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资源-环境-经济(REE)模型的非线性动力学分析

发布时间:2022-02-13 07:57
  为了寻找可持续的发展道路,探索不同发展模式下的生态环境效应,为可持续发展战略提供理论依据,推动构建环境友好型社会,建立了一个考虑环境污染治理的"资源-环境-经济"(REE)三维动力系统模型,利用非线性动力学理论及数值模拟的方法,理论分析了系统的局部稳定性,对系统的动力学行为进行了数值模拟,着重对污染排放和资源提取这两个重要因素进行研究,讨论其对系统的影响.结果表明,污染排放率和资源提取率对系统有很大影响.当污染排放率在一定范围时,系统出现极限环,形成周期现象.当资源提取率控制到一定范围内,可使经济达到稳定水平的同时,减少环境污染,保证资源储量.此研究对实现"资源-环境-经济"的协调可持续发展具有重要的现实意义. 

【文章来源】:动力学与控制学报. 2019,17(01)

【文章页数】:9 页

【部分图文】:

资源-环境-经济(REE)模型的非线性动力学分析


引入环境治理因素的模型(1)时序图及系统相图Fig.1Timeseriesandsystemphaseplotofmodel(1)with

时序图,时序图,参数,污染排放


疚难芯课廴九欧怕?φ和资源提取率c这两个参数对系统影响的意义.3.1污染排放率φ对系统的影响环境的污染物主要来自经济活动生产,φ(0<φ<1)表示经济活动带来的污染排放率,值越大,说明污染排放率越高,值越小,说明污染排放率越低.对系统(1)给定参数值,除φ外,见表1,且给定初值N(0)=1,D(0)=1,K(0)=1,运用MATLAB软件对数值解进行模拟绘图,得到当c=0.6时,φ取不同值时系统的时序图及相图,如图2~3所示.图2c=0.6时随参数φ变化的N-D-K的时序图Fig.2TimeseriesplotofN-D-Kwithφvariationwhenc=0.6图3c=0.6时随参数φ变化的N-D-K的系统相图Fig.3SystemphaseplotofN-D-Kwithφvariationwhenc=0.6图2~3显示模型(1)随参数φ变化的N-D-K时序图及相图.经计算及数值模拟显示,模型(1)存在临界值φ≈0.606,当0<φ<0.606时,E*稳定,当φ>0.606时E*不稳定.如上图所示,φ=0.5时,系统相图收敛于一点;φ=0.7时,相图出现极限环,系统呈周期震荡.从经济角度来看,污染排放率φ越小,即产生的污染量较小,对经济生产的损失较轻,对资源的破坏也小,即相互影响较小,从而使得REE系统在短暂的波动后达到了稳定状态;但随着污染排放率φ的增加,即产生的污染量较大,对经济生产带来了较为严重的损失,且对资源有一定的破坏作用,资源的更新受阻,间接影响了经济的发展,导致经济衰退,此时整个系统又进入另一阶段,经济的衰退使得产量减少,污染排放减少,对经济生产的损失减轻,同时对资源的破坏减少,?

相图,相图,参数,污染排放


环境的污染物主要来自经济活动生产,φ(0<φ<1)表示经济活动带来的污染排放率,值越大,说明污染排放率越高,值越小,说明污染排放率越低.对系统(1)给定参数值,除φ外,见表1,且给定初值N(0)=1,D(0)=1,K(0)=1,运用MATLAB软件对数值解进行模拟绘图,得到当c=0.6时,φ取不同值时系统的时序图及相图,如图2~3所示.图2c=0.6时随参数φ变化的N-D-K的时序图Fig.2TimeseriesplotofN-D-Kwithφvariationwhenc=0.6图3c=0.6时随参数φ变化的N-D-K的系统相图Fig.3SystemphaseplotofN-D-Kwithφvariationwhenc=0.6图2~3显示模型(1)随参数φ变化的N-D-K时序图及相图.经计算及数值模拟显示,模型(1)存在临界值φ≈0.606,当0<φ<0.606时,E*稳定,当φ>0.606时E*不稳定.如上图所示,φ=0.5时,系统相图收敛于一点;φ=0.7时,相图出现极限环,系统呈周期震荡.从经济角度来看,污染排放率φ越小,即产生的污染量较小,对经济生产的损失较轻,对资源的破坏也小,即相互影响较小,从而使得REE系统在短暂的波动后达到了稳定状态;但随着污染排放率φ的增加,即产生的污染量较大,对经济生产带来了较为严重的损失,且对资源有一定的破坏作用,资源的更新受阻,间接影响了经济的发展,导致经济衰退,此时整个系统又进入另一阶段,经济的衰退使得产量减少,污染排放减少,对经济生产的损失减轻,同时对资源的破坏减少,资源更新率逐渐恢复,经济又可以较快发展.但到一定程度又回到了污染严重的状态.这便是图2~3中图(

【参考文献】:
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本文编号:3622814

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