[发明专利]一种生态产业共生系统稳定性的仿真判定方法

摘要

本发明公开了一种生态产业共生系统稳定性的仿真判定方法，其主要步骤包括：将产业共生系统的主体分为两类，利用资源进行生产并排出污染物的企业I和对企业I产生的污染物进行循环利用的企业II；确定产业共生系统仿真判定的前提条件；利用Starlogo软件模拟仿真企业的投入产出和污染物的排放来判断产业共生系统的稳定性。从而使得判定生态产业共生系统稳定性有相应的依据，本发明经过检验，其准确度高，仿真性强。可以将本发明应用到生态产业园的建设中。

主权项

1.一种生态产业共生系统稳定性的仿真判定方法，其步骤包括：(A)将产业共生系统的主体分为两类，利用资源进行生产并排出污染物的企业I和对企业I产生的污染物进行循环利用的企业II；(B)确定产业共生系统仿真判定的前提条件：企业某一时刻的产出Q_t和该时刻的投入K_t符合幂律关系，企业某一时刻的产出Q_t和其前一时刻的污染物排放F_t-1符合负幂律；企业投入中所有符合相同指数幂律关系的用同一个变量K表示，所有不符合相同指数幂律关系变量统一归一到一个常数A中。这样，方便考虑企业投入中符合相同指数幂律关系的单变量；某一时刻的污染物的排放F_t-1和该时刻的产出Q_t-1存在线性相关，这个线性相关系数为常数λ，上述四个关系用数学方程描述见下面三个式子，$\left\{\begin{array}{c}{Q}_{1,t}=A\×{\left(K_{1,t}\right)}^{\mathrm{\α}}\×e^{-\mathrm{\β}{F}_{t-1}}\\ Q_{2,t}=A\×{\left(\mathrm{\γ}{K}_{2,t}\right)}^{\mathrm{\α}}\×e^{-\mathrm{\β}{F}_{t-1}}\\ F_{t-1}=Q_{t-1}\×\mathrm{\λ}\end{array}\right.$其中：A：常数，指系统中所有和K_t不符合相同指数幂律关系的量；K_1，t：节点处企业I的所有符合相同指数幂律关系的变量的乘积；K_2，t：节点处企业II的所有符合相同指数幂律关系的变量的乘积；Y：调整系数，考虑到企业II对污染物循环利用时，相对企业I对资源的直接利用而言，其企业II资金或技术等因素的投入会更大，相应的，在相同投入的情况下，企业II对污染物循环利用的产出率小于企业I对资源利用的产出率；λ：企业污染物产生量和企业产出的线性相关系数；α和β分别是计算企业生态效率时的相关指数，α反映了输入和产出的幂关系，β反映了污染物和产出的负幂的关系；0pγ，λ，α，βp1；Q_1，t：企业I在某一时刻的产出；Q_2，t：企业II在某一时刻的产出；；(C)仿真过程：i.用产出Qt来反映节点处企业I和企业II的生态效率；ii.通过节点处企业I和企业II的行为的描述，反映产出Qt表示的生态效率中各要素的作用机理；iii.用starLogo软件的plot功能输出整个仿真期间内时间序列的系统生态效率、系统生态效率的时间均值和系统生态效率时间序列的标准差；根据上述iii，plot功能输出的三个值用方程描述如下：$\left\{\begin{array}{c}{Q}_{A,t}=\frac{(Q_{1,t}+Q_{2,t})}{K_{1,t}}\\ \stackrel{\‾}{Q_A}=\frac{\underset{t=1}{\overset{t=N}{\mathrm{\Σ}}}{Q}_{A,t}}{N}\\ u=\sqrt{\frac{\underset{t=1}{\overset{t=N}{\mathrm{\Σ}}}{(Q_{A,t}-\stackrel{\‾}{Q_A})}^2}{N}}\end{array}\right.$其中：QA，t：t时刻系统单位输入的产出；N：一个仿真期间内的离散取样个数，它用QA，t值的输出个数表征；一个完整的仿真期间内，QA，t对时间的代数平均值；u：QA，t在整个仿真期间的标准差，用于检验QA，t对均值偏离的程度，它反映系统的稳定性；(D)仿真判定的实现：在程序中以布丁代表资源和污染物，设置布丁有两种属性，一种代表资源、另一种代表污染物；乌龟代表生态产业共生系统节点处的企业，设置乌龟有两种属性，乌龟I代表节点处的企业I；乌龟II代表节点处的企业II；观察者通过调整参数α、β、γ和λ来观察系统和u的变化来实现对系统稳定性特征的把握，0pγ，λ，α，βp1，设置成可调，由初始时设定，在整个仿真阶段不变；初始状态时K_1，t值的设定采用随机函数，即设定所有乌龟I对资源布丁消耗量为0到某个定值，随机分布，在整个仿真阶段的每个离散时间的初始时刻都随机取值，K_2，t值由乌龟II搜索到的污染物布丁量决定；t＝0时，污染物布丁为零，资源布丁平均分布，并且在整个仿真过程资源布丁始终平均分布，乌龟的初始位置随机分布，运动方向随机分布，运动速度不变；乌龟产出的污染物布丁只分布在以它为中心的正方形区域内，正方形边长通过初始值设定，在整个仿真期间内不改变；乌龟II的搜索范围只能在以其为中心的正方形区域内，此正方形区域边长初始值设定，在整个仿真期间内不改变。