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探析SD方法在水土資源管理與調(diào)節(jié)中的應(yīng)用

文檔作者：蒲彥君王睿韓建忠嚴玉峰文檔來源：甘肅省科技發(fā)展促進中心		更新日期： 2026年08月11日	點擊數(shù)：
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137
區(qū)域治理 ECOLOGY 生 態(tài)
作者簡介：蒲彥君，生于1980年，本科，副高級工程師，研究方向為可持續(xù)發(fā)展相關(guān)規(guī)劃編制與研究。
基金項目：甘肅省軟科學(xué)專項“高質(zhì)量發(fā)展背景下黃河流域甘肅段生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)SD模型應(yīng)用研究”（項目編
號：20CX9ZA009）。
探析SD 方法在水土資源管理與調(diào)節(jié)中的應(yīng)用*
甘肅省科技發(fā)展促進中心　蒲彥君，王睿，韓建忠，嚴玉峰
摘要：為促進對水土資源系統(tǒng)中系統(tǒng)動力學(xué)(System dynamics, SD)的研究，論述了SD在水資源供需平衡、土
地利用動態(tài)變化、水土資源承載力評價以及優(yōu)化配置等領(lǐng)域應(yīng)用的研究現(xiàn)狀。鑒于此，提出了目前存在的問
題和面臨的發(fā)展空間，為今后的研究提供參考。
關(guān)鍵詞：SD模型；系統(tǒng)動力學(xué)；水土資源系統(tǒng)；模擬
中圖分類號：F301.2;TV213.4 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4595（2022）21-0137-0004
水資源作為人類賴以生存
的物質(zhì)基礎(chǔ)，影響著人類的進步
和社會的健康發(fā)展。我國水資源
地區(qū)分布不均，年內(nèi)分配不均、
年際變化大，且天然來水與用水
需求不匹配，導(dǎo)致水資源合理配
置難度較大[1]。土地資源同樣作
為自然要素之一，在經(jīng)濟社會的
發(fā)展過程中有著重要的作用。人
口持續(xù)增長和經(jīng)濟快速發(fā)展使土
地資源的需求也隨之增長，導(dǎo)致
后備土地資源不斷減少，我國土
地資源的承載水平受到嚴重削弱
[2]。水土資源系統(tǒng)是在限定的時
空范圍內(nèi)，由水資源、土地資源
和經(jīng)濟社會等要素組成，具有開
放性、復(fù)雜性和動態(tài)性等特點[3]。
目前，針對水土資源系統(tǒng)的研究
集中于對其承載力的評價及優(yōu)化
配置等方面[4,5]。
系統(tǒng)動力學(xué)(System
Dynamics, SD) 的理論基礎(chǔ)是反
饋控制理論，主要依據(jù)組成系統(tǒng)
的內(nèi)部各要素之間形成的關(guān)系和
各種反饋閉合環(huán)構(gòu)建模型，同時
搜集與系統(tǒng)行為有關(guān)的數(shù)據(jù)進行
仿真驗證，最后做出預(yù)測[6]。目
前，基于SD 方法的應(yīng)用研究主要
在環(huán)境保護、項目建設(shè)、糧食安
全、信息管理等領(lǐng)域[7,8]。同時
SD 方法在水土資源系統(tǒng)模擬與評
價方面也有廣泛應(yīng)用[9,10]。
一、SD 模型應(yīng)用于水土資源
系統(tǒng)
SD 可以定量分析各類復(fù)雜系
統(tǒng)的內(nèi)部反饋環(huán)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)功能
內(nèi)在特性的關(guān)系，具有能處理高
階、非線性等復(fù)雜問題的優(yōu)點，
在客觀的長期動態(tài)趨勢研究中應(yīng)
用較廣。目前對于SD 方法應(yīng)用于
水土資源系統(tǒng)的研究，主要是通
過設(shè)置變速率方程表達系統(tǒng)內(nèi)部
各要素之間的關(guān)系，進而形成閉
合反饋回路進行動態(tài)模擬，實現(xiàn)
定量表達系統(tǒng)整體的行為表現(xiàn)。
本文通過總結(jié)概述SD 模型在水
土資源系統(tǒng)中的應(yīng)用，探討彼此
的關(guān)聯(lián)與影響。
（一）SD 模型應(yīng)用于水資源
供需平衡
從20 世紀50 年代末起，我
國開展了對水資源供需平衡的研
究[11]。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，
數(shù)字模擬與仿真技術(shù)也得到快速
發(fā)展，并被推廣應(yīng)用于水資源領(lǐng)
域。針對我國水資源地區(qū)分布不
均，以及經(jīng)濟社會發(fā)展的差異性，
學(xué)者們設(shè)想在時間、空間和跨部
門實現(xiàn)水資源優(yōu)化配置，構(gòu)建出
了三維優(yōu)化分配水資源的理論模
型體系，從而實現(xiàn)解決多水源、
多目標、多用戶和多保證率的配
置問題[12,13]。這對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)
循環(huán)、社會經(jīng)濟健康發(fā)展起到重
要作用。SD 模型以水資源、社會、
經(jīng)濟、生態(tài)中的供需關(guān)系為要素
因子，在構(gòu)建模型時輸入各個要
素，通過建立變速率方程表達各
要素之間的相互作用，構(gòu)建出可
以實現(xiàn)交互作用的水資源供需平
衡的SD 模型，通過搜集該區(qū)域大
量歷史與現(xiàn)有數(shù)據(jù)，進行各項指
138
生 態(tài) ECOLOGY 區(qū)域治理
標的預(yù)測模型。目前在水資源供
需平衡的應(yīng)用研究中基于SD 模
型的適用性及有效性也得到了實
際驗證[14-16]。以水資源供需差額
為核心，構(gòu)建SD 模型，評價分析
預(yù)測結(jié)果，從而發(fā)現(xiàn)水資源在利
用過程中存在的問題[17]。
目前，基于SD 模型的水資
源供需平衡應(yīng)用研究主要是對某
一城市的水資源供需平衡預(yù)測模
擬及系統(tǒng)優(yōu)化[18, 19]、工農(nóng)業(yè)供
用水預(yù)測[20] 及生態(tài)需水預(yù)測[21]
等方面的研究。根據(jù)我國區(qū)域生
態(tài)經(jīng)濟社會和區(qū)域生態(tài)物質(zhì)文明
協(xié)同發(fā)展，考慮全球氣候變化、
水價調(diào)整機制、城鎮(zhèn)化建設(shè)進程
等因素對區(qū)域水資源供需情況的
影響，進一步完善區(qū)域水資源供
需系統(tǒng)的SD 應(yīng)用模型。
（二）SD 模型應(yīng)用于土地利
用的動態(tài)變化
土地利用系統(tǒng)受區(qū)域經(jīng)濟發(fā)
展程度、自然環(huán)境開發(fā)利用程度
和政府決策等因素影響[3]。目前，
國內(nèi)許多學(xué)者主要采用的是基于
計算機方法的數(shù)學(xué)模型和基于遙
感與地理信息系統(tǒng)技術(shù)的研究方
法來分析土地利用動態(tài)變化[22,
23]。其中數(shù)學(xué)模型主要有傳統(tǒng)土
地利用數(shù)量分析模型、綜合土地
利用動態(tài)分析模型和土地利用空
間格局分析模型等。
SD 以系統(tǒng)內(nèi)部閉合反饋環(huán)為
研究基礎(chǔ)，以計算機仿真技術(shù)為
手段，進行定性分析與定量研究
復(fù)雜系統(tǒng)的動態(tài)發(fā)展。SD 模型是
土地資源配置的有效工具，用來
研究區(qū)域人口發(fā)展、土地開發(fā)利
用和區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展變化等之
間的內(nèi)在聯(lián)系。許端陽等[26] 以
鄂爾多斯為研究區(qū)，利用SD 方法
構(gòu)建了耦合自然和人文因素的沙
漠化動態(tài)系統(tǒng)動力學(xué)模型。任曉
霞等利用從1994 年到2009 年的
各項統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在分析黑水縣土
地利用現(xiàn)狀、變化規(guī)律和驅(qū)動力
的基礎(chǔ)上，對黑水縣土地未來的
發(fā)展進行了預(yù)測。曹祺文等將土
地主控因子嵌入傳統(tǒng)中國城鎮(zhèn)化
SD 模型中，拓展出基于土地利用
的中國城鎮(zhèn)化SD 模型，開展了土
地利用的多種情景模擬。錢國英
等結(jié)合遙感技術(shù)與系統(tǒng)動力學(xué)對
土地利用狀況進行仿真分析，較
容易得出災(zāi)害嚴重的土地類型，
同時表明在一定時期內(nèi)無法正確
描述土地之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。
目前SD 模型在土地利用系
統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛，但對于系統(tǒng)
內(nèi)部閉合反饋環(huán)之間的相互作用
還難以定性表達，尚且無法準確
描述和反映某個因素在空間分布
上的具體變化。
（三）SD 模型應(yīng)用于水土資
源承載力評價
水土資源承載力主要由環(huán)
境、資源、經(jīng)濟和人口等因子
組成。由于其因子諸多，系統(tǒng)復(fù)
雜，SD 方法占據(jù)優(yōu)勢。其作為區(qū)
域經(jīng)濟發(fā)展?jié)摿Φ闹笜耍瑢ξ磥?
水土資源開發(fā)、生態(tài)環(huán)境保護和
社會經(jīng)濟發(fā)展有一定的科學(xué)參考
價值。
利用SD 模型開展水資源承
載力方面的研究，主要集中在對
社會經(jīng)濟發(fā)展起著重要保障能力
的地方自然資源的建模與評估。
陳興鵬等利用SD 理論基礎(chǔ)，建立
了西北干旱地區(qū)水土資源承載力
系統(tǒng)模型，同時以甘肅省河西地
區(qū)為例，分析了該地區(qū)的水土資
源承載力，并提出了相應(yīng)對策。
崔海升等以地方自然資源供需平
衡理論為核心，建立了自然資源
與環(huán)境約束下的哈爾濱地區(qū)自然
資源承載力系統(tǒng)動力學(xué)模型，并
模擬與預(yù)測出在哈爾濱地區(qū)將發(fā)
生政策性的地方自然資源問題。
梁栩等建立了自然資源、水環(huán)境
與人類經(jīng)濟社會關(guān)系的系統(tǒng)動力
學(xué)模式，并運用層次分析法構(gòu)建
了自然資源的脆弱性評估系統(tǒng)，
得出了有利于區(qū)域經(jīng)濟健康發(fā)展
的綜合模型。
采用SD 模型對土地資源承
載力研究重點則集中于社會經(jīng)濟
承載力和土地生產(chǎn)能力這兩個方
面，通過動態(tài)模擬在長時間序列
條件下的土地資源承載力變動狀
況，選擇土地資源的最佳使用方
法，為土地規(guī)劃研究提出新依據(jù)
[3]。高新才等[34] 從張掖市農(nóng)作物
的供需入手，構(gòu)建了SD 仿真模型
預(yù)測干旱地區(qū)土地資源人口承載
力。賈立斌等從安徽省鳳臺縣的
主要矛盾入手，構(gòu)建了該縣土地
資源承載力系統(tǒng)動力學(xué)模型，利
用3 種情景模擬對其進行評價和
139
區(qū)域治理 ECOLOGY 生 態(tài)
預(yù)測，并做出警情判定。
運用SD 方法對水土資源承
載力的研究更多傾向于單一評估
指標，但目前來看，單一評價指
標方法不能滿足決策需要，也無
法反映系統(tǒng)內(nèi)部反饋機制，導(dǎo)致
模型的模擬精度不夠，因此構(gòu)建
SD 模型時需要綜合考慮各評價指
標對水土資源數(shù)量和質(zhì)量影響。
（四）SD 模型應(yīng)用于水土資
源優(yōu)化配置
基于SD 模型的水土資源系
統(tǒng)優(yōu)化配置的研究現(xiàn)已成為學(xué)者
們關(guān)注的熱點。通過蓄水方案實
現(xiàn)水資源系統(tǒng)優(yōu)化綜合分配，并
通過與當前水資源系統(tǒng)供需驅(qū)動
因子和內(nèi)部各子系統(tǒng)的聯(lián)合建立
蓄水庫容模式，按照優(yōu)選時間序
列分析水資源系統(tǒng)運行規(guī)律和方
法。水資源系統(tǒng)調(diào)控理論采用構(gòu)
建因果鏈和反饋環(huán)，跟蹤水質(zhì)的
動態(tài)信息，通過模擬各種水文狀
態(tài)和多方法環(huán)境下水資源優(yōu)化配
置結(jié)果，尋找自然資源的使用效
益最佳方法[3]。在使用SD 模型
實現(xiàn)水資源系統(tǒng)運行與調(diào)度時，
由于未充分考慮SD 方法在優(yōu)化時
的局限，因此需要融合各知識領(lǐng)
域的方法進行優(yōu)選。土地資源作
為不可再生資源，是整個社會的
“財富之母”，對土地資源進行
優(yōu)化配置可提高土地利用的經(jīng)濟
效益。關(guān)于土地資源配置的模型
和算法集中在線性規(guī)劃模型、多
目標模型和利用貝葉斯數(shù)據(jù)同化
技術(shù)構(gòu)建土地優(yōu)化模型。但基于
SD 模型對土地資源的研究主要是
通過研究土地資源的供求關(guān)系、
土地資源的利用結(jié)構(gòu)調(diào)整以及土
地資源配置的市場化長期發(fā)展演
化等過程，構(gòu)建土地利用層次結(jié)
構(gòu)模型，模擬不同方案的土地資
源開發(fā)利用狀況。現(xiàn)有的SD 模型
關(guān)于土地資源系統(tǒng)的研究主要針
對系統(tǒng)整體的動態(tài)運行變化，系
統(tǒng)內(nèi)部各因素（土地、經(jīng)濟和社
會子系統(tǒng)反饋）之間反饋機制的
研究還相對較少，模型模擬精度
缺乏準確性。
二、問題與展望
（一）SD 模型應(yīng)用于水土資
源系統(tǒng)中的問題
SD 模型應(yīng)用于水土資源系統(tǒng)
中的研究已取得了一些成果，但
由于水土資源系統(tǒng)具有復(fù)雜性，
仍有很多問題尚未解決，需要進
一步研究。現(xiàn)如今將SD 方法應(yīng)用
于水土資源系統(tǒng)的研究還處于初
始階段，理論還未成熟，實際應(yīng)
用和成果并不多。目前存在以下
幾點問題還需深入研究。
（1）研究體系有待完善。
國內(nèi)外學(xué)者進行的SD 模型研究，
應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。其中，在水資源
方面的研究集中度偏低，缺少大
范圍的水資源綜合研究模型；在
土地資源方面的研究則側(cè)重于污
染評價與土地規(guī)劃的單一層面，
綜合模型也較少。總而言之，目
前基于SD 模型的研究集中在水
資源和土地資源的單一系統(tǒng)，而
在水土資源綜合系統(tǒng)中的研究較
少。故及時建立完善的基于SD 模
型的水土資源系統(tǒng)研究體系很有
必要。
（2）模型不具針對性。在
水土資源系統(tǒng)的研究中，針對同
一研究內(nèi)容，不同學(xué)者提出多種
SD 模型。模型還停留在初始理論
階段，模型預(yù)測也具有非常明顯
的隨機性，且大多數(shù)模型缺乏驗
證，基于SD 方法的水土資源系統(tǒng)
研究存在不足。因此，對應(yīng)用于
先前水土資源系統(tǒng)SD 模型的不
足進行改進，并積極探索創(chuàng)新更
具針對性的SD 模型，更好地對水
土資源系統(tǒng)進行分析評價。
（二）SD 模型應(yīng)用于水土資
源系統(tǒng)中的展望
目前基于SD 模型的研究仍
存在很多問題。基于水土資源系
統(tǒng)的SD 模型構(gòu)建需要依靠大數(shù)
據(jù)分析，通過各種相關(guān)變量計算
和經(jīng)驗數(shù)據(jù)所構(gòu)成的微分方程，
與代數(shù)方程相互聯(lián)系而成的。所
以，我們處在大數(shù)據(jù)分析的背景
下，這使SD 模型與技術(shù)的融合產(chǎn)
生了巨大的發(fā)展空間，未來可以
通過獲取實時信息實現(xiàn)及時建模
和預(yù)測系統(tǒng)的真實性，提高水土
資源開發(fā)效率，提升模型數(shù)據(jù)處
理的實效性和SD 數(shù)據(jù)分析性能，
為決策者做良好的技術(shù)基礎(chǔ)。
三、結(jié)束語
本文通過綜述SD 在水資源
供需平衡、土地資源利用動態(tài)變
化、水土資源承載力評價和優(yōu)化
配置方面的應(yīng)用研究現(xiàn)狀，提出
140
生 態(tài) ECOLOGY 區(qū)域治理
了問題和展望，為利用SD 模型反
饋調(diào)節(jié)水土資源系統(tǒng)內(nèi)部各個因
素進而實現(xiàn)有效管理的研究以及
在區(qū)域經(jīng)濟社會健康發(fā)展方面提
供科學(xué)依據(jù)。
參考文獻
[1] 趙鐘楠, 田英, 李原園,
王爾菲耶, 黃火鍵, 袁勇. 總體國
家安全觀視角下水資源安全保障
策略與關(guān)鍵問題思考[J]. 中國水
利,2020(9):11-13.
[2] 全江濤. 區(qū)域土地資源承
載力評價研究[D]. 開封: 河南大
學(xué),2020.
[3] 姜秋香, 趙蚰竹, 王子
龍, 付強, 周智美, 王天. 系統(tǒng)
動力學(xué)在水土資源系統(tǒng)中的應(yīng)用
研究進展[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)
報,2017,48(7):91-96.
[4] 璩路路, 王永生, 劉彥隨,
馬晴. 鄉(xiāng)村振興導(dǎo)向的水土資源承
載力評價及其優(yōu)化[J]. 自然資源
學(xué)報,2021,36(2):300-314.
[5] 李茉. 基于不確定性分析
的農(nóng)業(yè)水土資源多尺度優(yōu)化配置方
法與模型研究[D]. 北京: 中國農(nóng)
業(yè)大學(xué),2017.
[6] 瑚珊. 基于系統(tǒng)動力學(xué)
的塔吊群施工作業(yè)安全風險管理
研究[D]. 西安: 西安建筑科技大
學(xué),2020.
[7] 李洪波, 熊勵, 劉寅
斌. 基于系統(tǒng)動力學(xué)的信息管理
研究: 框架與綜述[J]. 情報科
學(xué),2017,35(2):164-170.
[8] 吳萌, 任立, 陳銀蓉. 城
市土地利用碳排放系統(tǒng)動力學(xué)仿真
研究——以武漢市為例[J]. 中國
土地科學(xué),2017,31(2):29-39.
[9] 童芳, 金菊良, 董增
川. 基于改進SD 的區(qū)域水土
資源聯(lián)合配置研究[J]. 人民長
江,2017,48(13):43-48.
[10] 姜秋香, 趙蚰竹, 王
子龍, 付強, 周智美, 王天. 基
于系統(tǒng)動力學(xué)和可變模糊集的
水土資源保障風險仿真與評
價[J]. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)
報,2018,26(4):780-792.
[11] 楊國英. 西寧市水資源
的供需平衡問題研究[D]. 西寧:
青海師范大學(xué),2012.
[12] 金菊良, 陳夢璐, 酈建
強, 張禮兵, 吳成國. 水資源承
載力預(yù)警研究進展[J]. 水科學(xué)進
展,2018,29(4):583-596.
[13] 粟曉玲, 宋悅, 劉
俊民, 黨永仁, 田智. 耦合地
下水模擬的渠井灌區(qū)水資源時
空優(yōu)化配置[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)
報,2016,32(13):43-51.
[14] 王雨, 王會肖, 楊
雅雪, 李紅芳. 水- 能源- 糧
食紐帶關(guān)系定量研究方法綜述
[J]. 南水北調(diào)與水利科技( 中英
文),2020,18(6):42-63.
[15] 梁栩, 朱麗蓉, 林尤
文, 葉長青. 海南島南渡江流域
水資源安全系統(tǒng)影響機理及演變
研究[J]. 水利水電技術(shù)( 中英
文),2021,52(8):101-109.
[16] 梁栩, 朱麗蓉, 葉長
青. 基于系統(tǒng)動力學(xué)模型的南渡江
流域水資源脆弱性評價[J]. 長江
科學(xué)院院報,2021,38(5):17-24.
[17] 朱玲燕. 基于系統(tǒng)動力學(xué)
的典型喀斯特地區(qū)水資源承載力評
價研究[D]. 重慶師范大學(xué),2016.
[18] 陳迪, 張旭東, 毛柯予,
楊珞, 龍翔原, 郭海霞. 成都市水
資源供需平衡趨勢預(yù)測分析[J].
環(huán)境生態(tài)學(xué),2020,2(11):38-44.
[19] 張詩倩, 賴鋒, 秦歡
歡. 基于SD 模型的山東省水
資源供需平衡分析[J]. 人民珠
江,2021,42(2):61-67.
[20] 粟曉玲, 謝娟, 周正
弘. 基于SD 變化環(huán)境下農(nóng)業(yè)水資
源供需平衡模擬[J]. 排灌機械工
程學(xué)報,2020,38(3):285-291.
[21] 鄭超磊, 劉蘇峽, 舒暢,
張守紅, 周建明, 彭曉津, 侯曉龍,
許文萍, 王偉. 基于生態(tài)需水的
水資源供需平衡分析[J]. 人民黃
河,2010,32(1):48-49.
[22] 牛潛, 周旭, 許幼
霞, 楊江州, 張繼. 基于土地利
用的貴州省烏江流域生態(tài)系統(tǒng)
服務(wù)價值演變分析[J]. 生態(tài)科
學(xué),2018,37(5):165-173.
[23] 唐莎. 遙感與地理信息
系統(tǒng)在土地利用管理中的應(yīng)用研究
[J]. 智能城市,2020,6(15):41-42.

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