系統(tǒng)動力學(xué)在空港區(qū)域規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)中的應(yīng)用

劉 慧,郭懷成,盛 虎,都小尚,3,李 娜,楊永輝 (.北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,北京 0087；2.香港中文大學(xué)地理與資源管理系,香港；3.鄭州市環(huán)境保護(hù)局,河南 鄭州 450007)

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展,如何在發(fā)展中充分考慮環(huán)境保護(hù)工作成為政府、民眾和專家學(xué)者熱切關(guān)注的話題.2003年,我國發(fā)布《中華人民共和國環(huán)境影響評價(jià)法》,初步確立了我國的規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)制度.同年原國家環(huán)?？偩职l(fā)布《規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則(試行)》[1],提出了開展規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)的一般原則、技術(shù)程序、方法、內(nèi)容和要求,用于指導(dǎo)規(guī)劃環(huán)評的實(shí)施.而于2009年10月起施行的《規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)條例》,則根據(jù)其近年來的實(shí)踐情況,進(jìn)一步規(guī)范和明確了相關(guān)實(shí)施細(xì)則.

規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)導(dǎo)則中明確規(guī)定,對所有規(guī)劃方案(包括替代方案)的主要環(huán)境影響(包括直接的、間接的,特別是累積影響)進(jìn)行預(yù)測是環(huán)境影響評價(jià)的重要工作內(nèi)容,并指出預(yù)測方法一般有類比分析法、系統(tǒng)動力學(xué)、投入產(chǎn)出分析、環(huán)境數(shù)學(xué)模型和情景分析法等[1].目前已有的規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)案例研究中,情景分析法、數(shù)學(xué)模型法、趨勢外推法和專業(yè)判斷法得到比較多的應(yīng)用,類比分析法由于其半定量性而使用較少,系統(tǒng)動力學(xué)、投入產(chǎn)出分析由于適用于宏觀綜合規(guī)劃,且對專業(yè)知識、時間、人力和物力要求高,在實(shí)踐中使用也較少[2].已有文獻(xiàn)中,對規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)預(yù)測方法的研究較少,集中于較為復(fù)雜的投入產(chǎn)出分析法[3]和系統(tǒng)動力學(xué)[4-7]上.綜合比較幾種方法,系統(tǒng)動力學(xué)在環(huán)境方面的應(yīng)用已經(jīng)覆蓋了許多領(lǐng)域,如固體廢物管理[8]、水質(zhì)改善[9]、污水管理[10]、土地資源配置[11]、城市擴(kuò)張的環(huán)境影響[12-13]、區(qū)域可持續(xù)發(fā)展[14-15]等,是比較成熟的系統(tǒng)研究方法.

航空港作為依附于機(jī)場而產(chǎn)生的新興經(jīng)濟(jì)區(qū)域,在第5次交通運(yùn)輸發(fā)展浪潮中,成為很多城市經(jīng)濟(jì)新的增長點(diǎn)[16].基于此所進(jìn)行的航空港區(qū)發(fā)展規(guī)劃及其環(huán)境影響評價(jià)成為新的需求.目前的規(guī)劃環(huán)評案例中,系統(tǒng)動力學(xué)多用于城市、開發(fā)區(qū)等區(qū)域尺度[4-6,17],對于航空港這一特殊區(qū)域尚未有相關(guān)嘗試.本文以鄭州航空港地區(qū)總體規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)為例,在航空港區(qū)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境特征分析的基礎(chǔ)上,構(gòu)建系統(tǒng)動力學(xué)在航空港區(qū)規(guī)劃環(huán)評中的應(yīng)用框架.

1 SD在空港區(qū)域規(guī)劃環(huán)評中的應(yīng)用框架

1.1 航空港區(qū)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境特征分析

航空港區(qū)本質(zhì)上是空港經(jīng)濟(jì)區(qū),即以機(jī)場為核心,依托機(jī)場對經(jīng)濟(jì)資源要素的空間集聚效應(yīng),在機(jī)場周邊地區(qū)形成的以航空物流、人流所衍生的產(chǎn)業(yè)集群為主體的綜合性經(jīng)濟(jì)區(qū)域[18].航空港區(qū)與機(jī)場核心區(qū)及所依附城市之間在經(jīng)濟(jì)、人口和環(huán)境上有著密切的聯(lián)系(圖1).

航空港區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到 3個方面的影響和制約:自身產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)條件、機(jī)場核心設(shè)施的發(fā)展?jié)摿σ约爸苓叧鞘械陌l(fā)展?fàn)顩r.機(jī)場本身就是區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要動力[19],在現(xiàn)代,依托于機(jī)場形成的航空港區(qū)能夠更加充分、高效地利用機(jī)場所帶來的客貨流、信息流,培育一批新型高端產(chǎn)業(yè),帶動城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級;區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展有助于航運(yùn)業(yè)務(wù)增加,為機(jī)場規(guī)模擴(kuò)大奠定基礎(chǔ),同時提高地區(qū)投資吸引力,促進(jìn)航空港區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展.環(huán)境方面,航空港區(qū)的環(huán)境質(zhì)量除受到自身生產(chǎn)生活排污影響外,機(jī)場運(yùn)行中的交通工具(包括飛機(jī)、汽車等)噪聲、尾氣和固體廢物等也是影響航空港區(qū)污染物的重要來源,此外,周邊城市污染物的輸入也會產(chǎn)生影響.同時,經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的大規(guī)模遷入及流動人口,會進(jìn)一步增大環(huán)境壓力.

圖1 航空港區(qū)與機(jī)場核心區(qū)及城市間聯(lián)系Fig.1 Links among airport area, airport and the cities attached to

1.2 系統(tǒng)動力學(xué)

系統(tǒng)動力學(xué)(SD)是由美國麻省理工學(xué)院Forrester教授于1956年首創(chuàng)的一門交叉性綜合學(xué)科[20],基于系統(tǒng)行為、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能之間緊密的依賴關(guān)系,借助計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)-功能的數(shù)學(xué)模型,利用模擬結(jié)果對研究問題進(jìn)行定性與定量的分析,為政策調(diào)整和最優(yōu)決策的形成提供科學(xué)依據(jù).其應(yīng)用于區(qū)域規(guī)劃環(huán)評中,從系統(tǒng)整體的角度出發(fā),模擬社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、資源各個子系統(tǒng)的相互作用關(guān)系,把握動態(tài)發(fā)展的分析[21],保證預(yù)測結(jié)果的精度,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行累積環(huán)境影響分析[22],相較于其他環(huán)境影響預(yù)測方法具有顯著優(yōu)勢(表1);而“自下而上”的多智能體系統(tǒng)模型雖然能實(shí)現(xiàn)空間的微觀變化模擬,但對數(shù)據(jù)的要求也更高[23],用于區(qū)域規(guī)劃環(huán)評仍存在難度.

區(qū)域系統(tǒng)動力學(xué)仿真模型一般涵蓋社會發(fā)展子系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)、環(huán)境保護(hù)子系統(tǒng)和資源子系統(tǒng)(圖 2),各子系統(tǒng)相互作用,形成一個有機(jī)整體.經(jīng)濟(jì)發(fā)展與就業(yè)狀況直接相關(guān),社會就業(yè)狀況影響人口的遷移變化,而人口總量決定資源消耗、污染排放等;經(jīng)濟(jì)活動帶來經(jīng)濟(jì)效益和勞動就業(yè)的同時,消耗礦產(chǎn)、土地、水、能源等資源,并產(chǎn)生大量污染物,污染水、大氣和土壤;資源和環(huán)境是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的支撐,但當(dāng)發(fā)展所產(chǎn)生的污染排放和資源消耗接近或超過區(qū)域的資源環(huán)境承載力時,資源和環(huán)境會成為區(qū)域發(fā)展的限制因子;同時,一定的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平下,環(huán)保投資的增加對環(huán)境改善有促進(jìn)作用.

表1 規(guī)劃環(huán)境影響價(jià)環(huán)境影響預(yù)測模型比較Table 1 Comparison of environmental impacts predicting models for EIA of Plans

圖2 區(qū)域社會-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境系統(tǒng)相互作用Fig.2 Interactions among regional socioeconomic-environmental systems

模型利用相互作用反饋環(huán)表征現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中各變量之間的關(guān)系,通過對關(guān)鍵變量的識別、分析和調(diào)整,預(yù)測區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)大系統(tǒng)的演化規(guī)律和趨勢.構(gòu)建區(qū)域系統(tǒng)動力學(xué)模型的主要步驟一般包括:①區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查;②系統(tǒng)分析與邊界確定;③模型構(gòu)建;④參數(shù)確定.

1.3 方法框架

空港區(qū)域同其他區(qū)域一樣,是一個復(fù)雜巨系統(tǒng),把系統(tǒng)動力學(xué)應(yīng)用于航空港區(qū)社會－經(jīng)濟(jì)－環(huán)境系統(tǒng)模擬,能夠有效地綜合考慮人口、工業(yè)、資源、環(huán)境等子系統(tǒng)的有機(jī)聯(lián)系,動態(tài)仿真系統(tǒng)的發(fā)展行為和趨勢,從而對初始狀態(tài)、發(fā)展過程進(jìn)行配置和管理.同時,由于目前中國多數(shù)航空港區(qū)處于初期發(fā)展?fàn)顟B(tài),其建設(shè)過程伴隨著全新的臨空產(chǎn)業(yè)開發(fā)等新的發(fā)展環(huán)境,該地區(qū)以往的發(fā)展趨勢對其今后社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢不具有很好的指示性,現(xiàn)有掌握的資料和區(qū)域基本情況在未來的發(fā)展規(guī)劃下也會產(chǎn)生非常大的變化,因此引入類比法,借助周邊及類似區(qū)域的參考,進(jìn)行這種基本空白條件下社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展相關(guān)參數(shù)的預(yù)測.

圖3 空港區(qū)域規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)中系統(tǒng)動力學(xué)應(yīng)用的方法框架Fig.3 Framework of system dynamic method application in airport area planning environmental impact assessment

航空港的發(fā)展模式直接決定了其對經(jīng)濟(jì)社會和環(huán)境產(chǎn)生影響的大小和好壞,對不同方案的環(huán)境影響進(jìn)行綜合比較也是規(guī)劃環(huán)評的重要內(nèi)容.情景分析法由于對隨機(jī)因素影響和決策者意愿處理上的靈活性與實(shí)用性[24],可以反映不同的規(guī)劃方案(經(jīng)濟(jì)活動)情景下的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r和環(huán)境影響后果,以及一系列主要變化的過程,適用于規(guī)劃環(huán)評中對于不同替代方案的分析評價(jià).使用情景分析法便于對航空港建設(shè)過程中可能的發(fā)展模式進(jìn)行模擬、比較和決策,同時揭示開發(fā)行動中的某些活動或政策可能引起的重大后果和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn).

在對空港區(qū)域規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)特征分析的基礎(chǔ)上,本文提出了包括“系統(tǒng)動力學(xué)-類比法-情景分析法”在內(nèi)的方法框架.在區(qū)域主要環(huán)境影響因子識別和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展分析的基礎(chǔ)上構(gòu)建空港地區(qū)系統(tǒng)動力學(xué)模型,分別進(jìn)行零方案模擬和規(guī)劃方案模擬,通過對結(jié)果的比較分析設(shè)計(jì)替代方案情景并再次模擬,基于此提出區(qū)域環(huán)境保護(hù)對策與減緩措施(圖3).該方法框架用于空港地區(qū)規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)中環(huán)境影響預(yù)測、分析、方案比較及替代方案設(shè)計(jì)等各步驟,保證環(huán)評的系統(tǒng)性、連續(xù)性和有效性.

2 SD在鄭州航空港地區(qū)總體規(guī)劃環(huán)評中的應(yīng)用

2.1 規(guī)劃區(qū)概要

鄭州航空港區(qū)位于鄭州市南部,以京廣鐵路和國家南水北調(diào)工程走廊為界,面積 138km2,轄新鄭市及中牟縣部分鄉(xiāng)鎮(zhèn).《鄭州航空港地區(qū)總體規(guī)劃(2008~2035)》定位航空港區(qū)發(fā)展目標(biāo)為:以鄭州新鄭國際機(jī)場的跨越式發(fā)展為契機(jī),大力發(fā)展現(xiàn)代物流業(yè)、出口加工業(yè)、航空制造業(yè)、現(xiàn)代服務(wù)業(yè),把鄭州航空港地區(qū)建設(shè)成為交通便利、經(jīng)濟(jì)繁榮、社會穩(wěn)定、布局合理、設(shè)施完善、環(huán)境優(yōu)美的生態(tài)型航空新城.

按照“區(qū)港一體、協(xié)調(diào)發(fā)展”的理念,鄭州航空港地區(qū)整體按照“一核二區(qū)”進(jìn)行布局:“一核”即機(jī)場核心區(qū);“二區(qū)”即機(jī)場北部的物流商貿(mào)區(qū)和南部的臨空產(chǎn)業(yè)區(qū)(圖4).規(guī)劃分為3個時段:近期(2008~2012年)、中期(2013~2020年)和遠(yuǎn)期(2021~2035年).規(guī)劃到2035年,空港區(qū)城市建設(shè)用地規(guī)模為94.1km2,人口43萬人;規(guī)劃綠地占城市建設(shè)用地 18.5%;生活污水集中處理率達(dá)85%,工業(yè)污水達(dá)標(biāo)排放率達(dá)100%,河流水質(zhì)功能達(dá)標(biāo);區(qū)域環(huán)境噪聲達(dá)標(biāo)率100%、交通噪聲達(dá)標(biāo)率95%.

圖4 規(guī)劃區(qū)域功能分區(qū)Fig.4 Function structure of planning area

2.2 主要影響識別

在區(qū)域環(huán)境質(zhì)量與資源利用現(xiàn)狀評價(jià)基礎(chǔ)上,采用矩陣核查表法和專家咨詢法,識別規(guī)劃實(shí)施的影響主要集中在如下幾方面:①隨著總體規(guī)劃實(shí)施進(jìn)程,快速城鎮(zhèn)化和人口增長是必然趨勢;②由于生態(tài)條件敏感,土地資源和水資源可能會成為航空港區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的限制因子;③環(huán)境方面,PM10和SO2是該區(qū)主要大氣污染物,未來生活和服務(wù)業(yè)排放增加會帶來更大壓力;④港區(qū)現(xiàn)有河流多為納污河流,水質(zhì)較差,是港區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要限制因素;⑤噪聲是機(jī)場的主要環(huán)境問題,直接影響空港區(qū)的產(chǎn)業(yè)及人口布局;⑥固體廢物產(chǎn)生量隨機(jī)場規(guī)模擴(kuò)大、人口增長和工業(yè)發(fā)展會急劇增加,由于現(xiàn)狀工業(yè)固體廢物利用率達(dá)100%,且規(guī)劃生活垃圾全部轉(zhuǎn)運(yùn)至鄭州市垃圾綜合處理廠進(jìn)行處置,因此固體廢物對當(dāng)?shù)丨h(huán)境影響不大.

2.3 模型構(gòu)建

模型基準(zhǔn)年為 2007年,預(yù)測時段與航空港地區(qū)總體規(guī)劃一致,即 2008~2035年.空間范圍涵蓋規(guī)劃的 138km2.由于航空港區(qū)不可能形成邊界閉合的獨(dú)立系統(tǒng),系統(tǒng)模型邊界應(yīng)力圖把與建模目的關(guān)系密切的重要變量劃入系統(tǒng)內(nèi)部.系統(tǒng)邊界劃定為航空港區(qū)域邊界,系統(tǒng)外的影響因素處理成輸入變量.根據(jù)對區(qū)域調(diào)研分析,區(qū)域外的外來環(huán)境影響較小,因此在本研究中暫不考慮區(qū)域外影響;由于本規(guī)劃中機(jī)場核心區(qū) 48km2不同于普通區(qū)域,且另有詳細(xì)規(guī)劃,因此其環(huán)境影響根據(jù)機(jī)場核心區(qū)規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)報(bào)告直接輸入.

表2 主要系統(tǒng)動力學(xué)方程Table 2 The main equations of system dynamics

模型包括社會發(fā)展子系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)、環(huán)境保護(hù)子系統(tǒng)和資源子系統(tǒng).社會發(fā)展子系統(tǒng)主要考慮航空港區(qū)人口變動,表現(xiàn)為兩個特征:①空港區(qū)是在幾乎空白的基礎(chǔ)上進(jìn)行建設(shè),由于人口政策和經(jīng)濟(jì)發(fā)展吸引,人口發(fā)展以機(jī)械遷入為主;②人口流動性很大,特別是工作人口.經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)中,空港區(qū)目前4個支柱性產(chǎn)業(yè)為食品加工業(yè)、印刷包裝業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)和物流業(yè),未來工業(yè)仍然是拉動航空港區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵因素,第三產(chǎn)業(yè)將逐漸成為經(jīng)濟(jì)的主要組成部分;按照港區(qū)的發(fā)展規(guī)劃,將重點(diǎn)發(fā)展與航空運(yùn)輸密切相關(guān)的電子信息、生物、醫(yī)藥、航空制造等產(chǎn)業(yè)和食品制造、服裝等一般工業(yè),因此研究中將工業(yè)發(fā)展子模塊細(xì)分為食品制造業(yè)、電子信息業(yè)、生物制藥業(yè)、紡織服裝業(yè)、機(jī)械制造業(yè)、石油化工業(yè)和其他產(chǎn)業(yè)等7類.資源子系統(tǒng)中,主要考慮水資源需求,包括工業(yè)需水、生活需水、環(huán)境需水和機(jī)場需水4個部分.環(huán)境保護(hù)子系統(tǒng)主要考慮由港區(qū)生產(chǎn)生活所產(chǎn)生的污染排放、機(jī)場核心區(qū)污染輸入和所進(jìn)行的污染減排活動,根據(jù)航空港區(qū)現(xiàn)狀主要污染類型和數(shù)據(jù)的可得性,污染指標(biāo)包括COD、SO2、PM10、NO2.

模型使用VENSIM_PLE軟件建立系統(tǒng)流程圖,含248個變量,共153個方程.限于篇幅,本文僅以水污染物 COD污染控制為例進(jìn)行說明(圖 5),主要系統(tǒng)動力學(xué)方程如表2示.以2004~2007年間部分社會經(jīng)濟(jì)變量的實(shí)際值和模擬值作比較,除了以各行業(yè)產(chǎn)值加總得到的工業(yè)總產(chǎn)值偏差較大外,其他誤差均較小,模型可以通過檢驗(yàn)(表3).

2.4 區(qū)域發(fā)展方案模擬

首先設(shè)計(jì)零方案(O)和規(guī)劃方案(P)兩種先行情景.零方案是指在沒有擬實(shí)施的總體規(guī)劃的情況下航空港區(qū)社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境狀況的主要發(fā)展趨勢,是對規(guī)劃方案進(jìn)行比較分析的背景條件.規(guī)劃方案則預(yù)測按照《鄭州航空港地區(qū)總體規(guī)劃(2008~2035)》調(diào)整該區(qū)域發(fā)展模式后的環(huán)境影響,并與區(qū)域環(huán)境容量和資源承載進(jìn)行對比,識別規(guī)劃發(fā)展模式下航空港地區(qū)面臨的發(fā)展瓶頸.

圖5 環(huán)境保護(hù)子系統(tǒng)(COD子模塊)流程Fig.5 The flow chart of environmental protection subsystem (COD module) in Vensim_PLE

表3 部分變量模擬結(jié)果驗(yàn)證Table 3 The simulation results validation of part variable

2035年零方案和規(guī)劃方案下水資源需求量及污染物量如表4示.相較于零方案,規(guī)劃方案中人口得到快速發(fā)展,因此生活所需水資源有顯著增加,但由于規(guī)劃情景中污水處理廠的新建和生活能源結(jié)構(gòu)的改進(jìn),生活污染排放量反而減少;雖然伴隨著生產(chǎn)的技術(shù)進(jìn)步,工業(yè)污染排放系數(shù)在降低,但由于經(jīng)濟(jì)的快速增長,尤其是規(guī)劃方案中食品加工業(yè)的發(fā)展,使得工業(yè)污染排放量相較零方案增加,并成為主要的污染源;總體而言,規(guī)劃方案中高速經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的環(huán)境負(fù)效應(yīng)被新增的污染控制措施和技術(shù)進(jìn)步、結(jié)構(gòu)改變等因素部分地抵消,COD、SO2和PM10排放上甚至優(yōu)于零方案.而與水資源供給量和相應(yīng)環(huán)境容量對比,COD和NO2的排放量遠(yuǎn)超出區(qū)域環(huán)境容量,通過進(jìn)行人口規(guī)模的控制和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整來減少污染排放是替代方案應(yīng)該考慮的方向;水資源供給量雖然在遠(yuǎn)期能滿足需求,但再生水廠規(guī)模小于規(guī)劃中水回用量,水資源供給仍存在風(fēng)險(xiǎn).

2.5 替代方案情景分析與調(diào)控建議

在對上述兩種情景分析的基礎(chǔ)上,通過與地方?jīng)Q策者和相關(guān)專家進(jìn)行溝通和探討,充分考慮規(guī)劃可能存在的替代方案,設(shè)計(jì)港區(qū)發(fā)展的替代方案情景.①情景一(I):資源環(huán)境約束型發(fā)展情景,即社會經(jīng)濟(jì)要素仍然按照規(guī)劃方案進(jìn)行降低資源消耗和污染排放系數(shù),提高中水回用率和污染處理率;②情景二(II):社會經(jīng)濟(jì)約束型發(fā)展情景,即資源消費(fèi)模式和環(huán)境模式不進(jìn)行調(diào)整,通過制定資源節(jié)約、環(huán)境友好型的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與引導(dǎo)戰(zhàn)略對人口發(fā)展和產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式進(jìn)行調(diào)整,具體表現(xiàn)為適當(dāng)提高機(jī)械制造、電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展能力,減少對食品制造業(yè)的扶持和依賴,同時加大第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展力度,在會展、物流等生產(chǎn)服務(wù)業(yè)的基礎(chǔ)上,發(fā)展生活服務(wù)業(yè)、生產(chǎn)服務(wù)業(yè)、公共服務(wù)業(yè)等多元化的服務(wù)經(jīng)濟(jì),為港區(qū)發(fā)展提供支撐;③情景三(III):協(xié)調(diào)發(fā)展型情景,一方面控制人口的過快增長和調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向低污染、低水耗的產(chǎn)業(yè)傾斜,另一方面促進(jìn)節(jié)水、減排等各項(xiàng)措施的進(jìn)行,兩種關(guān)系協(xié)調(diào)進(jìn)行,努力實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會的快速、高效、健康發(fā)展.不同情景下的相關(guān)參數(shù)類比其他航空港區(qū)的發(fā)展,同時根據(jù)區(qū)域(包括鄭州市、河南省)資料調(diào)研和文獻(xiàn)分析進(jìn)行調(diào)整,輸入SD模型進(jìn)行情景模擬.

表4 2035年零方案和規(guī)劃方案模擬結(jié)果 (t/a)Table 4 Simulation results of “zero scenario” and “planning scenario” in 2035 (t/a)

圖6 不同情景下的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢Fig.6 The trend of population and GDP under different scenarios

不同情景下的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢、資源消耗和污染排放如圖6和圖7示.社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面,3種替代情景相較于零方案和規(guī)劃方案對人口增長和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整,其中在情景三下,第二和第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展相輔相成,并在規(guī)劃末期逐漸出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)向服務(wù)業(yè)主導(dǎo)的轉(zhuǎn)變趨勢,是比較健康的經(jīng)濟(jì)增長模式,而生物醫(yī)藥業(yè)和電子信息業(yè)的迅速發(fā)展也在引導(dǎo)港區(qū)工業(yè)向更符合其區(qū)域特征的高新技術(shù)型轉(zhuǎn)變(表 5).水資源方面,三種替代方案均優(yōu)于規(guī)劃方案,且水資源供給和污水處理均滿足需求,但中水回用規(guī)模的限制仍然存在.污染排放方面,COD由于環(huán)境容量非常有限,成為限制區(qū)域發(fā)展的瓶頸因素,如何通過生態(tài)措施提高區(qū)域水環(huán)境容量,并通過深入處理進(jìn)一步降低工業(yè)和生活的COD排放量是規(guī)劃中應(yīng)著重考慮的環(huán)境問題;大氣污染物中,SO2的容量限制較為寬松,NO2通過情景二或情景三的調(diào)整已經(jīng)可以滿足環(huán)境容量限制,PM10則三種情景下都超過了容量,工業(yè)以及住宿餐飲業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)排放是其主要來源,應(yīng)通過技術(shù)和燃料結(jié)構(gòu)調(diào)整降低PM10排放.相比較而言,情景三能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的同時,減少污染物的排放和水資源的消耗,是最優(yōu)方案,可作為地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的參考.

基于上述評價(jià)分析的結(jié)論,需要采用相關(guān)的減緩措施減輕環(huán)境影響,主要包括利用循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念對港區(qū)的產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行生態(tài)化設(shè)計(jì),使得各產(chǎn)業(yè)之間盡可能的達(dá)到資源最大利用和廢物最小化產(chǎn)生;根據(jù)環(huán)境容量總量控制和資源承載力約束,對港區(qū)的主要環(huán)境要素提出相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)對策,如污水處理廠建設(shè)、集中供熱、清潔能源推廣等;以及基于景觀生態(tài)學(xué)理念的區(qū)域空間格局調(diào)控與優(yōu)化.

圖7 2035年不同情景下的水資源使用和污染排放Fig.7 The use of water resource and pollutants discharge with capacities in 2035 under different scenarios

表5 2035年不同情景下的工業(yè)總產(chǎn)值構(gòu)成Table 5 The structures of industrial output in 2035 under different scenarios

3 結(jié)論

3.1 結(jié)合新興空港區(qū)域經(jīng)濟(jì)-社會-環(huán)境發(fā)展影響因素眾多、變化快的特點(diǎn),綜合系統(tǒng)動力學(xué)、類比法、情景分析法構(gòu)建了空港區(qū)域規(guī)劃環(huán)評的方法框架,具體步驟包括:發(fā)展分析-影響識別-模型構(gòu)建-零方案/規(guī)劃方案模擬-替代方案設(shè)計(jì)-減緩措施,各步驟間進(jìn)行動態(tài)反饋,以保證環(huán)評過程的系統(tǒng)性、連續(xù)性和有效性.

3.2 以鄭州航空港區(qū)為例開展案例研究,驗(yàn)證了該方法框架的有效性和科學(xué)性.相較于零方案,規(guī)劃方案在經(jīng)濟(jì)社會高速發(fā)展的同時,對港區(qū)環(huán)境質(zhì)量有一定負(fù)面影響;通過與決策者和專家溝通,設(shè)計(jì)3種替代方案,并據(jù)此提出方案的減緩措施.

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