生态工业园区的系统稳定性研究

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生态工业是指仿照自然界生态过程物质循环的方式来规划工业生产系统的一种工业模式。生态工业园区(Eco-Industrial park,EIP)是生态工业的重要实践形式。在美国、西欧等发达国家,EIP的建设正处于迅速发展的阶段。在我国,生态工业园区建设处于起始阶段。 在生态工业园区内,模仿自然生态系统的运作模式,形成生态产业链,其中一家企业产生的废物可能成为另一家企业的生产原料。可以说,生态产业链的结构是决定园区整个工业生态系统的稳定性和可持续性的关键因素之一。 本文在综述生态工业园发展的基础上,对比了国内外生态工业园区的发展情况。从内、外两个方面入手,对影响生态工业园区系统的稳定性因素进行了探讨,并提出了生态工业园区稳定性的表现。 论文从生态学的Lotka-Volterra模型及其稳定性引入,对生态工业园区系统的稳定性问题建立了产业链模型。主要应用Liapunov稳定性和Lagrange稳定性的概念和方法,研究了模型在Liapunov意义下的稳定性。 (1)对生态工业园区的稳定性的定义:生态工业园区通过内部成员之间的协调与合作,随着时间的推移,园区能够及时反应和适应内、外部环境变化、迅速恢复并保持持续稳态向前发展的能力。可以从环境适应性和可控性两个层次上理解其稳定性。 (2)具有复杂结构的生态工业园区系统所反映出的系统稳定性是联系生态工业园区系统社会经济活动与生态环境的纽带和中介,反映生态工业园区系统社会经济活动与环境结构与功能的协调程度。生态工业园区的稳定性表现为:①生态工业园区成员有平衡的供需关系;②生态工业园区的空间组织和联系具有高效性;③园区成员组成和相互间的联系具有复杂多样性以及创新性;④生态工业园区系统的完备性;⑤保持共生体的开放性;⑥具有良好的经济效益和环境效益。 (3)针对生态工业园区系统的产业链模型,本文分别对开放链和部分封闭链两种情况进行了严密的分析推导,并得到了一般情形的长度为q的产业链以及含有分支结构的产业链的稳定性的充分条件。对生态稳定性问题,得到了耗散系统的定性稳定性与生态稳定性等价的结论。在对推广的产业链模型中,证明了同一层次企业的竞争效应使生态工业园区系统更稳定,并且有助于维持产业链。最后,文章对外部影响因素进行了简单分析,并提出了一些猜想。
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