《Ecological Modelling》：Ecological and economic evaluation of reservoir-based water transfer using system dynamics
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巴底水库水利项目通过系统动力学模型模拟了水资源调度、生态恢复、工业发展和政策干预的耦合效应，对比分析了基准情景、生态补偿强化、工业协同优化和经济联动提升四种政策组合的动态影响，发现单一政策难以同时优化生态与经济，需构建"生态补偿+工业协同+经济联动"综合政策体系。
张泽宇|李佳|张东雅|游洪森|彭毅|李勇|谭佩英|倪玲玲|卢云
四川大学水力学与山地河流工程国家重点实验室，中国成都610065
摘要
为了系统评估调水项目对区域生态-经济系统的综合影响，本研究以四川省丹巴县巴迪水库的调水区域为研究对象，基于系统动力学方法构建了一个动态模拟模型，该模型涵盖了水资源调度、生态修复、工业发展和政策干预机制。通过关注水库蓄水量、鱼类资源和土壤侵蚀强度等核心变量，设置了四种政策情景——S0基准情景、S1生态补偿强化情景、S2产业结构协同情景和S3经济协同情景——来模拟和分析政策组合对区域水-生态-经济系统演化路径的调节作用。研究结果表明：(1)在S0情景下，系统的自然演化能力有限，鱼类资源恢复缓慢，土壤侵蚀持续存在，调水效果未能得到充分发挥；(2)虽然S1生态补偿情景通过提高补偿标准有效改善了植被恢复和土壤水资源保护，并在短期内抑制了土壤侵蚀趋势，但对鱼类资源恢复和产业支持的作用有限；(3)S2产业结构协同情景在优化第三产业就业结构的同时间接减轻了生态系统压力，展现了中期产业-生态协调的适应路径特征；(4)S3经济协同情景整体表现最佳，它在提高渔业产出的同时提升了第一产业和林业的产值，并通过增加水库蓄水量、恢复鱼类资源和减轻土壤侵蚀实现了系统的协同效应。
研究表明，单一政策干预难以同时优化生态和经济。应构建“生态补偿+产业结构协同+经济联动”的复合政策体系，以动态调整水资源调度和产业结构，促进调水区域的绿色转型和高质量发展。
引言
由于水资源在时间和空间上的分布不均以及区域发展不平衡，跨区域调水项目已成为缓解水资源紧张和支持区域经济发展的重要基础设施(Adams等人，2017)。然而，调水项目不仅改变了受水区和供水区的水文格局，还深刻影响了下游地区的生态系统结构和经济运行机制(Agostinho等人，2008)。特别是在调水项目下游地区，水库的运行模式、流量控制策略及相关配套项目的实施常常引发人口迁移、产业结构调整和土地利用变化等连锁反应，这对生态系统稳定性和区域经济可持续性提出了更高要求(Ahmad等人，2000)。
近年来，随着生态文明建设的深入推进，如何在确保调水系统安全运行的同时实现生态保护和经济增长已成为调水项目后评估和优化管理的核心问题(Ahmad等人，2004)。以巴迪水库为代表的西部调水项目下游区域，在调水实施后面临生态修复、社会重建和产业适应等多重压力(Bai等人，2019)。移民搬迁和水库建设导致的耕地淹没影响了当地生态和经济系统，迫切需要从系统层面分析调水引发的耦合机制(Gao等人，2013)。
传统研究方法侧重于单一指标或静态评估，难以揭示调水过程中的动态反馈和非线性变化(Chang等人，2010)。因此，构建一个整合水文调节、生态响应和经济演化的系统动力学模型有助于识别关键驱动因素，量化调水的影响路径，并促进更具适应性的管理策略的发展(Chang等人，2010)。
本研究以巴迪水库为研究对象，利用系统动力学方法构建了一个耦合多维子系统的模型，包括人口迁移、工业发展、生态修复和水库调节。该模型系统模拟了调水前后区域生态与经济的协同演化，并探讨了优化调度对系统安全和综合效益的影响路径。研究结果可为西部调水项目的动态评估和调控优化提供理论支持和实证依据。
研究内容片段
调水项目的生态和经济效应研究
以往的研究从多个尺度和角度探讨了调水项目对区域生态和经济的影响(Dai，2013)。学者们普遍认为，调水项目可以缓解水资源分布不均的问题，并支持区域经济发展，同时也会改变下游生态系统的结构(Davies等人，2010)。研究者指出，跨流域调水虽然改善了灌溉和供水条件
用于分析调水生态和经济效应的系统动力学模型
调水项目对区域生态和经济系统的影响具有动态特征，表现为强烈的结构耦合和复杂的行动机制，涉及水文调节、产业结构调整、人口迁移、生态修复和政策指导等多维因素。这些因素之间的明显非线性相互作用和多重反馈路径难以通过传统的静态方法全面把握
模型有效性检验
在构建了巴迪水库调水项目生态和经济系统效应的系统动力学模型后，必须验证模型的结构完整性和行为输出的合理性，以确保模型在变量设置、因果结构和动态行为模拟方面具有很强的适用性和科学解释力，为后续的情景模拟提供可靠的基础支持
水库蓄水量分析
图3显示了四种政策情景下巴迪水库蓄水量的变化情况，模拟时间从调水开始后的0到36个月。总体而言，四种情景下的水库蓄水量均呈现轻微增长趋势，但由于政策干预机制的差异，增长速率和蓄水量水平存在显著差异。
在S0基准情景下，水库的蓄水量
结论
本研究以调水区域生态系统的演化作为研究对象，基于系统动力学方法构建了一个涵盖水资源调节、生物资源修复、土壤和水资源保护以及政策干预四个模块的动态模拟模型。该模型重点关注了三个关键生态变量（“水库蓄水量”、“鱼类资源量”和“土壤和水资源损失量”），并识别出多个正向反馈机制
资助
本项目得到了国家重点研发计划（项目编号：2022YFC3202403）的支持。
CRediT作者贡献声明
张泽宇：撰写初稿、数据整理、概念构建。李佳：正式分析。张东雅：数据整理。游洪森：数据整理。彭毅：数据整理。李勇：正式分析。谭佩英：数据整理。倪玲玲：数据整理。卢云：数据整理。
