《理论基础》课件.ppt

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1、第二章第二章 水土保持学理论基础水土保持学理论基础 生态经济学原理生态经济学原理 生态学原理生态学原理 系统科学原理系统科学原理 可持续发展原理可持续发展原理目目 录录一、生态经济学原理一、生态经济学原理1 1、定义定义 生态经济学以生态学原理为基础，经济学理论为主导，以生态经济学以生态学原理为基础，经济学理论为主导，以人类活动为中心，围绕着人类经济活动与自然生态之间相互发人类活动为中心，围绕着人类经济活动与自然生态之间相互发展关系这个主题，研究生态系统和经济系统相互作用所形成的展关系这个主题，研究生态系统和经济系统相互作用所形成的生态经济复合系统，研究其矛盾运动中发生的生态经济问题，生态经济

2、复合系统，研究其矛盾运动中发生的生态经济问题，阐明它们产生的生态经济原因及解决的理论原则，从而揭示生阐明它们产生的生态经济原因及解决的理论原则，从而揭示生态经济运动的发展的客观规律。态经济运动的发展的客观规律。生态经济学包括生态经济学包括生态经济学包括生态经济学包括:部门生态经济学、部门生态经济学、部门生态经济学、部门生态经济学、理论生态经济学、理论生态经济学、理论生态经济学、理论生态经济学、专业生态经济学、专业生态经济学、专业生态经济学、专业生态经济学、地域生态经济学。地域生态经济学。地域生态经济学。地域生态经济学。在国外在国外,生态经济学是在生态经济学是在50年代末和年代末和60年年代迅速

3、兴起。在中国它兴起于代迅速兴起。在中国它兴起于20世纪世纪70年代至年代至80年代初年代初 范围可大可小：范围可大可小：国民经济总体生态经济系统国民经济总体生态经济系统;部门生态经济系统部门生态经济系统;行业生态经济系统。行业生态经济系统。按地域大小分按地域大小分:有国土生态经济系统有国土生态经济系统;区域生态经济系统区域生态经济系统;庭院生态经济系统；庭院生态经济系统；流域生态经济系统。流域生态经济系统。流域既是一个完整的地形单元，流域既是一个完整的地形单元，又是一个水文单元，还是一个生又是一个水文单元，还是一个生态经济系统态经济系统.水土流失的综合防治要将流域作水土流失的综合防治要将流域作

4、为一个开放的生态经济系统进行为一个开放的生态经济系统进行分析、评价、调控和经营管理。分析、评价、调控和经营管理。流域（或区域）生态经济系统是由流域生态系统和流流域（或区域）生态经济系统是由流域生态系统和流域经济系统相互交织而成的复合系统。域经济系统相互交织而成的复合系统。2、生态经济系统组成生态经济系统组成（1）组成要素）组成要素人口是指具有一定数量和质量的人口总称。环境是环绕着人群的空间中可以直接、间接影响到人类生活和发展的一切自然因素和社会因素的总体，称之为流域环境。资源指生产资料或生活资料的天然来源。流域生态流域生态经济系统经济系统人口人口环境环境资源资源资金资金科学科学技术技术物资物资

5、物资是生态经济中已经社会化了的物的要素，是自然资源经过劳动加工转化而来的社会物质财富。物资是生产和生活上所需要的物质资料。（2）组成要素的结合）组成要素的结合结合的动力结合的动力人类的需求人类的需求结合的渠道结合的渠道投入产出渠道投入产出渠道结合的手段结合的手段科学技术手段科学技术手段人类要求大体三个阶段：人类要求大体三个阶段：1 1单纯生存需求阶段、单纯生存需求阶段、2 2物质享物质享受阶段、受阶段、3 3优美环境在内的全优美环境在内的全面需求阶段。面需求阶段。（3）自然、经济及人口再生产的统一）自然、经济及人口再生产的统一 经济再生产经济再生产:是人类有目的的生产经营活动。它是以一定是人类

6、有目的的生产经营活动。它是以一定的生产关系联系起来的人们通过利用的生产关系联系起来的人们通过利用自然物质而创造物质财富自然物质而创造物质财富的过程。的过程。人口再生产人口再生产:从生态意义来看，是种群的再生产，从从生态意义来看，是种群的再生产，从社会经济意义来看，是劳动力的再生产社会经济意义来看，是劳动力的再生产。经济再生产经济再生产:是人类是人类有目的的生产经营活动。有目的的生产经营活动。(2)网络结构网络结构流域生态经济系统各要素之间流域生态经济系统各要素之间的相互结合，不仅是点的结合的相互结合，不仅是点的结合和单链条上的结合，而且是和单链条上的结合，而且是纵横交织的网络结合。纵横交织的网

7、络结合。(3)立体结构立体结构流域生态经济系统的流域生态经济系统的结构，有明显的三维结构，有明显的三维空间特征。空间特征。流域生态经济系统是一个远离平衡状态的开放系统，流域生态经济系统是一个远离平衡状态的开放系统，由于远离平衡状态，系统就需要不停的物质、能量、由于远离平衡状态，系统就需要不停的物质、能量、信息的交换来趋于或维持一定的动态平衡，在这一信息的交换来趋于或维持一定的动态平衡，在这一复杂的运动变化中，系统内部不同元素之间存在着复杂的运动变化中，系统内部不同元素之间存在着非线性的机制。因此，流域生态经济结构是一种典非线性的机制。因此，流域生态经济结构是一种典型的有序的组织结构型的有序的组

8、织结构耗散结构。耗散结构。(1)(1)有序的耗散结构有序的耗散结构有序的耗散结构有序的耗散结构3、生态经济系统的结构生态经济系统的结构4、生态经济系统的功能生态经济系统的功能 生生态态经经济济系系统统的的生生产产和和再再生生产产过过程程是是物物流流、能能流流、信信息息流流和和价价值值流流的的交交换换和和融融合合过过程程。因因此此，生生态态经经济济系系统统具具有有物物质质循循环环、能能量量流流动动、信信息息传传递递、价价值值增增殖殖四四大大功能。功能。5、生态经济系统的平衡生态经济系统的平衡基本特性：基本特性：结构平衡、机制平衡和功能平衡结构平衡、机制平衡和功能平衡定义：定义：是是保保持持生生态

9、态平平衡衡条条件件下下的的经经济济平平衡衡，是是生生态态平平衡衡与与经经济济平平衡衡有有机机结结合合、相相互互渗渗透透的的矛矛盾盾统统一一体体，是是在在“自自然然选选择择”与与“人人工工选选择择”的的进进化化过过程程中中，水土保持的生态目标和经济目标处于统一的平衡状态。水土保持的生态目标和经济目标处于统一的平衡状态。平衡模式：平衡模式：稳定的生态经济平衡模式稳定的生态经济平衡模式 自控的生态经济平衡模式自控的生态经济平衡模式 优化的生态经济平衡模式优化的生态经济平衡模式二、生态学原理二、生态学原理 生态环境脆弱带原理生态环境脆弱带原理生态环境脆弱带原理生态环境脆弱带原理 恢复生态学原理恢复生态

10、学原理恢复生态学原理恢复生态学原理 景观生态学原理景观生态学原理景观生态学原理景观生态学原理 水土保持是生态环境建设的主体，生态学原理中，与水水土保持是生态环境建设的主体，生态学原理中，与水水土保持是生态环境建设的主体，生态学原理中，与水水土保持是生态环境建设的主体，生态学原理中，与水土保持关系密切的有以下几方面内容：土保持关系密切的有以下几方面内容：土保持关系密切的有以下几方面内容：土保持关系密切的有以下几方面内容：1、生态脆弱带原理、生态脆弱带原理定义定义：是指在生态系统中，处于两种或两种以上的物质体系、能量体系、结构是指在生态系统中，处于两种或两种以上的物质体系、能量体系、结构 体系、功

11、能体系之间所形成的界面，以及围绕该界面向外延伸的空间过渡带。体系、功能体系之间所形成的界面，以及围绕该界面向外延伸的空间过渡带。类型：类型：城城乡乡交交接接带带、干干湿湿交交替替带带、农农牧牧交交错错带带、水水陆陆交交接接带带、森森林边缘带、沙漠林边缘带、沙漠 边缘带、梯度联结带、板块接触带。边缘带、梯度联结带、板块接触带。界面生态学界面生态学特点：特点：（1 1）是是多多种种要要素素之之间间的的转转换换区区，各各要要素素相相互互作作用用强强烈烈，常常是是非线性现象显示区，突变的产生区，生物多样性的出现区；非线性现象显示区，突变的产生区，生物多样性的出现区；（2 2）抗干扰能力弱）抗干扰能力弱

12、 ；（3）变化速度快，空间迁移能力强。变化速度快，空间迁移能力强。山地平原过渡带山地平原过渡带山地平原过渡带山地平原过渡带农牧交错区农牧交错区2、恢复生态学原理、恢复生态学原理定定义义：是是研研究究生生态态系系统统退退化化的的原原因因、退退化化生生态态系系统统恢恢复复与与重重建建的的技技术术与与方方法法、生生 态态学学过过程程与与机机理理的的科科学学。恢恢复复生生态态学学包包括括基础理论和应用技术两大研究领域。基础理论和应用技术两大研究领域。基础理论研究包括：基础理论研究包括：（1 1）生态系统结构、功能以及生态系统内在的生态学过程与相互作用机制；）生态系统结构、功能以及生态系统内在的生态学过

13、程与相互作用机制；（2 2）生态系统的稳定性、多样性、抗逆性、生产力、恢复力与可持续性研究；）生态系统的稳定性、多样性、抗逆性、生产力、恢复力与可持续性研究；（3）先锋与顶级生态系统发生、发展机理与演替规律研究；先锋与顶级生态系统发生、发展机理与演替规律研究；（4）不同干扰条件下生态系统的受损过程及其响应机制研究；不同干扰条件下生态系统的受损过程及其响应机制研究；（5 5）生态系统退化的景观诊断及其评价指标体系研究；）生态系统退化的景观诊断及其评价指标体系研究；（6 6）生态系统退化过程的动态监测、模拟、预警及预测研究；）生态系统退化过程的动态监测、模拟、预警及预测研究；（7 7）生态系统健康

14、研究。）生态系统健康研究。应用技术研究：应用技术研究：（1 1）退化生态系统的恢复与重建的关键技术体系研究；退化生态系统的恢复与重建的关键技术体系研究；（2 2）生态系统结构与功能的优化配置与重构及其调控技术研究；生态系统结构与功能的优化配置与重构及其调控技术研究；（3 3）物种与生物多样性的恢复与维持技术；物种与生物多样性的恢复与维持技术；（4 4）生态工程设计与实施技术；生态工程设计与实施技术；（5 5）环境规划与景观生态规划技术；环境规划与景观生态规划技术；（6 6）典型退化生态系统恢复的优化模式试验示范与推广研究。典型退化生态系统恢复的优化模式试验示范与推广研究。3、景观生态学理论景观

15、生态学理论（1）定义）定义：景景观观生生态态学学是是研研究究一一个个相相当当大大的的区区域域内内,由由许许多多不不同同生生态态系系统统所所组组成成的的整整体体(即即景景观观)的空间结构、相互作用、协调功能及动态变化的一门生态学新分支。的空间结构、相互作用、协调功能及动态变化的一门生态学新分支。景景观观生生态态学学理理论论可可以以指指导导退退化化生生态态系系统统恢恢复复实实践践,使使其其具具有有合合适适的的空空间间构构型型,从从而而达到退化生态系统恢复的目的。达到退化生态系统恢复的目的。景观生态学景观生态学生态学生态学地理学地理学用生态学的概念、理论用生态学的概念、理论和方法研究景观和方法研究景

16、观景观可分为景观可分为自然景观和人为景观自然景观和人为景观(2)内涵内涵异质性异质性地球化学背景地球化学背景自然干扰自然干扰植被内源演替植被内源演替人类活动人类活动空间组成空间组成空间构型空间构型空间相关空间相关景观景观格局格局点格局点格局线格局线格局网格局网格局平面格局平面格局立体格局立体格局景观异质性景观异质性景观格局景观格局干扰理论干扰理论 尺度理论尺度理论干扰干扰理论理论改变改变景观异质性景观异质性景观格局景观格局尺度理论尺度理论异质性不同异质性不同稳定性不同稳定性不同不同三、三、系统科学原理系统科学原理 系统论系统论系统论系统论 系统工程方法系统工程方法系统工程方法系统工程方法 系统

17、研究方法系统研究方法系统研究方法系统研究方法 系统分析在水土保持中的应用系统分析在水土保持中的应用系统分析在水土保持中的应用系统分析在水土保持中的应用 大系统论在水土保持中的应用大系统论在水土保持中的应用大系统论在水土保持中的应用大系统论在水土保持中的应用1、系统论、系统论定义定义：系系统统论论是是以以系系统统及及其其机机理理为为研研究究对对象象，研研究究系系统统的的类类型型、一一般般性性质质和和运运动动规规律律的科学。的科学。作用：作用：系系统统论论为为人人们们提提供供了了认认识识现现实实世世界界中中各各类类系系统统（包包括括生生态态系系统统、生生态态经经济济系系统统）的的性性质质和和特特点

18、点的的理理论论依依据据，以以便便按按照照人人们们的的目目的的和和需需求求在在改改造造创创建建各各种种系系统统中中进进行行科学的设计、管理、预报和决策。科学的设计、管理、预报和决策。基本原理基本原理：(1)整体性原理整体性原理(2)系统的结构质变原理系统的结构质变原理(3)系统的反馈调节原理系统的反馈调节原理(4)系统的层次性原理系统的层次性原理(5)系统的发展和演化原理系统的发展和演化原理(6)系统的动态性原理 2.系统工程方法系统工程方法 系系统统工工程程学学是是系系统统科科学学的的应应用用科科学学，是是系系统统科科学学的的方方法法论论、运运筹筹学学以以及及信信息息技技术术、计计算算技技术术

19、，特特别别是是电电子子计计算算机机相相结结合合的的产产物物，其其目目的的在在于于研研究和建立最优化究和建立最优化 系统。系统。系统工程的三维结构系统工程的三维结构时间维、逻辑维、知识维时间维、逻辑维、知识维 其概括了系统其概括了系统工程工程的步骤、阶段及涉及到的知识范围，成为各种具体的系的步骤、阶段及涉及到的知识范围，成为各种具体的系 统工程方法的基础。统工程方法的基础。粗略粗略结结构的构的精精细结细结构的步构的步骤逻辑骤逻辑阶阶段段时间时间1 1摆摆明明问题问题2 2系系统统指指标设计标设计3 3系系统综统综合合4 4系系统统分析分析5 5最最优优化化6 6决策决策7 7设设施施计计划划1

20、1 规规划划阶阶段段A11A11A12A12A13A13A14A14A15A15A16A16A17A172 2 拟拟定方案定方案A21A21A22A22A23A23A24A24A25A25A26A26A27A273 3 研制研制阶阶段段A31A31A32A32A33A33A34A34A35A35A36A36A37A374 4 生生产阶产阶段段A41A41A42A42A43A43A44A44A45A45A46A46A47A475 5 安装安装阶阶段段A51A51A52A52A53A53A54A54A55A55A56A56A57A576 6 运行运行阶阶段段A61A61A62A62A63A63A6

21、4A64A65A65A66A66A67A677 7 更新更新阶阶段段A71A71A72A72A73A73A74A74A75A75A76A76A77A77霍霍尔尔系系统统工工程程活活动动矩矩阵阵 3.系统研究方法系统研究方法 系系统统分分析析是是对对待待定定的的问问题题，利利用用数数据据资资料料，运运用用有有关关管管理理科科学学方方法法进进行行研研究究，协协助助领领导导者者进进行行决决策策的的一一种种工工具具。流流域域生生态态经经济济系系统统分分析析，是是对对流流域域生生态态经经济济活活动动的目标、实施方案、综的目标、实施方案、综合效益进行分析、评价和决策。合效益进行分析、评价和决策。反馈法反馈

22、法 黑箱辨识方法黑箱辨识方法 模拟法模拟法 结构法结构法 4.系统分析在水土保持中的应用系统分析在水土保持中的应用 分析程序分析程序 提出问题提出问题 搜集资料搜集资料 建立模型建立模型 综合判断综合判断 确定方案确定方案 分析方法分析方法 系统流量分析法、系统关联分析法和系统统计分析法系统流量分析法、系统关联分析法和系统统计分析法5、大系统控制论在水土保持中的应用大系统控制论在水土保持中的应用 定义定义：大大系系统统控控制制论论是是控控制制论论的的一一个个新新的的学学科科分分支支，它它研研究究各各种种不不同同领领域域(生生物物生生态态、社会经济、社会经济、工程技术工程技术)中，大系统的控制过

23、程的共同规律和方法。中，大系统的控制过程的共同规律和方法。大大系系统统控控制制论论是是在在系系统统科科学学与与计计算算机机科科学学等等有有关关学学科科相相结结合合的的基基础础上上，形形成成的的一一门横向交叉学科，是关于大系统分析与综合，大系统控制、管理门横向交叉学科，是关于大系统分析与综合，大系统控制、管理和决策的方法学。和决策的方法学。在在“人人流域生态系统流域生态系统”中的应用中的应用：(1)“人流域人流域”系统的可控性系统的可控性(2)“人流域人流域”系统的最经济控制系统的最经济控制(3)“人流域人流域”系统的可观测性系统的可观测性(4)(4)“人流域人流域”系统的最经济观测系统的最经济

24、观测(5)“人流域”系统的稳定化(6)“人流域人流域”系统的协调化系统的协调化(7)“人流域人流域”系统的智能化系统的智能化 四、四、可持续发展原理可持续发展原理 可持续发展可持续发展可持续发展可持续发展 流域可持续经营指标框架流域可持续经营指标框架流域可持续经营指标框架流域可持续经营指标框架 流域可持续经营评价方法流域可持续经营评价方法流域可持续经营评价方法流域可持续经营评价方法 1、可持续发展、可持续发展概念：概念：满满足足当当代代的的发发展展需需求求，应应以以不不损损害害、不不掠掠夺夺后后代代的的发发展展需求为前提需求为前提。衡量标准：衡量标准：(1)资源的承载能力资源的承载能力(2)区

25、域的生产能力区域的生产能力(3)环境的缓冲能力环境的缓冲能力(4)进程的稳定能力进程的稳定能力(5)管理的调节能力管理的调节能力 2.流域可持续经营指标框架流域可持续经营指标框架（1）社会经济方面）社会经济方面 多种社会效益的持续提供多种社会效益的持续提供 多种经济效益的持续提供多种经济效益的持续提供 为可持续经营建立的机构及基础设施为可持续经营建立的机构及基础设施（2）生态环境方面生态环境方面 生物多样性生物多样性(种的多样性、景观多样性种的多样性、景观多样性)生产力生产力(生态经济系统的生产力生态经济系统的生产力)为可持续经营建立的机构及基础为可持续经营建立的机构及基础 土壤保持土壤保持(

26、包括侵蚀及山地灾害包括侵蚀及山地灾害)水的保持水的保持(包括水的数量和质量包括水的数量和质量)森林生态系统的健康和活力森林生态系统的健康和活力(包括人工林包括人工林)区域性生态循环的贡献区域性生态循环的贡献3.流域可持续经营评价方法流域可持续经营评价方法（1）确定评价指标）确定评价指标 目目标层标层项项目指目指标层标层指指标变标变量量层层小流域可小流域可持持续发续发展展度度社会社会发发展能力展能力恩格恩格尔尔系数；人口密度；系数；人口密度；计计划生育控划生育控制制强强度；人口自然增度；人口自然增长长率率经济发经济发展能力展能力人均国民生人均国民生产总值产总值；财财政自政自给给率率人均人均纯纯收

27、入；人均收入；人均抚抚养系数；非养系数；非农农比重比重资资源源环环境承境承载载能能力力人均耕地；人均林地；土地利用率；人均耕地；人均林地；土地利用率；森林覆被率；耕地灌森林覆被率；耕地灌溉溉率；水土流失率；水土流失治理度治理度（2）计算各指标变量）计算各指标变量 包括恩格尔系数包括恩格尔系数、人口密度、计划生育控制强度、人口密度、计划生育控制强度、人口自然增长率、人口自然增长率、人均国、人均国民生产总值财政自给率、人均纯收入、人均抚养系数、非农比重、人均耕地面积民生产总值财政自给率、人均纯收入、人均抚养系数、非农比重、人均耕地面积、人均林地面积、土地利用率、人均林地面积、土地利用率、林木覆被率、林木覆被率、耕地灌溉率、耕地灌溉率、水土流失治理度。、水土流失治理度。（3）项目指标值计算项目指标值计算（4）可持续发展度计算）可持续发展度计算 社会发展能力（社会发展能力（SDC）、经济发展能力（、经济发展能力（EDC）、资源环境承载能力（）、资源环境承载能力（RECC）限制因子分析限制因子分析措施配置及结构设计措施配置及结构设计配置模式的建立配置模式的建立单项试验单项试验综合试验综合试验试验区定位试验区定位观测观测效益评价效益评价推广应用推广应用局部修订局部修订建立建立区域区域可持可持续发续发展管展管理的理的监控监控系统系统