沿海城市生態安全演練和仿制模擬
——以A市為例

趙亞娟，張 旭，李笑晨，濮 誠，陳瑞騰

(天津水保工程咨詢有限公司，天津 300150)

1 引言

在人類活動加劇、生態海洋開發越來越深入的情況下，海洋及海岸生態系統都受到了重大影響。在我國，沿海城市作為經濟、社會和城市化發展都比較先進的地區，沿海生態安全問題需要得到足夠的重視，這與整個國家的經濟社會穩定都息息相關。因此，基于現代技術和生態保護理念，對沿海城市生態安全演變歷程和特點進行研究，并對各類問題進行仿真模擬十分必要。

2 生態安全概念分析

2.1 生態安全概念

在目前國內外比較主流的看法中，生態安全是指人類社會和自然生態作為一個整體在免受不利因素危害時的保障條件。從本質角度來講，生態安全是基于自然生態本身的脆弱性和風險性而存在的概念，對生態安全的研究和管理，主要是進行脆弱性分析，然后通過相關方法來改善生態的脆弱性，避免生態風險。在地球整個生態圈當中，任何一個地方的生態失衡和發生災難性事件，都會導致全球生態安全受到影響。因此，作為世界大國，我國需要主動承擔起保障生態安全的責任[1]。

海洋面積在地球總面積中占比較大，海洋生態也是地球生態中占據重要比例的部分，而沿海地區作為陸地生態和海洋生態的交界處，具備著復雜性和風險多樣性的特點。尤其在我國沿海地區城市帶分布交廣、人口密度大、經濟發展較快的情況下，沿海生態安全更需要引起足夠的重視。

2.2 生態安全評價指標

目前全球各國和地區通行的生態安全評級指標是“壓力-狀態-響應”概念框架模型，簡稱為P-S-R生態安全評價指標體系[2]。在該體系當中，“壓力”主要是指人類活動對自然生態產生的影響，包括廢氣排放、人造垃圾等，用壓力因子代表，“狀態”則是指一個地區當前的生態環境狀態，評價指標包括空氣污染物含量、物種多樣性等，“響應”主要是指人類的活動政策，包括針對生態安全保護的有利政策和不利政策。

2.3 生態安全評價方法

目前我國主要用到的生態安全評價方法是基于P-S-R體系進行的，但是像主成分投影法、灰色關聯法等傳統評價方法在實際實施中都具有一定局限性，無法滿足更全面的生態安全評價和管理需求。而在當代GIS系統、全球定位系統、遙感技術、信息模擬技術不斷成熟的情況下，很多城市開始著手使用更加先進的生安全評價方法，意味著我國城市、地區和國家生態安全管理前景很值得期待[3]。

3 沿海城市生態安全演變研究——以A市為例

A市位于我國渤海經濟區，是一個靠造船等重工業發展起來的現代化城市，經過對該市2006～2017年各項生態安全指數的分析，發現其生態安全等級總體呈逐漸好轉的趨勢。這主要得益于A市在近十年來保持較高的環境污染治理力度，據相關數據，該市2015年環保投資占比相比2005年增長了37%。同時，A市自2008年開始著手將該市建成宜居生態旅游城市的戰略計劃，并取得了不錯的成績。

3.1 A市的生態安全動態仿真模型建設

A市于2005年專門成立的生態安全模擬研究機構選定以SD為基礎構建生態安全評價和模擬，從2006年開始進行模擬，模擬年限為2006～2025年。主要采用系統動力學專用軟件來構建該市生態安全系統動力學模型，在該模型當中，著重分析了壓力、狀態和響應3個變量。而在沿海城市當中，關乎生態安全的因素主要包括社會、經濟和自然，所以該市在系統中加入了人口密度、國民生產總值、海洋自然災害頻率及環境污染治理投資額等變量。

在該模型當中，對“壓力”的變量觀測對象主要包括該市生活污水及垃圾排放量、工業廢水及廢氣排放量、工業垃圾排放量、GDP能耗等，這些被觀測的變量主要反映了該市經濟發展和社會活動對生態安全的影響。針對“響應”的變量觀測，主要包括該市生活污水處理率、工業廢氣排放達標率、科學教育支出、生活垃圾分類無害處理率等，這些指標主要反映該市通過環境保護投資、教育投資而對生態安全保護產生的積極影響。針對“狀態”變量的監測，主要對象包括該市空氣質量指標、綠化率、沿海地區海洋水質等，該變量的動態變化，直接反映該市生態環境保護和環境治理取得的成果，也有助于分析該市未來生態環境質量的發展趨勢[4]。

3.2 模型檢驗

A市在構建了這一套生態安全動態仿真模型之后，對各類變量的獲取路徑、影響效果進行了核查和追蹤，并通過數據測算和檢驗，證明了該模型可以真實地反映該市生態安全系統的發展狀態和實時情況。

4 沿海城市生態安全系統的仿真模擬

4.1 發展預測

通過對以上A市生態安全動態仿真模型的研究和分析，進行仿真模擬，是進一步評估和預測該市生態安全狀態和發展趨勢的關鍵。在仿真模擬的具體實施過程中，根據該市收集和監測到的數據，擬定各個變量數值，然后基于該模型進行仿真模擬驗算?？梢园l現，在模型建立之初，即2006年，該地區生態安全值是0.736，在仿真模擬的第五年，該值變為-0.398，自第五年開始，每年的相關數值都是負數，這說明了自2011年開始，A市生態安全狀況一直維持在比較良好的水平，該市生態保護和發展政策(響應)起到了很好的積極作用，并且能夠抵消和覆蓋該市社會經濟發展產生的負面影響。

4.2 主要影響因素

基于A市的生態安全系統仿真模擬的結果，進一步分析環境污染治理投資額、第三產業GDP占比等變量，有利于進一步分析在沿海城市生態安全動態管理中，哪些因素的影響較大。

4.2.1 工業產值

A市工業產值占GDP比率約為35%，在模擬仿真過程中，將該數值下調至25%，可以發現該市生態安全狀況逐漸好轉，并且于仿真模擬的第5年轉變為-0.263。所以可以得出結論，沿海城市積極降低傳統工業比例，可以在降低能耗、減少污染物排放之后，很大程度上減緩生態安全惡化趨勢，并且有利于改善這一狀態[5]。

4.2.2 第三產業占GDP比率

從第三產業角度來講，2012年，A市第三產業占GDP比率約為41%，而將該比率調整至50%進行仿真模擬，可以發現在第三年時，該市生態安全狀態明顯好轉，尤其是到2018年時，該市生態安全狀態指數達到了-3.251，明顯比其他第三產業占比較少的沿海城市好。

4.2.3 能耗指數

在當前社會環境下，能耗指數主要受到兩方面因素的影響，其一是城市工業、經濟發展中采用的相關技術先進性，其二是城市工業占比。目前一般使用的能耗指數是單位GDP能耗指數，主要是指城市每產生一個單位的GPD而消耗的能源值。例如，我國當前沿海城市主流的GDP能耗指數為0.807t標準煤，本文將該數值帶入A市生態安全評價系統進行仿真模擬，可以發現該市生態安全狀況在第四年開始好轉。所以可以發現，積極推進節能減排技術的研究和推廣，并加強排放管理，有助于城市生態安全管理[6]。

5 結語

沿海城市作為地球海洋生態、陸地生態交界的地區，其生態安全狀況存在著多種影響因素。在我國社會經濟飛速發展且社會生態環保意識逐漸建立的大環境下，生態安全管理成為重要工作之一。包括沿海城市在內的各個城市和地區，都應當積極采用科學方法，對當地生態安全狀態進行評估，并通過仿真模擬，找到影響生態安全的主要因素，在后續發展中采取針對性措施，為人們創造更加舒適健康的生存環境，保證城市和社會發展可持續發展。