趙藝為，張培林，陳沿伊，孫孝文，袁子文

（1.武漢理工大學(xué)，湖北 武漢 430070；2.交通運輸部規(guī)劃研究院，北京 100028）

1 引言

隨著國家生態(tài)戰(zhàn)略發(fā)展的深入，為響應(yīng)習(xí)近平總書記的“不搞大開發(fā)，共抓大保護”及“高質(zhì)量發(fā)展”的號召，我國水運學(xué)者進行了一系列的研究：饒思梁認(rèn)為航運系統(tǒng)內(nèi)部的協(xié)調(diào)（船舶-航道）能有效提升通航能力[1]；劉敬賢等在分析港口航道系統(tǒng)與船舶交通流特征的基礎(chǔ)上,建立航道通過能力模型來估算通過能力[2]；雷雪婷等通過分析經(jīng)濟與航道的關(guān)系界定航道尺度[3]等。隨著生態(tài)保護重要性的逐步提升，越來越多的學(xué)者對航道與生態(tài)的關(guān)系進行研究：李天宏等從生態(tài)化及河道多功能協(xié)調(diào)視角出發(fā)，認(rèn)為生態(tài)航道即航道建設(shè)應(yīng)滿足通航、防洪、排澇等多功能需求，兼顧生態(tài)系統(tǒng)健康需求，促進河道生態(tài)系統(tǒng)更高層次的平衡[4]。因此，航道建設(shè)不能僅以單一的經(jīng)濟需求或航運目標(biāo)為依據(jù)進行尺度界定，同時需要考慮多種需求或目標(biāo)的平衡發(fā)展，助力“長江經(jīng)濟帶”發(fā)展。

本文在前期長江航道承載力概念及一核多層次影響因素體系研究的基礎(chǔ)上，研究了長江航道承載力在多因素約束（水環(huán)境、防洪、發(fā)電、供水等）及多目標(biāo)（生態(tài)、經(jīng)濟、航運、社會）協(xié)同下的最大航道尺度與最優(yōu)通過能力[5]。其研究是在長江水資源綜合利用基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)常出現(xiàn)的“水資源利用”、“多目標(biāo)利益”、“多約束因素”之間的矛盾，尋找能夠平衡矛盾，達(dá)到各影響因素互適狀態(tài)下并提高長江航道對生態(tài)效益、經(jīng)濟需求、航運效率、防洪、發(fā)電、社會質(zhì)量壓力的承載能力。

2 長江航道承載力多因素影響互適性內(nèi)涵

2.1 互適性理論基礎(chǔ)

長江航道承載力影響因素涉及多個子系統(tǒng)，其互適過程是一個復(fù)雜的長期博弈過程，需要遵循科學(xué)理論與規(guī)律，推動各子系統(tǒng)實現(xiàn)利益、需求、資源配置、約束與需求等方面的全面協(xié)同。長江航道承載力互適機理以協(xié)同論、博弈論、耗散結(jié)構(gòu)理論和突變論作為科學(xué)理論基礎(chǔ)，揭示其協(xié)同發(fā)展過程是一個博弈、協(xié)同、突變、再博弈、再協(xié)同、再突變的非線性螺旋式上升過程，每一次“博弈-協(xié)同-突變”過程，都將使影響長江航道承載力因素的協(xié)同發(fā)展程度向更高級階段轉(zhuǎn)化，并呈現(xiàn)出階段性規(guī)律[6]?；诙嗄繕?biāo)協(xié)同下的長江航道承載力互適關(guān)系如圖1所示。

圖1 長江航道承載力影響互適機理基礎(chǔ)理論框架

2.1.1 基于協(xié)同理論的互適發(fā)展。根據(jù)協(xié)同論原理，系統(tǒng)都是由大量子系統(tǒng)組成的，當(dāng)某些條件改變并且以非特定的方式改變時，系統(tǒng)便能發(fā)展成為宏觀規(guī)模上的各種新型模式。自組織產(chǎn)生的動力不僅來源于系統(tǒng)內(nèi)部各影響因素之間的競爭，還有一個重要的來源就是協(xié)同。競爭與協(xié)同促進序參數(shù)的產(chǎn)生，并通過序參數(shù)的役使原理促進自組織的產(chǎn)生，而后產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。因此，長江航道承載力影響因素系統(tǒng)內(nèi)部，各子系統(tǒng)內(nèi)影響因素在不受到外部因素影響的狀態(tài)下，會產(chǎn)生一種按照某種發(fā)展規(guī)律自發(fā)形成相對有序的結(jié)構(gòu)或狀態(tài)。當(dāng)外部的資源投入、政策導(dǎo)向等外生因素的流入打破系統(tǒng)相對穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)時，會通過系統(tǒng)內(nèi)影響因素的協(xié)同作用形成新的有序結(jié)構(gòu)，相互適應(yīng)，并通過其自組織協(xié)同效應(yīng)不斷形成新的更高級的協(xié)同穩(wěn)定狀態(tài)[7]，形成一種互適的統(tǒng)一的協(xié)同規(guī)則。

2.1.2 基于博弈論的互適發(fā)展。長江航道承載力系統(tǒng)中有四個利益參與者：生態(tài)環(huán)保部門、經(jīng)濟部門、航運部門、社會部門，且存在供水、發(fā)電、防洪、生態(tài)等多制約因素的影響，且各部門的利益目標(biāo)具有矛盾性?；诓┺恼撘暯?，長江航道承載力影響因素系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的利益主體之間存在競爭或者對抗的博弈行為，參加競爭的利益主體存在不同或相悖的目標(biāo)或利益，為了尋找己方的最大利益，而考量對方可能的發(fā)展策略，力圖選取對自己最有利的策略，這種策略存在合作博弈與非合作博弈。以上各利益主體的協(xié)同發(fā)展以其合作博弈為基礎(chǔ)，其中作為合作博弈的必要條件為：存在一個具有約束力的“協(xié)議”或“模式”，否則在利益沖突下將形成非合作博弈。航道承載力影響因素系統(tǒng)中博弈問題由局中人（子系統(tǒng)利益、目標(biāo)、影響因素等）集合、策略集合以及每一對局中人所做的選擇贏得的集合三部分組成。

以上四個利益相關(guān)者在一局協(xié)同發(fā)展博弈過程中，其結(jié)果為一局得失，不僅與每個利益主體的自身選擇有關(guān)，更與多個利益主體采取的一組策略有關(guān)。因此每一局的“得失”是所有利益主體的一組策略函數(shù)（支付函數(shù)）。通過對策略函數(shù)的優(yōu)化，尋找博弈中的“納什均衡”，可選擇出利益相關(guān)者各方都能接受的最優(yōu)策略，從而形成協(xié)同發(fā)展（范如國，2011）[8]。

2.1.3 基于突變理論的互適發(fā)展。根據(jù)法國數(shù)學(xué)家Rene Thom創(chuàng)建的突變理論，突變是遠(yuǎn)離非線性系統(tǒng)平衡的狀態(tài)轉(zhuǎn)換形式，即系統(tǒng)從一種平衡狀態(tài)向另一種平衡狀態(tài)的轉(zhuǎn)變將導(dǎo)致整個系統(tǒng)的“跳躍”。作為一個非線性系統(tǒng)，該系統(tǒng)的進化路徑有很多可能性。在嚴(yán)格的控制條件下，如果質(zhì)變過程中的中間過渡態(tài)是穩(wěn)定的，那么這是一個漸進過程。質(zhì)量的轉(zhuǎn)變可以通過飛躍實現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時，系統(tǒng)狀態(tài)的函數(shù)將采用唯一值。當(dāng)參數(shù)在一定范圍內(nèi)變化時，如果函數(shù)值有多個極值，則系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。影響因素系統(tǒng)從穩(wěn)定狀態(tài)進入不穩(wěn)定狀態(tài)，隨參數(shù)變化又進入另一穩(wěn)定狀態(tài)[10]。

在長江航道承載力影響因素互適協(xié)同發(fā)展中，一些微小的原因通過長時期漸變可產(chǎn)生“慢性沉積效應(yīng)”，當(dāng)達(dá)到某個臨界閾值時，這種沉積效應(yīng)就會導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生突變結(jié)果。系統(tǒng)中的任何運動狀態(tài)，都有穩(wěn)定狀態(tài)和非穩(wěn)定狀態(tài)之分，通過穩(wěn)定態(tài)與非穩(wěn)定態(tài)的相互交錯作用，推動長江航道承載力在突變中互適協(xié)同發(fā)展。

2.1.4 基于耗散結(jié)構(gòu)理論的互適發(fā)展?；诤纳⒔Y(jié)構(gòu)理論，長江航道承載力影響因素系統(tǒng)是一個開放動態(tài)的漲落系統(tǒng)。這種隨機漲落的產(chǎn)生與放大過程主要受到其系統(tǒng)熵的二階超量的影響，即系統(tǒng)的超熵產(chǎn)生：

式中：δ2S可看作是描述航道承載力影響因素系統(tǒng)微分方程的李雅普諾夫函數(shù)。當(dāng)δ2S＞0時，航道承載力影響因素系統(tǒng)處于接近平衡的狀態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)可能存在“小漲落”，但是被系統(tǒng)壓制無法影響航道承載力影響因素之間的協(xié)同演化；當(dāng)δ2S=0時，航道承載力影響因素系統(tǒng)處于耦合穩(wěn)定的臨界狀態(tài)；當(dāng)δ2S＜0時，其系統(tǒng)內(nèi)部處于不穩(wěn)定狀態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)的狀態(tài)“微漲落”會迅速成為“大漲落”，打破現(xiàn)有平衡狀態(tài)（低階協(xié)同態(tài)）向新的狀態(tài)（高階協(xié)同態(tài)）轉(zhuǎn)變，成為耗散結(jié)構(gòu)分支。長江航道承載力影響因素系統(tǒng)的這種內(nèi)外漲落的疊加、相互協(xié)調(diào)及近遠(yuǎn)程共振，加劇了航道承載力影響因素系統(tǒng)的演化協(xié)同發(fā)展的復(fù)雜性。

在其互適過程中，作為“營養(yǎng)源”的生態(tài)子系統(tǒng)與其他各子系統(tǒng)之間存在復(fù)雜的反饋、自組織等非線性狀態(tài)的相互作用，促使眾多的微觀行為得到合作或協(xié)同，產(chǎn)生宏觀視角下的“序”，因此使影響因素系統(tǒng)呈現(xiàn)出復(fù)雜的層次性結(jié)構(gòu)。良性的耗散結(jié)構(gòu)具有極強的自調(diào)節(jié)能力和抗干擾能力，其結(jié)果降低了航道承載力影響因素系統(tǒng)的熵值，促使系統(tǒng)的耗散結(jié)構(gòu)向協(xié)同互適方向發(fā)展。反之，惡性的非耗散結(jié)構(gòu)將遏制航道承載力的健康發(fā)展。長江航道承載力系統(tǒng)互適發(fā)展過程中具有多個漲落，但是不是每個漲落都能起到?jīng)Q定性的作用，因此具體放大或淘汰哪個漲落的相關(guān)要素由生態(tài)效益選擇來決定，進而決定了長江航道承載力影響因素協(xié)同互適發(fā)展的主要方向。

2.2 多目標(biāo)協(xié)同下航道承載力影響機理互適性內(nèi)涵

根據(jù)長江航道承載力影響因素分析，結(jié)合上述相關(guān)理論，長江航道承載力影響因素互適性體現(xiàn)在內(nèi)部系統(tǒng)層因素的協(xié)同性與外部因素的影響調(diào)控作用下，其水資源分配、目標(biāo)、供需、約束等方面相互適應(yīng)達(dá)到一種納什均衡或最優(yōu)策略。長江航道承載力影響因素互適性內(nèi)涵如圖2所示。

首先，航道承載力內(nèi)部系統(tǒng)在生態(tài)效益、航道供給、航道經(jīng)濟性、航道尺度建設(shè)等方面的因素存在相互矛盾（競爭）的關(guān)系。因此眾多影響因素達(dá)到互適狀態(tài)的第一步是其內(nèi)部自我調(diào)節(jié)達(dá)到自然均衡狀態(tài)，達(dá)到資源利用、投入產(chǎn)出、航道資源供需、生態(tài)效益與經(jīng)濟發(fā)展、約束限制及科技等因素的內(nèi)部協(xié)同效益。其次，除了內(nèi)部因素的影響外，其政策導(dǎo)向，系統(tǒng)內(nèi)部利益集團的規(guī)劃博弈、資源優(yōu)化配置調(diào)控，污染治理調(diào)控等方面的作用影響，促使協(xié)同水平在“博弈-協(xié)同-突變”過程中循環(huán)往復(fù)，最終達(dá)到高階協(xié)同。最后，在不斷的低級協(xié)同過程向高級協(xié)同的演變過程中，最終使航道承載力影響因素系統(tǒng)在供需、多目標(biāo)、利益分配等方面實現(xiàn)完全或高階協(xié)同互適（合作共生）的均衡狀態(tài)，得到最優(yōu)策略，以滿足平衡多方面的目標(biāo)需求，達(dá)到航道承載力的可持續(xù)發(fā)展及對“生態(tài)-經(jīng)濟-航運-社會”的最優(yōu)支撐作用。

圖2 長江航道承載力影響因素互適性內(nèi)涵

3 長江航道承載力系統(tǒng)互適發(fā)展中的矛盾與沖突

3.1 長江水資源分配博弈

在長江航道承載力系統(tǒng)影響因素協(xié)同發(fā)展過程中，達(dá)到互適狀態(tài)的必要條件是調(diào)和長江流域水資源分配的矛盾。雖然長江河道的上、中、下游河段取水的過程是動態(tài)的，但是本文主要研究四個利益主體之間（生態(tài)、經(jīng)濟、航運、社會）的水權(quán)博弈，因此采用靜態(tài)博弈模型說明四個利益主體之間的水資源分配的納什均衡。假設(shè)長江水量為Qt，最大可利用水資源量（不包括生態(tài)需水量）為Qt1,總的生態(tài)需水量為Qt2,則有Qt=Qt1+Qt2。四個博弈參與人可以從長江河道內(nèi)自由地取水，將第i個用水戶的策略空間表示為[12]：

其中，S為各長江用水戶的策略空間的笛卡爾積，也就是，S=S1×S2×S3×S4。為了簡化分析，引入Nikaido-Isoda函數(shù)U:S×S→R如下：

其中，(ri,q-i)代表流域所有用水戶的用水策略組成的集合，在這個集合中，第i個用水戶試著偏離策略qi而采取策略ri，而其他用水戶依舊采用如下策略：

根據(jù)Nikaido-Isoda函數(shù)，得到：

Nikaido-Isoda函數(shù)中的每一個和式代表了當(dāng)流域用水戶i（i=1,2,3,4）的用水策略發(fā)生從qi到ri的改變，而其他流域用水戶則繼續(xù)按照策略（ri，q-i）進行博弈時，它的支付值發(fā)生的變化，Nikaido-Isoda函數(shù)則代表了所有這些變化值的總和。

運用長江水資源利用沖突的博弈模型，必須滿足每個長江用水戶策略的信息完全對稱及決策是完全理性的假設(shè)，構(gòu)建完全信息靜態(tài)非合作博弈模型。為了使模型更加符合實際情況，下面我們將在非常弱的連續(xù)條件和凹(或凸)性條件下，運用Gorniewicz's不動點定理和單位分解定理來分析水資源水量利用沖突博弈模型均衡的存在性。首先，對該博弈的Nikaido-Isoda函數(shù)給出如下假設(shè)：

A1：Nikaido-Isoda函數(shù)U在S*S是下半連續(xù)的；

A2：對任何 (q1,q2,q3,q4)∈S，下 面 的 集 合 ：{}(r1,r2,r3,r4)∈S:U((q1,q2,q3,q4),(r1,r2,r3,r4))＞0 是四維歐式空間中的凸子集；

A3：對任何 (r1,r2,r3,r4)∈S,下 面 的 集 合 ：是 四 維歐式空間中的零調(diào)子集。

根據(jù)陸海曙（2007）中的證明方法，利用不動點定理與Nikaido-Isoda函數(shù)，在滿足上述假設(shè)的條件，同時策略空間的笛卡爾積S具有相對于n維歐式空間Rn距離拓?fù)涞南鄬ν負(fù)洌瑒t本博弈模型存在一個純策略納什均衡，即存在一點使得對任何i={ }1,2,3,4,有：

運用支付函數(shù)及成本函數(shù)理論，結(jié)合Cramer法則，可得到長江用水參與者的納什均衡取水量表示為：

式中，a,di,ei為正常數(shù)。

3.2 多目標(biāo)利益的沖突

在航道承載力發(fā)展過程中，其由低階互適向高階互適轉(zhuǎn)化。在長江水資源合理配置的基礎(chǔ)上，其生態(tài)、經(jīng)濟、航運、社會四個利益主體的利益目標(biāo)存在沖突。經(jīng)濟目標(biāo)利益是航道承載力的驅(qū)動利益，是航道承載力研究的意義所在。航道承載力系統(tǒng)中，經(jīng)濟子系統(tǒng)（e）目標(biāo)追求的是經(jīng)濟利益最大化（GDP）；社會子系統(tǒng)（s）目標(biāo)追求的是社會效益最大化（人口、城鎮(zhèn)化、就業(yè)等）；航運子系統(tǒng)（c）目標(biāo)追求的是最大貨運能力（水運貨運量、水運成本等）；生態(tài)子系統(tǒng)（E）目標(biāo)追求的是生態(tài)綜合效益的最大化（生態(tài)可持續(xù)發(fā)展能力、排污量最小、生物多樣性等）。前三者在某種程度上是相輔相成的，具有較強的正向關(guān)系，而生態(tài)子系統(tǒng)的目標(biāo)與前三個目標(biāo)具有明顯的此消彼長的反向關(guān)系。因此在發(fā)展過程中，最主要的矛盾就是生態(tài)子系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)約束，需要人為調(diào)控，以保證長期生態(tài)效益目標(biāo)的滿足，因此引出生態(tài)閾值（S*）的概念。假設(shè)航道承載力系統(tǒng)中生態(tài)綜合效益函數(shù)為F（E）=f（e,s,c），滿足其限制條件為F（E）≥F（S*）,才能保證航道承載力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，保證在經(jīng)濟、航運、社會子系統(tǒng)攫取生態(tài)資源與破壞生態(tài)環(huán)境在生態(tài)子系統(tǒng)自我修復(fù)的能力范圍內(nèi)，以達(dá)到四個子系統(tǒng)目標(biāo)的協(xié)同互適。

3.3 多約束因素與需求因素在航道尺度建設(shè)中的矛盾

在長江航道承載力研究過程中，航道尺度作為航道運輸能力的重要調(diào)控手段之一，受到自然條件、水環(huán)境容量、防洪限制水位、供水、發(fā)電的航道基準(zhǔn)面的負(fù)向影響。同時，航道建設(shè)受到船舶大型化、航運成本降低、經(jīng)濟發(fā)展需求以及社會發(fā)展質(zhì)量的正向作用等需求因素的拉動。因此，長江航道尺度的合理制定就是調(diào)和多約束因素與需求因素之間的矛盾，以達(dá)到各因素之間的互適協(xié)同發(fā)展，找到具有共同目標(biāo)的互適發(fā)展路徑，才能保證長江航道的可持續(xù)發(fā)展。航道尺度作為航道承載力互適協(xié)同發(fā)展的調(diào)控變量，決定其尺度的因素研究非常重要，M.Prsic,D.Carevic,D.Brcic(2011)[13]認(rèn)為決定航道尺度的因素分為五類：天然水道條件、技術(shù)因素、經(jīng)濟因素、水道結(jié)構(gòu)、通航水位。因此在調(diào)控長江航道尺度時，要充分發(fā)揮技術(shù)因素對航道通航效率的正向作用，從而加強協(xié)同多約束因素與需求因素之間矛盾的能力，協(xié)調(diào)航道尺度建設(shè)中的約束與需求之間的矛盾，從而使長江航道承載力影響因素達(dá)到互適協(xié)同的目標(biāo)。

4 長江航道承載力發(fā)展互適狀態(tài)

長江航道承載力影響因素一共有生態(tài)、經(jīng)濟、航運、社會四個子系統(tǒng)，在明晰其互適協(xié)同的變化規(guī)律之后，明確其演化過程需要經(jīng)歷“博弈-協(xié)同-突變-再博弈-再協(xié)同-再突變”的多次變化，最終才能達(dá)到高度協(xié)同互適，但在演變過程中需要研究其臨界值的具體狀態(tài)及子系統(tǒng)之間的博弈關(guān)系。為了更好的闡述其臨界互適狀態(tài)，設(shè)航道承載力系統(tǒng)為Cw，生態(tài)子系統(tǒng)效益為Ye、經(jīng)濟子系統(tǒng)效益為Yc、航運子系統(tǒng)效益為 Yw、社會子系統(tǒng)效益為 Ys，因此 Cw=f（Ye，Yc，Yw，Cw）。

（1）生態(tài)因素子系統(tǒng)與航道承載力系統(tǒng)的影響互適機理。生態(tài)子系統(tǒng)作為航道承載力的“養(yǎng)料層”，與航道承載力發(fā)展具有正負(fù)兩種反饋效應(yīng)。生態(tài)子系統(tǒng)包含支撐各子系統(tǒng)及整個航道承載力系統(tǒng)發(fā)展的各種“資源”，對各子系統(tǒng)及航道承載力系統(tǒng)具有正向支撐作用。航道承載力的發(fā)展一方面因其建設(shè)或運行過程中會造成污染的排放或?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境的破壞，對生態(tài)子系統(tǒng)造成了負(fù)面影響B(tài)e-，但同時隨著航道承載力的發(fā)展，其吸引公路、鐵路等運輸方式的轉(zhuǎn)移貨運量增加，水運運輸量比例提升，在宏觀層面促進了能源節(jié)約及污染排放量的減少，對生態(tài)子系統(tǒng)具有正向作用Be+。因此生態(tài)子系統(tǒng)與航道承載力系統(tǒng)之間的互適影響機理反映的是其系統(tǒng)之間的正負(fù)效應(yīng)在受到外界因素的影響下，產(chǎn)生的動態(tài)熵流變化，當(dāng)Ye經(jīng)過正負(fù)效應(yīng)的綜合影響而趨于穩(wěn)定時，形成的生態(tài)子系統(tǒng)的綜合效益Ye（Ye=Ye-+Ye+）則為其互適狀態(tài)。當(dāng)Ye＞0時，說明航道承載力的發(fā)展對生態(tài)子系統(tǒng)造成的生態(tài)負(fù)影響雖然不可避免，但是總體上使其宏觀層面上的生態(tài)子系統(tǒng)得到協(xié)同互適的可持續(xù)發(fā)展；當(dāng)Ye＝0時，生態(tài)子系統(tǒng)與航道承載力之間產(chǎn)生的正負(fù)效應(yīng)處于相互抵消的狀態(tài)，是其協(xié)同互適的臨界狀態(tài)；當(dāng)Ye＜0時，說明此時航道承載力的發(fā)展產(chǎn)生的負(fù)效應(yīng)大于其產(chǎn)生的正效應(yīng)，因而造成生態(tài)子系統(tǒng)的不可逆的破壞，說明其偏離協(xié)同互適狀態(tài)，造成生態(tài)子系統(tǒng)不可持續(xù)發(fā)展，需要人為調(diào)控整治。

（2）經(jīng)濟因素子系統(tǒng)與航道承載力的影響互適機理。經(jīng)濟子系統(tǒng)是航道承載力系統(tǒng)中的驅(qū)動子系統(tǒng)，經(jīng)濟發(fā)展帶來巨大的航運需求，因此對航道承載力的發(fā)展具有正向激勵作用。航道承載力的發(fā)展，使其對經(jīng)濟的承載能力從兩個方面加強：一方面是提高滿足經(jīng)濟需求的能力，使航道資源的供需趨于平衡，加強長江經(jīng)濟帶連接能力，促進長江經(jīng)濟帶發(fā)展；另一方面，航道承載力的發(fā)展促進水運的單位成本及能耗的下降，吸引更多的轉(zhuǎn)移貨運量，促進運輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提升航運業(yè)產(chǎn)值，刺激航運投資，提升航運基礎(chǔ)建設(shè)的投入，提升航道承載力。經(jīng)濟的發(fā)展與航道承載力存在水資源爭奪的矛盾，經(jīng)濟增長勢必造成用電量、用水量的上升，對徑流量造成影響，因此限制航道承載力的發(fā)展。支撐長江流域經(jīng)濟帶可持續(xù)發(fā)展的臨界是指在諸多限制因素下必須保障長江經(jīng)濟帶發(fā)展指數(shù)Yc＞0，一旦經(jīng)濟發(fā)展指數(shù)為0，則說明經(jīng)濟發(fā)展基本停止。因此在一個階段內(nèi)，可從系統(tǒng)內(nèi)部和外部兩方面著手，克服限制因子，使其讓利于利導(dǎo)因子，從而使系統(tǒng)從較低協(xié)同互適發(fā)展層次躍進到較高協(xié)同互適發(fā)展層次，進入下一輪發(fā)展。如果長江流域能不斷地克服限制因子，從而不斷地向更高層次協(xié)同互適躍進，那么長江流域的發(fā)展就是可持續(xù)發(fā)展。

（3）航運因素子系統(tǒng)與航道承載力系統(tǒng)的影響互適機理。航運子系統(tǒng)是航道承載力系統(tǒng)的“航道資源”供給子系統(tǒng)，反映了對其他子系統(tǒng)支撐的能力。這種承載能力受到其“船舶-航道-港口”的綜合影響，內(nèi)部子系統(tǒng)運作良好則航道承載能力提升，運輸效率提高。航道承載力提升進而促進提升航運系統(tǒng)建設(shè)及維護力度，提升航道承載力，形成良好的正的反饋環(huán)，使“船舶尺度-航道尺度-港口泊位尺度”形成互適狀態(tài)（船舶尺度、航道尺度、泊位尺度等適應(yīng)度達(dá)到優(yōu)良狀態(tài)）。

（4）社會因素子系統(tǒng)與航道承載力系統(tǒng)的影響互適機理。社會子系統(tǒng)中體現(xiàn)的因素與“人”息息相關(guān)，不論是生態(tài)、經(jīng)濟還是航運的發(fā)展都與人類社會發(fā)展有關(guān)。其中防洪、供水、發(fā)電等工程建設(shè)是人類社會發(fā)展的必要條件，且此三者與水資源利用息息相關(guān)，直接限制了航道尺度的建設(shè)范圍，對航道承載力造成負(fù)向約束；另一方面，“人”的發(fā)展促進科技水平的提高，促使水資源利用率提高，從航運數(shù)字化、信息化及服務(wù)等方面全方面提升航道承載能力，對其有良好的促進作用。航道承載力提升，有利于航運發(fā)展，增強以港口為中心的輻射能力，提高就業(yè)率及城鎮(zhèn)化率，進而正向提升人類社會的發(fā)展水平。

（5）基于多目標(biāo)協(xié)同下長江航道承載力互適機理。長江航道承載力影響因素互適狀態(tài)下的高階協(xié)同的實現(xiàn)：首先，是在其自組織下經(jīng)濟、社會（部分）發(fā)展因素對航運發(fā)展（航道尺度、航運成本、貨運量）的需求發(fā)展模式。其次，根據(jù)政策導(dǎo)向充分考慮對生態(tài)效益正負(fù)兩方面的影響，保證航道建設(shè)及航運發(fā)展在生態(tài)紅線以上，保持生態(tài)自凈能力的可持續(xù)發(fā)展。再次，滿足防洪、發(fā)電、供水對航道基準(zhǔn)面的限制，合理界定出航道的建設(shè)尺度。最后，當(dāng)航道尺度界定之后，應(yīng)該充分發(fā)揮科技手段，加強節(jié)水措施、水資源循環(huán)利用等技術(shù)的作用，改善利益相關(guān)者對水資源配置的矛盾，降低水位對航道基準(zhǔn)面限制的力度。同時，加強科技、航運的資金投入，提高航道通航效率，加強航道網(wǎng)絡(luò)化、信息化、數(shù)據(jù)化的建設(shè)，提高通航能力，以及反哺支撐生態(tài)、經(jīng)濟、社會、航運可持續(xù)發(fā)展的能力。長江航道承載力影響互適機理概念圖如圖3所示。

圖3 長江航道承載力影響互適機理概念圖

5 結(jié)語

（1）運用協(xié)同論、博弈論、突變理論、耗散結(jié)構(gòu)理論，解釋長江航道承載力影響因素互適發(fā)展規(guī)律，界定長江航道承載力影響因素互適性內(nèi)涵：內(nèi)部系統(tǒng)層因素的協(xié)同性與外部因素的影響調(diào)控作用下，其水資源分配、目標(biāo)、供需、約束等方面相互適應(yīng)，達(dá)到一種最優(yōu)策略，即為長江航道承載力影響因素的互適狀態(tài)。

（2）長江航道承載力影響因素的互適協(xié)同過程是一個復(fù)雜長期的博弈過程，不斷重復(fù)著“博弈-協(xié)同-突變-再博弈-再協(xié)同-再突變”，由低級互適協(xié)同向高級狀態(tài)轉(zhuǎn)化，不同階段呈現(xiàn)的影響因素的互適協(xié)同度、特征、沖突、矛盾程度各不相同。

（3）長江航道承載力影響因素互適過程中有三個主要矛盾：長江水資源分配博弈、目標(biāo)利益的沖突、多約束因素與需求因素的矛盾，且始終貫穿長江航道承載力各互適協(xié)同水平階段，解決矛盾問題是實現(xiàn)高階互適協(xié)同的必要條件。

（4）長江航道承載力影響因素互適機理與互適臨界狀態(tài)（特征指標(biāo)）的確立是后期多目標(biāo)模型建立及求解的理論基礎(chǔ)，應(yīng)該在理論分析的基礎(chǔ)上確立量化權(quán)重的科學(xué)計算方法。