生态工业共生网络鲁棒性研究

发布时间：2020-05-22 02:20

【摘要】：生态工业园(Eco-IndustrialPark,EIP)作为生态产业集群的载体,在解决资源短缺、治理环境污染、创造经济价值等方面发挥了重要作用,并且受到世界各国的广泛认同。国外生态工业园建设相比中国起步较早,积累了大量的建设实践和管理经验,对我国生态工业园建设具有重要的借鉴意义。虽然我国生态工业园成功案例较多,但在其发展过程中也逐渐暴露出一些问题,其中最明显的问题就是失稳现象,主要表现在生态产业链的脆弱性,容易断裂,抵抗外界干扰能力不足。在工业生态学中,生态工业园内企业生态合作的主要组织形式是通过生态工业共生网络(Eco-Industrial Symbiosis Network,EISN)来实现的,EISN能否保持正常运行关系到生态工业园建设的成败。EISN是一个复杂的系统,系统内部成员之间的关系错综复杂,当系统受到外部或内部不确定因素的影响时,如何保证系统各成员间在信息、物质和能量方面交流的通畅成为网络系统稳定运行的关键。因此,研究EISN系统的鲁棒性,对于地方政府或相关部门指导生态工业园的建设工作,具有重要的理论和实践意义。基于EISN的复杂性、开放性和非线性等复杂网络特征,利用拓扑理论、逾渗理论、结构熵模型等方法,力求通过量化方法,构建起以复杂网络理论为视角的EISN鲁棒性分析与优化的方法学体系。该体系以结构鲁棒性指标和性能鲁棒性指标为分析模型,构建了基于逾渗理论的EISN系统鲁棒优化指标及优化方法,对优化前后EISN网络鲁棒性的提高进行量化分析,并利用结构熵模型对EISN系统鲁棒的优化结果进行了验证。通过对卡伦堡EISN和广西贵港EISN两个典型案例实证研究表明,卡伦堡EISN初始状态下的自然连通度为1.7487,网络效率为0.5614。广西贵港EISN初始状态下的自然连通度为1.4959,网络效率为0.3482。从结构鲁棒性和性能鲁棒性两个指标综合考虑,卡伦堡的鲁棒性优于广西贵港的鲁棒性。尽管不同的EISN鲁棒性会存在一定的差异,但在不同情境的攻击下都存在相同或类似的鲁棒表现形式。即对于随机失效情景EISN都具有良好的抵抗能力,但对于蓄意破坏情景EISN都存在较大的脆弱性。此外,还得出只要关键种企业不失效,EISN系统就具有较强的自我调节能力的结论。此外,论文采用逾渗理论对广西贵港EISN的鲁棒性进行了优化设计。即对网络节点度较小的企业进行适当补链,形成“备用核心”企业,这不仅可以有效降低其他企业对关键种企业的依赖程度,而且可以进一步提高EISN系统的鲁棒性。为进一步验证优化结果的可靠性,采用结构熵模型对优化前后的EISN进行了量化分析。研究表明,优化后广西贵港EISN的结构熵R由原来的0.2600降低到0.2529,降低了 0.0071,说明系统的鲁棒性得到了有效的提高。因此,这种以“备用核心”企业进行补链的EISN优化设计方法,对我国生态工业园实际建设与运行具有良好的推广价值和实践意义。
【图文】：

山东大学硕士学位论文逡逑国家实施可持续发展战略的重要载体和主要模式，也是我国转变经济发展方式，逡逑调整产业结构，实现社会可持续发展的有效途径（见图１－１）。因此，把各类经济逡逑开发区建成生态工业园将成为推动区域社会、经济、资源和环境协调发展的最佳逡逑选择。逡逑虽然，国外生态工业园建设相比中国起步较早，但是近年来我国生态工业园逡逑发展迅速，自１９９９年开始启动生态工业示范园区建设工作以来，截止到２０１７逡逑年１月现己建成４８个国家级生态工业园，同意４５个开发区创建国家级生态工业逡逑园（见图１－２）邋［５］。ＥＩＳＮ实质上是以生态产业链为基础，由多条生态产业链耦合逡逑而形成的工业共生网络，，是生态工业园内成员间协同合作的主要组织形式，也是逡逑生态工业园建设中着重设计和构建的核心内容［６］。然而随着生态工业园实践的深逡逑入发展，实际情况与预期规划会出现一定的偏差，一些共生组织内企业成员之间逡逑的相互联系会减弱，导致生态工业园失稳现象时有发生［７］。究其原因，在积极规逡逑划新的园区或推动原有经济开发区进行生态化改造过程中

——酒精废液制复合肥”等多条关联度较高的生态逡逑产业链＿，如图３－３所示。逡逑－Ｈ邋ｓｔ，ｒ＇厂—＿逦－于生逡逑水逦？逦邋＞逦．．．．．．．．逦逦，逦和西班牙逡逑生物处理废水丨｜逦丨的石

本文编号：2675295