摘要：從信息角度出發(fā)將環(huán)境系統(tǒng)作為一個整體對象，建立了定量模擬的新評價模型，揭示了其復(fù)雜性本質(zhì)及演化規(guī)律，并以山東省濟(jì)南等５市環(huán)境發(fā)展作為典型案例進(jìn)行應(yīng)用分析。

關(guān)鍵詞：環(huán)境系統(tǒng)；信息實(shí)在；最大流原理；可持續(xù)發(fā)展；評價模型

中圖分類號：Ｘ８２ 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０12）07－1332-02

Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｙｓｔｅｍ

ＷＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｎａｎ，ＣＨＡＩ Ｌｉ－ｈｅ

（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００７２， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａ ｎｅｗ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ considering the environment system as a whole was ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ. Tｈｅ complicated ｅｓｓｅｎｃｅ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｉｔｓ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ was revealed． Then ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ ｆｉｖｅ ｃｉｔｉｅｓ ｏｆ Ｓｈａｎｄｏｎｇ ｐｒｏｖｉｎｃｅ （such as Jinan） was ａｎａｌｙｚｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｎｅｗ ｍｏｄｅｌ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｓｙｓｔｅｍ； ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｒｅａｌｉｔｙ； ｍａｘｉｍｕｍ ｆｌｕｘ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ； ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ； ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ

多年來，國內(nèi)外學(xué)者對可持續(xù)發(fā)展的評價模型及應(yīng)用進(jìn)行了有益的研究，提出了主分量分析法、模糊綜合評價法、層次分析法、灰色系統(tǒng)分析法等多種可持續(xù)發(fā)展的評價方法［１］。這些方法對現(xiàn)狀評價十分有效，然而沒有從根本上認(rèn)識環(huán)境系統(tǒng)的本質(zhì)，也未揭示環(huán)境系統(tǒng)不可持續(xù)的根本原因。本文改變了以分割、還原思想為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)世界觀和方法論，從系統(tǒng)角度建立了定量模擬環(huán)境系統(tǒng)演化的理論模型，并對山東省濟(jì)南等５市環(huán)境發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了評價分析。本模型對環(huán)境評價和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

１ 環(huán)境系統(tǒng)模型的建立

認(rèn)清環(huán)境系統(tǒng)的本質(zhì)，首先要認(rèn)清包括環(huán)境系統(tǒng)在內(nèi)的世界萬象的本質(zhì)。傳統(tǒng)的機(jī)械唯物主義世界觀認(rèn)為世界就是基于還原論的機(jī)械物質(zhì)實(shí)在。然而當(dāng)我們試圖觀察一個個還原的部分時，發(fā)現(xiàn)它們又直接或間接聯(lián)系著其他部分。因此試圖定義一個獨(dú)立的物質(zhì)實(shí)在是不可能的，可還原的物質(zhì)世界觀是有問題的。世界本原是由試圖獨(dú)立出來的部分與其聯(lián)系的部分耦合形成的。特定的世界現(xiàn)象實(shí)際上就是由特定組元通過相互聯(lián)系生成的特定網(wǎng)絡(luò)中涌現(xiàn)出的特定模式，這種觀點(diǎn)與霍蘭的涌現(xiàn)論具有異曲同工之處［２］。

城市系統(tǒng)作為一種特定的世界現(xiàn)象是一個社會—經(jīng)濟(jì)—自然的復(fù)合系統(tǒng)［３］，通過各種直接或間接的嵌套性聯(lián)系構(gòu)成了城市系統(tǒng)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，城市環(huán)境系統(tǒng)便是從這種復(fù)雜的聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)中涌現(xiàn)的一種模式，這揭示了城市環(huán)境系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)。由于模式是從組元的耦合中涌現(xiàn)的，因此首先要找到能反映所有聯(lián)系的參量，一般說來是力所能及地聯(lián)系實(shí)際，提取組元ｘ１，ｘ２，…，ｘｎ，并把所有可能的關(guān)聯(lián)作匯合，這種所有聯(lián)系的和表示為［４］：

ＳＪ＝J =∫ρJdx=∫ρ（x，t）（η+■γixi+■γijxixj+■γijkxixjxk+…）dx （１）

由于模式的涌現(xiàn)是通過力所能及地考慮所有聯(lián)系，并使其在約束條件下實(shí)現(xiàn)最大化，常稱為最大流原理［４，５］。環(huán)境系統(tǒng)是世界萬象之一，很自然地控制環(huán)境系統(tǒng)演化的原理作為環(huán)境系統(tǒng)信息熵的式（１）在給定約束下最大化。由此可得一個普適的演化動力學(xué)方程為［４，５］：

ζｋ＝λkζk+Sk（ζ1，ζ2，…ζn）+Fk（t） k=1，2，…，n （２）

方程（２）是環(huán)境系統(tǒng)涌現(xiàn)和演化的動力學(xué)方程的一般形式。其展示的世界是在一個力所能及的視界內(nèi)自動抓取一組（獲得的或給定的）ｘ１，ｘ２，…，ｘｎ組元，使其相互關(guān)聯(lián)，并進(jìn)一步使關(guān)聯(lián)最大化而涌現(xiàn)出一個整體模式（用λｋ＞０的ζ來表示），它對應(yīng)著活躍的生長模式，在競爭中將獲勝。包括環(huán)境系統(tǒng)在內(nèi)的世界萬象就是在最大流原理控制下，隨著組元ｘｉ的量和質(zhì)的連續(xù)或間斷變化而變化的模式演化過程。

２ 環(huán)境系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展定量模擬

根據(jù)對方程（２）的求解分析可知，對于一個特定的問題，通過經(jīng)驗、試錯研究就可獲得一組組元及其多個系列的給定值。依據(jù)這些給定值重構(gòu)該對象的演化動力學(xué)方程，即對方程（２）的求解過程。對方程（２）的重構(gòu)求解實(shí)際上是不斷計算并尋找λｋ＞０的模式，即尋找給定特定組元ｘ１，ｘ２，…，ｘｎ下滿足這組組元要求的λｋ＞０模式ζｋ，當(dāng)所給定的特定組元ｘ１，ｘ２，…，ｘｎ發(fā)生變化時繼續(xù)尋找滿足λｋ＋１＞０模式ζｋ＋１，因此，上一特定ｘ１，ｘ２，…，ｘｎ的模式與下一特定ｘ１，ｘ２，…，ｘｎ的模式有很強(qiáng)的依賴關(guān)系，即ζ與ｘｉ應(yīng)有較好的關(guān)聯(lián)特性；如若沒有，則可以淘汰關(guān)聯(lián)性最差的，并重新選擇組元進(jìn)行新一輪的分析。具體的計算策略是采用構(gòu)建ＳＯＭ神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并激發(fā)神經(jīng)元的方法［５］，可以在Ｍａｔｌａｂ平臺上進(jìn)行數(shù)值模擬。

通過經(jīng)驗、試錯研究認(rèn)為環(huán)境結(jié)構(gòu)是人均公共綠地、城市污水處理率、工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放率和垃圾糞便無害化處理率這４種組元及其聯(lián)系而涌現(xiàn)出的模式，取這4種指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，并將得到的ζ值與ｘｉ進(jìn)行相關(guān)分析，如表１所示。說明所選指標(biāo)可以反映環(huán)境系統(tǒng)特性，模擬結(jié)果有效。

通過進(jìn)一步計算可得到濟(jì)南市、青島市、淄博市、煙臺市、濰坊市ζ值分別為２．８７２ ０，３．０３４ ９， ３．７０４ ８，２．９０７ ４，２．４２２ ８，不同的ζ值代表了不同的環(huán)境可持續(xù)發(fā)展水平。高的ζ值代表了比較好的可持續(xù)發(fā)展水平，而低的ζ值則相反。

從模擬結(jié)果來看，淄博市的環(huán)境可持續(xù)性是最高的，淄博市是山東省重要的重工業(yè)基地，歷來污染比較嚴(yán)重，說明在近幾年中淄博市在環(huán)境治理方面實(shí)施的措施是比較有效的，取得了顯著的成效。其次，青島市的環(huán)境可持續(xù)發(fā)展也是比較高的，與淄博市不同，青島市的環(huán)境發(fā)展不僅是依賴于環(huán)境保護(hù)與治理方面的措施，更重要的是青島得天獨(dú)厚的天然條件及不同的工業(yè)特點(diǎn)，與淄博市相比，在環(huán)境保護(hù)方面青島市還是有比較大的優(yōu)勢和上升空間。在這５個市中，濰坊市的環(huán)境可持續(xù)發(fā)展水平是最低的，說明在今后的城鄉(xiāng)規(guī)劃中，濰坊市要加大環(huán)境保護(hù)與治理的力度，使環(huán)境更可持續(xù)的發(fā)展。結(jié)合５市的實(shí)際情況，說明模擬結(jié)果是有效的，可以為今后的環(huán)境可持續(xù)評價及規(guī)劃提供依據(jù)。

３ 結(jié)論

現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展至今導(dǎo)致的主客二分、自然與人類分離、社會與經(jīng)濟(jì)分離，顯然是與可持續(xù)發(fā)展相悖的，是環(huán)境不可持續(xù)的根本原因。隨著萬物相互割裂的“機(jī)械論”的科學(xué)范式向萬物相互關(guān)聯(lián)的“整體論”的科學(xué)范式轉(zhuǎn)換，人類的文明也會從當(dāng)前的渴望權(quán)力和征服、霸權(quán)與戰(zhàn)爭、物質(zhì)利益至上、享樂主義、人權(quán)至上、人定勝天的邏各斯文明（Ｌｏｇｏｓ ｃｉｖｉｌｉｚａｉｔｏｎ）向以人類社會和生物圈的可持續(xù)發(fā)展為中心、回歸自然、追求人文精神、仁愛、天人合一的霍邏斯文明（Ｈｏｌｏｓ ｃｉｖｉｌｉｚａｔｉｏｎ）轉(zhuǎn)換［６］。

對于環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展評價也應(yīng)從這樣一個整體的角度去評價。本文揚(yáng)棄了傳統(tǒng)方法中對環(huán)境系統(tǒng)分割的描述邏輯，提出了控制環(huán)境系統(tǒng)演化新模型，并以山東5市環(huán)境評價進(jìn)行應(yīng)用分析，得到十分有效的結(jié)果，為環(huán)境可持續(xù)發(fā)展提供了科學(xué)有效的理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

［１］ 李祚泳，汪嘉楊，熊建秋，等． 可持續(xù)發(fā)展評價模型與應(yīng)用［Ｍ］． 北京：科學(xué)出版社，２００７．

［２］ 馬世駿，王如松． 社會－經(jīng)濟(jì)－自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)［Ｊ］．生態(tài)學(xué)報，１９８４，４（１）：１－９．

［３］ 約翰·霍蘭． 涌現(xiàn)：從混沌到有序［Ｍ］． 陳 禹，譯．上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，２００１．

［４］ ＣＨＡＩ Ｌ Ｈ， ＳＨＯＪＩ Ｍ． Ｓｅｌｆ－ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｌｆ－ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ ｉｎ ｂｏｉｌｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］． ＡＳＭＥ Ｊ Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ，２００２，１２４（３）：５０７－５１５．

［５］ ＣＨＡＩ Ｌ Ｈ． Ａ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｂｕｂｂｌｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｉｎ ｂｏｉｌｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］． Ｉｎｔ Ｊ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００４，４３（１１）：１０６７－１０７３．

［６］ ＬＡＳＺＬＯ Ｅ． Ｑｕａｎｔｕｍ ｓｈｉｆｔ ｉｎ ｔｈｅ ｇｌｏｂａｌ ｂｒａｉｎ： ｈｏｗ ｔｈｅ ｎｅｗ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｒｅａｌｉｔｙ ｃａｎ ｃｈａｎｇｅ ｕｓ ａｎｄ ｏｕｒ ｗｏｒｌｄ［Ｍ］． Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ， Ｖｅｒｍｏｎｔ： Ｉｎｎｅｒ Ｔｒａｄｉｔｉｏｎｓ，２００８．