 2Z341/& \6）
/AH产生量（/8/[）5 /8/[& \6 7 /8‘a[& 6 ^ !**H& ? ] aU/2X[& 6 ^ P+D@E*& ? ^ !**K& ? ]
/b‘a[& 6 ^ !**Q
生产用煤量（/8‘a[）5 /8‘a[& 6 7 /8‘9a[& \6 ^ @DFD& ?
生产用标煤量（/8‘9a[）5 /8‘9a[& \6 7 U‘0800& \ 6 ^ %C.!& ?
生活用煤量（/b‘a[）5 /b‘a[& 6 7 E=CP*& ? ^ J& 6
/AH消减量（/1\[）5 /1\[& \6 7 /8[I0& 6 ^ D%C(**& ?
/AH处理投资（/8[I0）5 /8[I0& 6 7 b90I0& 6 ^ D(*"@<& ?
大气污染消散（2Z341/）5 2Z341/& \6 7 /2Z8[& 6 ^ FDFD& ?
大气相对污染度（2Z342）5 2Z342& 6 7 /2Z8[& 6 ; DcCE*& ?
OLNQ 5 生5 态5 学5 报5 5 5 HG 卷5
!""#：$ $ %%%& ’()*)+,(-& (.
环境相对污染度（/0123）4 /0123& 5 6 37123& 5 8 9:;3123& 5 8 <=;3123& 5
式中，>?@A*为人均用煤量，!**B 为含硫率 B，!**C 为含硫率 C，!**D 为含硫率 D，A+EF>* 为煤矸石自燃率，FEGE
为折算系数，%@.!为万元 <3H能耗，I<93=J为煤矸石堆放量，GEGE 为消散系数，EK@>* 为区域 9LC环境容量，
E%@(**为万元 9LC处理量，E(*"FM为 9LC处理投资比率。
固废污染处理子系统（图 N）属于环境系统的一个子系统，它以固体废弃物存量（煤矸石）为状态变量，以
固废年产生量和固废年消减量为速率变量，有多个辅助变量与其他子系统相连。以固体废弃物存量（煤矸
石）作为状态变量是因为锦界工业园区主要的能耗资源是煤炭，而煤矸石是其最主要的固体污染源，占固体
废弃物年产生量的 NOP以上，因此选择该指标作为状态变量能够较为直观和真实的反映园区固体废弃物污
染的现状。下面为固废污染处理子系统方程。
图 N4 固废处理子系统流图
=,+& N4 =*)% (!->" )Q E)*,R %-E"’ ">’-"A’." ESME@E"’A
固体废弃物存量（<=TJ）：<=TJ& 5 6 <=TJ& 0 8 3U V（<=T9J& 05 W <=09J& 05 W <:200J& 05）
固废年产生量（<=T9J）：<=T9J& 05 6 9<=T9J& 05 8 J<=T9J& 05
生产固废产生量（9<=T9J）：9<=T9J& 05 6 生活垃圾产生量（J<=T9J）：J<=T9J& 05 6 H& 5 V >?*?(E*& Y
固废年消减量（<=09J）：<=09J& 05 6 <=TJJ& 05 8 <=:/JXJ& 05
固废处理量（<=TJJ）：<=TJJ& 05 6 <=TJU:& 5 V +%@(**& Y
固废处理投资（<=TJU:）：<=TJU:& 5 6 /Z:U:& 5 V +Q(*"F*& Y
固废综合利用量（<=:/JXJ）：<=:/JXJ& 05 6 <=T9J& 05 V +QF!*@*& Y
固废自然降解量（<:200J）：<:200J& 05 6 <=TJ& 5 V +QF>?*& Y
固废相对污染度（<=;3123）：<=;3123& 5 6 <=TJ& 5 [ ?K+Q(*& Y
式中，?K+Q(*为基期固废存量，+%@+Q* 为万元工业产值固废产生率，>?*?(E* 为人均垃圾产生量，+QF>?* 为固废
自然降解率，+QF!*@*为固废综合利用率，+Q(*"F*为固废处理投资率；+%@(**为万元投资固废处理率。
!" 结果与分析
!& #" 系统参数的确定
（B）利用历史统计资料!和工业园区的特点取算术平均数。这类参数有平均出生率（\& \DD），平均死亡
率（\& \\]B），迁入率（\& \O），迁出率（\& \^N），万元 <3H能耗（B& C"标准煤 $万元），工业废水万元产值排放量
（^B& D_ " $ -）、日人均污水产生量（\& C AD $（人·R））、万元工业产值固废产生量（_& O " $ -）。
（C）用回归法确定参数和方程。本模型中用一元线性回归确定社会劳动力与总人口的关系；用非线性回
_\ND4 ‘ 期 4 4 4 杨养锋4 等：能源重化工工业园环境系统动力学仿真与调控 4
! 《神木县统计年鉴》（C\\B 年 a C\\^ 年）
!""#：$ $ %%%& ’()*)+,(-& (.
归法确定工业产值增长率和劳动力比例、环境相对污染度之间的关系。
!& !" 模型检验
对系统动力学模型检验的目的是验证所建立的模型是否较好的反映系统的本质特征和某些主要特
征［/0］。由于该园区建设和运行的时间较短，通过查阅年鉴和参考相关资料，本文选取园区总人口、园区工业
总产值、生产废水排放量和废水总量等指标为代表，以 1000 年为起始，输出预测 1002 年的模拟结果，与历史
数据比较误差 3 1 4的概率为 2/& 5 4，误差 3 2 4的概率为 67& 2 4，误差 3 /0 4的概率为 89& : 4 ，说明模
型有足够的有效性。
!& #" 系统仿真
根据控制变量的确定原则，结合系统自然过程的模拟，选择了生产性投资比例、科技投资比例、环保投资比
例（生产、科技和环保投资占园区 ;<=的比例）；污水处理投资率、废气处理投资率、固废处理投资率（污水、废气
和固废处理投资占环保投资的比例）等几项指标作为调控变量，设定时间边界为 1002 > 10/2 年，1002 年为模拟
的基期!，时间步长为 /-，进行仿真模拟。调控参量及具有代表性的方案示于表 /，其仿真结果见表 1。具体调控
思路：方案 /是指现状方案，即保持现有状况不变，不采取任何措施；方案 1是指在现状方案的基础上，通过调整
生产、科技和环保的投资比例，实现对投资系统内部结构的优化，促进系统的良性发展；方案5是在方案1的基础
上通过对三废投资率的调整，实现环保投资系统的结构优化，进一步促进系统整体的优化。
表 $" 锦界工业园环境系统仿真模拟调控参量及方案
%&’() $" *+,-./0)1/ 2&3&0)/)3. &1+ 234,)5/. 46 )1783410)1/ .9./)0 .80-(&/841 46 :81,8) ;1+-./38&( <&3=
方案
=?)@’("
投资比例（生产、科技、环保）
A.B’C"D’." #?)#)",).
（#?)EF(",). ：C(,G"’(!：
’.B,?).D’." #?)"’(",).）
污水处理投资率
A.B’C"D’." ?-",) )H
%-C"’ %-"’? "?’-"D’."
废气处理投资率
A.B’C"D’." ?-",) )H
%-C"’ +-C "?’-"D’."
固废处理投资率
A.B’C"D’." ?-",) )H
C)*,E %-C"’ "?’-"D’."
方案 /=?)@’("/ 0& /9 ：0& 01 ：0& 09 0& 9 0& 1 0& 9
方案 1=?)@’("1 0& /7 ：0& 09 ：0& 06 0& 9 0& 1 0& 9
方案 5=?)@’("5 0& /7 ：0& 09 ：0& 06 0& 57 0& 59 0& 5
表 !" # 种仿真方案的结果
%&’() !" >80-(&/841 3).-(/. 46 /?) +866)3)1/ 234,)5/.
指标
A.E’I
方案
=?)@’("
年份 J’-?
1007 100: 1006 1008 10/0 10// 10/1 10/5 10/9 10/2
总人口（万人）
K)"-* #)#F*-",).（/0 "!)FC-.E）
总产值（亿元）
;?)CC #?)EF(",).（/00 D,**,). LF-.）
环境相对污染度
M’*-",B’ ’.B,?).D’."#)**F",). E’+?’’
/ 5& 56 5& 9: 5& 28 5& 71 5& :/ 5& :8 5& 66 5& 8: 9& 0: 9& /7
1 5& 7/ 5& 78 5& :6 5& 67 5& 82 9& 09 9& /5 9& 5/ 9& 95 9& 98
5 5& 9 5& 71 5& :8 5& 86 9& /: 9& 5: 9& 26 9& :8 2& 05 2& 1:
/ 1:& 15 17& /8 17& 58 1:& 72 50& 01 55& :/ 58& /9 97& 87 26& 18 :9& 68
1 1:& 15 17& 12 17& 22 1:& 86 50& 7/ 59& 78 90& :/ 98& 9: 71& 1: 6/& 1
5 17& 75 12& 65 17& 62 18& 71 59& 29 91& 29 22& 95 :7& 22 //1& 1/ /:5& 72
/ 0& 657 0& 657 0& 69 0& 696 0& 626 0& 6:1 0& 666 0& 80: 0& 85 0& 827
1 0& :6: 0& :99 0& :06 0& 7:2 0& 792 0& 7/2 0& 267 0& 227 0& 216 0& 2
5 0& :75 0& :05 0& 725 0& 707 0& 27/ 0& 2/7 0& 9:/ 0& 917 0& 56: 0& 571
!& @" 结果分析
方案 /。由仿真结果可知，若按现状发展，园区经济发展相对滞后（图 8），年均工业总产值增长率仅有
/0& 14；环境污染趋势进一步恶化（图 /0），环境相对污染度逐年提高，年均增幅为 /& 54；人口增长缓慢（图
6065 N 生N 态N 学N 报N N N 1: 卷N
! 基期数据来源：锦界工业园统计资料
!""#：$ $ %%%& ’()*)+,(-& (.
图 /0 总产值指标模拟曲线（1 种方案中）
2,+& /0 3,45*-",). (567’8 )9 +6)88 #6):5(",). ,.:’;
<<），年均人口增长率仅为 =& >?。人均工业总产值增
长率的增速呈现逐年下降的趋势，年均降幅为 <@ =1?，
可见环境污染的进一步恶化已经严重制约了经济和人
口子系统的良性发展，使系统之间的发展不相协调。
方案 =。生产性投资比例由 A& <> 提高到 A& 技投资比例由 A& A= 提高到 A& A>；环保投资比例由 A& A>
提高到 A& AC；其他参数保持不变。园区经济发展速度
加快（图 /），年均工业总产值增长率 得到控制和改善（图 均降幅为 D& 图 0 2,+& ,.:’;0
适度增长（图 <<），年均人口增长率为 1& =?；人均工业
总产值增长率的增速呈现逐年上升趋势，年均增幅为
1& >?，经济、环境和人口子系统进入良性和协调发展
状态。
方案 1。在方案 = 的基础上，对环保投资比例进行
调整，使系统得到进一步优化。污水处理投资率由 A& >
下调为 A& 1B，废气处理投资率由 A& = 提高到 A& 1>，固废
处理投资率由 A& > 下调为 A& 1。结果显示，园区经济快
速发展（图 /），年均工业总产值增长率 =得到持续改善（图 & E?，
经济、环境和人口子系统实现协调发展。可见方案 1 是
图 <<0 总人口指标模拟曲线（1 种方案中）
2,+& <<0 3,45*-",). (567’8 )9 ")"-* #)#5*-",). ,.:’;
锦界工业园环境管理的相对最佳方案。
!" 结语
通过仿真研究，可以看出方案 1 是锦界工业园环境
管理相对最佳方案，它既能使经济实现较快的发展，又
能促进经济、人口和环境系统协调发展。而且，各种变
量都限制在适度的范围之内，经过努力能够实现。因
此，锦界工业园在环境管理中必须采取以下措施：一是
合理的调整生产、科技和环保的投资比例，适当降低生
产性投资比例，增加科技投资和环保投资比例。科技投
资比例的提高，在宏观层面有利于水技术进步因子和资
源利用技术进步因子的提高，从而增加水资源存量和供给能力，同时也提高了资源利用效率；微观层面能够激
励企业研发和实施先进的循环经济技术，提高资源循环利用率，减少三废的排放，使环境系统得到持续改善；
环保投资比例的提高有利于园区控制和改善环境污染。二是合理的调整污水、废气和固废处理的投资比例，
加强三废处理的基础设施建设，为构建完整的三废回收和处理系统奠定基础。
制造业尤其是能源重化工行业的生态化改造是 =< 世纪人类实现可持续发展的关键领域，生态工业园则
是制造业生态化改造的最高形态，能源重化工工业园作为制造业生态化改造的初级形态，在其建立和发展过
程中必须积极引入环境管理的理念，构建科学规范的环境管理决策机制，从而为园区的生态化改造建立基础
性平台，以便能够控制和引导园区生态化改造的良性发展，本文以锦界工业园为例，在此方面进行了一定的探
索性研究。研究结果表明：能源重化工工业园可以通过对投资系统的调控，实现园区复合系统的优化和良性
/AC10 / 期 0 0 0 杨养锋0 等：能源重化工工业园环境系统动力学仿真与调控 0
!""#：$ $ %%%& ’()*)+,(-& (.
发展；其次，对投资系统的调控可以分为两个层面，一是对投资系统结构的优化；二是对环保投资子系统结构
的优化。
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